Ultrafiltrasyon (UF) membranlarının Endüstriyel Uygulamaları
ETP'ler ve STP'ler dışında Ultrafiltrasyon membranları Gıda endüstrisi, Süt Endüstrisi gibi çeşitli işleme endüstrilerinde kullanılmaktadır. Boyaların Tuzdan Arındırılması, "Optik Parlatıcı Ajan" ve Pigmentin (TiO2 gibi) Saflaştırılması, Metal Geri Kazanımı, İlaç Sanayi.
Şekil 1.1 Peynir altı suyu konsantrasyonunda Ultrafiltrasyon İşlemi
1.1 Süt Endüstrisi
a. peynir altı suyu konsantrasyonu
Ultrafiltrasyon, Gıda Endüstrisindeki Membran filtrasyon spektrumunun bir sonraki ayağıdır. Yaklaşık 3000 ila 100.000 arasında bir moleküler ağırlık kesme aralığına (MWCO) sahip olmasıyla karakterize edilir. En yaygın kesinti, 10.000 MW'lık süt ürünleri standardıdır. Bu, %35 ila %85 WPC'lik peynir altı suyu proteini konsantreleri (WPC) üretmek için yaygın olarak kullanılan laktozdan peynir altı suyu proteinlerinin fraksiyonlanması için geleneksel boyuttur .
B. peynir üretimi
Peynir teknesinde sütün ultrafiltrasyonu, katıları artırmanın başka bir yoludur. Ters ozmoz ve ultrafiltrasyon arasındaki en büyük fark, ters ozmozun tüm süt katılarını tutması, ultrafiltrasyon ise laktoz ve birçok süt mineralinin zardan geçmesine izin vermesidir. Bu peynirin işlemek için daha az peynir altı suyu üreteceği ve mevcut peynir fıçılarının verimini artıracağı için, bu genellikle peynir üreticisine bir fayda sağlar.
Şekil 1.2 Yumuşak peynir yapımında geleneksel ve ultrafiltrasyon yönteminin karşılaştırılması
C. Süt konsantrasyonu
Sıvı sütteki proteinleri güçlendirme yöntemi olarak sıvı sütteki protein yüzdesini artırmak için ultrafiltrasyon kullanılmaktadır. Bu, sıvı sütte sıklıkla pişmiş bir lezzet bırakan yağsız kuru sütün yanı sıra NFDM'deki fazla laktozdan artan tatlılık bırakan yağsız kuru sütün eklenmesinin aksine, süt proteinlerinin lezzet ve ağız hissi arttırıcı özelliklerinin doğal olarak elde edilmesini sağlar. Elde edilen yağsız veya az yağlı çeşitler, daha yüksek yağ içermeyen tam yağlı süt ürününün lezzetine ve ağız hissine sahiptir.
Şekil 1.3 Süt Konsantrasyonunun Ultrafiltrasyon işlemi
D. dondurma işleme
Dondurma endüstrisinde , karışımın önündeki sütün Ultrafiltrasyonu esas olarak laktoz içeriğini değiştirmek için kullanılır. Dondurmanın protein seviyesinin arttırılması, daha fazla su mobilizasyonuna izin verir, ancak yağsız kuru süt katılarının eklenmesi, dondurma sırasında kristal oluşumundan kaynaklanan kumluluğa katkıda bulunan genel laktoz içeriğini arttırır. Ultrafiltrasyon, bazı süt mineralleri ile birlikte süzüntüdeki laktozu giderir. Ultrafiltrasyon kullanarak, artan laktoz konsantrasyonunun yan etkisi olmadan proteini artırabilir ve donma çözülme döngüsünde daha az ısı şoku nedeniyle daha uzun bir raf ömrü elde edebilirsiniz.
