La nanofiltración se utiliza para concentrar ingredientes, separar ciertas sales y acondicionar agua en fábricas de alimentos y bebidas. También puede incorporarse al tratamiento de aguas residuales como una etapa dentro de un esquema diseñado para recuperar recursos o mejorar la calidad de un efluente.
La nanofiltración en la industria alimentaria tiene usos distintos según el líquido que se procesa. En este artículo, conocerás cómo funciona, sus principales aplicaciones y sus beneficios. ¡Sigue leyendo para descubrir dónde puede encajar en tu operación!
¿Qué es la nanofiltración?
La nanofiltración (NF) es un proceso de separación mediante una barrera semipermeable que trabaja bajo presión. Retiene determinadas moléculas disueltas y deja atravesar agua junto con otros solutos. Su selectividad se sitúa entre la ultrafiltración y la ósmosis inversa, por lo que puede separar sustancias que los filtros destinados a retirar sólidos suspendidos dejarían pasar.
Una membrana de nanofiltración actúa según el tamaño de los compuestos y sus interacciones eléctricas, entre otros factores. Muchas configuraciones retienen más sulfatos y otras especies de carga múltiple que sales como el cloruro de sodio. Por eso, dos modelos pueden generar resultados diferentes aunque pertenezcan a la misma categoría.
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¿Cómo funciona la nanofiltración en los procesos alimentarios?
Un sistema de nanofiltración utiliza bombas para impulsar el líquido a presión hacia una membrana semipermeable. Parte del agua y de los compuestos disueltos atraviesa esta barrera y forma el permeado. Las sustancias que no logran cruzar permanecen en la corriente llamada retenido, donde aumenta su concentración a medida que avanza la separación.
Durante el proceso, el líquido circula en paralelo a la superficie filtrante. Este recorrido se conoce como flujo tangencial y arrastra parte de los materiales retenidos, reduciendo su acumulación sobre la membrana. Aun así, pueden formarse depósitos que dificulten el paso del agua, por lo que el equipo necesita controles y limpiezas periódicas.
El recorrido está formado por las siguientes operaciones:
- Preparación de la alimentación: se retiran partículas y otros elementos que puedan dañar la capa selectiva o dificultar la circulación.
- Aplicación de presión: el bombeo aporta la fuerza necesaria para que parte del líquido atraviese la barrera.
- Obtención del permeado: se recoge la fracción que pasa al otro lado, junto con los solutos que logran cruzar.
- Salida del retenido: se recupera la corriente donde quedan concentradas las sustancias que no atravesaron el material.
En algunas líneas de producción de alimentos se incorpora una operación complementaria llamada diafiltración. Consiste en añadir agua durante la separación para favorecer la salida de determinados solutos con el permeado. Por ejemplo, puede reforzar la reducción de sales en una corriente que contiene lactosa. Su conveniencia se evalúa junto con el consumo hídrico y la composición buscada.
¿Cuáles son las principales aplicaciones de la nanofiltración?
Las aplicaciones de la nanofiltración incluyen el procesamiento de alimentos y el acondicionamiento del agua. Su función varía en función de las sustancias presentes y del resultado que se quiera obtener:
- Industria alimentaria: concentra ingredientes y separa determinados componentes en corrientes de jugos, derivados lácteos y otras mezclas.
- Tratamiento de aguas residuales: retiene ciertos contaminantes disueltos y puede integrarse en esquemas de recuperación de efluentes.
- Pretratamiento de ósmosis inversa: reduce algunas sales y compuestos que pueden afectar las etapas posteriores de purificación.
- Potabilización: disminuye dureza, materia orgánica y color como parte de un tratamiento diseñado según las características de la fuente.
En una fábrica de alimentos, estas funciones responden a dos necesidades: procesar ingredientes y gestionar el agua utilizada durante la producción. A continuación, veremos cómo se aplican en este sector.
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¿Dónde se aplica la nanofiltración alimentaria?
La aplicación abarca la concentración y desmineralización parcial de derivados lácteos, el ajuste de jugos, el fraccionamiento de azúcares y la recuperación de compuestos vegetales. La selección se debe al comportamiento de cada mezcla.
