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Osmose Reversa para Permeados de Nanofiltração e Ultrafiltração

Osmose Reversa para Permeados de Nanofiltração e Ultrafiltração

A tecnologia de filtração por membranas é um conjunto de processos de separação de alta eficiência que utiliza membranas semipermeáveis para dividir um fluxo líquido em duas correntes: o permeado, fração que atravessa a membrana, e o retentado, fração que é retida. Dependendo da estrutura da membrana e do tamanho de seus poros, são estabelecidas diferentes faixas de operação, como Osmose Reversa (RO), Nanofiltração (NF), Ultrafiltração (UF) e Microfiltração (MF). A Osmose Reversa é normalmente utilizada quando se deseja remoção intensa de sais dissolvidos e pequenas moléculas, em substituição ou complemento a processos térmicos de concentração com consumo energético mais elevado. A Nanofiltração se aplica em situações em que se busca separar moléculas orgânicas de maior tamanho, parte de sais multivalentes e determinados compostos específicos, permitindo ajuste fino da composição de soro, águas de processo e bebidas entre outros. A Ultrafiltração, por sua vez, é amplamente utilizada para retenção de proteínas, coloides e macromoléculas, sendo a tecnologia-chave para produção de concentrados proteicos a partir de leite e soro, além de diversas aplicações em alimentos, bebidas, farmacêutico e biotecnologia. Já a Microfiltração é empregada em faixas de poros maiores, voltada à remoção de partículas em suspensão, gorduras e microrganismos, contribuindo para clarificação, padronização e suporte à estabilidade microbiológica.

Essas tecnologias encontram aplicação em uma ampla gama de segmentos industriais, como o lácteo, o de bebidas, o alimentício em geral, o farmacêutico, o químico fino e o de tratamento e reúso de água. Em todos esses contextos, a filtração por membranas se destaca pela eficiência energética, pela operação em baixa temperatura, pela possibilidade de modularidade e ampliações, pela redução na geração de resíduos e efluentes e pela grande precisão no atendimento às especificações de produto. Em comparação com outros processos, o uso de membranas permite maior preservação das propriedades nutricionais e sensoriais, menor consumo de energia e melhor aproveitamento da matéria-prima. Na prática, isso se traduz em produtos de maior valor agregado, melhor rendimento industrial e menor impacto ambiental ao longo de toda a cadeia produtiva.

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Informações

O setor lácteo e de ingredientes derivados do leite opera em um ambiente de mudanças contínuas, pressionado por custos de matéria-prima, energia e utilidades, além de desafios de mão de obra qualificada e oscilações de demanda. Em paralelo, cresce a exigência por eficiência operacional, padronização de qualidade e melhor aproveitamento de correntes antes tratadas como subprodutos, com foco em redução de efluentes, menor pegada ambiental e maior captura de valor no portfólio.

Nesse cenário, o soro de leite deixa de ser uma corrente de baixa atratividade e passa a ocupar papel estratégico na fabricação de ingredientes e bases industriais. A busca por racionalização de etapas térmicas, redução de carga orgânica, melhoria do balanço hídrico e controle mais preciso da composição impulsiona a adoção de tecnologias por membranas em aplicações no soro, especialmente quando o objetivo é pré-concentrar sólidos e/ou ajustar o perfil mineral de forma controlada, com maior estabilidade de processo.

A nanofiltração aplicada ao soro se consolida como uma etapa de processo altamente eficiente para pré-concentração e “polimento” de composição, operando antes de evaporadores e secadores, ou como parte de uma arquitetura integrada com outras membranas (UF). Ao combinar seletividade de membrana e controle fino de pressão e vazões, a nanofiltração contribui diretamente para aumento de produtividade, redução de consumo energético global e maior previsibilidade de especificação do concentrado. A aplicação de Osmose Reversa (OR) no tratamento do permeado de Nanofiltração (NF) de soro de leite é uma etapa estratégica para recuperação e reúso de água.

O Sistema de Osmose Reversa (OR) ROTAINOX é projetado para o polimento e recuperação de água a partir do permeado da Nanofiltração (NF) de soro de leite ou Ultrafiltração, com foco em reduzir a carga de sais dissolvidos e demais espécies de baixa massa molar remanescentes, entregando um permeado de baixa condutividade para reúso controlado em utilidades e aplicações internas, conforme requisitos de qualidade e segregação da planta. A operação é baseada em membranas de OR em regime de alta rejeição, normalmente em média a alta pressão, tipicamente na faixa de 20 a 30 bar (dependendo da condutividade do permeado de NF, temperatura, recuperação desejada e área instalada).

