Portal Dairy - Tehnologie cu membrană aplicabilă recuperării produselor actuale

TEHNOLOGII CURATE APLICABILE LA RECUPERAREA PRODUSELOR DIN CURENTI LICHIDI:

TEHNOLOGIA MEMBRANEI

1. CONCEPTE DE BAZĂ

Tehnologia membranei se bazează pe acțiunea de separare pe care o membrană o exercită asupra unui amestec lichid cu compoziție complexă. Prin intermediul unei forțe motrice sau a unei presiuni, este cauzată trecerea acelor specii chimice capabile să treacă prin porii prezenți în membrană (Figura 1). Se efectuează o filtrare tangențială, prin intermediul căreia fluidul circulă paralel cu interfața, pentru a evita înfundarea membranelor menționate și pentru a prelungi timpul lor de înjumătățire. La sfârșitul procesului, se obțin două fluxuri de lichide: apa permeată sau filtrată și concentratul. În funcție de proces, unul sau altul sau ambele pot fi de interes.

Figura 1. Schema de bază a fundației operaționale a sistemelor de separare a membranei

Membranele au o dimensiune uniformă a porilor sau sunt tăiate, echivalentă cu greutatea moleculară a unei molecule standard din care are loc reținerea a peste 95% din substanța dizolvată. În funcție de mărimea porilor, procesele sunt clasificate de la cea mai mare la cea mai mică dimensiune ca microfiltrare, ultrafiltrare, nanofiltrare și osmoză inversă (Tabelul 1). Cu toate acestea, datorită efectelor polarizării membranei prin depunerea unui strat de material filtrat pe suprafața sa, se realizează filtrări mai selective decât cele definite de membrana însăși.

microfiltrare

ultrafiltrare

nanofiltrare

Osmoza inversă

diametrul porilor

(masa moleculară 300 g/mol)

mecanism de transfer

presiuni aplicate (10 5 Pa)

debituri specifice ** (l/h.m 2)

filtrare pe diatomee

cromatografie pe gel

* Valoare destul de teoretică, deoarece mecanismul de transfer este de tip difuzional

** Valori non-absolute.

Tabelul 1. Clasificarea diferitelor procese de membrană

Pe scurt, microfiltrarea permite îndepărtarea particulelor coloidale și a microorganismelor, în timp ce ultrafiltrarea este mai selectivă și reține macromoleculele, cum ar fi proteinele și enzimele, virușii, particulele de ulei și pirogenii. Nanofiltrarea este între sistemele convenționale de filtrare în flux încrucișat și osmoza inversă și este capabilă - operând la presiuni mai mari decât MF și UF - să îndepărteze moleculele a căror greutate moleculară depășește 200 daltoni.

SEPARAREA MEMBRANELOR

Filtrarea cu membrană este utilizată în mod obișnuit pentru un număr mare de aplicații în industria produselor lactate, unde a devenit o parte valoroasă a procesului de producție, în special în fabricarea ingredientelor lactate. Aplicațiile sale pot fi împărțite în trei categorii: aplicații pentru lapte, aplicații pentru zer și alte aplicații.

Aplicații de lapte

Osmoza inversă a laptelui degresat

Fabricarea brânzeturilor
Inghetata
Produse lactate cultivate
Capacitate crescută a evaporatorului

Ultrafiltrarea laptelui integral și degresat

Fabricarea brânzeturilor
Proteine din lapte fortificat
Produse lactate cultivate
Inghetata
Inghetata cu carbohidrati redusa
Lapte cu carbohidrați redus

Microfiltrarea laptelui integral și degresat

Bacterii de lungă durată/îndepărtarea laptelui
Fracționarea cazeinei

Aplicații serice

Osmoza inversă a serului
Nanofiltrarea serică
Ultrafiltrare serică
Microfiltrare din zer

Alte aplicații lactate

Saramură de brânză clarificată
Reducerea BOD/COD a condensului evaporatorului și a apei de proces
Recuperare sodă caustică și/sau clarificare soluție acidă pentru reutilizare.

Spectrul membranei

Nu se face nicio discuție utilă cu privire la filtrarea cu membrană fără a se uita la spectru de filtrare

(De la dreapta la stânga spectrului puteți urmări calea de la filtrarea grosieră la filtrarea fină. Filtrarea grosieră începe spectrul, asociat cu filtrele de ecran sau șosete. Aceasta separă rocile de apă. Apoi urmează microfiltrarea. Aici componentele grele pot fi separate de grăsimea, de exemplu, poate fi îndepărtată folosind o dimensiune a porilor care restricționează doar crema laptelui, permițând trecerea laptelui degresat. O dimensiune a porilor chiar mai mică poate fi de asemenea utilizată pentru a permite separarea cazeinei de zer Apoi ajungem la ultrafiltrare, în care sunt reținute toate componentele mari ale laptelui, proteinelor și grăsimilor, dar lăsând să treacă lactoza, apa și mineralele. Aici, prin adăugarea de apă sau diafiltrare, este posibil să se spele și mai multă lactoză din lapte. Următoarele membrane utilizate în procesarea laptelui sunt Nanofiltrate. Aceste membrane păstrează toate componentele, cu excepția sărurilor și a apei. Folosesc membrane de osmoză inversă. Această membrană permite doar trecerea apei, acționând apoi doar ca un concentrator.