Este documento describe diferentes tipos de filtración por membrana como la ultrafiltración, diafiltración y nanofitración. La ultrafiltración usa membranas semipermeables para separar partículas entre 0.01-0.1 μm. La diafiltración es una modificación de la ultrafiltración que agrega agua para facilitar el paso de componentes como lactosa y minerales. La nanofitración retiene solutos de bajo peso molecular como sales mientras permite pasar iones. Estas técnicas se usan en industrias aliment

1. ESCUELA POLITÉCNICA
NACIONAL
OPERACIONES UNITARIAS
ULTRA/NANOFILTRACIÓN
DIAFILTRACIÓN
Realizado por: Laura Abadiano

2. ULTRAFILTRACIÓN

3. Definición
Tipo de Filtración que utiliza membranas para separar diferentes
tipos de sólidos y líquidos mediante la aplicación de una fuerza
impulsora.
Presión
concentración
potencial eléctrico

4. Principio de la ultrafiltración es la separación física.
Se puede remover partículas entre 0,01 a 0,10 um de espesor.
o Sólidos suspendidos
o Bacterias
o Algunas proteínas
o Algunos colorantes y compuestos con un peso molecular mayor a 150,000
Daltons.
Las membranas están dispuestas en forma de capilares y están construidas con
materiales poliméricos y naturalmente hidrófobos que son porosos
semipermeables.

5. Figura: Rango de Separación de las Membranas

6. MODELO MATEMÁTICO
El flujo a través de una membrana UF puede modelarse mediante la ley de
Hagen-Poiseuille modificada, para el flujo de permeado, JP :
Donde:

7. APLICACIONES
 Industria alimentaria; la clarificación de jugos y vinos
 Industria de láctea; se utiliza para aumentar el porcentaje de proteínas ,
este proceso permite mejorar su sabor y textura.
 Industria del helado, la ultrafiltración de la leche antes de la mezcla se usa
para alterar el contenido de lactosa, aumentando el nivel de proteína del
helado.

8.  Industria química y nuclear; en
el tratamiento de aguas
residuales y efluentes.
 Industria bilógica y
farmacéutica; fabricación de
antibióticos, tratamientos de la
sangre., etc.
APLICACIONES

9. DIAFILTRACIÓN

10. Definición
Es una modificación de la Ultrafiltración en la cual se adiciona agua a la alimentación con el fin de
facilitar el permeado de algunos componentes a través de la membrana (principalmente lactosa y
minerales).

11. MODELO MATEMÁTICO
La concentración de un soluto en cualquier momento o etapa; proceso definido por:

12. APLICACIONES
Purificación de xilooligosacáridos
Industria láctea; en combinación con la Ultrafiltración para la
elaboración de productos de leche "sin hidratos de carbono",
utilizados en los mercados emergentes de productos de dieta.

13. NANOFILTRACIÓN

14. Definición
Es un proceso de filtración por membranas
que se da por la aplicación de presión;
donde solutos de bajo peso molecular (1000
daltons) son retenidos, mientras que algunas
sales pueden pasar, total o parcialmente, a
través de la membrana con el filtrado.
El principio de la filtración se basa en la
difusión de ciertas soluciones iónicas (como
sodio y cloruro), iones monovalentes,
divalentes y multivalentes.

15. Tabla: Características de utilización de las principales membranas de nanofiltracion

16. MODELO MATEMÁTICO
Modelo DSPM (donnan steric partioning pore model)
• Teoría de carga eléctrica
El primer termino se debe al trasporte difusivo, el segundo al
transporte eléctrico y el tercero a transporte conectivo
o Ji: flujo molar
o Ci ͫ= concentración del componente i en la membrana
o Jp= flujo volumétrico de permeado
o Ki,d y ki,c factores de retardo para la difusión y la convección

17. Donde:
Øi= coeficiente de partición de equilibrio
Índice de retención

18. Reemplazando los términos de concentración de soluto en el
permeado (ci,p) y en la membrana (ci,m), el índice de retención
obtenido por el modelo queda:

19. Donde:
ƛi se relaciona con el radio de stokes y el radio de poro de membrana:
El radio de stokes se calcula:
Donde:
K constante de boltzman
Di, ͚ difusividad del soluto i a dilución infinita
 Viscosidad dinámica

20. APLICACIONES
 Industria Láctea: Reduce costos de transportación así
como de recuperación de lactosa,
 eliminación de nitratos y sólidos de proteínas de suero.
 Industria de Alimentos y Bebidas: Desalinización de
gelatina para mejores propiedades de
 batido y para mejorar la claridad de color.
 Industria Farmacéutica: Incrementa el valor de los
productos farmacéuticos al obtenerlos más
 purificados.
 Industria: Desalinización de tintes para un producto de
valor más alto. Reciclaje de aguas
 residuales en lavanderías.
 Agroindustria: La eliminación de pesticidas de las
aguas subterráneas.