Молочна промисловість

Маючи майже 25-річний досвід, компанія Synder Filtration виявилася одним з найкращих постачальників мембранних технологій у всій молочній галузі. Як виробник як мембран, так і систем, ми прагнемо забезпечити якісну продукцію та надійний сервіс для наших клієнтів по всьому світу. Наша лінія ультрафільтрації елементів поступово розширювалася протягом багатьох років, містячи один із найширших діапазонів розмірів пір, доступний для використання в таких додатках, як концентрація білка сироватки, виділення молочного білка та освітлення розсолу сиру. З цих причин ми пишаємось тим, що повністю розуміємо потреби наших клієнтів, щоб виготовити мембрани та системи, придатні для їх сепараційних потреб.

НАНОФІЛЬТРАЦІЯ

Концентрація та демінералізація лактози
Нанофільтрація широко використовується у молочній галузі для концентрації лактози та демінералізації. Дозволяючи одновалентним іонам проходити через частково відкидаючи багатовалентні іони, обсяг сироватки може бути додатково зменшений з метою економії транспортних витрат. Процес кристалізації також може отримати вигоду від використання нанофільтрації заздалегідь, зменшивши кількість мінеральних речовин, що містяться у вищій якості лактози із сироватки та пермеату.

З традиційними мембранами для нанофільтрації, які мають типово 98% відторгнення MgSO4, мембрани NFS & NFX NF від Synder розсувають межі з вражаючим відхиленням> 99% MgSO4. Це призводить до дуже високого утримання лактози, що робить її ідеальною для концентрації лактози.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВИПРАВКУ - Концентрація та демінералізація лактози NF

Огляд
Метою цього дослідження було вивчити потік, відторгнення загального органічного вуглецю (TOC) та ефективність відторгнення кальцію в мембранах NFX та NFS від Synder з пермеатом UF з кислою сироваткою, який використовується як вхідний потік корму. Ці результати визначать потенціал використання NFS у молочній промисловості для таких програм, як концентрація лактози та демінералізація, з особливим акцентом на видаленні кальцію.

Експериментальний
Два незалежні випробування були протестовані з використанням мембран NFX і NFS від Synder в 2540 спірально намотаних модульних елементах. В якості вхідного потоку подачі використовували кислотний сироватковий пермеат UF, утворений із спірально намотаних елементів Synder ST 2540. Елементи випробовували при 440 фунт/кв.дюйм зі швидкістю подачі 2 gpm при 25 ° C. Потік пермеату та відторгнення кальцію вимірювали від 1x до 3x об'ємного коефіцієнта концентрації (VCF).

Таблиця 1: Кислотний сироватковий порошок

Опис	Специфікація
Зола	10,5% макс
Жир	1,2 макс
Волога	5,0 макс
рН	4,5-5,0
Білок (як є)	11% хв
Осад	15,0 мг макс
Титрувана кислотність	0,30% хв

Висновок
Результати цього дослідження вказують на те, що мембрана NFS від Synder демонструє чудовий потік і більший рівень проходження кальцію в порівнянні з NFX у сировинному потоці, що складається з кислого пермеату UF.

Значна різниця в ефективності відторгнення кальцію між двома типами мембран свідчить про користь для NFS для отримання більш якісної лактози.

УЛЬТРАФІЛЬТРАЦІЯ

Виробництво концентрату/ізоляту білка сироватки
Полімерні спірально намотані ультрафільтраційні мембрани Synder є стандартними для виготовлення концентрату сироваткового білка та ізоляту з сирної сироватки. У цьому застосуванні зазвичай використовуються ультрафільтраційні мембрани VT (PES 3), MT (PES 5) та ST (PES 10), щоб забезпечити оптимальний баланс поділу білка UF, високу швидкість потоку та довговічність мембрани.

Для продуктів з високим вмістом білка WPC, як правило, встановлюється безперервна поетапна система ультрафільтрації, яка включає діафільтрацію на пізніх стадіях для промивання більшої кількості невеликих небілкових компонентів у пермеат. У поетапній конфігурації замовник зазвичай збільшує розмір розпірного елемента, щоб максимізувати вміст твердого речовини на пізніх стадіях системи фільтрації.

Для WPI мікрофільтрація є необхідним початковим кроком для зниження вмісту жиру в сироватковому білку. Ультрафільтрація застосовується до знежиреного білка MF permeate разом із діафільтрацією для наступних стадій. Отриманий продукт WPI значно вищий у сироватковому білку, оскільки вміст жиру та лактози настільки низький у порівнянні з WPC. Усі мембрани Sanitary Series відповідають санітарним стандартам 3-A, FDA та USDA, а також мають сертифікат Kosher & Halal. Усі мембрани Ultrafiltration MAX на основі PES та санітарно-спіральні елементи також відповідають стандартам USP класу VI.

Уточнення розсолу
Ультрафільтрація зазвичай використовується для освітлення розсолів, що солять і охолоджують сири, такі як моцарела та пармезан. Це дозволяє економити витрати завдяки повторному використанню розсолу для кількох партій сиру. Мембрана Syner's BN (PVDF 50) здатна добре прояснити ці розчини, крім того, що підтримує мікроелементний баланс, необхідний для підтримки якості сиру.

