Дослідження мембранного процесу видалення лактози з концентрату маслянки

Abstract

Удосконалення технологій виробництва молочних продуктів, у т. ч. морозива, з вторинної сировини за допомогою впровадження інноваційних технологій дає змогу заощадити енергію та ресурси. Маслянка як вторинний матеріальний ресурс має цінні властивості. Вони обумовлені вмістом білків, фосфоліпідів, вітаміну F та ін. Застосування маслянки як основи для безлактозних та низьколактозних продуктів, у т. ч. морозива, стримується вмістом лактози на рівні молока. Серед відомих методів видалення лактози широке застосування мають ферментні, мембранні та їх комбінація. Представлена робота має на меті вивчення основних залежностей мембранної обробки маслянки шляхом ультра- та діафільтрації нанофільтраційним пермеатом, отриманим відповідною обробкою ультрафільтраційного пермеату маслянки. У експериментах застосовували порожнистоволоконні ультрафільтраційні (УФ) мембрани ВПУ-15 та нанофільтраційні (НФ) плоскі мембрани ОПМН-П виробництва «Владипор» (Росія). Обидва типи мембран використовувались у складі лабораторних мембранних установок. У дослідженні застосовувались стандартні методики визначення складових маслянки та її продуктів УФ та НФ. Для кожної мембрани визначали продуктивність за фільтратом та селективність залежно від робочих параметрів нанофільтрації УФ пермеату та діафільтрації (ДФ). УФ ретентат маслянки на порожнистих волокнах при тискові 0,15 МПа та температурі 50 °С отримували при факторі концентрування F = 4. Встановлена низька селективність мембрани ВПУ-15 за лактозою (4%) та висока за білком – 99,6%. Нанофільтрація УФ пермеату маслянки проводилась у діапазоні  тиску 0,5…2,0 МПа. Від 0,5 до 1,5 МПа встановлено лінійну залежність питомої продуктивності від тиску при температурі 20…22 °С при факторі концентрування F = 4 у ретентаті нанофільтрації спостерігалось 17,9% лактози, а у НФ пермеаті 0,05% при однаковій концентрації солей 0,7%. При безперервній діафільтрації УФ ретентату маслянки спостерігалось зростання продуктивності мембран з ростом температури до 8,2…10 л/м2·год. Найменша концентрація лактози (0,01%) у УФ ретентаті спостерігалась при застосуванні семикратного об’єму НФ пермеату як розчинника. Ефект видалення лактози становив 99,8%. Результати досліджень показали, що комбінація ультрафільтрації та безперервної діафільтрації за допомогою НФ пермеату дає бажаний результат видалення лактози з концентрату маслянки. Найкращими параметрами процесу досліджень були тиск 1,5 МПа та температура 50 °С. Одержані дані можуть стати основою для отримання математичних залежностей для оцінки ефективного мембранного способу. Подальші дослідження будуть необхідні через проблему забруднення мембран та їхню регенерацію і дезінфекцію.