¿Qué es la filtración por membrana?
En la industria de la alimentación y la bebida, la filtración por membrana es la tecnología más moderna para la clarificación, concentración, fraccionación (separación de componentes), desalación y purificación de toda una serie de bebidas. Asimismo, se aplica para aumentar la seguridad de algunos productos alimentarios, sin tener que recurrir a tratamientos térmicos. Algunos ejemplos de productos finales en cuya elaboración se utiliza esta técnica son los zumos de fruta y verdura, como el de manzana o zanahoria; los quesos (como el ricotta), los helados, la mantequilla o algunas leches fermentadas; los productos lácteos desnatados o bajos en lactosa; la leche microfiltrada; la cerveza, el vino y la sidra sin alcohol, etc.

Principales aplicaciones en alimentación
En la industria de la alimentación y la bebida, la filtración por membrana es la tecnología más moderna para la clarificación, concentración, fraccionación (separación de componentes), desalación y purificación de toda una serie de bebidas. Asimismo, se aplica para aumentar la seguridad de algunos productos alimentarios, sin tener que recurrir a tratamientos térmicos. Algunos ejemplos de productos finales en cuya elaboración se utiliza esta técnica son los zumos de fruta y verdura, como el de manzana o zanahoria; los quesos (como el ricotta), los helados, la mantequilla o algunas leches fermentadas; los productos lácteos desnatados o bajos en lactosa; la leche microfiltrada; la cerveza, el vino y la sidra sin alcohol, etc.

Queso
La ultrafiltración de la leche representa la primera innovación real en la historia de la elaboración del queso y ofrece ventajas considerables a fabricantes y consumidores. Durante el proceso de fabricación del queso, algunos de los nutrientes presentes en la leche se pierden en el suero (carbohidratos, vitaminas solubles y minerales). Estas pérdidas tienen consecuencias económicas considerables que encarecen la operación de procesado. La ultrafiltración es un medio eficaz de recuperar estos subproductos que pueden utilizarse subsecuentemente para elaborar otros productos. Al mismo tiempo, se obtienen unos quesos de mayor valor nutricional y mejor precio. Otra aplicación en el caso del queso es el uso de la microfiltración para eliminar microorganismos no deseados de la leche fresca utilizada para elaborar quesos a base de leche cruda.

Leche microfiltrada
Las técnicas clásicas empleadas para incrementar la conservación y la seguridad de la leche se basan en los tratamientos térmicos, tales como la pasteurización y la esterilización. Dichas técnicas modifican algunas propiedades sensoriales de la leche como, por ejemplo, su sabor. La microfiltración constituye una alternativa a los tratamientos térmicos cada vez más empleada para reducir la presencia de bacterias y mejorar la seguridad microbiológica de los productos lácteos, preservando su sabor. La leche fresca microfiltrada se conserva durante más tiempo que la leche fresca pasteurizada tradicionalmente. Por otra parte, existe una novedad en la tecnología de las membranas aplicada a la fabricación que garantiza una seguridad higiénica similar a la “termización” de la leche desnatada a 50°C. Este proceso permitirá la comercialización de una leche nueva, que podrá conservarse a temperatura ambiente durante seis meses y tendrá un sabor similar al de la leche fresca pasteurizada.

Numerosas ventajas
La aplicación de la filtración por membrana ofrece una amplia gama de ventajas tanto para el consumidor como para el productor.

Por una parte, la tecnología de la filtración constituye un modo eficaz de lograr una calidad y seguridad superiores, sin mermar las características sensoriales fundamentales del producto. Elimina los ingredientes no deseados, como microorganismos o sedimentos, que tienen un efecto negativo en la calidad del producto, mejorando la textura del producto final e incrementando su duración. Por otro lado, puede acortar las etapas de producción y aumentar el rendimiento, permite un elevado grado de selectividad, mejora el control del proceso de producción y sus costes energéticos son reducidos.

El desarrollo de técnicas de filtración y su distribución sigue adelante. Existe un desarrollo continuo de nuevas aplicaciones basadas en esta técnica. Los nuevos métodos, especialmente el desarrollo de membranas mejores y más duraderas, ofrecen nuevas perspectivas.

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Fuente: www.eufic.org

La importancia de la filtración del aire

Purificación de gases por filtración

Los gases comprimidos están frecuentemente contaminados con sustancias y partículas indeseables, introducidos durante el proceso, compresión y almacenaje.

Existen en el mercado diferentes filtros que pueden ser usados para retirar los contaminantes de los gases, y la selección exacta de éstos depende del tamaño de partículas a remover y de la corrosividad del gas.

