A higienização por sistemas de membranas, a exemplo do que acontece em uma limpeza CIP (Cleaning in Place) convencional, ocorre através da circulação das soluções de limpeza e sanitização via tanque de alimentação. Porém, em função de suas características específicas, é necessário um sistema de limpeza CIP isolado para a linha de membranas, separando-a das etapas anteriores e subseqüentes.
Por ser extremamente complexo, cada sistema de membranas, individualmente, possui características que devem ser levadas em consideração na escolha do processo de higienização.
Objetivos e Variáveis
A higienização por sistemas de membranas tem como principais objetivos devolver à linha de produção o quanto for possível de sua capacidade produtiva original, diminuída muitas vezes em decorrência do fouling (fenômeno que é capaz de modificar sua porosidade, diminuindo assim sua eficiência); evitar o desenvolvimento de microrganismos e aumentar a qualidade do produto final.
Nesses sistemas, existem outras variáveis a serem consideradas além das habituais, como tempo, energia mecânica, energia química e temperatura.
Temperatura e pH
De maneira geral, as membranas, em sua maioria, não são tolerantes a grandes elevações de temperatura durante o processo. As membranas de acetato de celulose, em particular, são aquelas que pior reagem a excessos de temperaturas.
Assim, se os limites de temperaturas de uma membrana forem ultrapassados, ela perderá suas características originais. Uma vez que isso ocorra, mesmo com o posterior resfriamento do sistema, a taxa de retenção terá sido modificada.
Além da variação de temperaturas, a exposição a condições extremas de pH — muito baixo ou extremamente elevado — pode também acarretar sérios danos à membrana. Por esta razão, antes de se definir o processo de higiene de um determinado sistema, é fundamental investigar quais são os limites de temperaturas e de pH indicados pelo fabricante.
Cada configuração apresenta um binômio tempo x temperatura ideal. Essa informação deve ser levantada junto ao fabricante, para que possa ser definido qual o processo de higienização mais adequado.
Aspectos mecânicos
Durante os processos de higienização, o nível de pressão utilizado é fundamental para promover a passagem das substâncias através da membrana. Quanto menor for a pressão, menores as chances de as moléculas presentes na superfície da membrana formarem uma nova camada no interior da mesma, dificultando a remoção das sujidades. Ou seja, uma pressão muito forte pode “empurrar” para dentro da membrana as moléculas da sua superfície, comprometendo assim seu desempenho.
Vale ressaltar que dificilmente será possível fazer a operação de retro-lavagem em um sistema de membranas, uma vez que esses sistemas não são desenhados para funcionar dessa maneira.
Design e configuração
Alguns módulos são mais difíceis de limpar do que outros. Os produtos utilizados na limpeza devem ser compatíveis não apenas com o material da membrana, mas também com a estrutura que a sustenta. Em configurações como spiral wound e plate and frame, por exemplo, os produtos de limpeza entram em contato não só com a superfície filtrante, mas também com o suporte da membrana.
Qualidade da água
Outro aspecto importante a ser considerado, quando da adoção dos sistemas de membranas é com relação à qualidade da água utilizada no processo. É muito importante que ela seja de alta qualidade (veja quadro) para que se evite a deposição de componentes orgânicos e inorgânicos na superfície da membrana.
Membranas pedem água de alta qualidade
Com relação à qualidade da água a ser utilizada nos processos de limpeza por meio de sistemas de membranas, convém que sejam respeitados alguns parâmetros e especificações. Confira os principais:
Produtos químicos
Substâncias químicas presentes em muitos produtos atualmente disponíveis no mercado podem descaracterizar as membranas, permitindo que moléculas maiores do que as originalmente especificadas sejam permeadas. Um exemplo disso são alguns surfactantes que podem causar a quebra por stress (Stress Cracking) da superfície polimérica da membrana, alterando completamente sua estrutura física; e a modificação das cargas eletrostáticas na superfície da membrana, alterando seu caráter hidrofílico ou hidrofóbico, ou seja, aumentando ou diminuindo sua capacidade de absorção de líquidos.
Por isso é muito importante utilizar somente produtos formulados, contendo agentes especialmente selecionados, e que sejam de origem conhecida, garantindo dessa forma que não seja causado nenhum dano ao sistema.
Produtos sobmedida para cada sistema
linhada ao crescente desenvolvimento e exigências do mercado de limpeza industrial, que cada vez mais adota os chamados sistemas de membranas, a Diversey oferece uma ampla linha de rodutos para higienização. Confira na tabela abaixo os produtos da linha Divos, da Diversey, suas características e compatibilidade com os diversos tipos e configurações de membranas.
Pré-limpeza
Antes de dar início à limpeza, é fundamental que se realize o enxágue inicial do sistema, ou seja, a completa retirada da solução de alimentação.
O objetivo dessa pré-limpeza é justamente retirar ao máximo, da solução de alimentação, as substâncias que se depositaram na superfície e/ou no interior dos poros da membrana. Esse procedimento simples, mas de extrema importância, e que, portanto, não deve ser negligenciado, garantirá uma maior eficiência nas próximas utilizações do sistema.
Ainda com relação ao enxágüe prévio do sistema, diferentes estudos demonstram que, quanto menor for a pressão aplicada, maior será a remoção de substâncias, independentemente da velocidade do fluxo aplicada. Podemos dizer, então: quanto menor a pressão, maior a eficiência do enxágüe.
Para a retirada do produto (solução de alimentação) da linha, aconselha-se utilizar o permeado pois apresenta temperatura e composição adequada.
Após esta etapa, deve-se fazer o pré-enxágue da linha com água de boa qualidade (veja quadro) com um volume cerca de três vezes maior do que o volume interno do sistema. Na prática, indica-se a utilização de cinco litros de água para cada metro quadrado de área de membrana.
E como saber se funciona?
Após seguir todas as orientações para a realização de uma boa limpeza por meio dos sistemas de membranas, fica aquela dúvida: “será que deu certo?”, “será que funcionou?”.
O acompanhamento de apenas alguns parâmetros permite saber se a limpeza nos sistemas de membranas foi realmente eficaz:
Fluxo de água(l/m2h)
Este é um parâmetro comumente utilizado para caracterização de membranas. Se, após o término da limpeza, houver uma queda no fluxo de água, conclui-se que a limpeza não foi eficiente. Deve-se utilizar como base para essa comparação o fluxo de água medido antes do início da operação de filtração da solução de alimentação. É necessário acompanhar o fluxo de água ao longo de certo período de tempo. Se esse fluxo apresentar um declínio contínuo, possivelmente, a produtividade da planta também cairá na mesma proporção.
Pressão
É outro parâmetro extremamente importante para a verificação da eficiência de limpeza. Quanto mais intenso o fenômeno de fouling na membrana (incrustação de partículas sólidas), maior é a pressão aplicada na linha para que se mantenha a produtividade inicial da planta. Se houver um aumento contínuo da pressão a cada limpeza, pode-se afirmar que a limpeza não está sendo realizada de forma adequada.
