Ocena brak

Ultrafiltracja mleka

Autor /kokoszka Dodano /28.05.2014

Powszechnie stosowane metody rozdziału - separacji składników żywności - jak: wirowanie, filtrowanie, sedymentacja, zagęszczanie, suszenie, ekstrakcja, krystalizacja lub destylacja, nie dająmożliwości modyfikowania składu chemicznego produktu przez wybiórcze działania na składniki suche masy mleka. Postęp technologiczny w przemyśle mleczarskim wprowadził nowe metody wydzielania i zwiększania stężenia składników użytkowych mleka, takie jak: ultrafiltracja, elektrodializa, odwrócona osmoza i wymiana jonowa.

Jednokierunkowe przenikanie wody przez błonę półprzepuszczalną do roztworu

o wyższym stężeniu - aż do czasu wyrównania się stężeń po obu stronach błony -nosi nazwę zjawiska osmozy. Gdy na roztwór ograniczony błoną półprzepuszczalną (membraną) działa ciśnienie większe od ciśnienia osmotycznego, następuje przepływ wody w kierunku przeciwnym niż w procesie osmozy. Woda przenika wówczas przez błonę półprzepuszczalną z roztworu bardziej stężonego do mniej stężonego. Zjawisko to nosi nazwę odwróconej osmozy, a jej następstwem jest zagęszczenie składników roztworu. Zarówno zjawisko osmozy, jak i odwróconej osmozy - to procesy separacji membranowej. Podlegają one ogólnemu prawu filtracji, zgodnie z którym szybkość procesu jest proporcjonalna do siły napędowej i odwrotnie proporcjonalna do oporu.

Biorąc pod uwagę wielkość zatrzymywanych cząstek - procesy membranowe można uznać za filtrację na poziomie molekularnym. Zawsze średnica porów przegrody (membrany) musi być porównywalna z wielkością rozdzielanych molekuł lub ich aglomeratów.

Mianem odwróconej osmozy są objęte procesy: hiperfiltracji (HF), ultrafiltracji (UF) oraz diafiltracji, przy czym podział procesów filtracyjnych zależy od wielkości oddzielanych cząstek. Na przykład w procesie hiperfiltracji przenikają przez membranę cząsteczk i wielkości 1 -10-2 Jim, natomiast podczas ultrafiltracj i przez mniej zwartą membranę przenikają cząsteczki o wielkości 10-3-1,0 |um. Błony stosowane do hiperfiltracji pracują przy różnicy ciśnień rzędu 4-6 MPa, natomiast do ultrafil-tracji - przy ciśnieniu niższym, bo 0,1-0,7 MPa.

Hiperfiltracja służy do zagęszczania roztworów przez usunięcie z nich wody, a uzyskany z tego procesu filtrat jest prawie czystą wodą. Do przeprowadzenia procesu ultrafiltracji niezbędne są membrany, które warunkują rozdział roztworów koloidalnych. W mleczarstwie ultrafiltracja stosowana jest do frakcjonowania (rozdzielania) składników roztworu, a produkty ultrafiitracji (koncentrat i filtrat) są stosowane w wielu artykułach mleczarskich. Niekiedy posługujemy się metodą diafiltracji, tj. metodą dodawania wody do koncentratu w czasie procesu ultrafiltracji w celu wypłukania z niego substancji rozpuszczalnych, jak sole i cukry, a tym samym zwiększenia w nim zawartości białek.

Membrany stosowane w ultrafiltracji przepuszczają cukry proste i sole mineralne, natomiast zatrzymują białka, peptydy i polisacharydy. Koncentrat ultrafiltracyjny z mleka odtłuszczonego - zawierający 30% suchej masy - to w 70-75% białko.

Największe zastosowanie procesów separacji membranowej ma miejsce przy produkcji jogurtu, twarogu, serów podpuszczkowych i produkcji koncentratów białkowych z mleka odtłuszczonego. Przy produkcji jogurtu użycie mleka zagęszczonego metodą UF eliminuje dodawanie mleka w proszku w celu zwiększenia suchej masy. W produkcji serów podpuszczkowych, opierając się na metodzie ultrafiltracji, zagęszczone do 26% suchej masy mleko normalizuje się, a następnie zadaje podpuszczką i zakwasem, rozlewa do form i poddaje procesowi krzepnięcia. Uzyskana w ten sposób masa serowa prawie nie wydziela serwatki. Dzięki tej metodzie w serach pozostaje - poza kazeiną - większość białek serwatkowych. Straty tłuszczu również są ograniczone, przez co wzrasta o 12-20% wydajność serów - w porównaniu z metodą tradycyjną. Właśnie przy zastosowaniu tej metody produkuje się takie gatunki serów, jak: camembert, typu feta, ricotta, cheddar, saint paulin i inne.

 

Podobne prace

Do góry