El bronce y acero inoxidable sinterizados, fibra metálica y filtros de espuma de metal son usados para la remoción de partículas de 5 a 10 µm, en cambio, para partículas de 0.2 µm o menores, se hace más efectivo utilizar membranas de teflón poroso u otro medio con tamaño de poro absoluto. Estas membranas, incluso, son capaces de retener partículas hasta de 0.01 µm en su matriz por mecanismos de retención como la adsorción. El conocer los datos de presión contra flujo del filtro membrana en sus diferentes poros, facilita el cálculo del tamaño del filtro necesario para un propósito en particular.

En situaciones especiales se recurre a los filtros coalescentes, los cuales atrapan aerosoles por efecto de coalescencia, que consiste en la formación de gotas que pasan gradualmente a través del medio filtrante y se colectan por fuera del mismo, donde el líquido puede drenarse fácilmente del portacartuchos evitando así que se mezcle con el gas. Tanto en este sistema como en otros (especialmente con filtros de poro absoluto) el elemento deberá cambiarse cuando se alcanza un valor alto no satisfactorio en la caída de presión, procurando estar siempre alerta de no rebasar las presiones diferenciales máximas recomendadas de los filtros, pues de no ser así, se corre el riesgo de colapsar tanques y/o de recibir partículas incluyendo fragmentos del mismo filtro en lugar de un gas limpio.

Filtración estéril de aire

En la actualidad, el uso principal de los filtros de aire en la industria es la esterilización de aire o gases. Para confirmar que el aire podrá ser esterilizado, se requiere entre otras pruebas la validación de los filtros, utilizando por lo general aerosoles virales Ф - 174 y bacterianos de Brevundimonas diminuta con cuentas viables, a determinar  antes y después de la filtración por membrana.

Venteo de aire estéril

Es muy común encontrar esta operación en laboratorios e industrias. Cuando las soluciones se dispensan a recipientes cerrados, se debe reemplazar con aire el volumen del líquido descargado.

Otra aplicación es el venteo de aire estéril en el ciclo de enfriamiento de las autoclaves. Entre las ventajas de utilizar filtros hidrofóbicos en todas estas aplicaciones, está la baja permeabilidad del agua permitiendo el paso del aire cuando el líquido es removido.

Aire estéril para fermentadores

La esterilización de aire para fermentadores se ha practicado por muchos años.  Sin embargo, las ventajas que ofrece un filtro absoluto de membrana han ido cambiando su práctica, pues este brinda seguridad y economía.

Dimensionamiento de sistemas

La selección del filtro hidrofóbico para la filtración o venteo esta íntimamente ligado al gasto de aire requerido en el primer caso y al volumen del recipiente que será venteado. Podemos citar desde un disco pequeño hasta un cartucho, pasando por tamaños intermedios suficientes para tanques de 500 a 1000 litros. Es importante determinar el ∆P ya que es una función de la cabeza hidráulica del fluido mas cualquier perdida por fricción en las líneas. Se debe considerar conservar el ∆P lo más bajo posible para compensar el taponamiento.

Determinaciones analíticas

Otras aplicaciones que no queremos dejar de mencionar, ya que aportan información muy importante a todo lo relacionado con el medio ambiental, son las determinaciones analíticas de contaminantes en el aire, partículas no deseadas, microorganismos y sustancias volátiles.

Proveedores de filtración esterilizante

A continuación le presentamos a Millipore, proveedor de material y equipo de laboratorio para filtración esterilizante.

Millipore es un compañía multinacional dedicada a la alta tecnología en ciencias biológicas, biofarmacéuticas, biotecnología, electrónica, alimentos, bebidas, proporcionando así herramientas y servicios para el desarrollo y producción de nuevos productos.

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O bien, haga contacto directo con Millipore para solicitar mayor información sobre medios de filtración esterilizante.

Clasificación de residuos industriales sólidos

(de acuerdo a la Secretaría Regional Ministerial de Salud del Gobierno de Chile)

Residuos industriales sólidos Inertes: Residuos que no presentan efectos sobre el medio ambiente, debido a que su composición de elementos contaminantes es mínima. Estos residuos presentan nula capacidad de combustión, no tienen reactividad química y no migran del punto de disposición. Ejemplos: escombros, baldosas, etc.

Residuos industriales sólidos peligrosos: Son aquellos materiales sólidos, pastosos, líquidos, así como los gaseosos contenidos en recipientes, que luego de un proceso de producción, transformación, utilización o consumo, su propietario destina a su recuperación o al abandono. La gama de estos productos es variada. Según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) pueden ser subproductos de procesos de manufactura o simplemente productos comerciales desechados, tal como líquidos para limpiar o pesticidas. Estos productos pueden contener en su composición sustancias en cantidades o concentraciones tales que presenten un riesgo para la salud humana, recursos naturales y medio ambiente.

Su peligrosidad está definida cuando el material desechado presenta al menos una de las siguientes características de peligrosidad: Toxicidad, Inflamabilidad, Reactividad y Corrosividad . Estos 4 conceptos se utilizan para determinar si un residuo es peligroso o no, al margen de que se identifique una sustancia listada como sustancia peligrosa en el Código Sanitario.

