La ultrafiltración (UF) es una tecnología que la industria láctea utiliza hace tiempo pero con el tiempo y luego del COVID-19 su utilización pasará a ser habitual.
Para comenzar un artículo sobre ultrafiltración y su aplicación en las industria alimenticia es importante dejar un concepto que aunque en principio parezca muy científico, en los próximos párrafos se explicará con mayor detalle y precisión. La ultrafiltración, a partir de ahora la UF, es un paso de separación selectiva que se utiliza tanto para concentrar como para purificar componentes de peso molecular medio a alto, como proteínas vegetales y lácteas, carbohidratos y enzimas.
En 1850, Thomas Graham, un químico de Glasgow, Escocia, demostró la difusión de gases a través de una membrana semipermeable, y en 1861 informó sobre sus primeros experimentos de diálisis, que permitieron la separación de sustancias disueltas o la eliminación del agua de las soluciones a través de membranas sintéticas semipermeables. El término “ultrafiltración” fue introducido por primera vez en Alemania por Von H. Benchold en 1907 para describir el forzamiento de soluciones en varias atmósferas a través de membranas de nitrocelulosa de estructuras de tamaño de poro graduado.
Un proceso de purificación impulsado por presión que separa las partículas de los compuestos solubles utilizando un medio de membrana ultrafina, la UF es una tecnología excelente para el pretratamiento de desalinización, pretratamiento de ósmosis inversa y recuperación de aguas residuales, así como para producir agua potable.
En la industria láctea, la ultrafiltración se utiliza para una amplia gama de aplicaciones, como la estandarización de proteínas de la leche de queso, la producción de queso fresco, la concentración de proteínas y la descalcificación de impregnaciones, así como la reducción de lactosa de la leche. Específicamente, la UF permite que las moléculas más pequeñas de lactosa, agua, minerales y vitaminas pasen a través de la membrana, mientras que las moléculas más grandes de proteínas y grasas (componentes clave para hacer queso) se retienen y concentran.
El mercado global de membranas de ultrafiltración se valoró en 5.300 millones de dólares en 2019 y se espera que crezca significativamente durante los próximos años, según Market Study Report LLC. El procesamiento de productos lácteos representa la mayor parte de la capacidad de membranas en todo el mundo.
En la industria de bebidas, UF se utiliza para mejorar el rendimiento y la calidad del producto. Los sistemas UF eliminan proteínas, coloides suspendidos, compuestos polifenólicos, almidón, pectina y microorganismos de los jugos naturales, proporcionando un permeado de jugo brillante y transparente que es estable incluso después de un almacenamiento prolongado. El UF se utiliza comúnmente para la concentración de productos (es decir, la eliminación de disolventes) en el bioprocesamiento; concentración de caldos de fermentación libres de células que contienen compuestos biológicos complejos tales como anticuerpos monoclonales; y recuperación de biomoléculas / productos a partir de soluciones muy diluidas.
Las aplicaciones de UF en alimentos incluyen concentración de proteínas (enzimas, proteínas de la leche, claras de huevo), almidón y pectina; clarificación / estabilización de jugos de frutas y vino (eliminación de componentes de turbidez); eliminación de residuos celulares y bacterias de la cerveza; eliminación de polisacáridos, proteínas e impurezas coloidales en el refinado de azúcar; y filtración estéril de productos biológicos (eliminación de bacterias y virus).
Hacia donde va la ultrafiltración
En la última década, las incrustaciones (27%), la modelización (17%) y las aguas residuales (12%) fueron los temas de investigación dominantes sobre tecnología UF y representaron más de la mitad de los 4547 artículos científicos publicados dentro de este período especificado. Temas como la fabricación y modificación de membranas de UF, el procesamiento de alimentos y el proceso de membranas híbridas han revelado una tendencia creciente en términos de interés actual en las aplicaciones de UF.
La tecnología UF de membrana de flujo cruzado está ganando rápidamente aceptación mundial como un paso de fabricación importante en muchas de las líneas de proceso en las industrias alimentaria, láctea, farmacéutica, biotecnológica, química y de almidón y edulcorantes. La capacidad de producir separaciones muy específicas a temperaturas bajas o ambientales sin cambio de fase puede, en muchas aplicaciones, hacer que la membrana UF sea una solución mucho más rentable que los métodos más convencionales, como la filtración al vacío rotativa o los filtros prensa.
La tecnología UF también jugará un papel importante durante la actual pandemia de COVID-19, ya que es eficaz para la eliminación de virus en la producción de proteínas terapéuticas y vacunas, así como para la recuperación de antibióticos.
Por Tara McHugh y Roberto Avena-Bustillos
El artículo completo de la revista del The Institute of Food Technologists puede leerlo haciendo clic en el siguiente link: https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2020/august/columns/processing-the-ultimate-on-ultrafiltration?utm_content=138115456&utm_medium=social&utm_source=twitter&hss_channel=tw-15130873
