SEPARACIN POR MEMBRANAS
Presentado por: YULIANA HENAO MONTOYA MARICELA BOTERO JARAMILLO
QU ES UNA MEMBRANA? Barrera
o pelcula permeo selectiva entre dos medios fluidos, que permite la transferencia de determinados componentes de un medio al otro a travs de ella y evita o restringe el paso de otros componentes.de ser mecnica y Permeabilidad. resistentes qumicamente, trmicamente estables,
Han
CLASIFICACIN DE LAS MEMBRANAS Naturaleza:
Sinttica o biolgica. Porosidad
de la membrana:
Porosa, microporosa, y no porosa.
SEPARACIN POR MEMBRANAS Se
fundamenta en la permeabilidad selectiva de un componente o ms del lquido a travs de una membrana y en un gradiente de presin hidrosttica. separacin ocurre porque la membrana controla la cantidad de movimiento de varias molculas entre dos fases lquidas, dos fases gaseosas o una fase lquida y una gaseosa.
La
Medio I
Membrana
Medio II
Alimento
Fuerza Impulsora P, C, T, E
Permeado
CORRIENTES EN EL PROCESO1) Alimento: Disolucin que se quiere tratar.2) Permeado: Corriente que es capaz de pasar a travs de la membrana. Est constituido por el solvente y algunos solutos. 3) Retenido o concentrado: Corriente que no ha pasado a travs de la membrana. Ha perdido parte de la disolucin del alimento y, por tanto, aumenta la concentracin de sustancias que no pueden atravesar la membrana.
Proceso
CLASIFICACICACIN DE LOS PROCESOS DE SEPARACIN A TRAVS DE MEMBRANASDifusin de gas en un slido poroso. P Permeacin de gas a travs de una membrana .P Proceso de membrana de ultrafiltracin. P
Cromatografa por permeacin en gel .C
Permeacin de un lquido o dilisis .C Osmosis inversa. P
PROCESOS
DE FILTRACIN MS IMPORTANTES EN ALIMENTOS
Microfiltracin
(MF)
Ultrafiltracin
(UF)(NF)
Nanofiltracin Osmsis
inversa (OI)
MICROFILTRACINLa microfiltracin es un proceso de flujo de baja presin a travs de membrana para la separacin de coloides y partculas suspendidas en el rango de 0.05 - 10 micrones.
ULTRAFILTRACINLa ultrafiltracin es un proceso de fraccionamiento selectivo utilizando presiones de hasta 145 psi (10 bar). Selecciona partculas de tamaos entre 0,001 hasta 0,1. Concentra slidos en suspensin y solutos de peso molecular mayor a 1000.
NANOFILTRACINLa nanofiltracin presenta membranas que retienen el paso a partculas de tamaos desde 0,005 hasta 0,05 m puede utilizarse en aplicaciones tales como demineralizado, remocin de color, y desalinizacin. En concentraciones de solutos orgnicos, slidos en suspensin, e iones polivalentes.
OSMSIS INVERSALa smosis inversa es una tcnica altamente eficaz para tratamientos de deshidratacin, concentracin/separacin de sustancias de bajo peso molecular en solucin, o tratamiento de desechos. Posee la habilidad de concentrar slidos disueltos o en suspensin. El permeado contiene una muy baja concentracin de slidos disueltos.
OSMOSIS INVERSA
TIPOS DE EQUIPO PARA SEPARACIN POR MEMBRANAS Planas Consisten en una serie de membranas dispuestas horizontal o verticalmente sobre separadores permeables, que actan como canales y conducen el flujo.
Tubulares Las membranas se encuentran en el interior de un soporte en forma de tubo de acero inoxidable o polister reforzado, de 10-40 mm de dimetro interior y de 0,5-3,5 m de longitud.
Cartucho en espiral Las membranas en forma de lmina se colocan una sobre otra (de 4 a 10 lminas) y se enrollan sobre un eje central, y queda un cilindro que se coloca en el interior de un tubo o cartucho.
De fibra hueca Formados por un haz de fibras huecas asimtricas, de dimetro interior de 40 m y dimetro exterior de 85 m, aproximadamente. Las fibras actan como autosoporte y resisten presiones elevadas.
