Дипломная работа на тему: Мембранные способы обработки молочного сырья

Введение

Методы мембранной фильтрации - микрофильтрация, ультрафильтрация (УФ), нанофильтрация (НФ) и обратный осмос - это процессы, применяемые для фракционирования растворов, протекающие под давлением с использованием пористых полупроницаемых полимерных или неорганических материалов[4]. Технологии баромембранной фильтрации нашли широкое применение в различных отраслях промышленности для очистки или концентрирования жидких сред. Молочная промышленность была одной из первых отраслей, в которой методы мембранной фильтрации стали широко использоваться для разделения жидких компонентов систем. Внедрение процессов УФ и обратного осмоса в мировой практике началось в 1960-е годы после создания полимерных мембран I поколения (на основе ацетатцеллюлозы). Совершенствование технологий происходило в первую очередь за счет создания мембран нового поколения. Так, в 1970-е годы были созданы мембраны II поколения (на основе полисульфона), а затем мембраны III поколения (металлокерамические).

Отечественные научные исследования в области разработки и применения мембранных технологий в молочной промышленности были начаты во второй половине 1970-х годов, и уже в 1977 г. были выданы исходные требования на проектирование УФ-установок на мембранах I поколения [2]. Первые промышленные установки отечественного производства для УФ молока и сыворотки появились в середине 1980-х годов на нескольких заводах: ПЭЗ НПО "Углич", Владимирском молочном комбинате, Воронежском городском молочном заводе, производственно-экспериментальном заводе ВНИМИ, Александровском маслосырзаводе и др. Однако при разработке нового оборудования сказались недостаточность фундаментальных исследований в области мембранных процессов и отсутствие опыта конструирования. Одним из основных направлений считалась технология получения белковых концентратов для пищевых целей, что приводило к нерациональному использованию молочного сырья, к тому же промышленное производство моющих средств для мембранного оборудования так и не было организовано. В силу вышеперечисленных причин в то время, как отечественные разработчики конструировали установки с мембранами II поколения, в мире уже успешно внедрялись установки с керамическими мембранами. В начале 1990-х годов работы по внедрению технологии ультрафильтрации на молочных предприятиях практически прекратились вследствие сокращения бюджетного финансирования и разразившихся в стране политического и финансового кризисов. Начиная с 2000 г. отечественные производители молочных продуктов вновь стали проявлять интерес к мембранным технологиям, претерпевшим за прошедшее десятилетие значительные изменения.

Баромембранная фильтрация позволяет разделять жидкость на два потока - пермеат и ретентат. В зависимости от задачи определенные компоненты молочного сырья либо концентрируются, либо удаляются [8]. Процессы характеризуются низким энергопотреблением, например, за счет экономии пара, поскольку являются альтернативой вакуум-выпарному концентрированию, могут осуществляться при низких температурах (8-10°С), что обеспечивает микробиологическую безопасность и позволяет сохранить ряд полезных веществ перерабатываемого сырья [12] (белки, в том числе сывороточные, в нативном состоянии, витамины, ферменты, гормоны).

Основным компонентом баромембранного оборудования являются полупроницаемые мембраны, которые можно разделить на две большие группы: из органических материалов (полимерные); из неорганических материалов (керамические). Мембраны обеих групп имеют свои преимущества и недостатки.

Преимущества керамических мембран: длительный срок эксплуатации (до 10 лет), высокая механическая прочность, устойчивость к воздействию химических веществ, щелочных и кислотных сред (рН 0-14), высокой температуре (до 300°С). На начальных этапах разработки оборудования керамические элементы позволили оптимизировать конструкцию и создать новые технологии переработки молочного сырья. Основными недостатками керамических мембран являются: ограниченный диаметр пор, небольшая площадь активной поверхности мембранного элемента, повышенный расход моющих средств и энергии, как следствие, увеличение стоимости и сроков окупаемости оборудования.