1. Concentrar lactosa y desmineralizar suero lácteo
En el procesamiento de suero, esta operación retiene la lactosa mientras parte del agua y de las sales monovalentes pasa al permeado. Así se obtiene un concentrado con una composición mineral distinta a la alimentación original. El grado de desmineralización depende de la membrana seleccionada y de las condiciones de trabajo.
También se aplica al permeado procedente de una etapa de ultrafiltración, donde ya se ha separado buena parte de las proteínas. Esta combinación asigna una tarea a cada equipo: primero se fraccionan macromoléculas y después se ajusta la corriente rica en lactosa.
2. Ajustar la composición de jugos de frutas
La nanofiltración en alimentos también se investiga para modificar la composición de los jugos. Un estudio con manzana evaluó su combinación con diafiltración y concentración por lotes. Los resultados mostraron una reducción parcial de azúcares, mientras se conservaba una fracción importante de los polifenoles en el retenido.
Ese resultado describe unas condiciones experimentales concretas. Para trasladarlo a otra fruta, se debe comprobar cómo se comportan su acidez, composición y sustancias de interés. Es necesario distinguir este objetivo de la clarificación, que suele apoyarse en microfiltración o ultrafiltración para separar partículas responsables de la turbidez.
3. Fraccionar mezclas de azúcares y edulcorantes
En algunas líneas de alimentos, las membranas se utilizan para fraccionar mezclas de azúcares y edulcorantes, o para ajustar el contenido de sales. El objetivo es conseguir corrientes con características convenientes para una etapa posterior. La selección decide qué moléculas deben concentrarse y cuáles deben dejarse pasar, en lugar de retener de forma idéntica toda la mezcla.
Si se trabaja con un jarabe, se necesita conocer su composición y probar la separación antes de definir el equipo. La presencia de varias sustancias disueltas modifica el resultado, y la viscosidad condiciona la circulación.
4. Recuperar compuestos de subproductos vegetales
Otra línea de aplicación consiste en concentrar sustancias de interés presentes en extractos de subproductos agroalimentarios. Se ha estudiado la recuperación de polifenoles a partir del orujo de uva, formado por los restos del procesamiento del fruto. En ese caso, la separación se realiza sobre un extracto líquido preparado previamente.
La diferencia es importante: la nanofiltración no recibe directamente cáscaras, ni semillas, ni material sólido. Primero se consigue la solución que contiene los compuestos que se buscan y se prepara para pasar por el módulo.
¿Qué ventajas ofrece la nanofiltración en los procesos alimentarios?
La tecnología de membranas nanofiltrantes aporta los siguientes beneficios, según el producto, el equipo seleccionado y las condiciones de operación:
- Conservación de componentes sensibles: trabajar a temperaturas moderadas favorece la preservación de ciertos nutrientes y aromas frente a procesos térmicos.
- Ajuste de la composición: separa determinadas sales y moléculas disueltas para obtener fracciones con características acordes con las necesidades de producción.
- Aprovechamiento de subproductos: recupera sustancias de interés, como lactosa o polifenoles, presentes en corrientes secundarias del procesamiento.
- Uso eficiente del agua: su integración con otros tratamientos abre posibilidades de reutilización, previa comprobación de la calidad requerida.
- Menor demanda de evaporación: la preconcentración reduce el agua que debe retirarse en etapas térmicas posteriores, con posibles ahorros energéticos.
- Simplificación de operaciones: ciertas aplicaciones combinan concentración y desmineralización parcial en una misma etapa.
- Ahorro operativo potencial: recuperar recursos reduce los gastos, siempre que el beneficio compense la inversión, el bombeo, la limpieza y el mantenimiento.
Estos efectos deben verse reflejados en resultados medibles. Por ello, es ideal que compares el rendimiento del ingrediente, la calidad obtenida y los costos del proceso completo.
Ahora ya conoces las posibilidades de la nanofiltración aplicada a la industria alimentaria. Entender sus alcances y límites te prepara para conversar con un especialista y valorar las propuestas que recibas. Con esa base, podrás decidir si su incorporación responde a lo que necesita tu fábrica y al producto que buscas elaborar.
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