Recuperación de ácidos láctico y cítrico utilizando extracción micelar con membranas

Abstract

En el presente trabajo se ha estudiado el proceso de ultrafiltración micelar de ácido láctico y ácido cítrico de disoluciones acuosas diluidas utilizando como agente de extracción el tensioactivo dodecil sulfato sódico (SDS) a temperatura ambiente y sin modificación del pH del medio. Se han realizado unos experimentos previos de ultrafiltración centrífuga para la selección del tipo de tensioagente. La extracción de ambos ácidos carboxílicos fue considerablemente superior con SDS. Se ha examinado el efecto de la concentración de SDS y de los ácidos láctico y cítrico en el proceso de extracción micelar centrífuga con membranas. Los resultados muestran que el grado extracción de ácido láctico se duplica al aumentar la concentración de SDS de 10 mM a 80 mM, sin embargo, no hay cambios significativos en la extracción de ácido cítrico, comprendidos entre 15-25% para todas las concentraciones de SDS ensayadas. La evaluación del proceso requiere la construcción de un modelo matemático que permita determinar la constante de distribución de equilibrio (Ks) de los ácidos láctico y cítrico entre las micelas de SDS y el agua, parámetro necesario para el cambio de escala desde el punto de vista de su selectividad y eficacia. Asumiendo una completa retención de las micelas por la membrana y retención cero de los compuestos no micelados (monómero de SDS, ácidos carboxílicos), es decir, libres en el agua se obtiene un buen ajuste de los resultados experimentales. Los valores de Ks disminuyen al aumentar la concentración de SDS de 10 mM a 200 mM para los dos ácidos en estudio. Bajo las condiciones de proceso previamente seleccionadas, se han realizado experimentos de ultrafiltración tangencial de disoluciones acuosas de SDS-ácido láctico y de SDS-ácido cítrico usando una membrana cerámica tubular de TiO2 con corte molecular de 5 kDa y con dos áreas de membrana distintas (monocanal=47 y multicanal=132 cm2), bajo diferentes condiciones de proceso y modos de operación. Se ha realizado también la modelización de los resultados experimentales utilizando los valores de la constante de distribución de equilibrio Ks previamente determinados. En estos experimentos el grado de extracción de los ácidos fue el mismo que el obtenido en el proceso de UF-centrífuga, con flujos de permeado altos y constantes, después de 3 horas de operación (superiores a 36 kg/m2 h para el ácido láctico y a 78 kg/ m2 h para el ácido cítrico). Con ácido láctico se obtuvieron retenciones de SDS próximas al 90%, sin embargo, con ácido cítrico la retención de SDS disminuye al 80% pasando al permeado tanto monómero de SDS como micelas.