Piima mehaaniline töötlemine

Membraanfiltratsiooni kasutamine piima töötlemisel

Membraanfiltratsioon on vedelike fraktsioneerimisprotsess, milles vedeliku juhtimisel rõhu all üle poorse membraani tõuseb membraani pinnale jäävas fraktsioonis (kontsentraadis) teatud komponentide sisaldus ning teises, läbi membraani liikuvas fraktsioonis (filtraadis ehk permeaadis) komponentide kontsentratsioon väheneb (vt joonis 14).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Joonis 14. Erinevate membraanprotsesside (pöördosmoos, nanofiltratsioon, ultrafiltratsioon, mikrofiltratsioon) põhimõtteline skeem. (12)

 

 

 

 

Piimatööstuses kasutatakse membraanfiltratsiooni alates 1970ndatest aastatest.

 

Membraanfiltratsiooniga on võimalik piima fraktsioonideks lahutada mitmetel eesmärkidel: piima koostiskomponentide kontsentreerimiseks ning erineva suuruse ja molekulmassiga molekulide fraktsioneerimiseks.

 

Neli piimatööstuses kasutatavat membraanfiltratsiooni liiki, mis erinevad protsessis kasutatavate membraanide ehituse, seadmete konstruktsiooni ning töödeldava toorme poolest, on (tabel 1):

  • hüperfiltratsioon (HF) ehk pöördosmoos;
  • nanofiltratsioon (NF);
  • ultrafiltratsioon (UF); ja
  • mikrofiltratsioon (MF).

 

Tabel 1. Membraanfiltratsiooni liigid

Liik

Rõhk, bar

Filtraat

Kontsentraat

Pooride suurus, mm

Hüperfiltratsioon

 

Nanofiltratsioon

 

Ultrafiltratsioon

 

Mikrofiltratsioon

30—60

 

20—40

 

1—10

 

<1

Vesi

 

Vesi, soolad (osaliselt)

 

Vesi, soolad, laktoos

 

Vesi, soolad, laktoos, valgud (osaliselt)

Soolad, laktoos, valgud, rasv, bakterid

Soolad, laktoos, valgud, rasv, bakterid

Valgud, rasv, bakterid

 

Valgud, rasv, bakterid

10-4—10-3

 

10-3—10-2

 

10-2—10-1

 

10-1—101

 

Hüperfiltratsiooni kasutatakse vee eemaldamiseks lahuste kontsentreerimise eesmärgil, näiteks vee eemaldamiseks vadakust, ultrafiltraadist või kondensaadist. HF kontsentraati kasutatakse lõssipulbri tootmisel ning lisatakse lõssipulbri asemel jäätise- ja jogurtisegu koostisesse.

Nanofiltratsioon on  vedelike osaline demineraliseerimine ühevalentsete ioonide (Na, Cl) eemaldamise teel ja orgaaniliste komponentide kontsentreerimine. Nanofiltratsiooniga eemaldatakse soolad vadakust, ultrafiltraadist või UF-i kontsentraadist.

Ultrafiltratsioon on protsess, milles vedeliku juhtimisel rõhu all üle poorse poolläbilaskva membraani eraldatakse kolloidosakesed ja suuremad molekulid (kontsentraat) ning vesi ja vees lahustunud väiksemad molekulid liiguvad läbi membraani (ultrafiltraat). Ultrafiltratsiooni (vt seadet joonisel 16) kasutatakse näiteks valkude eemaldamiseks piimast ja vadakust või valgusisalduse standardiseerimiseks juustu, jogurti või kohupiima tootmisel. Ultrafiltraat sisaldab põhiosa piimas leiduvast laktoosist, seetõttu kasutatakse UF-i laktoosi tootmise tehnoloogilises protsessis, sageli koos hüperfiltratsiooniga.

 

 

 

 

 

 

 

 

Joonis 15. Plaatraammembraanid (13)

 

 

 

Ultrafiltratsiooniks kasutatakse sageli plaat-raammembraane (joonis 15).

 

 

 

 

 

 

 

 

Joonis 16. Ultrafiltratsiooniseade Arla juustutööstuses  (14) 

 

 

Mikrofiltratsiooni kasutatakse bakterite eemaldamiseks ja makromolekulide eraldamiseks, näiteks bakterisisalduse vähendamiseks lõssis, vadakus ja soolvees, rasva eraldamiseks vadakust ning petist.   

                                                                                                                 << Eelmine // Järgmine>>