As discussões sobre laticínios e proteínas vegetais geralmente se concentram no produto final. Dentro da fábrica, as restrições são bem diferentes.
Tanto os sistemas de proteína láctea quanto os de proteína vegetal são definidos por fluxos com alto teor de matéria orgânica que se movem através de processos de membrana. Proteínas, gorduras, carboidratos e sólidos em suspensão interagem com a superfície da membrana durante a concentração. Essa interação determina por quanto tempo um sistema pode operar, sua estabilidade e a frequência e duração da limpeza necessária.
Os cursos de água com alto teor orgânico apresentam o mesmo desafio central.
Embora o soro proveniente do processamento de laticínios e as proteínas vegetais utilizadas na alimentação animal tenham origens diferentes, seu comportamento durante a filtração é semelhante. Com o aumento da concentração, a matéria orgânica se acumula na superfície da membrana. As proteínas formam uma camada de gel que restringe o fluxo. Gorduras e outros componentes podem aderir à superfície ou à estrutura interna da membrana. Ao longo do tempo, o fluxo diminui e a resistência aumenta.
Este é o fator limitante em ambos os tipos de sistemas. Não se trata de saber se a incrustação ocorre, mas sim com que rapidez ela se desenvolve e com que eficácia pode ser minimizada.
Os sistemas de proteína vegetal sofrem contaminação mais agressiva.
O processamento de laticínios foi otimizado ao longo de décadas. Os fluxos de alimentação são relativamente consistentes e o projeto do sistema está bem estabelecido. A incrustação ainda ocorre, mas geralmente é previsível dentro de faixas operacionais definidas.
Os sistemas de proteína vegetal introduzem mais variabilidade. Os fluxos de alimentação podem conter níveis mais elevados de sólidos insolúveis, partículas finas e carboidratos complexos. Esses componentes formam camadas de incrustação mais espessas e podem bloquear os poros da membrana mais rapidamente, especialmente sem um pré-tratamento eficaz.
O impacto é imediato na operação. O fluxo sustentável cai mais rapidamente. A duração do programa de limpeza aumenta. Os sistemas passam mais tempo recuperando o desempenho e menos tempo produzindo.
Os programas de limpeza se expandem rapidamente
À medida que a incrustação aumenta, o programa de limpeza torna-se mais complexo. Uma sequência padrão de lavagem alcalina, lavagem ácida e sanitização frequentemente se expande quando se incluem enxágues e etapas intermediárias. O que parece ser um processo simples de quatro etapas pode, na prática, chegar a 11 etapas ou mais.
Cada etapa acrescenta tempo, uso de produtos químicos, consumo de água e geração de águas residuais. Cada etapa adicional também tira o sistema de funcionamento.
As operações de produção de proteína vegetal tendem a atingir esse ponto mais rapidamente porque a incrustação se desenvolve com maior desenvoltura. Os sistemas de laticínios enfrentam o mesmo problema à medida que buscam níveis mais elevados de sólidos e metas de processo mais rigorosas.
Por que o material da membrana é importante?
A incrustação é causada pela alimentação, mas também é influenciada pela superfície da membrana. As membranas convencionais permitem que a matéria orgânica adira e se acumule, levando à formação de camadas de gel mais espessas e à maior dificuldade de limpeza. À medida que essa camada se forma, torna-se mais difícil restaurar o desempenho, mesmo com limpeza agressiva.
As membranas anti-incrustantes ZwitterCo Evolution utilizam uma abordagem de material diferente. Sua química zwitteriônica forma uma superfície extremamente hidrofílica que atrai água e repele compostos orgânicos. Isso reduz a adesão na superfície da membrana e limita a formação da camada de gel. Com menos acúmulo, as membranas mantêm um fluxo operacional mais elevado e se recuperam de forma mais eficaz durante limpezas mais curtas e fáceis.
Que alterações isso faz no funcionamento?
O efeito da redução da incrustação se manifesta em duas áreas que impactam diretamente a produção.
Em primeiro lugar, um fluxo sustentável mais elevado. Quando a camada de gel é mais fina, a resistência é menor e os sistemas conseguem manter o desempenho com concentrações de sólidos mais elevadas. Isto foi observado em testes de concentração de proteínas, onde as membranas Evolution demonstraram um fluxo superior em comparação com as membranas de ultrafiltração (UF) convencionais, sem qualquer diferença na qualidade do permeado.
Em segundo lugar, programas de limpeza mais simples. Com membranas anti-incrustantes, são necessárias menos etapas para restaurar o desempenho. As membranas Evolution demonstraram reduzir a complexidade dos programas de limpeza, o que pode representar mais de uma hora de tempo de produção recuperado para cada etapa eliminada. Essas mudanças afetam diretamente a produtividade, o tempo de atividade, o custo operacional e a estabilidade do sistema.
Uma plataforma única para concentração de proteínas lácteas e vegetais.
As mesmas restrições operacionais existem nos sistemas de produção de laticínios e de proteínas vegetais. A gravidade difere, mas o mecanismo é consistente.
A membrana de concentração de proteínas Evolution (PCM) foi projetada para atender a essa necessidade. Trata-se de uma membrana de ultrafiltração (UF) destinada a substituir diretamente os elementos de UF convencionais de 5 a 30 kDa em sistemas de concentração de proteínas.
O PCM é comumente usado em:
- Concentração de proteína de soro de leite e leite
- Concentração de proteína vegetal
- Concentração enzimática
É projetada para fluxos com alto teor de sólidos e matéria orgânica, onde a incrustação limita o desempenho. Os testes demonstraram que a PCM pode atingir um fluxo operacional superior ao das membranas de ultrafiltração convencionais, mantendo a qualidade do permeado e simplificando os programas de limpeza.
A principal conclusão para os processadores
O processamento de laticínios e proteínas vegetais compartilha a mesma restrição operacional: o controle da incrustação em fluxos com alto teor de matéria orgânica.
Os sistemas de produção de proteína vegetal enfrentam essa limitação mais cedo e de forma mais agressiva. Os sistemas de produção de laticínios estão seguindo a mesma direção, à medida que as metas de produção aumentam.
O desempenho da membrana é definido pela eficácia do controle da incrustação ao longo do tempo. Um fluxo sustentável mais elevado, uma recuperação mais rápida durante a limpeza e um menor número de etapas de limpeza traduzem-se diretamente em maior produtividade e menor custo operacional.
O Evolution PCM foi desenvolvido para operar nesse ambiente em ambas as aplicações.
Se você está avaliando o desempenho de membranas no processamento de laticínios e alimentos ou na concentração de proteínas vegetais, entre em contato com a ZwitterCo para saber como as membranas Evolution podem melhorar a produtividade e simplificar os programas de limpeza.
