Resumen
En la presente tesis se estudia la viabilidad de un tratamiento por
tecnologías de membranas para desmineralizar un lactosuero dulce
procedente de una industria quesera de la Comunidad Valenciana.
Como técnica de tratamiento se estudia el proceso de nanofiltración
para eliminar las sales minerales de la lactosa, si bien previamente se
lleva a cabo la eliminación de las proteínas por ultrafiltración. Tanto
las proteínas como la lactosa se pueden emplear como ingredientes
en una gran variedad de productos.
Los ensayos de membranas han sido realizados tanto en
configuración plana como en arrollamiento en espiral en una planta
diseñada por el Departamento de Ingeniería Química y Nuclear, que
permite operar con ambos tipos de módulos. Para la determinación
de todos los componentes implicados en el proceso se emplean
diversas técnicas analíticas como absorción atómica,
espectrofotometría de UV-Vis, cromatografía iónica, etc.
Los ensayos del proceso de nanofiltración se realizan tanto con
disoluciones modelo de suero como con suero dulce real. Los
ensayos mediante disoluciones modelo, se llevan a cabo con las
membranas comerciales NF200, NF270, Ds-5 DK y Ds-5 DL. De todas
ellas, la membrana NF200 es la que muestra mayores densidades de
flujo e índices de rechazo, mientras que la membrana Ds-5 DL es la
que muestran los valores más bajos. Sin embargo, ambas son
susceptibles de utilizarse en el proceso de desmineralización, por lo
que son seleccionadas para estudiar su comportamiento con el
suero real.
Las densidades de flujo obtenidas con las membranas NF200 y Ds-5
DL en los ensayos con el suero real, no muestran diferencias
significativas entre si, si bien los índices de rechazo más altos
corresponden a la membrana la NF200. Mientras que los valores de
densidad de flujo del ión cloruro para las membranas NF200 y Ds-5 DL
corresponden a 9,9 g/m2h y 32,42 g/m2h respectivamente.
Para mejorar las tasas de desmineralización obtenidas por
concentración con la membrana Ds-5 DL, se decide incorporar una
etapa adicional de diafiltración. En la etapa de concentración tanto
la lactosa como los iones polivalentes se concentraron hasta un 60%
aproximadamente, mientras que los iones monovalentes lo hacen en
un 20% para un factor de reducción de volumen de 2. En la etapa de
diafiltración se alcanzan porcentajes de desmineralización entorno al
20% para los iones polivalentes y entre el 70-95% para los iones
monovalentes, con pérdidas de lactosa entorno al 10% para un
factor de dilución de 2,06.
Las características finales del suero dulce tratado por concentracióndiafiltración
presentan una composición entorno al 65% para la
lactosa con una conductividad de 2500 µS/cm, lo que permite
obtener un suero revalorizado (concentrado en lactosa) a la vez que
se minimiza el impacto medioambiental de este tipo de vertidos con
un tiempo de retorno de la inversión estimado entorno a los 2 años.
Los resultados obtenidos mediante el modelo matemático (DSPM)
respecto al índice de rechazo correspondiente a la lactosa están en
concordancia con los resultados obtenidos experimentalmente.