Procedimiento para la recuperación de detergentes alcalinos de fase única utilizados en instalaciones industriales de limpieza in situ.

La presente invención proporciona un procedimiento continuo para la recuperación de detergentes alcalinos de fase única utilizados en instalaciones industriales de limpieza in situ (CIP) que comprende las etapas de: (a) separación previa de la materia suspendida en la corriente de detergente usado; y (b) nanofiltración de la corriente obtenida en (a) mediante al menos una membrana de nanofiltración de un corte molecular de 300 Da resistente a los álcalis y a las altas temperaturas, a una temperatura de 70ºC y a una presión de 5-15 bar. De este modo, se evita la separación parcial de los componentes del detergente obteniendo un alto grado de recuperación superior al 75%. Esto implica una serie de ventajas económicas por el ahorro en agua y en detergentes, además de ventajas medioambientales, de desinfección y de eliminación parcial de la dureza y de los carbonatos de las aguas de limpieza.

Procedimiento para la recuperación de detergentes alcalinos de fase única utilizados en instalaciones industriales de limpieza in situ.

Campo de la invención

La presente invención pertenece al campo de los detergentes de fase única empleados en la limpieza de instalaciones industriales. Más concretamente, se refiere a un procedimiento continuo para recuperar detergentes alcalinos de fase única en instalaciones industriales de limpieza in situ, también denominadas instalaciones CIP (del inglés "Cleaning in Place"), de la industria alimentaria, biotecnológica, etc. Dicho procedimiento, basado en la nanofiltración, permite un ahorro de detergente superior al 75% y conlleva, además, otras múltiples ventajas medioambientales y económicas.

Antecedentes de la invención

Las instalaciones CIP han sido adoptadas exitosamente para la limpieza de las instalaciones en la industria alimentaria, particularmente en las industrias lácteas. El sistema de limpieza generalmente consiste en varios contenedores de limpieza para las soluciones de limpieza, para el agua del primer aclarado y para el agua del aclarado final y, muchas veces, también incluyen otro tanque para agua de esterilización. Las soluciones de limpieza y el agua de aclarado son dirigidas a los equipos que van a ser limpiados. Estas soluciones de limpieza son reutilizadas hasta que se encuentran agotadas.

En la limpieza de las instalaciones de las industrias lácteas, se han venido utilizando detergentes tradicionales a base de sosa o ácidos que están siendo sustituidos por detergentes únicos o de fase única consiguiendo los mismos resultados, pero con menos consumo de agua y de ácidos.

En concreto, estos detergentes de fase única se han formulado para adaptarse a los requerimientos de limpieza de la industria. Se han desarrollado dos tipos de productos de un solo pase: los productos formulados en base ácida y en base alcalina.

Las ventajas ambientales de utilizar este tipo de detergentes frente a los tradicionales pueden verse a simple vista ya que el programa de limpieza con un detergente de un solo pase necesita menos etapas de aclarado y de aplicación de producto, ahorrándose en consumo de agua y de ácidos.

Otra ventaja ambiental de estos sistemas es el menor contenido en elementos nutrientes que causan contaminación de las aguas como son el fósforo y el nitrógeno. Mientras que los detergentes tradicionales contienen un 10-20% de fósforo, los detergentes ácidos de una sola fase contienen un 0,1-0,2% y los alcalinos un 0,2-0,3% de fósforo.

De todas formas, aunque se han desarrollado pruebas de esta técnica en el sector lácteo en España, los resultados obtenidos no han sido consistentes debido principalmente al elevado coste de los productos de un solo pase, muy elevados en comparación con los que tradicionalmente se utilizan en la industria. Por ello, resulta fundamental desarrollar técnicas que permitan su recuperación.

Entre las técnicas que se pueden utilizar para la recuperación de soluciones alcalinas de limpieza se encuentran la flotación, la decantación y también las técnicas de membranas. Las dos primeras se han intentado utilizar para la recuperación de sosa con poco éxito, debido al menor grado de reducción de los contaminantes en comparación con las técnicas de membranas y se consideran solamente un posible pretratamiento, previo a las técnicas de membranas.

