ES2860701T3

ES2860701T3 - Método para identificar el tipo de obstrucción en un aparato de filtración de membrana

Info

Publication number: ES2860701T3
Application number: ES15817896T
Authority: ES
Inventors: Gordon Blackman; Sébastien Fastrez
Original assignee: Realco SA
Current assignee: Realco SA
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2021-10-05
Anticipated expiration: 2035-12-29
Also published as: EP3702018B1; EP3240624B1; EP3240624A1; ES2948296T3; DK3240624T3; US20180021735A1; CN107106990A; PL3702018T3; JP2018503508A; EP3702018A1; PT3240624T; CA2971937A1; WO2016107855A1; CA2971937C; DK3702018T3; BR112017013855A2; PL3240624T3

Abstract

Método para tratar un conjunto de filtración por membrana obstruido por partículas retenidas en y/o sobre los poros de una membrana, comprendiendo dicho método identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana y limpiar dicho conjunto de filtración por membrana, teniendo dicho método al menos una entrada y al menos una salida de fluido, comprendiendo dicho método una primera etapa a) de proporcionar y hacer circular una primera solución enzimática que comprenda al menos una proteasa en dicho conjunto de filtración por membrana durante un primer periodo predeterminado de tiempo, siguiéndose dicha primera etapa a) por una primera medición, llevada a cabo en dicha al menos una entrada y/o en dicha al menos una salida de fluido de dicho conjunto de filtración de membrana, de al menos un primer valor de un parámetro que permita que se caracterice el fluido que circula en dicho conjunto de filtración por membrana, comparándose este al menos un primer valor medido de un parámetro con un valor medido del mismo parámetro antes de la etapa a), caracterizándose dicho método por que la identificación de la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana comprende dicha primera etapa, una segunda etapa b) de proporcionar y circular una segunda solución enzimática que comprende al menos una enzima aparte de una proteasa en dicho conjunto de filtración por membrana durante un segundo periodo predeterminado de tiempo, siguiéndose dicha segunda etapa b) por una segunda medición, llevada a cabo en dicha al menos una entrada y/o en dicha al menos una salida de fluido de dicho conjunto de filtración por membrana, de al menos un segundo valor de un parámetro que permite caracterizar el fluido que circula en dicho conjunto de filtración de membrana, comparándose este al menos segundo valor medido de un parámetro con un valor medido del mismo parámetro antes de la etapa b), aplicándose dichas etapas a) y b) en cualquier orden y determinando qué tipos de partículas están presentes en las membranas y que son la causa de la obstrucción de estas últimas y determinando una formulación enzimática adecuada dirigida a las partículas que obstruyen las membranas que se inyectará para dicha limpieza de dicho conjunto de filtración de membrana.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para identificar el tipo de obstrucción en un aparato de filtración de membrana

La presente invención se refiere a un método para tratar un aparato de filtración por membrana con al menos una entrada de fluido y al menos una salida de fluido, comprendiendo dicho método una primera etapa a) de suministrar y hacer fluir a través de dicho aparato de filtración por membrana durante un primer periodo de tiempo predeterminado, una primera solución enzimática que comprenda al menos una proteasa, siguiéndose dicha primera etapa a) por una primera medición, llevada a cabo en dicha al menos una entrada de fluido y/o en dicha al menos una salida de fluido de dicho aparato de filtración por membrana, de al menos un primer valor de un parámetro para caracterizar el fluido que fluye en dicho aparato de filtración por membrana, comparándose este al menos un primer valor medido de un parámetro con un valor medido de este mismo parámetro antes de la etapa a).

Tal método de tratar un aparato de filtración por membrana se conoce de la publicación de Yu y col. (Enzymatic treatment for controlling irreversible membrane fouling in cross-flow humic acid-fed ultrafiltration. Journal of Hazardous Materials 2010, 177: 1153-1158).

La filtración es un método de separación para separar los constituyentes de una mezcla que tenga una fase líquida y una fase sólida a través de un medio poroso. El uso de un filtro o membrana permite retener las partículas de la mezcla heterogénea que sean más gruesas que las aberturas en el filtro (porosidad). El líquido que ha pasado por la filtración se denomina filtrado o permeado, mientras que la fracción retenida por el filtro se denomina residuo, fracción retenida o torta. Por lo tanto, una filtración sobre membrana (filtración por membrana) es un método de separación física que tiene lugar en la fase líquida a través de una membrana, cuyo objetivo es purificar, fraccionar o concentrar las especies en suspensión en un disolvente.

A modo de ejemplo, en el campo de la industria láctea, se utiliza filtración por membrana para fabricar productos derivados de la leche, tales como leche en polvo, yogures, quesos y leches estandarizadas (desnatada, semidesnatada, leche entera, etc.).

Desafortunadamente, el aparato de filtración por membrana sufre problemas de obstrucción frecuente de partículas de distinta naturaleza procedentes de la mezcla heterogénea, que se fijan en y sobre los poros de la membrana y que acaban siendo responsables de la saturación de la misma. Tal obstrucción tiene un impacto directo sobre la línea de producción de una industria, por ejemplo, de una industria lechera, ya que es necesario proceder puntualmente a la interrupción de la línea de producción, vaciar el aparato de filtración por membrana y por último, proceder a la limpieza de este último para desobstruir los poros de las membranas.

