Способ ультрафильтрации молочной сыворотки

 

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при переработке молочной сыворотки методом ультрафильтрации. Цепь изобретения является ускорение процесса , сокращение энергетических затрат и снижение себестоимости продукции„ При осуществлении способа свежую молочную сыворотку пастеризуют, охлаждают и резервируют. Затем ее подогревлют до 50-5i °C и направляют на ультрафильтрацию. При проведении процесса ультрлфильтрации создают избыточное давление 0,2-0,36 МНа. В ходе процесса производят постоянную циркуляцию конденсата, содержащего частицы казеиновой пыли с размерами 180-1500 мкм, вдоль мембранной поверхности, а фильтрат собирают в накопительную емкость 2 ил. СЛ

щ)g А 23 С 2!/00

Гс©У@а с %Инна коцит!=.т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНСВВ:СВИДВТВЪЙТВУ:

f., (2!) 4469658/13 (22) О!.08 88 (46) 07.О5,9!. Бкж. Ф !7 (71) Ставропольский политехнический

-институт .(72) AoI" Õpÿèöîâ И.А.Евдмсимон,:

B.À.11àâäîâ и С.!1.Бабеныщев . (53) 637.344(088.8) (56) Дыкало Н. Я, Кравченко Э„й ., Конаньмин А.В. Переработка молочной сыворотки с применением мембранных методов разделения. Обзорная информа ция М.: ПНИИТЭИмясомолпром, 1984, с.4!. (54) С1!ОСОЪ .УЛЬТРАФИЛЪТРАЦИИ МОЛОЧ1ГОЙ

СЫВОРОТКИ (57) Изобретение относится к молочной

Пвомышленности и может быть испольИзобретение относится к молочной проьвппленности и может быть использовано при переработке молочной сыворотР ки методом ультрафильтрации.

Цель изобретения — ускорение процесса, сокращение энергетических зат-.

" рат и снижение себестоимости продукции.

Способ осуществляют следующим образом.

Свежую молочную сыворотку пастеризуют, охлаждают и резервируют. 11осле этого ее подогревают в теплообменнике 50-55 С и направляют в ультрафнльтрационную установку. Нрн заполнении установки сывороткой одновременно удаляют воздух. 11осле это2 завами нри переработке молочной сыворотки методом ультрафнльтрации, .Целью изобретения является ускорение процесса, сокращение энергетических затрат и снижение себестоимости продукции. При осуществлении способа свежую молочную сыворотку пастеризуют, охлаждают и резервируют. Затем ее подогревают до 50-55 С и направляют на ультрафнльтрацию. 11ри проведении процесса улътрафнльтрации создают избыточное давление 0,2-0,36 И!!а. В ходе процесса производят постоянную циркуляцию конденсата, содержащего частицы казеиновой пыли с размерами 180-1500 мкм, вдоль мембранной поверхности, а фильтрат собирают в накопительную емкость„ 2 ил. го создают избыточное давление 0 ° 20,36 ИПа. В ходе процесса производят постоянную циркуляцию концентрата, содержащего частицы казеиновой пыли с размерами 180-1500 мкм вдоль фф мембранной поверхности, а фильтрат собирают в накопительную емкость.

Ускорение процесса ультрафильтрации достигается sa счет снижения уровня концентрированной поляризации, обусловленного турбулизирумщии воздействием частиц казеиновой пыли иа примембранный слой разделяемого потока и соответственно увеличением коэффициента массопереноса в системе ядро потока — примембранная зона канала.

1646533 . 4

Сокращение энергетических затрат достигается за счет того, чта, вопервых, аппаратурно-працессовая схема пб предлагаемому способу предус5 матривает меньшее число единиц основ нога и вспамагательного оборудования, а во"вторых, сокращается время про" ,ведения процесса ультрафильтрации при неизменном объеме перерабатываемой 10 сыворотки, Снижение себестоимости концентрата и фильтрата достигается за счет сокращения,нескольких единиц оборудования Входящих в традиционную ли 15 нию переработки сыворотки и соответ" ственно обслуживающего его персонала и за счет уменьшения времени майки ультрафильтрационнаго оборудования.

Размер частиц казеиновой пыли в 20 молочной сыворотке (творожной и подсярнай) колеблется в широких пре; делах, На фиг.1 приведена зависимость размера частиц (мкм) ат содержания 25 фракций (1)

Исследования па изучению грануламетрического состава белковых частиц сыворотки проведены ееднментацианным методом. Гранулометрический сос- 30 тав и размер частиц, находящихся в исходной сыворотке, другим быть не может. Уменьшение размера казеиновых частиц приводит к тому, что они соизмеримы с размерами астальньк бел- 35 ков и их хлопьев, поэтому и не. выпал" няют роль турбулизаторав, т.е. ани закупоривают макропоры фильтра. Кроме этого, получение казеиновых частиц с меньшими размерами (менее 180 мкм) 40 затруднительно, т.е. требует дополнительной обработки (гомагенизации н дезинтегрирования) и соответственно повышает энергетические затраты, а также при давлении 0,35-0,36 МПа про- 45 исходит закупоривание пор мембраны.

