Table of Contents Table of Contents
Previous Page  53 / 72 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 53 / 72 Next Page
Page Background

51

молочная сфера

№4 (51) 2014

производство

/ оборудование

работки молочных продуктов» была

опубликована российскими учеными

Н.Н. Липатовым, В.А. Марьиным и Е.А.

Фетисовым в 1976 году.

Общее направление развития мем-

бранной техники во времени – это

применение все более надежных

и устойчивых в эксплуатации рабочих

элементов. От первого поколения –

ацетатцеллюлозных мембран (низкая

химическая стойкость, рабочий диапа-

зон рН 4-8, температура 35-50°С, низкая

механическая прочность: выдержива-

ют давление до 0,3 МПА), ко второму

поколению – полисульфоновым (высо-

кая химическая стойкость: рабочий ди-

апазон рН 1-13, температура до 100°С,

высокая механическая прочность: вы-

держивают давление до 0,5 МПа), а за-

тем к третьему поколению – керамиче-

ским и далее к металлокерамическим

на пористой химически устойчивой

металлической подложке из нержаве-

ющей стали.

Для глубокой переработки молоч-

ного сырья на настоящий момент из-

вестны следующие виды мембранных

фильтров:

• пленки и пластины – на базе пло-

скорамных фильтрующих элементов;

• трубчатые – на базе трубчатых

фильтрующих элементов;

• свернутые пленки – на базе рулон-

ных фильтрующих элементов;

• полое волокно – на базе половоло-

конных фильтрующих элементов.

Плоскорамные модули типа фильтр-

пресса исторически были первыми при

концентрировании молочной сыворот-

ки мембранными методами. Они пред-

ставляют собой пакет мембранных

пластин, разделенных эластичными

прокладками.

Трубчатые элементы представляют

собой трубки из пористой керамики,

металла и др. Керамические элементы

могут быть в виде тонкослойной труб-

ки или фигурного изделия с многочис-

ленными продольными каналами, что

увеличивает площадь фильтрования.

Достоинством керамических мембран

являются высокая химическая, темпе-

ратурная и микробная стойкость. К не-

достаткам следует отнести хрупкость,

низкую плотность упаковки, что ус-

ложняет конструкцию мембранного

аппарата и заставляет изготавливать

мембраны толстостенными, при этом

резко снижая их удельную произво-

дительность (проницаемость), которая

в 2-3 раза ниже, чем у полимерных мем-

бран. К примеру, при нанофильтрации

сыворотки керамика обходится дорого

в части первичных затрат.

Полое волокно представляет собой

микроскопические трубки анизотроп-

ной структуры. Главное отличие полых

волокон от трубок состоит в отсутствии

слоя, поддерживающего разделитель-

ную мембрану. В полом волокне функ-

ции разделительного слоя и подложки

выполняет основной материал волокна

достаточной толщины. В связи с этим

их проницаемость по сравнению с со-

Мембранные процессы классифици-

руются на электромембранные и баро-

мембранные. Основными принципами

и тех, и других являются:

• фракционирование отдельных ком-

понентов и получение их определенно-

го соотношения (возможность регули-

рования состава и свойств);

• безотходность технологии при срав-

нительно небольших энергозатратах;

• экологичность применяемых тех-

нологических операций и процессов;

• минимальное воздействие на сырье;

• создание на основе молочной сыво-

ротки новых продуктов с пониженной

калорийностью и повышенной биоло-

гической ценностью;

• полная автоматизация и механиза-

ция производственных процессов.

Электромембранная обработка ассо-

циируется с электродиализом. Его сущ-

ность заключается в направленном пе-

реносе ионов через ионоселективные

мембраны под воздействием постоян-

ного электрического поля.

Баромембранные процессы осущест-

вляются под действием перепада дав-

ления. При подаче продукта под дав-

лением через мембраны с различным

размером пор молочная сыворотка раз-

деляется на фракции. Субстанция, про-

ходящая через поры, называется пер-

меатом (фильтратом), а субстанция,

задерживаемая мембраной, – ретента-

том (концентратом).

Разновидностями баромембранных

процессов считаются ультрафильтра-

ция (УФ), нанофильтрация (НФ) и об-

ратный осмос (ОО).

Для ультрафильтрации характерны

следующие технологические режимы:

скорость потока в фильтрующем кана-

ле – 2-5 м/с, диаметр пор УФ-мембран –

от 40 до 50 нм, давление на входе

0,1-1,0 МПа. УФ используется для кон-

центрирования жира, казеина и сыво-

роточных белков.

Для обратного осмоса характерны

следующие технологические режимы:

скорость потока в фильтрующем кана-

ле – 1-2 м/с, диаметр пор ОО-мембран –

1-3 нм, давление на входе – 3,5-5,0 МПа.

Используется для отделения раство-

рителя от растворенных веществ, т. е.

концентрирования сухих веществ мо-

лочного сырья.

Нанофильтрация – процесс проме-

жуточный между ультрафильтраци-

ей и обратным осмосом. Он позволяет

не только сконцентрировать молочное

сырье, но и частично выделить из него

Установка нанофильтрации для глубокой

переработки молочного сырья

временными пленочными мембрана-

ми много меньше. Однако одновре-

менное параллельное использование

огромного количества таких волокон

с большой площадью в небольшом объ-

еме позволяет иметь достаточно высо-

кую производительность на единицу

объема оборудования.

Все чаще в настоящее время исполь-

зуются композиционные фильтру-

ющие элементы рулонного типа на

основе полисульфона (полисульфо-

намида или полиэфирсульфона), осо-

бенно для проведения процесса нано-

фильтрации. Это объясняется тем, что

рулонные элементы являются наибо-

лее эффективными по критерию про-

ницаемость/стоимость при заданном

давлении и степени разделения, име-

ют максимально плотную упаковку

мембран среди всех известных типов

элементов, легко монтируются в стан-

дартные напорные корпуса и эффек-

тивно регенерируются традиционны-

ми моющими и дезинфицирующими

средствами, применяемыми в молоч-

ной промышленности.