Actualmente, esta desobstrucción de los poros de las membranas se basa, en particular, en la inyección de soluciones enzimáticas en el aparato de filtración por membrana para desprender las partículas responsables de la obstrucción. De forma típica, un cóctel de enzimas que comprende una serie completa de enzimas, se inyecta y se hace circular en el aparato para proceder al desprendimiento de las tortas que obstruyen los filtros. Sin embargo, esta técnica tiene varias desventajas, siendo la principal la inyección de un cóctel enzimático que comprende varias enzimas, que no son necesariamente adecuadas para desplazar las partículas responsables de una obstrucción dada. Esto se debe a que, de un aparato a otro, y dependiendo de la mezcla heterogénea tratada (filtrada), las tortas que se forman en las membranas difieren, siendo, por tanto, improbable que un cóctel enzimático determinado sea también efectivo para otro aparato. En la práctica, en el momento actual, se inyectan, por lo tanto, grandes volúmenes de soluciones enzimáticas para tratar la obstrucción global sin conocer realmente la naturaleza de la misma. Este modo de proceder es costoso, poco ecológico y lejos de ser óptimo. Esto se debe a que algunas enzimas inyectadas en el sistema no actuarán en el mismo, ya que la obstrucción puede consistir en partículas para las que estas enzimas no ofrezcan ninguna afinidad: por lo tanto, no harán posible desprender estas partículas responsables de la obstrucción, con las que son incapaces de interactuar.

Otra aproximación, como, por ejemplo, la descrita en el documento WO 2009/089587, se basa en retirar del aparato de filtración los filtros que sufren obstrucción, antes de someterlos a remojo bajo agitación en recipientes que contienen soluciones enzimáticas con el fin de desobstruir los filtros. Esto es especialmente limitante, ya que es necesario desmontar el aparato de filtración al menos parcialmente.

El objetivo de la invención es superar estas desventajas facilitando un método para tratar un aparato de filtración por membrana con el fin de evitar cualquier inyección de enzimas innecesarias, y asegurar un desprendimiento dirigido de las partículas responsables de la formación de tortas en las membranas, sin tener que retirar los filtros del aparato de filtración. El objetivo de esto es reducir los volúmenes de soluciones de enzimas utilizadas e impedir cualquier inyección de enzimas innecesarias en el aparato de filtración. Además, como se ha indicado anteriormente, el objetivo de la invención es hacer que sea posible proceder a un tratamiento in situ de los filtros, es decir, sin tener que retirar estos últimos del aparato de filtración.

Para resolver este problema, se proporciona un método como se indica al comienzo, según la invención, caracterizado por que comprende, para identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho aparato de filtración por membrana, una segunda etapa b) de suministrar y hacer fluir en dicho aparato de filtración por membrana, durante un segundo periodo de tiempo predeterminado, una segunda solución enzimática que comprenda al menos una enzima que no sea una proteasa, dicha segunda etapa b) seguida por una segunda medición, llevada a cabo en dicha al menos una entrada de fluido y/o en dicha al menos una salida de fluido de dicho aparato de filtración por membrana, de al menos un segundo valor de un parámetro para caracterizar el fluido que fluye en dicho aparato de filtración por membrana, comparándose este al menos un segundo valor medido de un parámetro con un valor medido de este mismo parámetro antes de la etapa b), dichas etapas a) y b) aplicándose en cualquier orden.

Preferiblemente, según el método según la invención, dicho valor de un parámetro medido en dicha al menos una entrada de fluido y/o al menos una salida de fluido de dicho aparato de filtración por membrana, es un valor de un parámetro para caracterizar la dinámica del fluido que fluye en el mismo (por ejemplo, el caudal del fluido o la presión transmembrana) o un valor de un parámetro para caracterizar las sustancias en suspensión en el fluido (por ejemplo, para el contenido de partícula de proteína en el fluido). Naturalmente, cualquier otro parámetro para caracterizar la dinámica o el contenido de partículas del fluido que fluye en el aparato de filtración por membrana, es adecuado en el contexto de la presente invención. Por ejemplo, las presiones en la entrada o en la salida de los aparatos o mediciones de ATP realizadas sobre el fluido en la salida y/o en la entrada del aparato de filtración por membrana, podrían ser adecuadas en el contexto de la presente invención.

El valor medido de un parámetro se compara con un valor medido del mismo parámetro antes de cada etapa a) y b) para determinar el grado en que los suministros y flujos de la primera y segunda solución enzimática tienen un impacto sobre este parámetro y por lo tanto, sobre las características del fluido que fluye en dicho aparato de filtración por membrana. Dependiendo de si el valor medido difiere o no del valor medido anteriormente en cada una de las etapas a) y b), puede identificarse la naturaleza de la obstrucción: si un suministro y flujo de una solución enzimática que comprende una enzima dada revela una diferencia entre los valores medidos antes (el valor de referencia) y después de las etapas de suministrar y hacer fluir cada una de las soluciones enzimáticas, esto hace posible concluir que la obstrucción de la membrana del aparato de filtración por membrana se debe al menos a la presencia de partículas con las que la enzima dada de una solución enzimática tiene cierta afinidad.

Según la invención, se prevén otras etapas adicionales (a’, a”, ... b’, b”, ...) de suministrar y hacer fluir otras soluciones enzimáticas que pueden complementar los suministros de la primera y segunda solución enzimática, llevándose entonces a cabo mediciones de al menos un valor de un parámetro para caracterizar el fluido que fluye en dicho aparato de filtración por membrana, antes y después de los suministros y flujos de cada una de estas soluciones enzimáticas suplementarias (a’, a”, ... b’, b”, ...). Por ejemplo, según la invención, podría llevarse a cabo un suministro y flujo de una solución enzimática que comprenda una enzima que no sea una proteasa o que no sea la enzima suministrada en la segunda etapa b) entre las etapas a) y b), antes de la etapa a) o después de la etapa b). En este caso, de forma ventajosa, el pH de la solución enzimática complementaria será sustancialmente idéntico al pH de las soluciones enzimáticas de las etapas a) y b), con el fin de asegurar la actividad enzimática óptima de las enzimas, dependiendo dicha actividad, esencialmente, del pH del entorno circundante. Estas etapas adicionales (a’, a”, ... b’, b”, ...) pueden llevarse a cabo de forma sucesiva para utilizar una serie completa de enzimas, lo que hace posible refinar la identificación de la naturaleza de la obstrucción.

