Reducir la acumulación costosa de biopelículas en membranas de ósmosis inversa

Por Colter Marcks, Procesos de Filtración Donaldson

Los sistemas de filtración por ósmosis inversa (RO) purifican el agua utilizada en el procesamiento de alimentos y bebidas, productos farmacéuticos y otros productos consumibles. Debido a que las membranas de RO son clave para la seguridad del producto y también son costosas de reemplazar, es importante protegerlas de la acumulación de biopelículas. La biopelícula ocurre cuando las bacterias sobreviven a la etapa de dicloración de carbón activado y se multiplican hacia abajo para formar colonias de microbios en las superficies de los equipos.

Cuanto mejor se filtra el agua de la fuente, mejor evita la formación de biopelículas en el sistema de RO, lo que mejora la seguridad del producto y la vida útil de la membrana de RO. La FDA requiere un prefiltro en el agua antes de ingresar a los sistemas de RO, pero la atención al tipo de prefiltro utilizado tiene muchos beneficios.

Los prefiltros plisados (izquierda) colocan más tela en el mismo espacio que un filtro fundido (derecha). El aumento de la superficie proporciona una mejor captura y una vida útil más larga del filtro.

Una membrana de RO que está bien protegida de los microbios y las partículas de carbono dañinas suele durar hasta dos años, mientras que una de las fallas dentro de un año puede ser un indicio de una prefiltración deficiente.

Aquí hay tres formas de proteger mejor la membrana de RO con un mayor rendimiento de prefiltración:


1. Preste atención a la composición del filtro.

Los estándares de la industria recomiendan un filtro de 5 micrones para la prefiltración de RO, pero no todos los filtros de 5 micrones son iguales. Durante muchos años, la única opción para los procesadores ha sido el filtro fundido por soplado: un cilindro de polipropileno inyectado con polímero no tejido. La naturaleza aleatoria de este proceso de fabricación permite espacios abiertos y la captura inconsistente de microbios.

La tecnología de filtración mejorada ya está disponible, gracias a una colaboración entre científicos de materiales, ingenieros y procesadores de bebidas. Bajo el nombre de LifeTec™ de Donaldson, la estructura de medias avanzada y la carcasa de estos filtros ofrecen mayor capacidad y confiabilidad.

La media filtrante LifeTec se pliega en pliegues dentro de una jaula de polipropileno, que, en comparación con los filtros fundidos por soplado, expande el área de la superficie de filtración en un 400% para capturar más contaminantes sin impedir el flujo del proceso.

La densidad de la media está diseñada con poros más grandes aguas arriba y los poros más pequeños aguas abajo. Esta estructura de embudo crea un rango de corte de micras específico y, por lo tanto, ofrece una mayor confianza de que un prefiltro es efectivo.
 

2. Buscar la eficiencia verificable.

Al seleccionar un filtro, mire más allá del tamaño de la micra en la hoja de datos técnicos del proveedor y busque la calificación de "eficiencia". La eficiencia es el porcentaje de partículas que se ha verificado que un filtro captura en el rango de micras en la etiqueta. Debido a que no existen estándares de medición ampliamente aceptados que rijan a los fabricantes de filtros, el discernimiento en esta área es importante. Las calificaciones de Micron, junto con los términos "nominal" y "absoluto", son bastante subjetivas, similares a las afirmaciones de "bajo contenido de grasa" en el etiquetado de alimentos.

Para ilustrar cómo puede ocurrir esta confusión, Donaldson probó filtros de fusión de cinco fabricantes diferentes, todos ellos que afirmaban eliminar los contaminantes de 1 micrón. Debido a la composición aleatoria de las fibras de los filtros fundidos por soplado, sus rendimientos de eficiencia oscilaron desde menos del 20% hasta más del 98%.



Capacidad de retención de suciedad y mayor rendimiento de un filtro plisado

La mayor capacidad de retención de suciedad, la presión diferencial reducida y la vida útil más prolongada de un prefiltro plisado Donaldson, en comparación con capacidad de retención de suciedad y mayor rendimiento de un filtro plisado, un filtro común de soplado en fusión.


La nueva tecnología de filtración puede ser mucho más precisa. La eficiencia de los filtros LifeTec, por ejemplo, puede verificarse con pruebas de laboratorio, que Donaldson proporciona en todos sus filtros de proceso.

Un filtro de clasificación absoluta LifeTec con un tamaño de captura de 1 micrón, por ejemplo, siempre eliminará el 99,98% de las partículas de 1 micrón o más. Donaldson vuelve a probar periódicamente sus filtros para confirmar este desempeño y publica abiertamente esta calificación en todas sus etiquetas y hojas de datos.

 

3. Considere los costos a largo plazo.

Finalmente, cuando haga un intento serio de prevenir la acumulación de biopelículas al menor costo, piense más allá del precio de compra del prefiltro. Muchas plantas rutinariamente programan el reemplazo de sus prefiltros de RO fundidos una vez a la semana, por costumbre. Estos costos se suman.

Si bien los filtros plisados ​​avanzados pueden costar más inicialmente, el ahorro potencial a largo plazo puede ser considerable:

  • Membranas RO que duran hasta el doble de tiempo con una mejor protección
  • Menor tiempo de inactividad y mantenimiento de la producción con filtros de mayor duración
  • Riesgo de contaminación minimizado, ya que los microorganismos se eliminan aguas arriba

Para una protección óptima de la membrana de RO, los ingenieros de filtración de Donaldson recomiendan instalar un filtro plisado con clasificación absoluta de 1 micrón, ya sea en lugar del filtro fundido por soplado, o directamente después, antes de que el agua entre en contacto con la membrana de RO. Al hacerlo, no solo se prolongará la vida útil de la membrana de RO, sino que el prefiltro en sí durará más tiempo y mantendrá mayores tasas de flujo de volumen debido al diseño plegado.

También es importante que los operadores obtengan sus filtros de un fabricante que realice y publique libremente sus datos de eficiencia de retención con el tamaño de micrones correspondiente.

Colter Marcks es un ingeniero líder de desarrollo en la división de filtración de procesos de la empresa Donaldson. Su experiencia en el desarrollo de productos de filtración se centra en tecnologías, aplicaciones y regulaciones relacionadas con la filtración de líquidos, vapor culinario y producción de aire estéril en la industria de alimentos y bebidas.