1. Гелевая фильтрация

2. Гиперфильтрация

3. Обратный осмос

Мембранную обработку можно считать методом высоких технологий молока и молочных продуктов. По существующей классификации мембранные методы включают:

- разделение компонентов молочного сырья гелевой фильтрацией;

- концентрацию молочного сырья гиперфильтрацией;

- обработку (очистку) молочного сырья электродиализом;

- обработку (очистку) молочного сырья ионным обменом;

- обработку (очистку) молочного сырья сорбентами (сорбция-десорбция).

В настоящее время наибольший интерес, по нашему мнению, представляют процессы, гиперфильтрации электродиализа и сорбции-десорбции. Ионный обмен и гельфильтрация хотя и привлекают внимание исследователей, однако широкого практического применения пока не нашли.

Рисунок 20 – Сферы применения мембран в молочной промышленности.

Гелевая фильтрация

Гелевая фильтрация - это хроматографическое разделение веществ по их молекулярной массе. В качестве молекулярного сита используют гели (чаще называют сефадексы), которые изготавливаются на основе декстрана - продукта микробиологической переработки сахарозы. В последние годы созданы синтетические гели на основе стекла и керамики. Гели нерастворимы в воде, но хорошо набухают. Степень набухания определяет селективность геля, которая для сефадексов составляет (по молекулярной массе белка):

Г - 1О 700

Г – 25 5000

Г – 100 150000

Для молочной промышленности практический интерес представляют гели типа Г – 25 для разделения молочной сыворотки и Г – 50 для разделения обезжиренного молока.

Раствор, содержащий высоко- и низко- молекулярные соединения (белки, лактозу, минеральные соли) проходит через слой набухшего геля. Внутрь набухшего геля (блок трехмерной структуры) проходят только вещества, молекулярный вес и размеры которых меньше расстояния между соседними элементами сетки геля (лактозы и минеральные соли). Высокомолекулярные соединения проходят слой геля, не задерживаясь в частицах, т.е. быстрее (белки). Отбирая фракции растворов по мере их элюирования, получают желательные вещества определенной чистоты.

Технически гелевую фильтрацию осуществляют в колонках.

Эффективность гелевой фильтрации определяется величиной распределительного коэффициента – К

К = (У_р – У_г) / У_к (7)

где: У_р - объем раствора;

У_г - объем гелевых частиц;

Ук – объем колонки.

Впервые в молочной промышленности гельфильтрации применила фирма "Фармация" (Швеция) для разделения обезжиренного молока с целью получения нативного казеина. Обезжиренное молоко сгущали и пропускали через слой сефадекса - первая фракция содержала белок (казеин), последующие - лактозу и минеральные соли.

Во ВНИИМСе изучали разделение молочной сыворотки на сефадексе Г-25 применительно к получению молочного сахара. Вначале элюировался белок, соли и лактоза, связанные с ним. Затем лактоза и минеральные соли. Полного (чистого) разделения достичь не удалось. К тому же процесс гельфильтрации является дискретным. Кроме того, необходимо подсгущение молока или сыворотки, а в процессе происходит разбавление. Поэтому процесс гельфильтрации в промышленных масштабах широкого распространения не получил, а применяется в препаративных целях, например, для выделения и разделения ферментов, очистки антибиотиков, проведения анализов молочного сырья на приборе типа "Милкоскан".