Este método, según la invención, hace posible identificar con precisión la naturaleza de la obstrucción que se ha de tratar y, más particularmente, si la obstrucción es al menos del tipo de proteína y/o relacionada con la naturaleza de la enzima suministrada durante la segunda etapa b). Esto se debe a que los suministros de las diversas soluciones enzimáticas, paralelamente con una medición de al menos un valor de un parámetro llevada a cabo en al menos una entrada de fluido y/o en al menos una salida de fluido del aparato de filtración por membrana antes y después de cada uno de estos suministros y flujos de las diversas soluciones enzimáticas, hace posible determinar la naturaleza de la obstrucción. Como se indicó anteriormente, los valores medidos hacen posible caracterizar el fluido que fluye en el aparato de filtración después de los suministros y flujos de las diversas soluciones enzimáticas. Un aumento o disminución en estos valores de parámetro medidos hace posible establecer el grado en que cada una de las soluciones enzimáticas inyectadas en el sistema tiene un impacto en el desprendimiento de las tortas que obstruyen las membranas.

Por ejemplo, si el valor medido es el caudal en la salida del aparato de filtración y este valor aumenta después de la inyección y el flujo de la solución de enzima en comparación con un valor medido de este mismo parámetro antes del suministro de esta solución enzimática, esto indica que esta solución enzimática tiene un impacto en el desprendimiento de partículas responsables de la obstrucción. En otras palabras, en tal caso, esto indica que la enzima presente en la solución enzimática inyectada tiene una afinidad por las partículas que obstruyen las membranas, desprendiendo esta enzima estas partículas, que ya no obstruyen la membrana, o al menos lo hacen en menor medida. Por tanto, se produce un mejor flujo de la solución enzimática y se observa una medición de un mayor valor de flujo en la salida.

Por el contrario, si los valores medidos del mismo parámetro antes y después de la inyección de una solución enzimática dada en el aparato de filtración por membrana no varían, esto indica que la solución enzimática en cuestión y por lo tanto, la enzima en cuestión, no tienen ningún impacto en el desprendimiento de las partículas responsables de la obstrucción de las membranas y que por lo tanto, la obstrucción no tiene relación con las partículas con las que se sabe que la enzima tiene afinidad.

Como se ha indicado anteriormente, al proceder con suministros separados de soluciones enzimáticas separadas, y asociar las mediciones de los valores de parámetros para caracterizar el fluido que fluye en el aparato de filtración por membrana siguiendo estos suministros separados de soluciones enzimáticas diferentes, el método, según la invención, hace posible determinar con precisión qué tipos de partículas están presentes en las membranas y son responsables de la obstrucción de las mismas. Como resultado de ello, corriente abajo del método según la invención que ha hecho posible determinar la naturaleza de la obstrucción, pueden prepararse formulaciones enzimáticas adecuadas dirigidas precisamente a las partículas que obstruyen las membranas, antes de su inyección en un tipo de aparato. Por lo tanto, únicamente se inyectarán las enzimas necesarias en el sistema, sin “contaminar” los circuitos del aparato con enzimas que no tendrían ninguna ventaja en el mismo, puesto que no tendrían ninguna afinidad con las partículas que deben separarse de las membranas. Esto constituye un ahorro considerable en términos de uso de consumibles y hace posible reducir los costes relacionados con la limpieza de las membranas. Además, esto hace posible determinar las membranas efectivas que a priori no estaban previstas para proceder con la limpieza y/o desobstrucción de las membranas en determinados aparatos, utilizando por defecto otras enzimas no necesariamente adecuadas.

Según una realización del método según la invención, dicha primera y dicha segunda soluciones enzimáticas tienen un pH de entre 6 y 8, preferiblemente de entre 6.5 y 7.5. Tales valores de pH aseguran una eficacia suficiente de las enzimas, tales como, por ejemplo, proteasas y lipasas, de modo que tengan una actividad enzimática suficiente que las permita interactuar con, y separar partículas de proteína y/o de lípidos que obstruyan la membrana.

De forma ventajosa, según el método según la invención, dicha segunda etapa b) para suministrar y hacer fluir una segunda solución enzimática que comprenda al menos una enzima que no sea una proteasa, se basa en un suministro y un flujo de al menos una enzima seleccionada del grupo que consiste en a-polisacaridadas (lactasa, amilasa, alfaglucosidasa, etc.) p-polisacaridasas (p-N-acetilglucosaminidasa, celulasa, hemicelulasa, p-glucanasa, arabanasa, pectinasa, quitinasa, xilanasa, dextranasa, lisozima, pululanasa, p-glucosidasa, mananasa, etc.), oxidorreductasas (lacasa, etc.), liasas (pectato liasa, etc.), transferasas, lipasas y esterasas (lisofosfolipasa, fosfolipasa, etc.) y mezclas de las mismas.

