Sviluppo di un processo di nanofiltrazione per il recupero di lattosio da siero di latte acido

Il presente lavoro di tesi è incentrato sullo sviluppo di un processo innovativo per la purificazione del lattosio a partire dal siero di latte acido, sfruttando le potenzialità delle membrane di nanofiltrazione. Dopo una panoramica delle tradizionali tecniche di purificazione del lattosio e produzione di acido lattico, nonché delle loro applicazioni industriali, lo studio considera i tipici pretrattamenti: una fase di ultrafiltrazione per rimuovere le proteine, una fase di decalcificazione per rimuovere calcio e magnesio tramite precipitazione e una fase di nanofiltrazione/diafiltrazione per la demineralizzazione e la deacidificazione del lattosio. Attraverso una serie di esperimenti condotti su un impianto pilota, è stata valutata l'efficacia di una membrana da nanofiltrazione DK 1812 nella separazione e purificazione del lattosio. In particolare, sono state condotte prove di nanofiltrazione in modalità concentrazione e diafiltrazione a volume costante su una soluzione modello di siero di latte acido. La caratterizzazione della membrana è stata eseguita a pH 4 e 50 °C. I risultati ottenuti dimostrano l'elevata efficacia del processo combinato di nanofiltrazione nella rimozione dell'acido lattico e nella concentrazione del lattosio. Operando con un VCF di 2.1 e un VDF di 1, è stato possibile raggiungere una purezza del lattosio superiore al 95% (obiettivo >90%) e un rapporto acido LA/LT pari a 0.034 g/g (obiettivo <0.042 g/g), rendendo il prodotto ottenuto idoneo alle successive fasi di evaporazione e cristallizzazione. Il successo del processo integrato NF+DF è subordinato al corretto equilibrio tra la scelta della membrana e le condizioni operative, che assicurano reiezioni di lattosio superiori al 98.5% e reiezioni di acido lattico inferiori al 20-30%, mantenendo flussi transmembrana compresi tra 8 e 15 L/(m2h)