ЧИСТІ ТЕХНОЛОГІЇ, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ ДО ВІДНОВЛЕННЯ ПРОДУКЦІЇ З РІДКИХ СТРУМІВ:

МЕМБРАННА ТЕХНОЛОГІЯ

1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ

Мембранна технологія заснована на сепараційній дії, яку мембрана чинить на рідку суміш складного складу. За допомогою рушійної сили або тиску викликається проходження цих хімічних речовин, здатних проходити через пори, що знаходяться в мембрані (рис. 1). Проводиться тангенціальна фільтрація, за допомогою якої рідина циркулює паралельно межі розділу, щоб уникнути засмічення згаданих мембран і продовжити період їх напіввиведення. В кінці процесу отримують два потоки рідини: пермеат або фільтровану воду та концентрат. Залежно від процесу може представляти інтерес той чи інший, або той і інший.

мембранна

Рисунок 1. Основна схема експлуатаційного фундаменту мембранних систем розділення

Мембрани мають рівномірний розмір пор або зрізаний, еквівалентний молекулярній масі стандартної молекули, з якої відбувається затримка більше 95% розчиненої речовини. Залежно від розміру пір процеси класифікуються від найбільшого до найменшого розміру як мікрофільтрація, ультрафільтрація, нанофільтрація та зворотний осмос (табл. 1). Однак завдяки ефектам мембранної поляризації шляхом осадження шару відфільтрованого матеріалу на її поверхню досягається більш селективна фільтрація, ніж визначена самою мембраною.

мікрофільтрація

ультрафільтрація

нанофільтрація

Зворотний осмос

діаметр пор

(молекулярна маса 300 г/моль)

механізм передачі

прикладений тиск (10 5 Па)

питомі витрати ** (л/год.м 2)

фільтрація на діатомових водоростях

гель-хроматографія

* Цілком теоретичне значення, оскільки механізм передачі має дифузійний тип

** Неабсолютні значення.

Таблиця 1. Класифікація різних мембранних процесів

Підводячи підсумок, мікрофільтрація дозволяє видаляти колоїдні частинки та мікроорганізми, тоді як ультрафільтрація є більш селективною і зберігає макромолекули, такі як білки та ферменти, віруси, масляні частинки та пірогени. Нанофільтрація проводиться між звичайними системами фільтрації з поперечним потоком та зворотним осмосом і здатна видаляти молекули, молекулярна маса яких перевищує 200 дальтон, працюючи при тиску вищому, ніж MF та UF.

РОЗДІЛ МЕМБРАН

Мембранна фільтрація використовується звичайно для великої кількості застосувань у молочній промисловості, де вона стала цінною частиною виробничого процесу, особливо при виробництві молочних інгредієнтів. Його застосування можна розділити на три категорії: молоко, сироватка та інші.

Застосування молока

Зворотний осмос знежиреного молока
  • Виробництво сиру
  • Морозиво
  • Культурні молочні продукти
  • Збільшена потужність випарника
Ультрафільтрація цільного та знежиреного молока
  • Виробництво сиру
  • Укріплений молочний білок
  • Культурні молочні продукти
  • Морозиво
  • Зменшене вуглеводне морозиво
  • Зменшене вуглеводне молоко
Мікрофільтрація цільного та знежиреного молока
  • Бактерії тривалого життя/Видалення молока
  • Фракціонування казеїну
Застосування сироватки
  • Зворотний осмос сироватки
  • Нанофільтрація сироватки
  • Ультрафільтрація сироватки
  • Мікрофільтрація сироватки
Інші молочні програми
  • Прояснений сирний розсіл
  • БПК/ХПК зменшення конденсату випарника та технологічної води
  • Відновлення їдкої соди та/або освітлення розчину кислоти для повторного використання.