Preferiblemente, el método según la invención también comprende al menos una etapa adicional c) de suministrar y hacer fluir en dicho aparato de filtración por membrana durante un tercer periodo de tiempo predeterminado, una tercera solución enzimática que comprende al menos una enzima elegida del grupo que consiste en apolisacaridasas (lactasa, amilasa, alfa-glucosidasa, etc.), p-polisacaridasas (p-N-acetilglucosaminidasa, celulasa, hemicelulasa, p-glucanasa, arabanasa, pectinasa, quitinasa, xilanasa, dextranasa, lisozima, pululanasa, pglucosidasa, mananasa, etc.), oxidorreductasas (lacasa, etc.), liasas (pectato liasa, etc.), transferasas, proteasas y peptidasas (metaloprotease, serínproteasas, exopeptidasa, endoproteasa, cistinaproteasa, etc.), y lipasas y esterasas (lisofosfolipasa, fosfolipasa, etc.) y mezclas de las mismas, una medición adicional de al menos un valor de un parámetro, que haga posible caracterizar el fluido que fluye en dicho aparato de filtración por membrana, pudiéndose posteriormente llevarse a cabo en dicha al menos una entrada de fluido y/o en dicha al menos una salida de fluido de dicho aparato de filtración por membrana después de esta etapa adicional c), comparándose este al menos un valor medido de un parámetro con un valor medido de este mismo parámetro antes de esta etapa adicional c).

Si las proteasas y, por ejemplo, las lipasas [si, a modo de ejemplo, se suministra al menos una lipasa durante la etapa b)] hacen posible identificar la presencia de partículas de proteína y lípidos que obstruyen la membrana (siendo estos dos tipos de partículas los que frecuentemente son responsables de la obstrucción), se prevé, según la invención, el uso de al menos otra enzima adicional para determinar si la obstrucción se debe o no a la presencia simultánea de partículas de otro tipo, tales como, por ejemplo, partículas del tipo de lactosa en el caso de la industria lechera.

Según la invención, dicha tercera solución enzimática tiene un pH de entre 5 y 8, preferiblemente de entre 6 y 7.5, con preferencia de entre 6.5 y 7, permitiendo estos intervalos de pH que las enzimas seleccionadas del grupo que consiste en a-polisacaridasas (lactasa, amilasa, alfa-glucosidasa, etc.), p-polisacaridasas (p-N-acetilglucosaminidasa, celulasa, hemicelulasa, p-glucanasa, arabanasa, pectinasa, quitinasa, xilanasa, dextranasa, lisozima, pululanasa, p-glucosidasa, mananasa, etc.), oxidorreductasas (lacasa, etc.), liasas (pectato liasa, etc.), transferasas, proteasas y peptidasas (metaloproteasa, serinproteasas, exopeptidasa, endoproteasa, cistinproteasa, etc.), y lipasas y esterasas (lisofosfolipasa, fosfolipasa, etc.), y mezclas de las mismas, tengan una actividad enzimática óptima.

Preferiblemente, según la presente invención, dicha tercera solución enzimática que comprende al menos una enzima, seleccionada del grupo mencionado anteriormente, se suministra e inyecta en un aparato de filtración por membrana en el que prevalece un pH de entre 5 y 8, más especialmente de entre 6.5 y 7.5. Por tanto, preferiblemente, si se inyectan soluciones enzimáticas o soluciones de otro tipo (solución detergente, etc.) en el aparato de filtración, y estas soluciones tienen un valor de pH más alto o más bajo a un valor de pH de entre 5 y 8, la inyección de dicha tercera solución enzimática se habrá llevado a cabo, de forma ventajosa, corriente arriba de estas inyecciones de soluciones en un pH más alto o más bajo. Procediendo de este modo, se garantiza una actividad enzimática óptima de las enzimas presentes en la tercera solución enzimática, teniendo estas enzimas una actividad enzimática óptima para valores de pH que estén en un intervalo de pH de 5 a 8, preferiblemente de 6.5 a 7.5.

En el contexto de la presente invención, se proporciona, además, una pluralidad de etapas adicionales (c’, c”, ...) para que puedan realizarse sucesivamente para así utilizar una serie completa de enzimas, lo que hace posible refinar la identificación de la naturaleza de la obstrucción.

En el contexto de la presente invención, los términos primera, segunda y tercera se utilizan para poder distinguir las distintas etapas, pero no necesariamente imponen un orden secuencial en estas mismas etapas.

De forma ventajosa, el método según la invención comprende, además, una etapa inicial d) de suministrar y hacer fluir en dicho aparato de filtración por membrana, durante un cuarto período de tiempo predeterminado, una solución detergente que comprende al menos un agente quelante y/o al menos un dispersante y/o al menos un agente humectante. El suministro y el flujo de tal solución permite el desprendimiento de la suciedad fácilmente extraíble, con el fin de permitir que las enzimas de las soluciones enzimáticas lleguen más fácilmente a las partículas con las que tienen afinidad en las membranas. Puesto que es una etapa inicial realizada corriente arriba del suministro y del flujo de las soluciones enzimáticas, preferiblemente, dicha solución detergente tiene un pH de entre 5 y 8, preferiblemente de entre 6.5 y 7.5. De este modo, después del flujo de la solución detergente en el aparato de filtración, predomina un pH de entre 5 y 8 en el mismo, lo que hace posible inyectar en la misma soluciones de enzimas que comprenden enzimas, la actividad enzimática de las cuales es óptima a valores del pH de entre 5 y 8, más especialmente de entre 6.5 y 7.5. Naturalmente, si no se prevé inyectar tales soluciones enzimáticas que requieran un pH de entre 5 y 8, la solución detergente inicial puede tener un pH ácido o básico fuera del intervalo de pH de 5 a 8.

Preferiblemente, el método según la invención comprende, además, al menos una etapa de efectuar un salto en pH realizada con el fin de lograr un pH de entre 9 y 10 añadiendo un compuesto alcalino en dicho aparato de filtración por membrana, realizándose dicho salto en el pH:

- antes de las etapas a) y/o b), o

- después de las etapas a) y/o b), o

- después de las etapas d) y/o c), las etapas d) y/o c), a) y/o b) llevándose entonces a cabo secuencialmente.

