Carmen María de Oña Baquero - Mantenimiento básico de máquinas e instalaciones en la industria alimentaria. INAQ0108

7.2. Extracción sólido-líquido

El proceso de extracción sólido-líquido constituye una operación de separación de uno o más componentes contenidos en una fase sólida mediante el empleo de una fase líquida o disolvente. El componente que pasa de la fase sólida al disolvente se denomina soluto. La extracción sólido-líquido también se conoce como lixiviación, lavado o percolación.

En la industria alimentaria, la extracción sólido-líquido tiene aplicaciones importantes, como por ejemplo en la extracción de aceites de semillas, en la extracción de extractos de materias vegetales y animales, en la obtención del azúcar de la remolacha y en la fabricación de té y café instantáneo.

La extracción sólido-líquido se lleva a cabo en una o varias etapas. Una etapa es una unidad del equipo en la que se ponen en contacto las fases durante un tiempo determinado y en la que se va produciendo la transferencia de la fase sólida al disolvente.

Extractor sólido líquido con tres etapas de extracción

Sabía que…

El método Soxhlet es un proceso de separación sólido-líquido en el que el disolvente se calienta y se evapora para pasar al condensador, de modo que, al condensar, va cayendo gota a gota sobre la fase sólida en la que ejerce la extracción.

7.3. Separación por membranas, ultrafiltración y ósmosis inversa

En los procesos de separación por membranas, se consiguen separar determinados componentes de una mezcla, haciéndola pasar por una membrana porosa. La membrana porosa actúa como filtro selectivo para el paso de determinados componentes de la mezcla.

Las operaciones de separación de membrana se clasifican, según sea el tamaño de partícula retenida (de mayor tamaño de partícula retenida a menor), en:

Microfiltración:retiene partículas en suspensión.

Ultrafiltración:retiene hasta macromoléculas (proteínas, polisacáridos, virus).

Nanofiltración:retiene hasta azúcares.

Ósmosis inversa:retiene partículas de sales muy pequeñas.

Membranas de ultrafiltración

Los procesos de separación por membranas presentan la ventaja de que el gasto energético producido es bajo y, además, permiten trabajar a temperatura ambiente, por lo que pueden emplearse para productos que se deterioran con el calor. Por estos motivos, este tipo de procesos han ido adquiriendo importancia en los últimos años.

En la industria alimentaria, destacan los procesos de separación mediante membranas semipermeables de ultrafiltración y de ósmosis inversa, principalmente en la industria de bebidas y en la industria láctea.

Recuerde

La ultrafiltración suele retener moléculas de mayor tamaño y la ósmosis inversa es capaz de retener moléculas de muy bajo peso molecular.

Ultrafiltración

Las membranas empleadas en los procesos de ultrafiltración separan de los fluidos partículas de 0, 0001-0, 1 micras.

Sabía que...

En la industria de elaboración de quesos, la ultrafiltración se emplea para eliminar de la leche los microorganismos patógenos, en lugar de emplear un tratamiento térmico.

En la siguiente figura está representado cómo el líquido atraviesa la membrana a través de sus poros, y las partículas de tamaño inferior al de los poros la atraviesan y quedan retenidas las partículas mayores.

La ultrafiltración también puede aplicarse para el pre-tratamiento del agua antes de la ósmosis inversa. Esto evita que la membrana se ensucie y previene que las membranas sean dañadas por partículas duras y cortantes.

Ósmosis inversa

Para comprender el funcionamiento de la ósmosis inversa, es necesario entender primero el principio de la ósmosis. Cuando dos fluidos que presentan distinta concentración de sólidos disueltos están separados por una membrana semipermeable (que deja pasar el líquido, pero no los sólidos disueltos), el fluido de menor concentración pasará a través de la membrana hacia el fluido de mayor concentración ( figura A ). A la diferencia de altura se le llama presión osmótica ( figura B ). El equilibro se alcanza cuando se igualan concentraciones o cuando la presión hidrostática es superior a la osmótica.

Si se aplica en el fluido una presión superior a la presión osmótica, se obtiene el efecto inverso. El fluido atravesará la membrana, pero los sólidos disueltos quedarán al otro lado ( figura C ). Los sólidos en suspensión quedarán atrapados en la membrana.

En la industria alimentaria, las principales aplicaciones de la ósmosis inversa son:

Para desalinizar y purificar agua.

Para concentrar suero de quesería.