[Eng] “membrane technology for waste minimization”

Evaporation is a conventional method used for concentration and recovery of material in the food and also in other industries. This is an energy intensive process as the materials have to be heated to evaporate the excess of liquid. As an alternative method, membrane filtration can be used where a selectively permeable (1) membrane is used and driving force is applied in order to separate materials. Depending on the properties of applied membrane (e.g. pore size) the materials either pass through the membrane (this is called permeate), or are rejected (this is called retentate (2)). If we consider economically the application of membrane technologies, the capital costs are much higher than for evaporation, however, the operating cost are about half and the energy use can be decreased up to 90%.

The other advantage comes from the possibility to prevent the heat sensitive compounds as in membrane technology phase change does not occur. If we consider the process from preservation point of view, the preservation take place without using additives or chemical agents, therefore we are able to get healthier products that are of good quality and during processing fewer by-products are formed. If we think about the equipment, usually their installation does not need big space, they are simple design, flexible and easy to scale-up.

In food industry, application of pervaporation is used for aroma recovery and electrodialysis for demineralization. However, application of pressure driven membrane processes are most common, therefore operation differs in membrane's pore size and applied pressure, in their ability to retain particles.

In food industry they are used in following operations:

Microfiltration

juice clarification: removal of suspended solids.

clarification of cheese whey.

defatting and reducing microbial load of milk.

beer and wine clarification.

color removal and particle removal in sugar industry.

Ultrafiltration

juice clarification.

enzymatic depectinization.

gelatin concentration starch recovery.

high fructose corn syrup from corn starch (enzymatic membrane reactor).

solvent recovery and particle removal in oil industry.

Nanofiltration

caustic/acid cleaning recovery solutions

Reverse osmosis (3)

fruit juice concentration.

low-alcohol beer.

recovery of soy whey proteins.

downstream process in corn refining.

water recycling.

production of high quality water.

1. Permeable - проницаемый

2. retentate - вещество, удерживаемое мембраной, не проходит сквозь ее поры

3. osmosis - осмос, диффузия растворителя через мембрану и выравнивание концентрации растворов по обе стороны мембраны

[Rus] “Мембранные технологии для минимизации отходов”

Испарение является обычным методом, используемым для концентрации и восстановления материала в пищевой, а также в других отраслях промышленности. Это энергоемкий процесс, материалы должны быть нагреты до испаряется избыток жидкости. В качестве альтернативного метода, мембранной фильтрации может использоваться там, где выборочно проницаемой (1) мембрана используется и движущая сила применяется для отделения материалов. В зависимости от свойств применяемых мембран (например, размер поры) материалов либо проходят через мембрану (это называется пронизывают), или отклоняются (это называется ретентат (2)). Если рассматривать экономически применение мембранных технологий, капитальные затраты намного выше, чем для испарения, однако эксплуатационные расходы примерно в два раза, а энергопотребление может быть уменьшено до 90%.

Еще одно преимущество происходит от возможности предотвращения термочувствительных соединений, как в мембранных технологий изменения фазы не происходит. Если рассматривать процесс с сохранением точки зрения, сохранение проходить без использования добавок и химических агентов, поэтому мы имеем возможность получить более здоровых продуктов, которые характеризуются высоким качеством и во время обработки меньше побочных продуктов образуются. Если мы думаем об оборудовании, как правило, их установка не требует большого пространства, они являются простота конструкции, гибкой и простой в наращивании масштабов.

В пищевой промышленности, применение pervaporation используется для восстановления аромата и электродиализа для деминерализации. Тем не менее, применение давления процессов на основе мембранной являются наиболее распространенными, поэтому операция отличается тем, размер пор мембраны и приложенное давление, в свою способность удерживать частицы.

В пищевой промышленности они используются в следующих операций:

Микрофильтрация

Сок уточнение: удаление взвешенных веществ.

разъяснения сыра сыворотки.

обезжиривания и сокращения микробной нагрузки молока.

пиво и вино разъяснения.

Удаление цвета и удаления частиц в сахарной промышленности.

Ультрафильтрация

Сок разъяснения.

ферментативной depectinization.

желатина восстановления крахмала концентрацией.

высокий кукурузный сироп фруктозы из кукурузного крахмала (ферментативные реактор мембраны).

регенерации растворителей и удаления частиц в нефтяной промышленности.

Нанофильтрации

каустической/кислота чистящие средства восстановления

Обратный осмос (3)

концентрации фруктового сока.

слабоалкогольного пива.

восстановление белков соевый сыворотки.

вниз по течению процесса в кукурузе переработки.

оборотного водоснабжения.

производство воды высокого качества.

Стр. 11 UNIT 4 TEXT C₄

[ENG] “MEMBRANE TECHNOLOGY FOR WASTE MINIMIZATION”

Food industry usually generates large amounts of solid wastes and by-products which have to be managed or used whenever possible.

Valorization (1) techniques include different separation technologies, such as mechanical and diffusional separation technologies, as well chemical and biochemical modifications.

Mechanical separation methods.

From the mechanical separations, the mechanical extraction or pressing is used often for solid-liquid phase separation method. Fat and oil in different oil seeds are separated by pressing, and it can be used for fruit juice extraction.

Diffusional separation methods.

Diffusional separation methods, such as distillation, different forms of extraction, adsorption, ion exchange, evaporation, crystallization, drying and membrane separation are widely used in different areas of food industry for by­product valorization.

Chemical separation methods.

From chemical modifications, hydrolysis, i.e. breaking up of a chemical compound influenced by water. The addition of strong acids, bases or steam will be often applied if ordinary water has no effect. Some examples for use of hydrolysis includes the conversion of starch into sugars in a presence of strong acid catalyst, the conversion of animal fats or vegetable oils to glycerol and fatty acids by reaction with steam, or just the conversion of proteins, fats, oils or carbohydrates by enzymes.