Durante o processo, o permeado de OR é majoritariamente água com baixíssimo teor de sólidos dissolvidos, enquanto o retentado de OR concentra os sais e solutos retidos, permitindo uma estratégia eficiente de gestão hídrica e redução do volume destinado a tratamento/descarga. A integração NF + OR ou UF + OR aumenta a eficiência global do balanço de utilidades, reduz consumo específico de água e melhora a previsibilidade operacional do circuito, mantendo rastreabilidade e controle sanitário compatíveis com a indústria de laticínios.

Uma das aplicações mais importantes da OR, é utilizar água para limpeza CIP de sistemas de membranas. A água de OR possui características físico-químicas adequadas, que seguem de acordo com a recomendação do fabricante dos elementos (membranas). É decisivo para garantir repetibilidade de limpeza, estabilidade de performance e maior vida útil dos elementos. Por apresentar baixa condutividade e reduzido teor de sais e dureza, a água de OR minimiza risco de scaling (precipitação/incrustação mineral) durante aquecimento e recirculação, evita formação de depósitos em housings, canais e instrumentação e reduz interferências na ação de detergentes alcalinos/ácidos, resultando em melhor eficiência química e menor variabilidade entre ciclos. Além disso, melhora a qualidade dos enxágues finais, reduzindo o arraste de minerais e contribuindo para retomada de fluxo e permeabilidade de forma mais consistente após o CIP.

O sistema de OR ROTAINOX é concebido em módulos e estágios, dimensionados conforme vazão do permeado de NF ou UF, condutividade de alimentação, metas de recuperação %, limites de pressão e interfaces com a planta existente. A alimentação é recebida em tanque pulmão, garantindo estabilidade, e segue para uma bomba de alta pressão com controle de rampa, assegurando pressurização estável e proteção aos elementos de membrana.

Antes dos housings, o permeado de NF passa por um filtro de linha duplo com micra adequada, mitigando risco de deposição e bloqueio de canais. A OR opera com malhas de controle dedicadas para pressão, vazão, temperatura e condutividade, permitindo ajuste fino de recuperação e monitoramento contínuo de desempenho. A vazão e a qualidade do permeado são acompanhadas por instrumentação sanitária, com registro de tendências, alarmes e intertravamentos para garantir estabilidade, rastreabilidade e repetibilidade.

O permeado de OR é direcionado para tanque dedicado, com bombeamento específico para pontos de reúso definidos em projeto (utilidades, enxágues controlados e aplicações internas), sempre com segregação adequada. O retentado de OR é encaminhado para tratamento/gestão, reduzindo o volume total e concentrando a carga salina em uma corrente controlada. O conjunto é desenvolvido para operação com CIP completo, parametrizado em IHM, cobrindo pré-enxágue, lavagens alcalina/ácida e sanitização, com controle de vazão, temperatura, tempo e condutividade, assegurando disponibilidade e consistência operacional.

Detalhes Técnicos

Modelos

SSC

Dimensionamento

PRNT25: 2500x1000 || PRNT50: 2800x1500 || PRNT80: 3200x1750 || PRNT100: 3500x2000 || PRNT150: Aprox.: 7200x2000

Vazão

0,5 a 60m³/h (outras vazões mediante avaliação)

Temperatura Máxima de Pasteurização

Mínimo 72°C

Temperatura Máxima do Sistema

100ºC

Tempo de Retenção

16 a 18 segundos

Taxa de Regeneração

Até 94%

Materiais

AISI-304L e AISI-316L

Placas

KELVION

Instrumentos

ENDRESS + HAUSER

Válvula de Controle de Vapor

BÜRKERT

Bombas

ROTAINOX, ALFA LAVAL e FRISTAM

Certificações

3-A Sanitary Standards (EUA), EHEDG – European Hygienic Engineering & Design Group

Automação/Elétrica

SCHNEIDER, SIEMENS e ROCKWELL

Imagens

Benefícios e Diferenciais do Sistema ROTAINOX

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Projeto sob medida para o perfil do permeado de NF
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Recuperação hídrica elevada e permeado de baixa condutividade
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Redução de efluentes e concentração de carga salina em corrente dedicada
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Operação estável com controle de TMP, vazões e qualidade
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Filtração de segurança e estratégia de mitigação de incrustação
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Conceito modular e escalável
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Design sanitário e CIP completo, sem desmontagem
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Componentes e instrumentação de padrão internacional

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