La aplicación de tal salto en el pH hace posible potenciar la actividad enzimática, requiriendo un pH de aproximadamente 9 a 10, con el fin de tener una actividad enzimática óptima como, en particular, es el caso de las proteasas y lipasas. Esto es ventajoso para el propósito de reducir las cantidades de consumibles que se utilizan, ya que cuánto más eficaces sean las enzimas, más pequeños son los volúmenes que necesitan inyectarse.

Según la invención, puede lograrse un salto en el pH antes o después de la etapa a), antes o después de la etapa b), antes o después de las etapas a) y b) realizadas en cualquier orden, o incluso antes o después de las etapas a) y b) complementadas por etapas opcionales (a’, a”, ... y/o b’, b”, ...) utilizando otras enzimas.

En otro caso, cuando se utilizan otras soluciones enzimáticas que comprenden enzimas, tales como las utilizadas durante al menos una etapa adicional c) mencionadas anteriormente, y puesto que estas enzimas tienen una actividad enzimática óptima a un pH de entre 6 y 8, el salto en el pH se aplicará después de que se suministren las soluciones enzimáticas adicionales (etapa c y, opcionalmente, c ’, c”, etc.).

De forma ventajosa, el método según la invención comprende, además, una etapa adicional final de aumento del pH aplicado para alcanzar un pH de entre 10 y 11 añadiendo un compuesto alcalino en dicho aparato de filtración por membrana. El propósito de esta etapa final es solubilizar la suciedad (partículas, etc.) que permanezca en suspensión tras la aplicación de las etapas previas del método según la invención. Puesto que esta etapa se lleva a cabo al final del método, tal valor de pH de entre 10 y 11 no afecta a la actividad enzimática de las soluciones enzimáticas, que habrían actuado corriente arriba de este aumento final en el pH.

Preferiblemente, según el método según la invención, dicho primer, segundo, tercer y cuarto periodos de tiempo predeterminados tienen una duración de entre 5 y 60 minutos, preferiblemente de entre 20 y 30 minutos. Tales duraciones del flujo de las soluciones enzimáticas se determinaron como adecuadas, de modo que las mediciones realizadas de parámetros sean representativas o no de la actividad de las enzimas sobre las partículas responsables de la obstrucción de las membranas.

Preferiblemente, según el método según la invención, al menos dicha etapa a) se lleva a cabo a una temperatura de entre 20 0C y 60 0C, preferiblemente de entre 40 0C y 50 0C. En el contexto de la presente invención, se determinó que estos intervalos de temperatura son adecuados para cada una de las etapas, de forma que las mediciones de parámetros realizadas sean representativas o no de la actividad de las enzimas sobre las partículas responsables de la obstrucción de las membranas.

De forma ventajosa, según el método según la invención, dichas soluciones enzimáticas comprenden una fase detergente como disolvente. Aunque las soluciones enzimáticas pueden formularse en una solución acuosa según la invención, las enzimas pueden formularse, de forma ventajosa, en una fase detergente adecuada que no minimice su actividad enzimática, pero que contribuya al desprendimiento de las partículas responsables de la obstrucción y a ponerlas en suspensión.

Preferiblemente, el método según la invención comprende, además, una etapa de identificación adicional de la presencia de biopelículas aplicada suministrando y haciendo fluir en el aparato de filtración por membrana una composición que comprende al menos un componente detergente y al menos un componente enzimático, comprendiendo dicho componente enzimático al menos una lacasa y/o al menos un polisacárido y/o al menos una proteasa, y comprendiendo dicho componente detergente al menos un compuesto quelante, un compuesto dispersante y un compuesto humectante. Tal identificación de la presencia de biopelículas hace posible, si se detecta la biopelícula, optimizar la desobstrucción de las membranas, procediendo a la eliminación de las biopelículas, por ejemplo, suministrando y haciendo fluir una composición para eliminar las biopelículas, como la descrita en el documento EP 2 243821.

Preferiblemente, el método según la invención comprende, además, una etapa de identificación adicional de la presencia de iones metálicos aplicada suministrando y haciendo fluir una composición que comprende un agente quelante y/o un dispersante.

El agente quelante es una sustancia química que tiene la capacidad de formar complejos con iones minerales, que fija en una forma que impide la precipitación de los mismos mediante reacciones normales. A modo de ejemplo, el agente quelante puede ser ácido etilendiaminotetraacético, gluconodeltalactona, gluconato de sodio, gluconato de potasio, gluconato de calcio, ácido cítrico, ácido fosfórico, ácido tartárico, acetato sódico, sorbitol o un compuesto que comprenda un átomo de fósforo. El agente quelante puede ser, además, un óxido de fósforo, tal como fosfonato, fosfinato o fosfato, o una sal del mismo, una amina o un óxido de amina que lleve al menos, en su estructura, una fosfina, óxido de fosfina, fosfinita, fosfonato, fosfito, fosfonato, fosfinato o grupo funcional fosfato, o una sal de los mismos. El agente quelante puede ser también un fosfonato o una sal del mismo, una amina o un óxido de amina que comprenda al menos, en su estructura, una fosfina, óxido de fosfina, fosfinita, fosfonita, fosfito, fosfonato, fosfinato o grupo funcional fosfato, o una sal de los mismos. A modo de ejemplo no limitativo, el fosfonato puede ser de la fórmula general R1 (R20)(R30)P = 0, en la que R1, R2 y R3 se seleccionan independientemente del grupo formado por hidrógeno, alquilo, alquilo sustituido, alquilamino sustituido o no sustituido, aminoalquilo sustituido o no sustituido, arilo o arilo sustituido. A modo de ejemplo no limitativo, la amina o el óxido de amina puede comprender uno, dos o tres sustituyentes de la fórmula general CR4R5W, en la que R4 y R5 se seleccionan independientemente del grupo que contiene hidrógeno, alquilo, alquilo sustituido, alquilamino sustituido o no, aminoalquilo sustituido o no, arilo o arilo sustituido, y W se selecciona del grupo de fosfonato, fosfinato o fosfato. El agente quelante puede estar en forma de una sal de sodio, calcio, litio, magnesio o potasio; preferiblemente, el agente quelante puede estar en forma de una sal de sodio, calcio o potasio. El agente dispersante es una sustancia química que tiene la capacidad de mejorar la separación de las partículas de una suspensión, con el fin de impedir la aglutinación, la agregación y/o la sedimentación. El agente quelante también puede ser MGDA (ácido metilglicindiacético) y derivados del mismo, NTA (ácido nitrilotriacético) y derivados del mismo, DTPA (ácido dietilentriaminopentaacético HEDTA (ácido hidroxietilendiaminotriacético) y derivados del mismo, o GLDA (ácido glutámico/ácido diacético) y derivados del mismo.

