Промышленное применение ультрафильтрационных (УФ) мембран
Помимо ETP и STP, ультрафильтрационные мембраны используются в различных отраслях промышленности, таких как пищевая промышленность, молочная промышленность, Обессоливание красителей, очистка «оптического отбеливателя» и пигмента (например, TiO2), извлечение металлов, фармацевтика Промышленность.
Рис. 1.1 Процесс ультрафильтрации в концентрации сыворотки
1.1 Молочная промышленность
а. Концентрация сыворотки
Ультрафильтрация — это следующий шаг в спектре мембранной фильтрации в пищевой промышленности. Он характеризуется пороговым значением молекулярной массы (MWCO) примерно от 3000 до 100000. Наиболее распространенным ограничением является молочный стандарт 10 000 МВт. Это традиционный размер для фракционирования сывороточных белков из лактозы, который обычно используется для производства концентратов сывороточных белков (WPC) с содержанием от 35% до 85% WPC.
б. Производство сыра
Ультрафильтрация молока в сыроварне — еще один способ увеличения содержания сухих веществ. Основное различие между обратным осмосом и ультрафильтрацией заключается в том, что обратный осмос задерживает все сухие вещества молока, в то время как ультрафильтрация позволяет лактозе и многим минералам молока проходить через мембрану. Это часто выгодно сыроделу, так как при таком сыре будет производиться меньше сыворотки и увеличится пропускная способность существующих сыроваренных емкостей.
Рис. 1.2. Сравнение традиционного и ультрафильтрационного способов производства мягкого сыра.
в. Концентрация молока
Ультрафильтрация используется для увеличения процентного содержания белка в жидком молоке как метод обогащения белков в жидком молоке. Это позволяет достичь естественных свойств молочных белков, улучшающих вкус и ощущение во рту, в отличие от добавления обезжиренного сухого молока, которое часто оставляет привкус вареного молока в жидком молоке, а также повышает сладость из-за избытка лактозы в NFDM. Полученные обезжиренные или обезжиренные сорта имеют вкус и ощущение во рту продукта из цельного молока без более высокого содержания жира.
Рис. 1.3 Процесс ультрафильтрации концентрированного молока
д. Переработка мороженого
В производстве мороженого для изменения содержания лактозы в основном используется ультрафильтрация молока перед приготовлением смеси. Повышение уровня белка в мороженом позволяет увеличить мобилизацию воды, однако добавление обезжиренных сухих молочных веществ увеличивает общее содержание лактозы, что способствует образованию песка из-за образования кристаллов во время замораживания. Ультрафильтрация удаляет из пермеата лактозу вместе с некоторыми минералами молока. Используя ультрафильтрацию, вы можете увеличить количество белка без побочного эффекта повышения концентрации лактозы и добиться более длительного срока хранения из-за меньшего теплового удара в цикле замораживания-оттаивания.
Производство мороженого без лактозы, без сахара или с низким содержанием углеводов может быть достигнуто с использованием ультрафильтрации в сочетании с диафильтрацией (добавлением воды) для удаления до 96% лактозы, содержащейся в молоке. Конечный продукт в виде мороженого может содержать менее одного грамма углеводов на порцию в конечном продукте. Добавление заменителя сахара удовлетворит сладкоежек и удовлетворит потребность в мороженом на растущем рынке безуглеводных диет, чему способствуют успешные диеты Аткинса и Sugar Buster.
1.2 Пищевая промышленность
а. Кон центрация сырого пальмового масла (CPO)
Ультрафильтрация (UF) — это мембранная технология, которая применяется для рафинирования сырого пальмового масла (CPO). Он считается альтернативой традиционной технологии рафинирования CPO из-за более низкого энергопотребления, отсутствия необходимости добавления химикатов и почти полного отсутствия потерь натурального масла. Используя УФ смеси ЦПО-изопропанол при концентрации сырой нефти 30 % и 40 %, можно способность отбраковывать более 99 % фосфолипидов при температуре подачи от 30 °C до 45 °C и почти 93 % фосфолипидов при температуре подачи от 40 °C до 45 °C. Промышленные нормы требуют, чтобы высококачественное масло содержало более 95 % нейтральных ТАГ и 0,5 % или менее свободных жирных кислот.
Неочищенное масло, извлеченное из плодов пальмового масла, также богато пальмитиновой кислотой, β-каротином и витамином Е, а также некоторыми нежелательными соединениями, такими как фосфолипиды, свободные жирные кислоты (СЖК), пигменты и белки5–6. CPO состоит из большого количества триглицеридов (TAG) и 6 % диглицеридов (DAG), которые естественным образом состоят из FFA7. Промышленные нормы предполагают, что высококачественное масло должно содержать более 95 % нейтральных ТАГ и 0,5 % или менее свободных жирных кислот. Согласно промышленным нормам, высококачественное масло должно содержать более 95 % нейтральных триглицеридов (TAG) и 0,5 % или менее свободных жирных кислот (FFA). При высокой концентрации ЦПО крупные частицы, которые скапливались на поверхности мембраны и блокировали поры мембраны, представляли собой ТАГ.
В При низких концентрациях CPO доминирующим механизмом загрязнения была стандартная блокировка, представляющая собой мелкие частицы, прикрепленные внутри пор мембраны и вызывающие сужение пор (уменьшение размера пор). Соединение, которое, возможно, блокировало поры мембраны, было жирной кислотой, поскольку жирные кислоты меньше, чем мицеллы фосфолипид-изопропанол. При низких концентрациях ЦПО образовывалось достаточное количество фосфолипид-изопропанольных мицелл, сужение пор которых обеспечивало высокое отторжение фосфолипидов. С другой стороны, небольшие молекулы, такие как жирные кислоты, могут проникать в поры мембраны.
Ультрафи льтрационная мембрана
Рис 1.4 УФ Мембраны используется в концентрации CPO
б. Переработка растительного масла
Технология мембранной сепарации может быть заменена традиционной очисткой растительного масла для решения этих проблем. Мембраны SRNF M могут использоваться для регенерации растворителя в качестве альтернативы выпариванию растворителя, а также стадии снижения кислотности. Кроме того, устойчивые к растворителям ультрафильтрационные мембраны с подходящими Отсечение по молекулярной массе (MWCO) можно использовать для эффективного разделения фосфолипидов и извлечения коммерческого лецитина из сырой нефти.