Увеличение размера частиц в сыворотке трудно получить в пределах 5055 С, а при повышении температуры пропадают нативные свойства белкового концентрата, что недопустимо.

Использование частиц казеиновой пыли с размерами менее 180 мкм и более 1500 мкм нецелесообразно, так как это связано с повышением энергетических затрат.и изменением нативных свойств белков сыворотки.

Дпя определения оптимальных параметров избыточного давления частицы казеиновой пыли, полученные из молочной сыворотки, поместили на поверхность фильтра и создали избыточное давление. До 0,2 Н11а удаляется, по всей видимости, влага макрокапилляров. С возрастанием давления да

0,36 МПа осадок практически не уплотняется. При повышении давления свыше

0,36 KIa высота .осадка резко уменьшается. Уплотняемость осадка из час" тиц казеиновой пыли определялась по известной методике. На фиг.2 представлена кривая уплотняемости.

Исследования по проницаемости ультрафильтрационных мембран показали, что только начиная с 0,2 MIa отделяется фильтрат (для мембран .

УПМ-П, используемых. в промышленных установках), Увеличение давления не отражается йа проницаемости мембран.

I! p и м е р 1. Молочную сыворотку подогревают до 55 С и заполняют ею ультрафильтрационный модуль. Размер частиц казеина, оставшихся в сыворотке, составляет около 800 мкм. Создают давление 0,3 MIa и начинают процесс ультрафильтрации при работающем циркуляционном насосе. Контрольный объем исходнои сыворотки — 1250 кг. Двукратное концентрирование проведено за 0,5 ч. После окончания процесса осуществляют майку. кислотную и щелочную. Расход моющих средств составляет 24 кг. Время майки — 1 ч )О. мин.

Пример 2. Молочную сыворотку подогревают до 55 С и заполняют ульт- -о рафильтрацианный модуль. Размер частиц казеина в сыворотке около 180 мкм.

Создают давление 0,2 М1!а и начинают ультрафильтрацию. Контрольный объем исходной сыворотки — 1250 кг. Двукратное концентрирование проведено за 0,95 ч. Мойка: кислотная н щелочная. Расход моющих средств — 24 кг.

Время мойки — i ч 30 баян.

Пример 3. Молочную сыворотку подогревают до 55 С и направляют на ультрафильтрацию. Размер частиц казеиновой пыяи составляет около 1500 мкм.

Давление ультрафильтрации 0,3 МПа.

Контрольный объем исходной сыворотки1250 кг. Двукратное концентрирование проведено за 0 5 ч. Мойка: кислотная и щелочная. Расход моющих средств

24 кг. Время мойки — 1 ч 15 мин.

П .р и м е р 4. Молочную сыворотку подогревают до 55 С и направляют на о ультрафильтрацию. Размер частиц казеlb465 иновой пыли около !70 мкм. При ультра фильтрации устанавливают давление

,0,3б ИПа. Объем исходной сыворотки— 250 кг. Двукратное концентрирование проведено за 0,9 ч. Мойка.:. кислотная и щелочная. Расход моющих средств24 кг. Время-мойки - ? ч.

Пример 5. Молочную сыворотку аснетляют в поле центробежных снл, 1О подогревают до 55 C и направляют на ультрафильтрацию, Казеиновая пыль практически отсутствует „Рабочее давленИЕ 0,3 ИПа. ОбЪем исходной сыво- ротки - !250 кг Двукратное концент.- 15 рирование проведено за 0,6.ч. Мойка,: кислотная и щелочная, Расход моющих средств - 24 кг,. Время мойки — t ч .

- 40 мин.

20 зз 6

Формула изобретения

Способ ультрафильтрации молочной сыворотки, предусматривающий пасте-ризацию молочной сыворотки, охлаждение, заполнение мембранного модуля, разделение сыворотки на белковый концентрат и фильтрат при избыточном давлении, о т л и ч а ю щ и и с н тем, что, с целью сокращения знергетических затрат, ускорения процесса и .снижения себестоимости продукта, разделение сыворотки осуществляют, используя частицы казеиновой пьши со средними размерами 180 — (509 мкм, которые постоянно: перемещаются вдоль поверхности мембраиы вместе с концентратом при избыточном давлении 0,2—

0,36 ИНа.

200 400 600 800 Е000 Е200 Х400 Z600

Разиер %8QTRQ NR!O

Юю.1

164б533,4

0,1 0 2 О, Даменяе, МПа

1 плотняб лость g 2 проиЯБОд .176льпость Риа. Я

Редактор А.Ревин

Заказ. 1359 Тираж 378 Поднисное

ВНИЯПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 щ

Ю

t о "30

Я, ю

Ф 20 о,4

Ч., 0,З .4 о,г и

0,I и

Составитель Л;Кальыкова

Техред М,Моргентал Корректор Л.Патай