COMPARACIN
POR QU UTILIZAR ESTA TECNOLOGA EMERGENTE? Mejora
la calidad de los productos, (nutricional, bacteriolgica y funcional). de los costos de produccin,
Reduccin
Aumento
del rendimiento, automatizacin de los procesos, flexibilidad.
MODELOS MATEMTICOS Las
sustancias se mueven a travs de las membranas mediante varios mecanismos. Para las membranas porosas, el flujo viscoso domina el proceso. Para todas las membranas, la difusin de Fick es importante, sobre todo en la penetracin de gas y en la smosis inversa.
La ley impulsora para el transporte de Fick es un gradiente de potencial Qumico.
Ni= (Kmol/m2). Masa del componente transportado. Di= (m2 /s). Difusividad del componente i. C= (Kmol/m3). Concentracin. Ai= (J/Kmol.K). Potencial qumico de la sustancia que se difunde. X= (m).Distancia.
En la mayora de los casos, los coeficientes de actividad estn prximos a 1, entonces la Ley de Fick se escribe como:
Considerando Di constante e independiente de Ci, y que las concentraciones en las fases fluidas estn en equilibrio con la membrana la ley de Fick puede escribirse como:
Z = Espesor de la membrana. Cf= Concentracin del alimento Cp= Concentracin del filtrado La concentracin de un componente en la fase de membrana ser extremadamente diferente de su concentracin en la fase de fluido aunque estn en equilibrio.
Ley de HenryCi = S. Pi S= (Kmol/m3*Pa). Factor de proporcionalidad especfico para una membrana y un penetrante. Pi= (Pa). Presin parcial del componente i. Si la membrana y sus alrededores son isotrmicos y si S es funcin solamente de la temperatura, entonces:
Ni= (m/s)Velocidad de paso de material a travs de la membrana Di =Permeabilidad Pi= (Kmol/m*s*Pa)
APLICACIONESUltrafiltracin de la leche: La leche se concentra por UF, lo que permite eliminar cierta cantidad de agua, lactosa y sales minerales, hasta alcanzar al estado lquido la composicin que se requiere para la elaboracin del queso. Tratamiento del suero de la leche por UF: se obtiene un concentrado proteico que posteriormente es concentrado por evaporacin y secado por atomizacin para fabricar un producto en polvo que contiene hasta un 85% de protenas.
Elaboracin de leche fresca microfiltrada: el empleo de membranas cermicas permite eliminar el 99.9% de las bacterias inicialmente presentes sin desnaturalizar las propiedades fsico-qumicas o sensoriales de la leche con una vida til de 15 das a 4-6C. Fabricacin de cerveza sin alcohol: se aplica la capacidad de las membranas de acetato de celulosa usadas en OI de ser permeables al etanol, lo que permite la elaboracin de una cerveza con bajo contenido de alcohol (inferior al 1%), mediante un proceso atrmico como alternativa a la destilacin al vaco.
Concentracin de la clara de huevo o del huevo entero: La aplicacin del proceso evita la desnaturalizacin de protenas eliminando un 50% del contenido de agua. Preparacin de agua para la elaboracin de bebidas: uso de agua purificada por membranas para la reconstitucin de bebidas a partir de jarabes o concentrados de frutas. Clarificacin de jugos de frutas: por lo general las tecnologas de membranas (MF, UF y OI) han sido aplicadas a la produccin de jugos de frutas tales como manzana, uva o pera.
BIBLIOGRAFA Geankopolis,
C. Procesos de separacin por membranas. Procesos de Transporte y operaciones unitarias. Chacn, A. Revisin bibliogrfica. Tecnologas de membranas en la industria lctea.2006 Artculo de inters acerca del tema, Virtual: http://www.consumer.es/seguridadalimentaria/ciencia-ytecnologia/2006/01/04/21837.php
Revents,
M. Industria alimentaria. Tecnologas emergentes. Universidad politcnica de Catalua.2003
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/vol
umen1/ciencia2/16/html/sec_13.html
MUCHAS GRACIAS