Мембранний спектр

Жодне корисне обговорення мембранної фільтрації не проводиться без огляду на спектр фільтрації

(Справа наліво від спектра ви можете пройти шлях від грубої до тонкої фільтрації. Фільтрація грубої фільтрації починає спектр, пов’язаний із сітчастими або носовими фільтрами. Це відокремлює гірські породи від води. Потім слід мікрофільтрація. Тут важкі компоненти можна відокремити від Наприклад, жир можна видалити, використовуючи розмір пор, який обмежує лише вершки молока, дозволяючи проходженню знежиреного молока. Ще менший розмір пор також може бути використаний для відділення казеїну від сироватки. ми дійшли до ультрафільтрації, в якій зберігаються всі великі компоненти молока, білків і жирів, але пропускаючи через них лактозу, воду та мінерали. Саме тут, додавши воду або діафільтрацію, можна промити ще більше лактози з молока. Наступні мембрани, що використовуються при переробці молока, є нанофільтрованими. Ці мембрани зберігають усі компоненти, крім солей і води. Нарешті, вони також e використовують мембрани зворотного осмосу. Ця мембрана дозволяє лише пропускати воду, виконуючи роль суто концентратора.

Мембранна фільтрація поперечним потоком відкрила двері для широкого вибору інноваційних молочних продуктів. Не потрібно занадто далеко озиратися в ті часи, коли механічні сепаратори були єдиним способом збирання компонента молока. Сьогодні крем може не тільки відійти; Практично кожен основний компонент молока може бути розділений фільтруючими мембранами. Технологія мембранної фільтрації швидко набула популярності у переробці молочних інгредієнтів. Мікрофільтрація, ультрафільтрація, нанофільтрація та зворотний осмос роблять можливим виробництво продуктів з унікальними властивостями та функціональними можливостями

Зворотний осмос молока

Зворотний осмос знежиреного молока: За допомогою зворотного осмосу концентрація знежиреного молока може бути досягнута до максимальної концентрації загальної кількості твердих речовин 30%.

Виробництво сиру: Молоко, збагачене твердими речовинами, використовується для зміцнення виробництва сиру. Це дозволяє краще використовувати обладнання та збільшити виробництво сиру на основі вже існуючого обладнання.

Морозиво: Те саме застосування застосовується у виробництві морозива для збільшення вмісту твердих речовин в знежиреному молоці для суміші морозива. Це дозволяє виробнику виділяти незбиране молоко для видобування вершків, а потім концентрувати отримане знежирене молоко для внутрішнього використання. Можливість безпосереднього отримання вершків та концентрованого знежиреного молока призводить до економії вартості інгредієнтів порівняно з купівлею з ринкової доданої вартості вершків і згущеного знежиреного молока, які вже перероблені. Додатковою перевагою зворотного осмосу є те, що це техніка концентрації, яка виконується холодно. Виробник заморожених вершків отримує кращий смак з молоком, концентрованим шляхом зворотного осмосу, ніж з молоком, концентрованим шляхом випаровування, використовуючи тепло, щоб викликати зміну фази та випаровувати воду в молоці. Зазвичай з цього виходить випарене молоко зі смаком вареного смаку. Концентроване молоко зі зворотним осмосом зберігає свіжий смак, який може покращити смак кінцевого продукту.

Культурна молочна продукція: Зворотний осмос знежиреного молока також може бути використаний для виробництва йогуртів з низьким вмістом жиру або без нього. Зазвичай виробник йогурту стикається з дилемою у виробництві нежирного йогурту, для додавання сухого сухого молока потрібно збільшити кількість твердих речовин. Використання концентрованого знежиреного молока, а не концентрованого концентрованого молока, призводить до меншої шкоди від нагрівання або денатурованого білка у випареному молоці. Органічний виробник йогурту може мати проблеми з пошуком джерела органічного сухого знежиреного молока для збільшення вмісту твердих речовин у молоці. Шляхом зворотного осмосу свіже органічне знежирене молоко може бути доведено до необхідної кількості твердих речовин для виробництва йогурту з низьким або нульовим вмістом жиру.