El agente dispersante puede ser un polímero soluble o parcialmente soluble en agua, tal como, por ejemplo, polietilenglicol, derivados de celulosa, o un polímero que comprenda al menos una unidad de ácido acrílico o éster acrílico. El agente dispersante puede ser un polímero que comprenda al menos una unidad de ácido acrílico o de éster acrílico de fórmula general -(CH2-CH-COOR)-, en donde R puede ser hidrógeno, alquilo o alquilo sustituido, arilo o arilo sustituido. En particular, el agente dispersante es un polímero que tiene una masa molecular Mw de entre 500 y 10.000. El agente dispersante también puede ser un homopolímero de ácido acrílico. En particular, el agente dispersante puede ser un homopolímero de ácido acrílico con una masa molecular de entre 2000 y 6000.

En las reivindicaciones adjuntas se indican otras realizaciones del método según la invención.

La presente invención también se refiere a un kit para identificar la naturaleza de la obstrucción de un aparato de filtración por membrana comprendiendo dicho kit al menos:

a) una primera solución enzimática que comprende al menos una proteasa;

b) una segunda solución enzimática que comprende al menos una enzima que no sea una proteasa.

Preferiblemente, según la invención, la segunda solución enzimática del kit para identificar la naturaleza de la obstrucción presente en un aparato de filtración por membrana, comprende al menos una enzima seleccionada del grupo que consiste en a-polisacaridadas (lactasa, amilasa, alfa-glucosidasa, etc.) p-polisacaridasas (p-N-acetilglucosaminidasa, celulasa, hemicelulasa, p-glucanasa, arabanasa, pectinasa, quitinasa, xilanasa, dextranasa, lisozima, pululanasa, p-glucosidasa, mananasa, etc.), oxidorreductasas (lacasa, etc.), liasas (pectato liasa, etc.), transferasas, lipasas y esterasas (lisofosfolipasa, fosfolipasa, etc.), y mezclas de las mismas.

Preferiblemente, según la invención, el kit comprende, además, una tercera solución enzimática que comprende al menos una enzima seleccionada del grupo que consiste en a-polisacaridasas (lactasa, amilasa, alfa-glucosidasa, etc.), p-polisacaridasas (p-N-acetilglucosaminidasa, celulasa, hemicelulasa, p-glucanasa, arabanasa, pectinasa, quitinasa, xilanasa, dextranasa, lisozima, pululanasa, p-glucosidasa, mananasa, etc.), oxidorreductasas (lacasa, etc.), liasas (pectato liasa, etc.), transferasas, proteasas y peptidasas (metaloproteasa, serinproteasas, exopeptidasa, endoproteasa, cistinproteasa, etc.), y lipasas y esterasas (lisofosfolipasa, fosfolipasa, etc.), y mezclas de las mismas.

De forma ventajosa, según la invención, el kit comprende, además, una solución detergente que comprende al menos un agente quelante y/o al menos un agente dispersante y/o al menos un agente humectante.

Preferiblemente, según la invención, el kit comprende, además, una composición que comprende al menos un componente detergente y al menos un componente enzimático, comprendiendo dicho componente enzimático al menos una lacasa y/o al menos una polisacaridasa y/o al menos una proteasa, y comprendiendo dicho componente detergente al menos un compuesto quelante, un compuesto dispersante y un compuesto humectante.

De forma ventajosa, según la invención, el kit comprende, además, una composición que comprende un agente quelante y/o un agente dispersante.

En las reivindicaciones adjuntas se presentan otras realizaciones del kit, según la invención.

Ejemplos

Ejemplo 1

Con el fin de determinar la naturaleza de la obstrucción presente en un aparato de ultrafiltración (volumen de 300 litros) para extraer altramuces, el método según la invención se aplicó según las etapas establecidas en la siguiente tabla:

A6 = base detergente que comprende un agente quelante, un agente dispersante y un agente humectante

D2 = solución ácida (ácido fosfórico ácido nítrico)

K4 = solución enzimática acuosa basada en celulasa

K2 = solución alcalina (sosa cáustica potasa cáustica)

K1 = solución enzimática acuosa basada en proteasa

K3 = solución enzimática acuosa basada en lipasa

A3 = solución ácida (HCl)

A4 = solución que comprende un agente quelante y un agente dispersante

n.a.* = no aplicable: pérdida de circulación de flujo continuamente durante 10 minutos.

