Fig 1.1 Processo di ultrafiltrazione in concentrazione di siero di latte

1.1 Industria lattiero-casearia

un. Concentrazione di siero di latte

L'ultrafiltrazione è la tappa successiva nello spettro di filtrazione a membrana nell'industria alimentare. È caratterizzato dall'avere un intervallo di taglio del peso molecolare (MWCO) da circa 3000 a 100.000. Il cut-off più comune è lo standard caseario di 10.000 MW. Questa è la dimensione tradizionale per il frazionamento delle proteine del siero di latte dal lattosio comunemente usata per produrre concentrati di proteine del siero di latte (WPC) dal 35% all'85% di WPC.

B. Produzione di formaggio

Nella vasca del formaggio, l'ultrafiltrazione del latte è un altro modo per aumentare i solidi. La principale differenza tra osmosi inversa e ultrafiltrazione è che l'osmosi inversa trattiene tutti i solidi del latte mentre l'ultrafiltrazione consente al lattosio e molti minerali del latte di passare attraverso la membrana. Questo spesso ha un vantaggio per il casaro, poiché questo formaggio produrrà meno siero da gestire e aumenterà la produttività dei tini di formaggio esistenti.

Fig 1.2 Confronto tra il modo tradizionale e l'ultrafiltrazione di fare il formaggio a pasta molle

C. Concentrazione del latte

L'ultrafiltrazione viene utilizzata per aumentare la percentuale di proteine nel latte fluido come metodo per fortificare le proteine nel latte fluido. Ciò consente di ottenere naturalmente le proprietà di miglioramento del sapore e della sensazione in bocca delle proteine del latte invece di aggiungere latte in polvere scremato che spesso lascia un sapore cotto nel latte fluido e una maggiore dolcezza dall'eccesso di lattosio in NFDM. Le varietà risultanti senza grassi o magre hanno il sapore e la sensazione in bocca del prodotto a base di latte intero senza il grasso più alto.

Fig 1.3 Processo di ultrafiltrazione della concentrazione di latte

D. Lavorazione del gelato

Nell'industria del gelato , l'ultrafiltrazione del latte prima della miscela viene utilizzata principalmente per alterare il contenuto di lattosio. L'aumento del livello proteico del gelato consente una maggiore mobilitazione dell'acqua, tuttavia l'aggiunta di solidi di latte in polvere non grasso aumenta il contenuto complessivo di lattosio che contribuisce alla sabbiatura dalla formazione di cristalli durante il congelamento. L'ultrafiltrazione rimuove il lattosio nel permeato insieme ad alcuni minerali del latte. Utilizzando l'ultrafiltrazione è possibile aumentare le proteine senza l'effetto collaterale di una maggiore concentrazione di lattosio e ottenere una durata di conservazione più lunga grazie a un minore shock termico nel ciclo di congelamento e disgelo.

La produzione di gelato senza lattosio, senza zucchero o a basso contenuto di carboidrati può essere ottenuta utilizzando l'ultrafiltrazione in combinazione con la diafiltrazione (aggiunta di acqua) per rimuovere fino al 96% del lattosio presente nel latte. Il prodotto gelato finale può essere compreso tra meno di un grammo di carboidrati per porzione nel prodotto finale. L'aggiunta di un sostituto dello zucchero soddisferà i consumatori più golosi e soddisferà il bisogno di gelato nel crescente mercato delle persone a dieta "senza carboidrati", guidato dalle diete di successo Atkins e Sugar Buster.

1.2 Industria alimentare

un. Concentrazione di olio di palma grezzo (CPO).

L'ultrafiltrazione (UF) è una tecnologia a membrana che è stata applicata per la sgommatura dell'olio di palma grezzo (CPO). È considerato un'alternativa alla tecnologia di sgommatura CPO convenzionale a causa del suo minor consumo di energia, non è necessaria l'aggiunta di sostanze chimiche e quasi nessuna perdita di olio naturale. Usando l'UF della miscela CPO-isopropanolo a concentrazioni di petrolio greggio del 30 % e del 40 %, possiamo in grado di respingere oltre il 99% di fosfolipidi quando la temperatura di alimentazione è compresa tra 30 °C e 45 °C e quasi il 93% di fosfolipidi quando la temperatura di alimentazione è compresa tra 40 °C e 45 °C. Le normative industriali prevedono che l'olio di alta qualità debba contenere più del 95 % di TAG neutri e lo 0,5 % o meno di FFA