В отличие от керамических, спиральные полимерные мембраны имеют большую площадь активной поверхности и более низкую стоимость, что обусловливает уменьшение размера и удешевление установки. Благодаря широкому диапазону размеров пор полимерные мембраны применяют в большинстве технологических процессов молочной промышленности. Недостаток полимерных мембран по сравнению с керамическими - более короткий срок службы (от 1 до 3 лет). В настоящее время полимерные элементы оказались более конкурентоспособными и получили широкое распространение в большинстве технологических процессов.

Применение методов мембранного концентрирования при переработке молочного сырья открывает для молоко-перерабатывающего предприятия значительные возможности со стороны как создания новых технологий и увеличения рентабельности производства, так и обеспечения экологической безопасности [11].

Оглавление

- Введение

- Мембранные способы обработки молочного сырья

- Микрофильтрация

- Ультрафильтрация

- Нанофильтрация

- Обратный осмос

- Электродиализ

- Диафильтрация

- Индивидуальное задание Заключение

- Литература

- мембранный молочный микрофильтрациия осмос

Заключение

Достижения в технологии фракционирования и модификации компонентов молока путем УФ, электродиализа, обратного осмоса обусловили более широкое применение молочных ингредиентов в различных отраслях промышленности (хлебопекарной, кондитерской, мясной). Применение мембранных процессов в молочной промышленности привело к созданию малоотходного производства, позволяющего повысить эффективность использования сырья на пищевые цели. В результате применения мембранных процессов все сухие вещества молока оказываются полностью переработанными в полноценные продукты питания. Это позволяет увеличить выработку товарной продукции из единицы сырья и снизить ее себестоимость. Продукты УФ нашли применение в производстве молочных напитков, сыров и творога. Внедрение УФ на сыродельных заводах позволяет увеличить выход сыров на 15-20% за счет использования сывороточных белков концентрата сыворотки, сократить расход сычужного фермента на 75-80%.

Список литературы

1. Берговин А.М. Мембранная фильтрация в молочной отрасли // Переработка молока. 2009. №10.

. Двинский Б.М. "Второе пришествие" нанотехнологий в молочную промышленность России // Молочная промышленность. 2010. №1.

. Евдокимов И.А., Володин Д.Н. Гибридные мембранные технологии молочной сыворотки // материалы Международной научно-практической конференции "Обеспечение качества и хранимоспособности продуктов сыроделия и маслоделия в современных условиях". - Углич: ВНИИМС, 2011.

. Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Бессонов А.С., Золоторева М.С., Поверин А.П. Реальные мембранные технологии // Молочная промышленность. 2010. №1.

. Евдокимов И.А. Технологии переработки молочной сыворотки для получения продуктов функционального питания // Сб. матер. VI специализир. конгр. - Барнаул, 2008. - С. 45-47.

. Евдокимов И.А. Трансформация научных исследований в области деминерализации молочной сыворотки в промышленное производство / И.А. Евдокимов // Науч. практ. конф. "Трансформация научных исследований в производство - основа перехода молочной отрасли на инновационную модель развития". - Адлер, 2008. - С. 34-35

. Крусь Г.Н., Храмцов А.Г., Волотикина З.В., Карпычев С.В. Технология молока и молочных продуктов // Под редакцией Шалыгиной А.М.. - М.: КолосС, 2007.-455 с.

. Продукты, получаемые с помощью методов мембранной фильтрации // Молочная промышленность. 2010. №1.

. Твердохлеб Г.В., Сажинов Г.Ю., Раманаускас Р.И. Технология молока и молочных продуктов. - М.: ДеЛи принт, 2006.-616 с

. Храмцов А.Г. Адаптация доктрины нанобиомембранных технологий на основе кластеров молочной сыворотки// Молочная промышленность. 2010. №1.

. Шалыгина А.М., Калинина Л.В. Общая технология молока и молочных продуктов. - М.:КолосС, 2007.-199 с

. Шейфель О.А. "Биохимия молока и молочных продуктов. Конспеки лекций для студентов ССУЗов - Кемерово 2010.-126 с

.http://gendocs.ru/v5385/лекции_-_биотехнология_продуктов_из_молочного

_белково-углеводного_сырья.