Laktozsuz, şekersiz veya düşük karbonhidratlı dondurma üretimi, sütte bulunan laktozu %96'ya kadar çıkarmak için diafiltrasyon (su ilavesi) ile birlikte ultrafiltrasyon kullanılarak gerçekleştirilebilir. Nihai dondurma ürünü, nihai üründe porsiyon başına bir gramdan daha az karbonhidrat aralığında olabilir. Bir şeker ikamesinin eklenmesi, tatlı tüketiciyi tatmin edecek ve başarılı Atkins ve Sugar Buster diyetleri tarafından yönlendirilen büyüyen "karbonhidratsız" diyetçiler pazarındaki dondurma ihtiyacını karşılayacaktır.
1.2 Gıda Endüstrisi
a. Ham Palm Yağı (CPO) konsantrasyonu
Ultrafiltrasyon (UF), ham palm yağı (CPO) gam giderme için uygulanan bir membran teknolojisidir. Düşük enerji tüketimi, kimyasal ilavesine gerek olmaması ve doğal yağ kaybının neredeyse olmaması nedeniyle geleneksel CPO gam giderme teknolojisine bir alternatif olarak kabul edilmektedir. % 30 ve % 40 ham petrol konsantrasyonlarında CPO-izopropanol karışımının UF'sini kullanarak, besleme sıcaklığı 30 °C ila 45 °C arasında olduğunda %99'dan fazla fosfolipiti ve besleme sıcaklığı 40 °C ila 45 °C arasında olduğunda yaklaşık %93 fosfolipiti reddedebilir. Endüstriyel düzenlemeler, yüksek kaliteli yağın %95'ten fazla nötr TAG ve %0,5 veya daha az FFA içermesini bekler.
Palm yağı meyvelerinden ekstrakte edilen ham yağ, fosfolipidler, serbest yağ asitleri (FFA), pigmentler ve proteinler gibi bazı istenmeyen bileşiklerle birlikte palmitik asit, β-karoten ve E vitamini açısından da zengindir5–6. CPO, doğal olarak FFA7'den oluşan çok sayıda trigliseritten (TAG'ler) ve %6 digliseritten (DAG'ler) oluşur. Endüstriyel düzenlemeler, yüksek kaliteli yağın %95'ten fazla nötr TAG ve %0,5 veya daha az FFA içermesini bekler. Endüstriyel düzenlemeler, yüksek kaliteli yağın %95'ten fazla nötr Trigliserit (TAG'ler) ve %0,5 veya daha az Serbest Yağ Asitleri (FFA) içermesini bekler. Yüksek CPO konsantrasyonunda Membran yüzeyinde biriken ve membran gözeneklerini tıkayan büyük partiküller TAG'lardı.
saat CPO'nun düşük konsantrasyonlarında, baskın tıkanma mekanizması, membran gözenek içine bağlı küçük parçacıkları temsil eden ve gözenek daralmasına (gözenek boyutunda azalma) neden olan standart blokajdı. Yağ asitleri fosfolipid-izopropanol misellerinden daha küçük olduğundan, zar gözeneklerini muhtemelen tıkayan bileşik yağ asidiydi. Düşük CPO konsantrasyonlarında, yeterli miktarda fosfolipid-izopropanol miselleri oluşturuldu ve gözenek daralması fosfolipidlerin yüksek oranda reddedilmesini sağladı. Öte yandan, yağ asitleri gibi küçük moleküller zar gözeneklerine girebilir.
Ultrafiltrasyon Membran
Şekil 1.4 UF zarlar CPO Konsantrasyonunda kullanılır
B. Bitkisel Yağ işleme
Membran ayırma teknolojisi, bu zorlukların üstesinden gelmek için geleneksel bitkisel yağ rafinasyonuna ikame edilebilir. SRNF M membranları, solvent buharlaşmasına alternatif olarak solvent geri kazanımı ve asit giderme aşaması için kullanılabilir. Ayrıca, uygun solventlere dayanıklı ultrafiltrasyon membranları Moleküler Ağırlık Kesme (MWCO), fosfolipitlerin verimli bir şekilde ayrılması ve ham petrollerden ticari lesitinin geri kazanılması için kullanılabilir.
