Бернд Рушель, Новейшие мембранные технологии

Мембранная и сепараторная технология используются в самых различных областях, в том числе в пищевой промышленности.

В молочной промышленности мембранная технология используется для концентрирования молока и молочных продуктов, расщепления молочных белков, выделения жиров и протеинов, стерилизации молока, стандартизации молока, фильтрации воды, остающейся после мойки оборудования и т. д.

При этом применяются мембраны полимерные, керамические или комбинированные из высококачественной стали либо углерода с полимерным или керамическим покрытием.

При фильтрации и сепарации в пищевой промышленности предпочтительней использовать керамические мембраны, которые имеют по сравнению с другими видами мембран и прежде всего по сравнению с полимерами следующие преимущества:

· Они устойчивы к механическому воздействию (их стойкость к подавливающему усилию составляет более 90 бар) и к воздействию химической среды в диапазоне 0–14 pH, в том числе растворителей;

· Термоустойчивы - предоставляют возможность стерилизации паром, поддаются очистке в производственном процессе (обратная промывка, химическая очистка);

· Имеют более высокие показатели производительности, измеряемые потоком на единицу времени или площади

· Вместе с тем керамические мембраны имеют и некоторые, обусловленные технологией производства недостатки:

· Из-за условий изготовления керамические мембраны предлагаются, как правило, в виде турбчатых мембран, которые имеют худшее соотношение между активной поверхностью фильтрации и потребной площадью (по сравнению с полимерными мембранами);

· Керамические мембраны дороже по сравнению с мембранами из другого сырья

Поэтому изготовители керамических мембран стремятся к тому, чтобы с одной стороны, использовать их преимущества, а, с другой стороны, устранить вышеуказанные недостатки. Заметных результатов в этом направлении достигла фирма TAMI Deutschland GmbH (Хермсдорф, Германия). Здесь отметим лишь, что уже созданы первые плоские керамические мембраны для промышленного производства KeRAMinside, которые представлены всеми гарницами разделения микро-, ультра- и нанофильтрации вплоть до максимального размера модуля 10м². Тем самым улучшено соотношение затраты – результат за счет снижения капитальных и эксплуатационных затрат.

Рассмотрим на примере производства мягкого сыра / творога использование керамических мембран CeRAMinside фирмы ТАМИ.

При изготовлении мягкого сыра получают два вида конечного продукта:

· Обезжиренный мягкий сыр, полученный из снятого, коагулированного молока; содержание сухих веществ в этом продукте составляет 11 и 17%;

· Жирный мягкий сыр, полученный из коагулированного молока с различным содержанием жира; содержание сухих веществ в нем колеблется между 12 и 48% при содержании жиров в сухом веществе от 20 до 72%.

При классической технологии производства мягкого сыра обезвоживание кислого молока осуществляется с применением центрифуг. Однако, при этой технологии происходят значительные потери белка и, тем самым, снижается рентабельность производства. Использование керамических мембран CeRAMinside позволяет осуществлять ультрафильтрацию и концентрацию кислого молока с сохранением большого количества белка. За счет применения ультрафильтрации потеря белка снижается более чем на 50% по сравнению с классической технологией.

Такие результаты получают, например, на фирме Gerentes (молокозавод Mont Assingelais, Франция) при производстве из кислой пахты мягкого сыра с с общим содержанием сухого вещества 20% и содержания жиров в сухом веществе 40%, а также фирменного мягкого сыра „Sarrassou“ c совокупным содеражанием

сухого вещества 17% и содержанием жиров в сухом веществе 20%.

Первоначально на фирме Genetres можно было производить мягкий сыр с применением центрифуг с совокупным содержанием сухого вещества 20%, однако фирменный сыр „Sarrassou“ по данной технологии не получался в силу недостаточной эффективности разделения . Благодаря применению керамических мембран CeRAMinside на данной фирме стало возможным не только увеличить выход свежего сыра, но и выпустить на рынок новый продукт, который пользуется спросом у покупателей.

На фирме Genetres применяются керамические мембраны типа „Mergerite” (трубчатые мембраны с 8 каналами, с гидравл. диаметром 6 мм). Они вмонтированы в модули, причем в корпус из нержавеющей стали помещены 37 мембран, так что один модуль имеет более 7,4 м² фильтрующей поверхности. Производительность установки 5000 литров в час. Повышение концентрации происходит в трех последовательно расположенных лентах, каждая из них состоит из 2 модулей. Таким образом, общая поверхность фильтрации составляет 44,4 м² . Эта фильтрующая поверхность может быть увеличена путем дополнения первой ступени на 2 модуля до 59,2 м² . В дальнейшем в результате изменения конфигурации насосов третьей ленты можно получить 30% и более общего содержания сухого вещества. Соответствующие контрольно-измерительные приборы обеспечивают постоянные контроль и регулировку пропускной способности, коэффициент концентрации и температуру теплообменника.

[Продукты. Ингредиенты] - Производство творога ультрафильтрацией сквашенного обезжиренного или нормализованного молока

Установки и керамические мембраны CeRAMinside гарантируют постоянную и высокую производительность и отличное качество свежего сыра. Кроме того, приспособляемость мембран позволяет использовать установку и для стандартизации белка.

Мембраны, примененные на этой установке работают по принципу тангенциальной фильтрации. Тангенциальная микро- и ультрафильтрация относится к мембранной технологии и применяется в фильтрационной и сепарационной технике, в которой выделяются статические (Dead-End) и динамические (Crossflow) режимы.

В обоих режимах за счет перепадов давления из жидкостей или газов отделяются частички в микрофильтрации (100-1000 нм) и ультрафильтрации (300 kD).

При статическом режиме жидкость или газ прессуются за счет избыточного давления фильтрующей среды и образуют на ней пленку. Последняя обеспечивает непрерывное уменьшение количества фильтрата и рост давления, что в конечном итоге ведет к завершению процесса фильтрации. Процесс должен быть прерван и фильтр подвергнут очистке или промывке.

При тангенциальной фильтрации, т.е динамическом режиме, в отличие от статического, образование пленки подавляется. Жидкость или газ перетекают поверхностный слой фильтруюущей среды. Все частицы или молекулы, размер которых больше, чем диаметр мембранных пор, задерживаются.

При этом в зависимости от скорости перетекания получается срезающая или движущая силы, которые возвращают отдельные частицы из поверхностного слоя в основное течение. Фильтрация обеспечивается за счет перепадов давления между внутренней и внешней мембранной поверхностью (межмембранное давление). Тем самым в течение продолжительного отрезка времени обеспечиваются постоянные фильтрационные потоки, которые позволяют осуществлять непрерывную фильтрацию.

Керамические мембраны представляют собой фильтрующую среду, которая может быть описана с помощью определенной границы разделения (максимальные размеры пор) или определенной возможностью удерживания. Мембрана с определенной границей разделения наносится в виде керамического слоя на крупнопористый керамический носитель. Кроме того, используются пористые материалы из высококачественной стали или углерода с покрытием.

Мембраны выпускаются в носителях из высококачественной стали модульной конструкции. Специально разработанная система изоляции обеспечивает надежность в процессе работы и оптимальную защиту для мембраны.

Мембранные технологии не являются новостью для молочной промышленности России. На отдельных молокозаводах и сейчас производятся молочные продукты на установках с мембранными фильтрами. Однако, потенциальная потребность в таких установках не удовлетворена. Фирма ТАМИ готова информировать всех заинтересованных по воросам применения керамических мембранных фильтров. Уже создана вэб презентация на русском языке www.filtry.ru, которая пополняется и обновляется.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 305; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!