Le tecnologie di filtrazione a membrana sono sempre più utilizzate nei processi produttivi di numerose industrie. La loro capacità di separare estratti ed essenze naturali molto specifiche a basse temperature o a temperatura ambiente le rende una tecnologia più conveniente per questo scopo rispetto ad altri metodi tradizionali.
Il tipo di membrana scelto è un fattore importante per garantire un buon funzionamento e un rendimento ottimale del processo. Esistono diverse tipologie di membrane che si adattano a differenti applicazioni a seconda del livello di filtrazione richiesto. Le membrane a spirale, le membrane ceramiche, le membrane in acciaio inossidabile, le membrane tubolari, le membrane a fibra cava e le membrane “plate & frame” sono i modelli più comuni.
La filtrazione a membrana è una tecnologia a pressione utilizzata per effettuare varie separazioni liquide. Le sue diverse modalità sono la microfiltrazione, l’ultrafiltrazione, la nanofiltrazione e l’osmosi inversa.
L’osmosi inversa è particolarmente adatta per processi di disidratazione, concentrazione/separazione di sostanze o trattamento di rifiuti liquidi. È molto utile per concentrare solidi disciolti o in sospensione, da un lato, e ottenere un rifiuto liquido che contiene una concentrazione molto bassa di solidi disciolti dall’altro.
L’ultrafiltrazione è un processo di frazionamento selettivo che viene abitualmente utilizzato per il frazionamento di latte, siero e proteine. Concentra solidi in sospensione e soluti con peso molecolare superiore a 1000. Il rifiuto liquido contiene invece soluti organici a basso peso molecolare e sali.
La nanofiltrazione viene solitamente applicata per la demineralizzazione, la rimozione del colore e la desalinizzazione.
La microfiltrazione è un processo a flusso a bassa pressione attraverso membrana per la separazione di colloidi e particelle sospese nell’intervallo da 0,05 a 10 micron. La microfiltrazione viene utilizzata per fermentazioni, chiarificazione di mosto e chiarificazione e recupero di biomassa.
Applicazioni industriali
La filtrazione a membrana può essere applicata in innumerevoli industrie che coinvolgono processi chimici. L’industria alimentare, con specifiche importanti nei settori lattiero-caseario e dello zucchero, l’industria farmaceutica, biotecnologica e chimica propriamente detta sono ambiti in cui la filtrazione a membrana può essere di grande utilità.
L’applicazione delle diverse tecniche di filtrazione a membrana nell’industria alimentare copre innumerevoli campi. Tra i più comuni si possono citare la concentrazione dell’albume d’uovo, la chiarificazione e preconcentrazione di succhi di frutta, la concentrazione ed estrazione di ceneri da gelatina suina, bovina o ossea, la chiarificazione della salamoia di carne per la rimozione di batteri e il riutilizzo della salamoia, la concentrazione di proteine da vegetali e piante come soia, colza e avena e la desalcolizzazione di vino e birra.
Industria lattiero-casearia: la filtrazione a membrana è una parte preziosa del processo di produzione, specialmente nella fabbricazione di ingredienti lattiero-caseari. Le sue applicazioni possono essere suddivise in tre categorie: applicazioni al latte, applicazioni al siero e altre applicazioni come la chiarificazione della salamoia del formaggio.
Industria degli amidi e dolcificanti: il principale vantaggio è l’aumento della resa dei prodotti, tra cui la chiarificazione di sciroppi di mais come destrosio e fruttosio, la concentrazione dell’acqua di lavaggio dell’amido, l’arricchimento del destrosio, la depirogenazione dello sciroppo di destrosio e il frazionamento/concentrazione dell’acqua di macerazione.
Industria dello zucchero: la filtrazione a membrana può essere utilizzata per chiarificare il succo non processato senza utilizzare chiarificanti primari, eliminando così molti problemi ambientali e migliorando la qualità e la resa di altri metodi tradizionali. Le membrane possono anche chiarificare, frazionare e concentrare varie soluzioni di zucchero nel processo di produzione.
Industria chimica: molti processi chimici utilizzano la filtrazione a membrana per desalare, diafiltrare e purificare coloranti, pigmenti e brillantanti ottici, pulire le correnti di acque reflue e di lavaggio, la concentrazione e disidratazione di minerali come argilla caolinica, biossido di titanio e carbonato di calcio, la chiarificazione di caustici, la produzione di polimeri o il recupero di metalli.
Industria farmaceutica: la raccolta di cellule o il recupero di biomassa è un passaggio importante in un processo di fermentazione, specialmente nella produzione di prodotti come gli antibiotici. La filtrazione migliora la produzione e riduce il lavoro dell’operatore e i costi di manutenzione. Le membrane sono anche una parte standard delle linee di produzione industriale di enzimi concentrando gli enzimi prima di altri processi.