Инновации в сфере переработки сыворотки с применение мембранных технологий
Мембранная технология нанофильтрации подобна обратному осмосу. При этом нанофильтрационный мембранный элемент имеет меньшую плотность и извлекает в поток концентрата органические вещества и ионы металлов с валентностью 2 и более (в неорганике - наиболее распространены соли жесткости, в органике соединения с MWCO от 150 до 500 Да), соответственно одновалентные ионы поступают в пермеат с селективно порядка 50%.
В производстве есть НФ мембранные элементы обладающие поверхностным зарядом, который отталкивает высокополярные молекулы. Рабочее давления для нанофильтрации находится в диапазоне от 3 до 10 бар, следовательно использование нанофильтрации для концентрирования в пищевой промышленности более эффективно, по сравнению с обратным осмосом. В процессе умягчения воды системы нанофильтрации наиболее востребованы на сегодняшний день.
Кроме того, нанофильтрацию активно используют в производстве слабоалкогольных напитков, т.к. этиловый спирт поступает в пермеат, при этом органические соединения, обуславливающие цвет и запах, частично поступают в концентрат.
Области применения нанофильтрации:
Нанофильтрация молочной сыворотки снижает концентрацию минеральных солей NaCl и KCl (одновалентные ионы) и поскольку сыворотки и фильтрат, как правило, концентрируют в молочной промышленности, перед дальней переработкой в целевые продукты, технология нанофильтрации является ресурсосберегающей и наиболее эффективной, комбинируя процессы снижения объема и частичного обессоливания.
С целью снижения издержек на транспортировку является целесообразным использование нанофильтрации для снижения количества фильтрата и молочной сыворотки. Благодаря внедрению современных НФ установок достигается более высокая производительность, делая мембранный процесс нанофильтрации высокорентабельным в сравнении с другими методами, такими как выпаривание под вакуумом.
Баромембранная технология нанофильтрации активно применяется при изготовлении лактозы. Лактозу концертируют на установках нанофильтрации перед дальнейшей переработкой, как правило, процессом кристаллизации. В процессе прохождения сырья под давлением через НФ мембранные элементы снижается концентрация минеральных солей, это в дальнейшем повышает эффективность процесса кристаллизации, что значительно увеличивает степень очистки лактозы.
В процессе производства обессоленной деминерализованной сухой сыворотки, когда необходимы минимальные концентрации солей и лактозы, установки нанофильтрации используют для повышения рентабельности мембранного электролиза и процесса ионного обмена. В соответствии с видом сыворотки степень обессоливания находится в диапазоне от 20 до 30%, при этом эффективность технологий электродеионизации и ионного обмена резко возрастает.
Обессоленная (прошедшая процесс деминерализации) сыворотка в сухом агрегатном состоянии, необходимая в процессе производства питания для детей, в зависимости от степени обессоливания изготавливается с помощью технологии нанофильтрации, комбинирования технологий нано- и ультрафильтрации УФ либо мембранного электролиза. Затем следует процесс вакуумного выпаривания и сушки методом распыления.
Для промышленного изготовления молочных продуктов высокого качества не содержащих лактозу, эффективно внедряется технология нанофильтрации. В данном мембранном процессе мембранные элементы НФ удаляют лактозу в концентрат, при этом в фильтрат поступают все необходимые минеральные вещества, соответственно в молочной продукции находятся практически все компоненты исходного натурального состава. Тогда молоко обладает составом и вкусовыми качествами свежего продукта.
При промышленном производстве молочных продуктов расходуется значительный объем моющих средств. С целью регенерации растворов мойки оборудования Clean in Place (CIP-мойка), например, рабочих растворов щелочи и азотной кислоты нанофильтрация на керамических мембранах используется для извлечения загрязняющих веществ и снижения химического потребления кислорода (ХПК). Благодаря длительному процессу рециркуляции при CIP-мойке оборудования потери моющих средств минимизируются.
#молоко #производствомолока #нанофильтрация #мембрана #сыворотка #технологии #полимеры #промышленность #оборудование #обратныйосмос