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Repositorio Institucional de la Universidad de Burgos
advisor
Melgosa Gómez, Rodrigo
advisor
Sanz Díez, Mª Teresa
author
Amhamdi, Ibtissam
other
Universidad de Burgos. Departamento de Biotecnología y Ciencia de los Alimentos
2025-11-04T08:05:04Z
2025-11-04T08:05:04Z
2025-07-21
https://hdl.handle.net/10259/11025
La purificación de ácido láctico, representa una de las etapas más críticas y costosas en las biorrefinerías,
limitando a menudo la sostenibilidad del proceso global. Este trabajo se centra en la evaluación de una
membrana cerámica de nanofiltración (TiO₂/Al₂O₃, 200 Da) como alternativa tecnológica para la
separación y concentración de ácido láctico. Se emplearon disoluciones sintéticas de ácido láctico,
lactato de calcio y mezclas multicomponente para analizar sistemáticamente la influencia de la presión
de operación, la composición de la mezcla y el pH de la alimentación sobre el rendimiento del proceso.
Los resultados demuestran que el pH es la variable de control dominante. La operación a pH básico o
neutro, donde el de ácido láctico se encuentra en su forma iónica (lactato), induce repulsión electrostática
con la membrana, lo que eleva la retención de forma significativa. Por el contrario, a pH ácido la
separación es ineficiente. El análisis del ensuciamiento, validado mediante un modelo de flujo límite,
confirmó que las condiciones ácidas conducen a un alto ensuciamiento irreversible (β), mientras que las
condiciones básicas garantizan una operación estable. Se observó una relación inversa entre flujo y
retención, pues para la mezcla compleja, el pH básico provocó una disminución del flujo, mientras que
para el lactato de calcio se mejoró la retención sin alterar la productividad.
Se concluye que la estrategia más eficaz y prometedora es la conversión del ácido a su sal (lactato de
calcio) y la operación del sistema a pH básico, ya que esta aproximación ofrece el mejor balance entre
alta retención y flujo estable, validando su potencial para una futura implementación industrial.
The purification of lactic acid represents one of the most critical and costly stages in biorefineries, often
limiting the sustainability of the overall process. This work focuses on the evaluation of a ceramic
nanofiltration membrane (TiO₂/Al₂O₃, 200 Da) as a technological alternative for the separation and
concentration of lactic acid. Synthetic solutions of lactic acid, calcium lactate, and multicomponent
mixtures were used to systematically analyze the influence of operating pressure, mixture composition,
and feed pH on process performance.
The results demonstrate that pH is the dominant control variable. Operating at a basic or neutral pH,
where lactic acid exists in its ionic form (lactate), induces electrostatic repulsion with the membrane,
leading to a significant increase in retention. Conversely, separation at acidic pH is inefficient. The
analysis of fouling, validated by a boundary flux model, confirmed that acidic conditions lead to high
irreversible fouling (β), whereas basic conditions ensure stable operation. A notable trade-off between
flux and retention was observed: for the complex mixture, basic pH caused a collapse in flux, while for
calcium lactate, retention was improved without sacrificing productivity.
It is concluded that the most effective and promising strategy is the conversion of the acid to its salt
form (calcium lactate) and operating the system at a basic pH. This approach offers the best balance
between high retention and stable flux, validating its potential for future industrial implementation.
spa
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
Separación de mezclas de ácido láctico mediante nanofiltración: parámetros de operación y modelado
info:eu-repo/semantics/masterThesis
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File
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