Il petrolio greggio estratto dai frutti dell'olio di palma è anche ricco di acido palmitico, β-carotene e vitamina E, insieme ad alcuni composti indesiderati, come fosfolipidi, acidi grassi liberi (FFA), pigmenti e proteine5–6. Il CPO è composto da un vasto numero di trigliceridi (TAG) e il 6 % di digliceridi (DAG) che sono naturalmente costituiti da FFA7. Le normative industriali prevedono che l'olio di alta qualità debba contenere più del 95% di TAG neutri e lo 0,5% o meno di FFA. Le normative industriali prevedono che l'olio di alta qualità debba contenere più del 95% di trigliceridi neutri (TAG) e 0,5% o meno di acidi grassi liberi (FFA). Ad alta concentrazione di CPO Le grandi particelle che si accumulavano sulla superficie della membrana e bloccavano i pori della membrana erano TAG.

In basse concentrazioni di CPO, il meccanismo di incrostazione dominante era il blocco standard, che rappresentava piccole particelle attaccate all'interno dei pori della membrana e causava la costrizione dei pori (riduzione della dimensione dei pori). Il composto che probabilmente stava bloccando i pori della membrana era l'acido grasso, poiché gli acidi grassi sono più piccoli delle micelle fosfolipidiche-isopropanolo. A basse concentrazioni di CPO, si è formata una quantità sufficiente di micelle fosfolipidiche-isopropanolo, con restrizione dei pori che fornisce un'elevata reiezione dei fosfolipidi. D'altra parte, piccole molecole, come gli acidi grassi, possono entrare nei pori della membrana.

Membrana di ultrafiltrazione

Fig 1.4 UF Membrane utilizzato nella concentrazione di CPO

B. Lavorazione olio vegetale

La tecnologia di separazione a membrana può essere sostituita nella raffinazione convenzionale dell'olio vegetale per superare queste sfide. Le membrane SRNF M possono essere utilizzate per il recupero del solvente in alternativa all'evaporazione del solvente e per la fase di disacidificazione. Inoltre, membrane per ultrafiltrazione resistenti ai solventi con idonei Molecular Weight Cut-Off (MWCO) può essere utilizzato per la separazione efficiente dei fosfolipidi e il recupero della lecitina commerciale dai greggi.

Fig 1.5 UF Membrane utilizzato nella lavorazione dell'olio vegetale

1.3 Industria farmaceutica

L'ultrafiltrazione è una tecnica di separazione perché flussi labili di biopolimeri (proteine, acidi nucleici e carboidrati) possono essere elaborati in modo economico, anche su larga scala, senza l'uso di alte temperature, solventi, ecc. La denaturazione del taglio può essere ridotta al minimo mediante l'uso di pompe a basso taglio (es. cilindrata positiva). Solventi per infusione, siero, vaccini e plasma sono solo alcuni dei prodotti dell'industria farmaceutica realizzati per soddisfare i più elevati standard di qualità e purezza.

Ultra filter offre sistemi che sono stati sviluppati per soddisfare i requisiti dell'industria farmaceutica e della biotecnologia per numerose applicazioni. Per garantire una qualità costante dei prodotti finali, l'intero processo produttivo deve essere esente da qualsiasi contaminazione. L'obiettivo è raggiunto in modo affidabile, sicuro ed economico grazie ai filtri a membrana ultrafiltranti. I seguenti tipi di membrane di ultrafiltrazione sono usati in modo prominente. Si tratta di membrane skinned asimmetriche realizzate con polimeri sintetici con i metodi di "inversione di fase". Membrane inorganiche, che utilizzano supporti porosi inorganici e colloidi inorganici, come ZrC*2 o allumina con leganti appropriati.

L'ultrafiltrazione sta diventando un potente strumento di separazione per l'industria biotecnologica in rapida crescita. Esempi sono la raccolta cellulare, la depirogenazione di farmaci iniettabili e la purificazione enzimatica. Ultra filtrazione anche offre alcuni importanti vantaggi rispetto alla centrifugazione per la raccolta dei batteri. Questi vantaggi sono tali che il carattere asimmetrico delle membrane di ultrafiltrazione le rende meno soggette all'intasamento da parte di cellule e detriti rispetto ai filtri microporosi. La lavorazione dei prodotti al plasma è un'altra promettente applicazione dell'ultrafiltrazione. Quando il plasma umano viene frazionato mediante il processo Cohn o alcuni nuovi metodi, sorge la necessità di concentrazione delle frazioni proteiche importanti (albumina e globuline) o di rimozione di alcol e sale da queste frazioni. Ciò può essere convenientemente ottenuto mediante ultrafiltrazione.

Applicazioni industriali delle membrane per ultrafiltrazione (UF).

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