Розширення випарника: Зворотний осмос також може бути використаний як доповнююча система до існуючих випарників як метод збільшення їх здатності виробляти концентрат. Система зворотного осмосу перед випаровуванням, як правило, є менш дорогим рішенням для збільшення виробництва, ніж реформування випарника.

Ультрафільтрація молока

Наступним рівнем у спектрі мембранної фільтрації є ультрафільтрація. Він характеризується тим, що діапазон граничної молекулярної маси (MWCO) становить від 3000 до 100000. Найпоширеніший зріз - це молочний стандарт з молекулярною масою 10000. Це традиційний розмір, який, як правило, необхідний при фракціонуванні білків лактози, що використовуються для виробництва WPC (концентратів сироваткового білка), з 35% до 85%.

Сирна ванна

Ультрафільтрація молока - це ще один спосіб збільшити вміст твердих речовин перед сирною ванною. Основна відмінність між зворотним осмосом та ультрафільтрацією полягає в тому, що перший утримує всі тверді речовини молока, тоді як другий пропускає лактозу та молочні мінерали через мембрану. Це часто приносить переваги виробникам сиру, оскільки цей вид сиру дає менше сироватки та збільшує врожайність сирних чан.

Білкове укріплення рідкого молока

Ультрафільтрація застосовується для збільшення відсотка білка в рідкому молоці як метод збагачення білків у ньому. Цей процес дозволяє властивостям молочних білків природним чином покращувати його смак і консистенцію і не вимагає додавання знежиреного сухого молока, яке часто спричиняє рідке молоко на смак, як приготовлене або солодше, для надлишку лактози з нежирного сухого молока. Отримані безжирні або нежирні сорти мають такий самий смак і консистенцію, як незбиране молоко, без додавання жиру.

Культурні молочні продукти

Ультрафільтрація використовується для збільшення вмісту твердих речовин у молоці при приготуванні нежирної сметани.

Заморожений

У виробництві морозива ультрафільтрація молока перед змішуванням використовується для зміни вмісту лактози, збільшуючи рівень білка морозива для досягнення більшої мобілізації води; однак додавання нежирних сухих твердих речовин молока збільшує загальний вміст лактози, що сприяє більшій зернистості завдяки утворенню кристалів під час заморожування. Ультрафільтрація видаляє лактозу з пермеату разом з деякими мінеральними речовинами молока. Завдяки ультрафільтрації білки можна збільшити без побічних ефектів вищої концентрації лактози та досягти більш тривалого терміну зберігання завдяки меншому тепловому шоку в циклі розморожування.

Морозиво з низьким вмістом вуглеводів.

Виробництво морозива без лактози або цукру або з низьким вмістом вуглеводів досягається використанням ультрафільтрації разом з діафільтрацією (додаванням води) для вилучення до 96% лактози з молока. Кінцевий продукт може містити до одного грама вуглеводів на порцію. Додавання цукрозамінників може задовольнити споживачів ласунів, а також бурхливий ринок дієт, що не містять вуглеводів, мотивованих дієтами Аткінса та униканням цукру.

Зменшене вуглеводне рідке молоко
Рідке молоко для пиття має інші додатки для ультрафільтрації, поряд з діафільтрацією, у виробництві безвуглеводних молочних продуктів, що використовуються на нових ринках дієтичних продуктів. Нижче наведено графік порівняння молочного продукту на основі сухих концентратів молочного білка з продуктом, виготовленим із свіжого молока. Концентрат білкового порошку молока виготовляється шляхом ультрафільтрації молока з діафільтрацією, а потім висушування в порошок. Нормальний склад молока з вмістом лактози менше 96% може бути досягнутий, якщо свіже незбиране молоко використовувати при ультрафільтрації водою Діафільтрація та розводити водою з додаванням вершків.

DF Водяний ультрафільтраційний молочний продукт