Nella produzione di bevande, come il vino, il latte e, in alcuni casi, i succhi di frutta, spesso la filtrazione rappresenta una fase cruciale nel processo di produzione. In questi casi, prima dell’imbottigliamento, le bevande devono essere filtrate per rimuovere sedimenti, impurità e sostanze indesiderate che possono alterare il sapore, l’aspetto e la qualità del prodotto finito. Tra le tecnologie più avanzate e produttive in questo campo, troviamo i filtri tangenziali, dei quali abbiamo già discusso in un articolo precedente. Questi filtri offrono un’elevata efficienza e versatilità, adattandosi alle diverse esigenze dell’industria delle bevande.

I filtri tangenziali, tuttavia, non sono tutti uguali e possono essere personalizzati in base alla specifica lavorazione che devono svolgere. Utilizzano differenti tipi di membrane filtranti, selezionate in base alle dimensioni delle particelle da rimuovere, alla viscosità del liquido e ad altri fattori chiave. In questo articolo, ci addentreremo nei dettagli delle membrane filtranti impiegate nella filtrazione tangenziale, esplorando come funzionano, quali sono le loro caratteristiche e come vengono selezionate. Aggiungeremo inoltre qualche esempio pratico, illustrando come queste membrane siano applicate in situazioni reali nell’industria delle bevande, sottolineando la loro importanza nella produzione di prodotti di alta qualità.

FILTRAZIONE A MEMBRANA TANGENZIALE: LE DIMENSIONI

È essenziale comprendere le diverse configurazioni che una membrana filtrante può avere, in quanto queste influenzano direttamente le sue proprietà e funzionalità. Le configurazioni delle membrane possono variare a seconda della sua composizione, che può essere organica, inorganica o una combinazione di entrambe.

Inoltre possono variare le sue dimensioni, che ne determinano la porosità e, di conseguenza, la selettività del processo di filtrazione. Queste configurazioni si possono poi tradurre in una varietà di tecnologie di filtrazione, tra cui la microfiltrazione, l’ultrafiltrazione, la nanofiltrazione e l’osmosi inversa.

Alcuni sistemi possono anche utilizzare membrane specifiche per la filtrazione di particelle specifiche. In questo articolo, esamineremo ciascuna di queste tecnologie più in dettaglio, mettendo in luce le loro applicazioni.

La filtrazione di particelle pesanti

La filtrazione tangenziale è un metodo rivoluzionario per rimuovere sedimenti pesanti da bevande come vini, aceti e succhi. .

Questa macchine utilizzano la filtrazione tangenziale ad alta porosità applicata a dischi rotanti ad alta velocità, evitando intasamenti e consentendo un’autopulizia efficace delle membrane. Il risultato è un filtrato di alta qualità che può essere imbottigliato direttamente, con nessuna riduzione del colore e nessun assorbimento di ossigeno. 

La sua versatilità e efficienza energetica la rendono una valida alternativa ai sistemi di filtrazione sottovuoto e ai filtropressa, specialmente per la filtrazione dei sedimenti di mosto e di vino.

MEMBRANE PER LA MICROFILTRAZIONE TANGENZIALE

Le membrane per la microfiltrazione hanno pori di dimensioni solitamente comprese tra 0,1 e 10 micrometri. Diventano fondamentali in settori come l’enologia, dove consentono di preservare la chiarezza e l’integrità del vino.

La scelta accurata delle dimensioni dei pori delle membrane è fondamentale per raggiungere gli obiettivi specifici di ciascun settore, assicurando al contempo che le caratteristiche distintive del prodotto vengano mantenute.

Ultrafiltrazione tangenziale: applicazioni e membrane

L’ultrafiltrazione tangenziale presenta sostanzialmente una differenza riguardo la microfiltrazione: la porosità della sua membrana filtrante, con pori di dimensioni comprese tra 0,001 e 0,1 micrometri.

Questa specifica dimensione dei pori rende l’ultrafiltrazione tangenziale adatta per la separazione di molecole minori, come proteine e polisaccaridi.

