Resum
En la present tesi s'estudia la viabilitat d'un tractament per
tecnologies de membranes per a desmineralitzar un lactòserum dolç
procedent d'una indústria formatgera de la Comunitat Valenciana.
Com a tècnica de tractament s'estudia el procés de nanofiltració per
a eliminar les sals minerals de la lactosa, si bé prèviament es porta a
terme l'eliminació de les proteïnes per ultrafiltració. Tant les proteïnes
com la lactosa es poden emprar com a ingredients en una gran
varietat de productes.
Els assajos de membranes realitzats, tant en configuració plana com
en enrollament, en espiral es porten a terme en una planta
dissenyada pel Departament d'Enginyeria Química i Nuclear, que
permet operar amb estos dos tipus de mòduls. Per a la determinació
de tots els components implicats en el procés s'empren diverses
tècniques analítiques com l'absorció atòmica, espectrofotometria
d'UV-Vis, cromatografia iónica, etc.
Els assajos del procés de nanofiltració es realitzen tant amb
dissolucions model de sèrum i amb sèrum dolç real. Els assajos per
mitjà de dissolucions model, es porten a terme amb les membranes
comercials NF200, NF270, Ds-5 DK i Ds-5 DL. De totes elles, la
membrana NF200 és la que mostra majors densitats de flux i índexs de
retenció, mentres que la membrana Ds-5 DL és la que mostra els
valors més baixos. No obstant, ambdós són susceptibles d'utilitzar-se
en el procés de desmineralització, per la qual cosa s'utilitzen
seleccionades per a estudiar el seu comportament amb el sèrum
real.
Les densitats de flux obtingudes amb les membranes NF200 i Ds-5 DL
en els assajos amb el sèrum real, no mostren diferències significatives
entre si, si bé els índexs de retenció més alts corresponen a la
membrana la NF200. Mentres que els valors de densitat de flux de l'ió
clorur per a les membranes NF200 i Ds-5 DL corresponen a 9,9 g/m2h i
32,42 g/m2h respectivament.
Per a millorar les taxes de desmineralització obtingudes per
concentració amb la membrana Ds-5 DL, s'incorpora una etapa
addicional de diafiltración. En l'etapa de concentració tant la
lactosa com els ions polivalents es van concentrar fins a un 60%
aproximadament, mentres que els ions monovalents ho fan en un 20%
per a un factor de reducció de volum de 2. En l'etapa de diafiltración
s'aconseguixen percentatges de desmineralització entorn al 20% per
als ions polivalents i entre el 70-95% per als ions monovalents, amb
pèrdues de lactosa entorn al 10% per a un factor de dilució de 2,06.
Les característiques finals del sèrum dolç tractat per concentraciódiafiltració
presenten una composició entorn al 65% per a la lactosa
amb una conductivitat de 2500 mS/cm, la qual cosa permet obtindre
un sèrum revalorat (concentrat en lactosa) al mateix temps que es
minimitza l'impacte mediambiental d'este tipus d'abocaments amb
un temps de retorn de la inversió estimat entorn als 2 anys.
Els resultats obtinguts per mitjà del model matemàtic (DSPM) respecte
a l'índex de retention corresponent a la lactosa estan en
concordança amb els resultats obtinguts experimentalment.