Essendo una configurazione cruciale nella separazione a membrana, le membrane tubolari di ultrafiltrazione, con il loro design strutturale unico e i vantaggi del canale del fluido, dimostrano eccellente adattabilità e stabilità nella gestione di solidi ad alta-sospesione, alta-viscosità e alimenti facilmente contaminati. Il loro principio fondamentale è quello di utilizzare uno strato di membrana con dimensioni dei pori che vanno da nanometri a micrometri sotto pressione per setacciare e trattenere macromolecole, colloidi, particelle sospese e microrganismi nella soluzione, ottenendo così chiarificazione, concentrazione e frazionamento del mangime.
La struttura di base di una membrana di ultrafiltrazione tubolare è costituita da un tubo di supporto poroso e da una membrana di separazione polimerica rivestita sulla sua parete interna o esterna. I materiali comuni includono polisulfone, polietersulfone, polipropilene e ceramica. Il flusso scorre ad alta velocità in modo incrociato-all'interno o all'esterno del tubo. Sotto pressione, il solvente e i soluti delle piccole-molecole permeano attraverso la parete della membrana nel lato permeato, mentre le particelle solide e i polimeri trattenuti vengono scaricati con il concentrato. Grazie al canale di flusso spazioso e all'elevata velocità di alimentazione, le membrane di ultrafiltrazione tubolari sopprimono efficacemente la polarizzazione della concentrazione e l'incrostazione della membrana, rendendole particolarmente adatte per sistemi complessi contenenti olio, flocculanti, alto contenuto di solidi o alta viscosità.
Rispetto alle tradizionali membrane di ultrafiltrazione a spirale-o a fibra cava, le membrane di ultrafiltrazione tubolari offrono vantaggi significativi in termini di forti capacità antivegetative e facilità di pulizia e manutenzione. L'ampio canale di flusso riduce il rischio di intasamento da particolato e, anche in caso di incrostazioni, il flusso può essere rapidamente ripristinato mediante risciacquo fisico o pulizia chimica, prolungando la durata della membrana. Inoltre, la struttura tubolare ha requisiti relativamente inferiori per il pretrattamento dell'alimentazione e può funzionare stabilmente in condizioni con ampie fluttuazioni nella concentrazione di solidi sospesi.
Nelle applicazioni, le membrane tubolari di ultrafiltrazione sono ampiamente utilizzate per la chiarificazione e la concentrazione nell'industria alimentare e delle bevande, come per succhi, latticini ed estratti vegetali; nel trattamento delle acque reflue e nel riutilizzo delle acque recuperate, per la purificazione profonda di effluenti biochimici o acque reflue industriali; in campo biofarmaceutico, per la chiarificazione dei brodi di fermentazione, concentrazione e separazione delle proteine; e nell'industria chimica e mineraria, per il recupero di pigmenti, coloranti, catalizzatori e concentrazione di liquami.
Con i progressi nella tecnologia dei materiali e l'ottimizzazione del design modulare, le membrane tubolari di ultrafiltrazione si stanno espandendo verso una produttività più elevata, una maggiore resistenza alla corrosione e una maggiore resistenza alla temperatura. La loro posizione negli impegnativi compiti di separazione sta diventando sempre più stabile, rendendoli una delle tecnologie chiave a supporto della produzione industriale pulita e dell’utilizzo efficiente delle risorse.
