Innovaciones en el proceso de filtración de prensa por placa y marco enfocado a la producción de zumos de frutas y otras tecnologías afines

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Innovaciones en el proceso de filtración de prensa por placa y marco enfocado a la producción de zumos de frutas y otras tecnologías afines.

Para la asignatura de Operaciones Unitarias I (seminario)

Profesor: Erick Abraham Jara Quijada

Ingeniería en alimentos, Universidad del Bío Bío, Chillán.

Facultad de Ciencias de la Salud y los Alimentos.

Integrantes: Jose Luis Fuentes Vera.

David Bernardo Sanchez Cabezas

Patricio Sebastian Herrera Klarian

1. Introducción.        2

2. Descripción del fenómeno y ecuaciones que modelan el comportamiento.        4

3 Aplicaciones en alimentos y/o procesos        11

1.1 Utilización de equipo de placa y marco en el proceso de clarificación de jugos        12

1.2 Optimización del filtro de prensa para extracción de jugo morena negra        12

1.3 Aplicación de filtración por membrana a la esterilización en frío de bebidas        13

1.4 Estudio comparativo entre prensa de filtro espiral y filtro de prensa o banda implementada en un proceso de producción de zumo de manzana turbio        13

1.5 Obtención de concentrado proteico de leche de vaca utilizando tecnología de membrana        14

1.6 Taninos en zumos de frutas y su eliminación por filtración        14

4 Conclusión        15

5 Bibliografía        17

1. Introducción.

1.1 La filtración como proceso natural.

        En el mundo que habitamos, ocurren una cantidad inmensa de fenómenos físicos, biológicos y químicos, uno de ellos es la filtración natural del agua superficial a través del suelo, en donde el agua se ve despojada de sus impurezas que pueden ser de naturaleza sólida o coloidal debido a interacciones con las partículas presentes en el suelo. A medida que el agua se infiltra a través del suelo, esta se deposita en bancos enormes subterráneos denominadas “napas subterráneas” En donde el agua presenta un número muy reducido de partículas de alto tamaño y también existe una baja carga microbiana con respecto al agua de la superficie. Entonces podemos decir que el agua se ha filtrado.

        En términos generales, la filtración es un proceso más bien físico, en donde un fluido se hace pasar a través de un medio filtrante (Carter, 2017) (en el caso del agua subterránea, el medio filtrante es el suelo) el cual está formado por material granulado o poroso, el medio filtrante poroso  es capaz de retener partículas en suspensión y en suspensión coloidal. (Rathoure et al. 2019) de esta manera, únicamente el fluido atraviesa el medio filtrante y se ve despojado de sus componentes de mayor tamaño, no obstante, al momento de poseer un sistema coloidal, y un filtro cuyos poros sean más grandes que el coloide presenta un problema, pues las partículas de éste sistema tienen una carga eléctrica negativa,  tal carga causa repulsión entre ellas mismas lo cual impide su aglomeración y precipitación, por otra parte, el tamaño de las partículas es mayor al de la fase dispersante mas no llega a ser tan grande como para decantar y ser retenidas por el medio filtrante. Podemos inferir de manera correcta que, de alguna forma, aumenta el tamaño de éstas partículas en suspensión a medida que el agua se infiltra en el suelo por acción de las sales minerales que conforman el suelo terrestre. (Álvaro, 2019)

En esta vía, la filtración se puede ver optimizada por acondicionamientos de prefiltración, como lo son la floculación, la sedimentación y la coagulación, que son procesos cuyo objetivo es lograr neutralizar las cargas eléctricas que rodean a los coloides mediante la adición de una oxisal como Al2SO4 ,  FeSO4 para lograr coagular las partículas en suspensión, de manera consiguiente, se puede utilizar un floculante para aglutinar los coágulos  y así aumentar la masa de las partículas y poder ser retenidas mediante la sedimentación, y de esta manera, permitir que el tamaño de partícula sea mayor con respecto al medio filtrante empleado cual sea el caso.

1.2 Jugos de fruta

        Lo visto anteriormente es harina de otro costal y de conocimiento general, en la presente revisión se dará especial énfasis a la producción de jugos de fruta clarificados mediante el uso de filtros de presa de placa y marco. Según el R.S.A actualizado al 26 de Enero del 2023 T.P.A.: “Jugo o zumo puro de fruta u hortaliza es el producto sin fermentar, pero fermentable, pulposo, turbio o claro, destinado al consumo directo, obtenido por procedimientos mecánicos a partir de frutas u hortalizas maduras en buen estado o de sus carnes y conservados exclusivamente por medios físicos. El jugo podrá haber sido concentrado y luego reconstituido con agua para conservar la composición esencial y los factores de calidad del mismo”.

La elaboración de zumos de fruta es una actividad milenaria, pues se remonta a la extracción de los jugos de la vid para la producción de vinos y otros licores, sin ir más lejos, estos métodos han evolucionado hasta consolidarse en la industria alimentaria (Arthey et al. 1996) Dentro de la que existen diversidad de procesos pero con una misma finalidad: remover de manera selectiva una cantidad de agua del jugo de origen, mediante la suministración de energía al sistema, lo cuál permite obtener dos fases: una constituída por el solvente que puede ser sólida, líquida o gaseosa, y la otra, el producto concentrado -siempre en estado líquido- (Pinto et al., 1999), con un gusto y apariencia lo más similar posible al jugo original (Alves & Coelhoso, 2006).

        1.3 Filtros de prensa por placa y marco

        Los filtros de prensa por placa y marco son filtros cuyo mecanismo se basa en la filtración superficial (Carter, 2017) Estos comúnmente utilizados en la industria para la separación sólido-líquido de un fluido determinado (Yunusova et al., 2021), pues no solo permite obtener un producto libre de impurezas, también retiene en parte de su estructura funcional la “torta” del filtrado, que no es más que los restos retenidos del lodo, los cuales permiten a las organizaciones poseer una economía circular en donde los deshechos industriales se venden para un uso funcional en otra área. Para nuestro caso, estos filtros se utilizan ampliamente para la producción de jugos de fruta, pues su funcionamiento permite obtener un producto con un número reducido de impurezas, el funcionamiento de este artefacto industrial se verá más adelante.

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