Durante el procesado de alimentos, existen diferentes etapas en que la aplicación de la tecnología de membranas puede ser de gran interés (tabla 4.1).

Tabla 4.1. Etapas en que se aplican procesos de membrana en la industria alimentaria

Etapa del proceso Razones Oportunidades
Inicio Condicionamiento de la calidad del agua disponible o de los líquidos para procesar Mejora de la calidad
Ahorro energético
Núcleo Optimización o sustitución de las etapas del proceso para aumentar rendimientos tecno-económicos Ahorro energético
Mejora de la calidad
Reducción del impacto ambiental
Final Purificación-concentración de los productos finales
Conservación de alimentos
Tratamiento de efluentes para la reutilización o el vertido Mejora de la calidad
Reducción del impacto ambiental o prevención de la contaminación

Proceso/Industria
Agua, leche, bebidas Separación/Aplicación

Tratamiento de agua para el consumo humano - Potabilización de agua para el consumo humano (NF)
- Desinfección, clarificación y desmineralización del agua (MF, UF, NF)
- Desalinización de aguas marinas (OI)
Tratamiento de agua de uso industrial - Clarificación, desinfección y esterilización de aguas residuales (MF, UF)

Producción de agua de calidad - Agua ultrapura para la industria electrónica (OI)
- Agua de refrigeración para torres de enfriamiento, condensadores e intercambiadores de calor (OI)
- Agua para calderas y para el lavado de gases (OI)

Industria láctea - Concentración de leche, por eliminación de agua, sales minerales y lactosa (UF, OI)
- Producción de fermentos lácticos con la eliminación de los inhibidores del crecimiento celular y concentración de la biomasa hasta los niveles del producto comercial
- Extracción y concentración de proteínas del suero adecuadas para las industrias cosmética o farmacéutica como emulsionante (UF, OI)
Industria láctea: elaboración de quesos - Estandarización de leche para aportarle el contenido proteico adecuado (UF)

Industrias de fermentación - Clarificación y estabilización de mosto y vino (UF)
- Clarificación y esterilización de cerveza (UF, MF)
- Purificación de moléculas activas y microorganismos en proceso de fermentación (UF)
- Concentración de vino para acelerar la precipitación tartárica (OI)
- Eliminación de tartratos en vino ( MF)
- Des-alcoholización de vino y cerveza (OI)

Bebidas - Clarificación y esterilización de zumos de fruta después de la prensa, suprimiendo así las etapas convencionales siguientes de filtración (UF, NF)
- Preconcentración de zumos (OI)
- Recuperación de colorantes y aromas de las aguas residuales
- Ajuste de la acidez de zumos
Tabla 4.2 Aplicaciones de procesos de membrana en la industria alimentaria(I)

Tabla 4.2. Aplicaciones de procesos de membrana en la industria alimentaria (II)

Proceso/Industria
Otras industrias alimentarias Separación/Aplicación

Procesado de carne y pescado
- Tratamiento de purines. Separación de la biomasa (UF)
- Tratamiento de sangre. Preconcentración del suero sanguíneo (UF,OI)
- Concentración de proteínas en la fabricación de gelatinas
- Concentración-recuperación de proteínas de la salmuera residual del curado de carnes y pescados
- Concentración-recuperación de proteínas de las aguas de lavado de carnes y pescados
- Eliminación de pelos y piel de animales en el agua residual

Procesado de frutas y hortalizas - Biorreactores con membrana para la conversión de residuos de patata
- Recuperación de proteínas vegetales
- Recuperación de productos del procesado
- Recuperación de productos y subproductos de aguas de lavado (azúcares, aceites esenciales, proteínas)

Procesado de huevos - Concentración de albúmina de huevo hasta valores del 40% de extracto seco
- Deshidratación parcial antes del secado (UF)

Procesado de azúcar
- Desmineralización de melazas
- Recuperación de azúcar de las aguas de lavado antes de la etapa de evaporación-concentración
- Preconcentración de jarabe (OI)
- Clarificación de los primeros extractos de remolacha (UF)
- Concentración de disoluciones diluidas de remolacha

Procesado de aceites y grasas - Preparación de proteínas vegetales
- Recuperación de aceites de agua de lavado
- Recuperación de disolventes
- Refinación de aceites comestibles (ajuste de la acidez, decoloración)

Como se ha podido observar en la tabla 4.2, la industria láctea es una de las industrias principales en que se aplica la separación por membranas. Se utiliza la OI para concentrar la leche antes de la evaporación y la fabricación de quesos. El factor de concentración está limitado por la precipitación del fosfato de calcio. En la concentración del suero obtenido en el procesado de la leche, se puede utilizar la OI para separar proteínas, lactosa y sales, y así reducir el coste de transporte, mientras que la UF se puede utilizar para el fraccionamiento y producir un concentrado de proteínas de gran valor. La UF también se utiliza para la concentración de proteínas de la leche y para la normalización proteica de leche destinada a la producción de quesos, yogures y otros productos lácteos. La NF se utiliza para la desalinización parcial del suero y la MF se aplica para la reducción del número de bacterias en la leche desnatada y el suero, así como para reducir el contenido en grasa del suero destinado a la producción de concentrados proteicos. En estas aplicaciones, las pequeñas moléculas, como las sales o la lactosa, pasan a través de la membrana de ultraflitración, mientras que las proteínas quedan retenidas en el concentrado.

Los zumos de fruta se concentran desde el contenido original de azúcar del 10-16% hasta un 60% para el transporte y almacenamiento. Esta concentración se puede realizar con OI, que reduce el consumo energético y mejora la calidad organoléptica del zumo, y con otras técnicas convencionales, como la evaporación que, sin embargo, presenta la limitación del bajo rango de concentración que se alcanza (un 24%).

Para la obtención de azúcar de caña o remolacha hay que realizar una clarificación del zumo para eliminar las partículas coloidales y en suspensión, lo que puede hacerse por ultra filtración. También se aplica OI para la preconcentración del jarabe.

En la clarificación del vino, existen varias etapas de filtración, desde el desbaste hasta la esterilización, que pueden ser sustituidas por una etapa de micro filtración. También se puede utilizar la OI para concentrar el vino y acelerar el proceso de precipitación tartárica, o para obtener vino y cerveza con bajo contenido de alcohol. La micro filtración se utiliza normalmente para esterilizar la cerveza en frío.

En los mataderos, el residuo principal que se obtiene es la sangre, que se puede recuperar, separar y purificar mediante membranas de UF. La gelatina en polvo animal, rica en proteínas coloidales, y formada a partir de la hidrólisis del colágeno, se puede obtener por ultra filtración, con lo que se obtienen mejores resultados que con la evaporación y el secado tradicionales.