3.5.2. Характеристика мембран

В настоящее время для реализации различных технологических процессов с применением мембранных методов разделения имеется достаточно развитая техническая база. Производство мембранного оборудования подразделяется на три основные, относительно самостоятельные области: 1) изготовление мембран, 2) мембранных аппаратов и 3) вспомогательного оборудования.

Полупроницаемая мембрана является главным элементом мембранных аппаратов. Эффективность мембранных процессов находится в непосредственной зависимости от свойств полупроницаемых мембран и присущих им характеристик. Среди многочисленных требований к мембранам важнейшими являются: высокая разделяющая способность, высокая удельная производительность, инертность по отношению к компонентам разделяемой смеси, стабильность свойств во времени и др. Основным фактором, определяющим возможность достижения необходимых характеристик мембраны, является правильный выбор материала для ее получения.

Полупроницаемые мембраны, используемые в молочной промышленности, классифицируют по изменению свойств материалов, из которых изготовлены мембраны, а следовательно, их характеристик под воздействием основных параметров эксплуатации на мембраны первого, второго и третьего поколения.

Мембраны первого поколения - это мембраны, изготовленные из полимеров ацетатцеллюлозы, второго поколения - из ароматических полимеров (полиамида, полисульфона, полиэтилентерефталата и др.) и третьего поколения - из минеральных веществ, металлокерамики и др.

Основными характеристиками полупроницаемых мембран при мембранной обработке молочного сырья являются скорость фильтрации и селективность по жиру, белку и лактозе.

Селективность мембран выражает задерживающую способность мембран по конкретному веществу и рассчитывается по формуле:

(15)

где R - селективность мембран, %;

С_о - массовая доля определяемого вещества в исходном сырье, %;

С_ф - массовая доля определяемого вещества в фильтрате, %.

Ультрафильтрационные мембраны, используемые для обработки молочного сырья, должны иметь максимально высокую селективность по белку и низкую селективность по лактозе.

Основными факторами, влияющими на свойства мембран при баромембранных процессах, являются давление, температура, величина рН и турбулентность потока.

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Назовите показатели качества сепарирования молочных смесей различной жирности.

2. Дайте характеристику молочных продуктов, получаемых в результате сепарирования.

3. Какое назначение имеет гомогенизация в производстве питьевого молока, кисломолочных напитков, сметаны, плавленых сыров?

4. Обоснуйте режимы гомогенизации.

5. Где применяется ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ с целью концентрирования отдельных компонентов молочного сырья и изменения его солевого состава?

6. Приведите примеры новых продуктов из молочного сырья с использованием мембранных методов обработки.

Контрольные вопросы и задания:

1. Охарактеризуйте назначение, закономерности и режимы процесса сепарирования.

2. Назовите факторы, влияющие на процесс сепарирования.

3. Дайте классификацию сепараторов по назначению и характеристику основных продуктов, получаемых в результате сепарирования.

4. Охарактеризуйте показатели качества сепарирования молочных смесей различной жирности.

5. Как влияет гомогенизация на основные компоненты молочного сырья?

6. С какой целью проводится гомогенизация?

7. Назовите факторы, влияющие на эффективность гомогенизации.

8. Назовите условия построения прочной адсорбционной оболочки жировых шариков.

9. Охарактеризуйте назначение, сущность, режимы раздельной гомогенизации.

10. Охарактеризуйте назначение, сущность и характеристику мембранных методов обработки молочного сырья.

11. Назовите основные пути применения мембранных методов обработки в молочной промышленности.

12. Дайте классификацию и характеристику мембран.

13. Назовите теоретические основы мембранных методов обработки.