Мембранні технології, їх застосування при переробці молочної сировини.

Мембранні процеси мають перспективу широкого застосування в техніці, особливо, в харчовій і переробній промисловості:– для отримання нативних компонентів, корисних для раціону харчування

людини;– для отримання питної води та води заданої якості для потреб харчових,фармацевтичних та мікробіологічних виробництв;– для безвідходних технологій переробки рідких харчових продуктів;– для очищення промислових стоків підприємств харчової промисловості.

Методи мембранної фільтрації - мікрофільтрація, ультрафільтрація (УФ), нанофільтрація (НФ) і зворотний осмос - це процеси, які застосовуються для фракціонування розчинів, що протікають під тиском з використанням пористих напівпроникних полімерних або неорганічних матеріалів. Технології баромембранного фільтрації знайшли широке застосування в різних галузях промисловості для очищення або концентрування рідких середовищ. Молочна промисловість була однією з перших галузей, в якій методи мембранної фільтрації стали широко використовуватися для розділення рідких компонентів систем.

За призначенням мембрани можуть служити для розділення газових чи рідких сумішей. Майже всі мембрани випускають плоскими у формі листів або рулонів, крім них освоєно випуск полотна. Для виготовлення мембран використовують різні матеріали починаючи від полімерів і скла і закінчуючи керамікою і металокерамікою. Найчастіше використовують мембрани на основі полімерів.

Мембранні методи обробки молочної сировини зазвичай класифікують відповідно з розміром утримуваних або пропускаються фільтром частинок. Можна відзначити 2 основних класу процесів: мембранний процес фільтрації і звичайна фільтрація частинок.Виходячи з особливостей складу молочної сировини, в процесі його ультрафільтраційний обробки будуть концентруватися високомолекулярні компоненти і колоїдні системи (жир, білки), в той час як основна частина низькомолекулярних компонентів (лактоза, мінеральні речовини, небілковий азот) буде віддалятися з фільтратом. У процесі ультрафільтраційний обробки затримується повністю молочний жир, 90-98% білків (залежно від селективності мембран). Крім того, в концентрат переходять вітаміни, міцно пов'язані з білками, лецитин, ензими. Лактоза, органічні кислоти, водорозчинні вітаміни, небілковий азот розподіляються між концентратом і фільтратом пропорційно розподілу обсягу води, що міститься в молочній сировині. При такому способі фракціонування високомолекулярних речовин молочної сировини відсутні будь-які фазові і денатураціонние зміни, у зв'язку з чим ультрафільтраційних відпрацювання молочної сировини дозволяє отримувати продукти високої харчової та біологічної цінності.

Діафільтрація Діафільтрація полягає в ультрафільтраційну концентрировании попередньо розведеного водою вихідного об'єкта - ультрафільтраційного концентрату - для максимального видалення низькомолекулярних речовин шляхом неодноразового проведення циклів «розбавлення-концентрування», або безперервним процесом додавання води в оброблюваний продукт в кількості, рівній кількості віддаленого фільтрату. Діафільтрація в молочній промисловості широко використовується у виробництві дитячого та дієтичного харчування, зокрема, для отримання низьколактозних молочних продуктів і сумішей. Нанофільтрація Концентрація молекул і макромолекул молочної сировини - відбувається при пропущенні його під тиском через напівпроникні мембрани. Розміри пір цих мембран становлять від 0,01 до 0,001 мкм, тому на них концентруються молочний жир, казеїнові міцели і сироваткові білки, а також лактоза і частково мінеральні солі; розмір часток до 0,001 мкм і молекулярна маса до 1000. Найчастіше нанофільтрацію використовують після ультрафільтрації молочної сировини для часткового знесолення (демінералізації) підсирної сироватки, а також часткової демінералізації фільтрату, отриманого після ультрафільтрації. Нанофільтрацію проводять під тиском 2-4 МПа і температурі 50 ° С. Зворотний осмос Зворотний осмос (гіперфільтрація) - процес мембранної фільтрації для відділення розчинника від розчинених речовин і іонів. Зворотно-осмотичні мембрани мають діаметр пір 1-3 нм або 0,003-0,0001 мкм. Гіперфільтрацію проводять при швидкості потоку в межмембраніом каналі близько 1-2 м/с і тиску на вході 3,5-8,0 Мпа. Процес фільтрації при зворотному осмосі ідентичний процесу видалення води з молочної сировини. Крізь мембрани можуть проходити лише вода і одновалентні іони Na??+, К +, С1 -. Електродіаліз Електродіаліз - процес зміни концентрації електроліту в розчині під дією електричного струму. Перспективним є застосування електродіалізу у виробництві продуктів дитячого харчування. Тут електродіалізні установки компонують в одну лінію з установками для ультрафільтрації та зворотного осмосуМембранні методи широко застосовуються в даний час і отримають подальше поширення, оскільки дозволяють раціонально і комплексно використовувати молочну сировину, практично всі складові частини молока, підвищуючи тим самим вихід продукту з одиниці сировини і збільшуючи ефективність виробництва в цілому.