La aplicación del método según la invención, según el primer ejemplo, mostró que la obstrucción del aparato de ultrafiltración se debe, esencialmente, a la presencia de partículas que tienen una afinidad con celulasas y proteasas, pero también por la presencia de iones metálicos. Como puede observarse en este ejemplo, se llevó a cabo una primera etapa de inyectar una solución detergente para desprender, al menos parcialmente, las partículas (suciedad) del filtro y mantenerlas en suspensión. Se estableció un pH de 5.5 al comienzo de la auditoría, de modo que la celulasa esté en un medio que tenga un pH favorable para su actividad enzimática. Posteriormente, se llevó a cabo un salto en pH antes de las inyecciones sucesivas de las soluciones enzimáticas basadas en proteasa y lipasa, de modo que estas enzimas estén en un medio que tenga un pH favorable para la actividad enzimática. Además, la acidificación se llevó a cabo antes de la inyección de una solución que comprende un agente quelante y un agente dispersante, con el fin de promover la acción de estos agentes en la posible unión de iones metálicos. Más específicamente, la acidificación se llevó a cabo con el fin de producir el desprendimiento de hierro.

En este ensayo, dado que los caudales más altos en la descarga del aparato de filtración se observaron después de la inyección de la solución que contenía celulasa, la inyección de la solución contenía proteasa y la inyección de la solución que comprendía un agente quelante y un agente dispersante, podría concluirse que la naturaleza de la obstrucción es esencialmente celulósica y proteínica, pero que el taponamiento se debe también a la presencia de iones metálicos. Después de esta auditoría, se podría formular una solución adecuada que comprenda celulasas, proteasas y agentes para desprender los iones metálicos con el fin de poder actuar específicamente contra las partículas realmente responsables de la obstrucción.

Ejemplo 2

Para determinar la naturaleza de la obstrucción presente en un aparato de filtración por nanofiltración y ósmosis inversa (volumen de 1500 litros) para el tratamiento de la leche, el método según la invención se aplicó según las etapas establecidas en la siguiente tabla:

R1 = solución enzimática acuosa basada en lactasa

K2 = solución alcalina (sosa cáustica potasa cáustica en una relación 1:1)

R2 = solución enzimática acuosa basada en proteasa

R3 = solución enzimática acuosa basada en lipasa

A4 = solución que comprende un agente quelante y un agente dispersante

n.a.* = no aplicable: pérdida de circulación de flujo continuamente durante 10 minutos

La aplicación del método según la invención, según este segundo ejemplo, mostró que la obstrucción del aparato de nanofiltración y de filtración por ósmosis inversa se debe esencialmente a la presencia de partículas que tienen una afinidad con lipasas y proteasas. Como puede observarse en este ejemplo, se llevó a cabo una primera etapa de inyectar una solución detergente para desprender, al menos parcialmente, las partículas del filtro y mantenerlas en suspensión. Posteriormente, se llevó a cabo un salto en pH tras inyecciones sucesivas de las soluciones enzimáticas basadas en proteasa y lipasa, de modo que cada una estas enzimas estén en un medio que tenga un pH favorable para su actividad enzimática.

A partir de esta prueba, dado que se observaron valores más altos de flujo en la descarga del aparato de filtración después de la inyección de la solución que contenía proteasa y de la inyección de la solución que contenía lipasa, en asociación con un salto posterior en pH, podría concluirse que la naturaleza de la obstrucción es esencialmente proteínica y lipídica. Podría formularse una solución adecuada que comprenda proteasas y lipasas, con el fin de poder actuar específicamente contra las partículas realmente responsables de la obstrucción.

Ejemplo 3

Para determinar la naturaleza de la obstrucción presente en un aparato de filtración por ósmosis inversa (volumen de 3000 litros) para el tratamiento de la leche, el método según la invención se aplicó según las etapas establecidas en la siguiente tabla:

R1 = solución enzimática acuosa basada en lactasa

K2 = solución alcalina (sosa cáustica potasa cáustica en una relación 1:1)

R2 = solución enzimática acuosa basada en proteasa

R3 = solución enzimática acuosa basada en lipasa

A4 = solución que comprende un agente quelante y un agente dispersante

B = composición que comprende un componente detergente que comprende un agente quelante, un agente dispersante y un agente humectante, y un componente enzimático que comprende un polisacárido, una lacasa y proteasa

n.a.* no aplicable: pérdida de circulación de flujo continuamente durante 10 minutos.

La aplicación del método según la invención, según este tercer ejemplo, hizo posible mostrar que la obstrucción del aparato de filtración de ósmosis inversa se debe, esencialmente, a la presencia de partículas que tienen afinidad con lipasas y proteasas, pero también por la presencia de iones metálicos. Como puede observarse en este ejemplo, se lleva a cabo una primera etapa de inyectar una solución detergente para desprender, al menos parcialmente, las partículas del filtro y mantenerlas en suspensión. Además, se llevó a cabo un salto en pH tras las inyecciones sucesivas de soluciones enzimáticas basadas en proteasa y lipasa, de modo que estas enzimas estén en un entorno que tenga un pH favorable para su actividad enzimática. Como puede verse, la inyección de una solución para demostrar la presencia de obstrucción debido a la presencia de biopelícula, no hizo posible observar un mayor flujo en la descarga, lo que da lugar a una ausencia casi total de biopelícula en el aparato de filtración.

A partir de esta prueba, dado que los valores de flujo más altos en la descarga de la instalación de filtración se observaron después de la inyección de la solución que contenía lipasa, la inyección de la solución que contenía proteasa y la inyección de la solución que comprendía un agente quelante y un dispersante, podría concluirse que la naturaleza de la obstrucción es esencialmente lipídica y proteínica, pero también que el taponamiento se debe a la presencia de iones metálicos. Después de esta auditoría, se podría formular una solución adecuada que comprenda lipasas, proteasas y agentes para desprender los iones metálicos con el fin de poder actuar específicamente contra las partículas realmente responsables de la obstrucción.

