13 Мембранные методы обработки молока, сыворотки: микрофильтрация, ультрафильтрация, электрофорез, диализ, их использование в молочной промышленности.

Мембранная обработка сырья – это разделение или концентрирование растворов с помощью полупроницаемых мембран осуществляемое на молекулярном и ионном уровне. Во всех видах мембранной обработки используют поперечную мембранную фильтрацию потока, который пропускают под давлением, через поры мембран, при этом часть компонентов раствора задерживает мембрана и называется ретентат или концентрат, а остальная часть в виде пермеата удаляется.

Виды мембранных обработок:

1 ОО (обратный осмос)

2 Нанофильтрация

3 ультрофильтрация

4 микрофильтрация

Ультрафильтрация изменяется давление от 0,1 до 1,0 Мпа, t=50-55 ºС. Частицы, кот пропускаются -10^-1 – 10^-2 мкм.

Нанофильтрация промежуточная между ОО и ультрафильтрацией Р= от 2 до 4 Мпа t=50 ºC. Размеры частиц 10^-2-10^???

Микрофильтрация – t=50-55ºC, c давлением от 0,02 до 0,2 Мпа частицы, которые пропускают от 1 до 10 Мкм

Способность компонентов молока(сыворотки) проникать через различные мембранные системы:

Компоненты	Тип мембранной обработки
	ОО	НФ	УФ	МФ
Вода	+	+	+	+
Мин в-ва	-	+	+	+
Лактоза, Амин-ты, Небелков. азот	-	-	+	+
белки	-	-	-	+
Жиры и м.о.	-	-	-	-

Главное достоинствами мембранных способов разделения, это возможность направленного регулирование свойств и состава молока, при низких энергозатратах. Это создание новых молочных продуктов с пониженной калорийностью, рациональное использование молочной сыворотки, создание безотходных технологий в молочной промышленности.

В молочной промышленности применяют следующие типы мембран: пластинчатые, трубчатые (основанные на полимерах), трубчатые ( основанные на керамике), спиральные и волоконные. На сегодняшний день применяют керамические мембраны третьего поколения позволяют вести обработку сырья в диапазоне до 200ºС и рН от 2 до 12

Мембрана характеризуются: 1) Селективностью, избирательностью, способностью пропускать или задерживать компоненты, разделяемые жидкости.

2) Проницаемость или пропускная способность – это количество фильтрата который образовался в единицу времени с единицы поверхности (л\г∙м²)

Электродиализ применяется для обессоливания (деминерализации) молочной сыворотки – представляет перенос ионов из одного раствора в другой, через избирательно выпускающую мембрану под действием электрического тока.

Электрическое поле создают электроды, расположенные по обе стороны мембраны. Электродиализом можно разделить в-ва которые образуют заряженные комплексы, или которые при растворении диссоциируют на ионы (такие как лактоза не подвергаются)

При пропускании постоянного тока, катионы солей содержащиеся в молочной сыворотке перемещаются по направлению к катоду, анионы к аноду. При перемещении катионы проходят через катионитовую мембрану в рабочий раствор соседней камеры, анионы проходят через анианитовую мембрану и попадают в рабочий раствор соседней камеры, дальнейший путь из рабочего р-ра катионам к катоду преграждает анионитовая мембрана, а анионам преграждает катионитовая. Поэтому катионы и анионы солей удаляемых из молочной сыворотки накапливаются в рабочем растворе, в результате описанной миграции молочная сыворотка обессоливается а рабочий раствор концентрируется. Процессы обессоливания и концентрации идут параллельно и тесно связаны. При пограничной концентрации рабочего раствора в него вводится вода для разбавления, либо производится замена. Концентрированый раствор сбрасывается в спец установки, где нейтрализуется, затем утилизируется.

В результате диализной обработки органолептические показатели молочной сыворотки улучшаются исчезает горечь, молочную сыворотку после электродиализа можно использовать в производстве заменителей женского молока.