Nello specifico, il settore alimentare può ad esempio utilizzare l’ultrafiltrazione tangenziale per concentrare o frazionare le proteine, mantenendo intatti i suoi elementi nutrizionali.

Ad esempio, questo avviene nel lattiero-caseario nella produzione del supplemento Whey. In questo caso, si desidera che le proteine del latte rimangano concentrate nel retentato, per consentire la preparazione del prodotto, mentre il latte scorre attraverso i pori della membrana.

In questo video di 60 secondi possiamo meglio capire la formazione del retentato: 

Un vantaggio dell’ultrafiltrazione è l’operazione a pressioni basse, il che significa una minore usura delle membrane e costi energetici ridotti.

Inoltre, la natura tangenziale del flusso contribuisce a minimizzare il problema del fouling della membrana, aumentando l’efficienza e la durata del processo. L’ultrafiltrazione si rivela quindi una tecnologia essenziale per numerose applicazioni industriali che richiedono una separazione a livello molecolare.

Qui un esempio di ultrafiltrazione.

MEMBRANE PER LA NANOFILTRAZIONE

La nanofiltrazione tangenziale utilizza membrane con pori di dimensioni comprese tra 1 e 10 nanometri, offrendo una soluzione intermedia tra l’ultrafiltrazione e l’osmosi inversa.

Nell’industria alimentare, la nanofiltrazione ha trovato applicazioni significative, grazie alla sua capacità di separare selettivamente piccole molecole organiche e ioni.

È frequentemente usata per la demineralizzazione del siero del latte, consentendo la rimozione controllata di sali mentre si conservano le proteine e gli zuccheri.

Nel settore dei succhi di frutta, può essere utilizzata per concentrare zuccheri naturali senza influenzare le proprietà organolettiche.

All’occorrenza, la nanofiltrazione può essere accuratamente regolata attraverso la manipolazione di variabili come la pressione e la temperatura, permettendo una separazione precisa e la possibilità di adattarsi a diversi prodotti alimentari. Per richiedere pressione sopra i 40 bar, la nanofiltrazione solitamente non viene utilizzata nell’enologia.

La sua flessibilità e precisione la rendono una tecnologia indispensabile per ottenere prodotti di alta qualità nell’industria alimentare moderna.

MEMBRANE PER L’OSMOSI INVERSA

L’osmosi inversa è un processo di separazione che utilizza membrane semipermeabili per rimuovere ioni, molecole e particelle più grandi da soluzioni liquide.

A differenza dell’osmosi naturale, l’osmosi inversa richiede l’applicazione di pressione per superare la pressione osmotica della soluzione e spingere il solvente attraverso la membrana filtrante.

In queste applicazioni, i pori della membrana hanno dimensioni inferiori al nanometro, consentendo all’osmosi inversa di trattenere praticamente tutte le sostanze disciolte, compresi sali e metalli pesanti.

Nell’industria alimentare, le membrane per l’osmosi vengono utilizzate per la concentrazione di succhi di frutta e la rimozione di impurità, mantenendo intatte le caratteristiche organolettiche del prodotto.

Inoltre, l’osmosi inversa è essenziale nella produzione di acqua pura per applicazioni sensibili. Nonostante l’osmosi inversa richieda pressioni elevate e abbia costi energetici associati, la sua capacità di fornire una purificazione quasi completa la rende una tecnologia insostituibile in molte applicazioni industriali, contribuendo alla qualità e all’efficienza dei processi produttivi.

UN’AMPIA GAMMA DI DI MEMBRANE PER LA FILTRAZIONE DI BEVANDE

La varietà e la precisione delle membrane filtranti nell’industria delle bevande evidenziano la complessità del processo di filtrazione tangenziale. Come abbiamo visto, dalla microfiltrazione all’osmosi inversa, le membrane sono selezionate con cura in base alle esigenze specifiche di ciascun prodotto, permettendo la rimozione di impurità e la conservazione delle caratteristiche desiderate del prodotto.

L’adeguata consulenza e continua evoluzione dei processi legati alle membrane filtranti è fondamentale per garantire bevande di alta qualità, nel contempo gestendo i costi in questo settore cruciale dell’industria alimentare.