Naturalmente, la presente invención no se limita, en modo alguno, a las realizaciones descritas anteriormente, pudiendo hacerse una gran cantidad de modificaciones a la misma sin salir del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

i . Método para tratar un conjunto de filtración por membrana obstruido por partículas retenidas en y/o sobre los poros de una membrana, comprendiendo dicho método identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana y limpiar dicho conjunto de filtración por membrana, teniendo dicho método al menos una entrada y al menos una salida de fluido, comprendiendo dicho método una primera etapa a) de proporcionar y hacer circular una primera solución enzimática que comprenda al menos una proteasa en dicho conjunto de filtración por membrana durante un primer periodo predeterminado de tiempo, siguiéndose dicha primera etapa a) por una primera medición, llevada a cabo en dicha al menos una entrada y/o en dicha al menos una salida de fluido de dicho conjunto de filtración de membrana, de al menos un primer valor de un parámetro que permita que se caracterice el fluido que circula en dicho conjunto de filtración por membrana, comparándose este al menos un primer valor medido de un parámetro con un valor medido del mismo parámetro antes de la etapa a),

caracterizándose dicho método por que la identificación de la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana comprende dicha primera etapa, una segunda etapa b) de proporcionar y circular una segunda solución enzimática que comprende al menos una enzima aparte de una proteasa en dicho conjunto de filtración por membrana durante un segundo periodo predeterminado de tiempo, siguiéndose dicha segunda etapa b) por una segunda medición, llevada a cabo en dicha al menos una entrada y/o en dicha al menos una salida de fluido de dicho conjunto de filtración por membrana, de al menos un segundo valor de un parámetro que permite caracterizar el fluido que circula en dicho conjunto de filtración de membrana, comparándose este al menos segundo valor medido de un parámetro con un valor medido del mismo parámetro antes de la etapa b), aplicándose dichas etapas a) y b) en cualquier orden y determinando qué tipos de partículas están presentes en las membranas y que son la causa de la obstrucción de estas últimas y determinando una formulación enzimática adecuada dirigida a las partículas que obstruyen las membranas que se inyectará para dicha limpieza de dicho conjunto de filtración de membrana.
2. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según la reivindicación 1, caracterizado por que dicha segunda etapa b) de proporcionar y hacer circular una segunda solución enzimática que comprende al menos una enzima aparte de una proteasa depende de proporcionar y hacer circular al menos una enzima seleccionada del grupo formado por a-polisacaridasas, p- polisacaridasas, oxidorreductasas, liasas, transferasas, lipasas y esterasas, y combinaciones de las mismas.
3. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que dicha etapa de identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración de membrana, comprende, además, al menos una etapa adicional c) de proporcionar y hacer circular una tercera solución enzimática que comprende al menos una enzima seleccionada del grupo formado por apolisacaridasas, p-polisacaridasas, oxidorreductasas, liasas, transferasas, proteasas y peptidasas, lipasas y esterasas y combinaciones de los mismos en dicho conjunto de filtración por membrana para un tercer periodo de tiempo predeterminado, una medición adicional de al menos un valor de un parámetro que permita que el fluido que circula en dicho conjunto de filtración por membrana que se ha de caracterizar pueda llevarse a cabo en dicha al menos primera entrada y/o en dicha primera salida de fluido de dicho conjunto de filtración por membrana siguiendo esta etapa adicional c), comparándose este al menos un valor medido con un valor medido del mismo parámetro antes de esta etapa adicional c).
4. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la etapa de identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana, comprende, además, una etapa inicial d) para proporcionar y hacer circular una solución detergente que comprenda al menos un agente quelante y/o al menos un agente dispersante y/o al menos un agente humectante en dicho conjunto de filtración por membrana durante un cuarto período de tiempo predeterminado.
5. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la etapa de identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana comprende, además, al menos una etapa adicional de realizar un salto en pH realizado para alcanzar un pH comprendido entre 9 y 10 añadiendo un compuesto alcalino a dicho conjunto de filtración por membrana, realizándose dicho salto:

- antes de las etapas a) y/o b), o

- después de las etapas a) y/o b), o

- después de las etapas d) y/o c),

realizándose después las etapas d) y/o c), a) y/o b) secuencialmente.
6. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la etapa de identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana, comprende, además, una etapa adicional final de elevación del pH realizada para alcanzar un pH comprendido entre 10 y 11 añadiendo un compuesto alcalino a dicho conjunto de filtración por membrana.
7. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicho primer, segundo, tercer y cuarto periodos de tiempo predeterminados tienen una duración comprendida entre 5 y 60 minutos, preferiblemente entre 20 y 30 minutos.
8. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que al menos dicha etapa a) se realiza a una temperatura comprendida entre 20 y 60 0C, preferiblemente entre 40 y 50 0C.
9. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dichas soluciones enzimáticas comprenden una fase detergente como disolvente.
10. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la etapa de identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana comprende la identificación adicional de la presencia de biopelículas aplicada proporcionando y haciendo circular una composición que comprende al menos un componente detergente y al menos un componente enzimático, comprendiendo dicho componente enzimático al menos una lacasa y/o al menos una proteasa y comprendiendo dicho componente detergente al menos un compuesto quelante, un compuesto dispersante y un compuesto humectante, en dicho conjunto de filtración por membrana.
11. Método para tratar un conjunto de filtración por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la etapa de identificar la naturaleza de la obstrucción presente en dicho conjunto de filtración por membrana comprende la identificación adicional de la presencia de iones metálicos aplicada mediante la provisión y circulación de una composición que comprende un agente quelante y/o un agente dispersante.