En cuanto a las técnicas con membranas, se ha utilizado la microfiltración, la ultrafiltración y también la nanofiltración aunque nunca para detergentes en fase única. La microfiltración y la ultrafiltración han mostrado ser insuficientes si se quiere un alto grado de renovación de las soluciones alcalinas a reciclar. Asimismo, debido a la naturaleza multicomponente de los detergentes alcalinos de fase única, la utilización de la nanofiltración resultaba ineficaz para su recuperación, ya que se perdían parte de las propiedades del detergente.

Hasta ahora, dadas las dificultades de recuperación por filtración, la reutilización de detergentes en las instalaciones CIP se había centrado en el reciclado de las aguas de aclarado.

Así, las patentes US 5,173,190 y US 5,514,282 describen el acondicionado y reutilización de aguas de aclarado incluyendo los pasos básicos de flotación y separación por membranas (de microfiltración y de ósmosis inversa, respectivamente), no refiriéndose nunca a la recuperación de detergentes en fase única.

La patente US 6,802,984 describe un proceso únicamente de reutilización de aguas con los pasos de centrifugación, flotación, filtración por tierras de diatomeas o por membranas (para eliminar material sólido de pequeño tamaño que no se ha separado por flotación) y una desinfección final.

No obstante, Membrane Products Kiryat Weizmann Ltd. comercializa el proceso ALKASAVE (Número de registro: US 2037775, descrito en la solicitud de patente internacional WO 95/27681) basado en una membrana de nanofiltración polimérica para la recuperación de sosa y ácidos, membrana que los tensioactivos no atraviesan, con lo cual se pierden en el detergente recuperado en el permeado (líquido que pasa a través de la membrana). La diferencia con la invención actual se centra en la mayor complejidad que existe en la recuperación de un detergente alcalino de fase única frente a una disolución de sosa, tal como es propuesto en el proceso ALKASAVE.

Los presentes inventores han descubierto que utilizando membranas de nanofiltración de bajo corte molecular y controlando minuciosamente las condiciones de operación se evita la separación parcial de los componentes del detergente de fase única obteniendo un alto grado de recuperación de las soluciones alcalinas.

El ahorro de detergentes logrado por esta técnica supera el 75%. Esto implica una serie de ventajas económicas no sólo por el ahorro en agua y en detergentes sino también por el ahorro producido en el canon de vertido y, en su caso, por neutralización de la sosa.

A esto se suman las múltiples ventajas medioambientales ya que, además de reducir el vertido de detergentes, la nanofiltración es considerada una técnica limpia.

Por otra parte, utilizando membranas de nanofiltración de bajo corte molecular del orden de 300 Da, se consigue realizar también una desinfección de las aguas de limpieza, al retener bacterias y virus. Asimismo, permiten la eliminación parcial de la dureza y de los carbonatos del agua.

Objeto de la invención

La presente invención, por tanto, tiene por objeto proporcionar un procedimiento continuo para la recuperación de detergentes alcalinos de fase única utilizados en instalaciones industriales de limpieza in situ que comprende una etapa de nanofiltración a través de al menos una membrana de nanofiltración con un corte molecular de 300 Da resistente a los álcalis y a las altas temperaturas, a una temperatura de 70ºC y a una presión de 5 a 15 bar.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 representa un esquema del procedimiento de recuperación en continuo de un detergente alcalino de fase única empleado en una instalación CIP integrada en una planta industrial.

La figura 2 representa la variación de la densidad de flujo del permeado para diferentes caudales de alimentación en función del tiempo.

La figura 3 representa la variación de la densidad de flujo del permeado para un grado de recuperación del 88% en función del tiempo.

La figura 4 representa la variación de la densidad de flujo del permeado en función del tiempo para un grado de recuperación del 85%, una presión de 8,2 bar, un caudal de 1000 l/h, una temperatura de 70ºC y una DQO de la disolución tratada de 4300 mg O₂/l.

La figura 5 representa la variación de la densidad de flujo del permeado en función del tiempo para un grado de recuperación del 75%, una presión de 8,7 bar, un caudal de 1700 l/h, una temperatura de 70ºC y una DQO de la disolución tratada de 2700 mg O₂/l.

La figura 6 representa la variación de la densidad de flujo del permeado en función del tiempo para un grado de recuperación del 88%, una presión de 8,1 bar, un caudal de 1700 l/h, una temperatura de 70ºC y una DQO de la disolución tratada de 5000 mg O₂/l.

La figura 7 representa la variación de la densidad de flujo... [Seguir leyendo]

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