Residuos Tóxicos

Toxicidad aguda: se produce por ingestión, inhalación o absorción a través de la piel, corrosividad u otros peligros por contacto con la piel, ojos o riesgos de inflamación.

Toxicidad crónica: se produce a largo plazo, luego de exposiciones repetidas, cancirogenicidad, resistencia a los procesos de desintoxicación o capacidad potencial para contaminar las aguas superficiales o subterráneas, suelos, etc

Residuos Tóxicos por lixiviación: Son aquellos que al ser abandonados en algún sitio eriazo y que al entrar en contacto con variables medio ambientales, como las aguas lluvias, producen la solubilidad de sus elementos tóxicos, los cuales son transportados por las aguas hacia las napas subterráneas. Ejemplos de residuos tóxicos por lixiviación son los pesticidas, insecticidas, lodos con plomo, lodos con arsénico, entre otros.

Un residuo será tóxico por lixiviación si una muestra del lixiviado contiene uno o más de los constituyentes tóxicos como Arsénico, Bario, Benceno, Cadmio, Plomo, Mercurio, entre otros, en concentraciones mayores o iguales a las establecidas por la EPA. La muestra del lixiviado del residuo deberá obtenerse según el Método 1311 (“Procedimiento para Determinar la Característica de Toxicidad por Lixiviación, EPA”) - Test de toxicidad por lixiviación o Test TCLP.

Residuos Inflamables : Siendo líquidos, presentan un punto de inflamación inferior a 61°C. Se excluyen de esta definición las soluciones acuosas con una concentración de alcohol inferior o igual al 24 %. Tales soluciones son incapaces de sostener por sí solas una combustión. Ejemplos: solventes usados, alcoholes, aerosoles.

Si la muestra NO es líquida y es capaz de provocar, bajo condiciones estándares de presión y temperatura (1 atm y 25 °C), fuego por fricción, absorción de humedad, o cambios químicos espontáneos y, cuando se inflama, lo hace en forma tan vigorosa y persistente que ocasiona una situación de peligro.

Un gas o una mezcla de gases es inflamable cuando, al combinarse con aire, constituye una mezcla que tiene un punto de inflamación inferior a 61°C. Son inflamables si corresponden a sustancias oxidantes como los cloratos, permanganatos, peróxidos inorgánicos o nitratos, que genera oxígeno lo suficientemente rápido como para estimular la combustión de materia orgánica.

Los residuos inflamables que tengan una alta capacidad calorífica (aproximadamente 5.000 Kcal/Kg) podrían ser destinados a ser aprovechados como “combustibles alternativos”, en hornos cementeros, siempre y cuando se cumplan con las autorizaciones ambientales y sectoriales por parte del generador y empresas destinatarias del combustible alternativo.

Un “Combustible Alternativo” es una mezcla de residuos sólidos o líquidos, que tiene una alta capacidad calorífica. Este deberá ser elaborado respetando parámetros máximos previamente establecidos de sustancias tales como metales pesados, dioxinas, furanos, sulfuros, cloruros, etc., de modo que su combustión en hornos cementeros no cause daños al medio ambiente. Este sistema, aparte de solucionar un problema ambiental, baja el costo de disposición final de estos residuos y además, significa un ahorro de combustibles fósiles.

Residuos reactivos: Se caracterizan por ser normalmente inestables y sufren, con facilidad, violentos cambios sin detonar, por ejemplo, forman mezclas potencialmente explosivas con agua. Contienen cianuros o súlfuros que al ser expuestos a condiciones de pH entre 2 y 12,5, puede generar gases, vapores o humos tóxicos en cantidades suficientes como para presentar un peligro a la salud humana o al medio ambiente. Ejemplos: soluciones de cianuro, borras de aluminio, restos de reactivos químicos como potasio, sodio.

Serán considerados peligrosos todos aquellos desechos y sustancias que, de acuerdo a los Métodos 1001 (Método para determinar Acido Cianhídrico) y 1002 (Método para determinar Acido Sulfhídrico), descritos en el Libro de Métodos EPA, sean capaces de generar, por cada Kg. de ellos, una cantidad superior o igual a 500 mg de ácido sulfhídrico (H2S), o una cantidad superior o igual a 250 mg. de ácido cianhídrico (HCN).

Residuos Corrosivos: Se trata de residuos que tienen un pH inferior o igual a 2 ó mayor o igual a 12,5. Técnicamente, estas sustancias corroen el acero (SAE 1020) a una tasa mayor de 6,35 mm por año, a una temperatura de 55 °C. Ejemplos: soluciones ácidas, como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, soluciones básicas como hidróxido de sodio, soda cáustica, borras o lodos básicos.

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