При виробництві сиру соляний розсіл використовується для додання аромату та сприяння збереженню сиру. Прояснення фільтрації дозволяє видалити дрібні сири, залишковий жир та всі мікроорганізми для ідеального розсолу. Соління витягує вологу з сиру, щоб утворити шкірку і зберегти сир. Оскільки проблеми з утилізацією стічних вод продовжують зростати, використання очищення розсолу за допомогою ультрафільтрації стає все більш важливим для мінімізації витрат та зменшення екологічних проблем. Виробництво концентрату/ізоляту молочного білка
Розроблена в 1999 році, ультрафільтраційна мембрана Synder's MK (PES 30kDa) була спеціально розроблена для концентрації молочних білків з знежиреного молока. Ця мембрана і сьогодні використовується у всьому світі для цього застосування завдяки високій продуктивності та стабільності.

Концентрати та ізоляти молочного білка виготовляються із знежиреного молока за допомогою технології мембранної фільтрації. Незбиране молоко поділяють на знежирене молоко та вершки, а потім знежирене молоко фракціонують за допомогою мембран ультрафільтрації, таких як мембрана Synder's MK PES UF, для подальшого концентрування молочного білка. Суміш сироватки та казеїну пропонує різноманітні харчові та функціональні властивості, включаючи високий вміст кальцію, фосфору, калію та магнію. Концентрат молочного білка також може покращити термостабільність та розчинність продукту, до якого він входить. М'який смаковий профіль також робить його ідеальним вибором як добавку до продуктів у всій харчовій промисловості та напоях, включаючи сири, білкові батончики, йогурти та дитячі суміші.

Серія MAX - високий рівень pH та температура
Компанія Synder також пропонує лінійку елементів з високим рівнем pH/високою температурою "MAX", доступну для всіх розмірів пір ультрафільтрації та мікрофільтрації. Ці мембрани можна дезінфікувати без використання хлору, що може додатково продовжити термін служби мембрани та обладнання.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВИПАДКУ - розпір для подачі великої кількості твердих речовин
Огляд
Геометрія прокладки корму може бути настільки ж важливою, як і товщина прокладки при застосуванні високих твердих речовин, таких як концентрація білка сироватки. Метою цього дослідження було вивчити відмінності в характеристиках потоку та перепаду тиску між елементами ST (PES 10 кДа) Synder зі стандартними 80-міліметровими діамантовими та відкритими каналами ребристими прокладками, щоб виявити будь-які потенційні переваги переходу на ребристий розпірник із відкритим каналом.

Таблиця 1: Склад корму та робочі параметри

Кормовий розчин
Матеріал	Kraft Foods Global, Sweet Whey
Концентрація солодкої сироватки	20 мас.%

Синдер-мембрана
Елементи	ST-5B-2540M (стандартний алмаз) ST-5PB -2540M (ребриста розпірка)
Мембрана	10 кДа поліетерсульфон

Параметри роботи
Тиск (PSI)	120
Швидкість потоку (GPM)	4
Температура (C)	25

Результати
Вивчення тенденцій потоку пермеату в трьох незалежних випробуваннях із використанням загалом 6 елементів показало відсутність суттєвої різниці в характеристиках потоку між елементами, що містять будь-який із двох типів розпірних елементів (рис. 1). Висока відторгнення білка для всіх тестованих елементів вказує на те, що отримані значення потоку навряд чи виникли в результаті втрати цілісності мембрани. Незважаючи на невелику різницю в характеристиках потоку, спостерігалася більш помітна різниця щодо перепаду тиску в елементах, де елементи, що містять ребристі розпірки з відкритими каналами, демонстрували знижений перепад тиску (табл. 2). Використання ребристого розпірного елемента показало зниження перепаду тиску щонайменше на 37% по довжині елемента (табл. 3). Очікувані значення перепаду тиску для елементів із більшими діаметрами згодом екстраполювали відповідно до площі відкритого каналу потоку і припускаючи, що ніяких змін в робочих умовах.

Висновок
Дані, отримані в цьому дослідженні, вказують на те, що використання ребристих розпірних прокладок з відкритим каналом може надати певні переваги перед стандартними алмазними прокладками у високих твердих застосуваннях, таких як концентрація білка сироватки. Незважаючи на відсутність помітних різниць у продуктивності потоку при застосуванні 20% загальної кількості твердих речовин у формі солодкої сироватки, була значна різниця між двома конфігураціями щодо перепаду тиску, де ребристі розпірки показали розраховане зниження перепаду тиску на 37% порівняно з алмазна сітка. Це дозволяє насосам забезпечувати однакову швидкість потоку при менших швидкостях, що призводить до зниження експлуатаційних витрат. Коли тиск наддуву використовується як кореляція із швидкістю перетікання, важливо зазначити, що тиск наддуву слід знижувати, щоб отримати нижчий перепад тиску в елементі при переході на елементи, що містять ребристі розпірки.

МІКРОФІЛЬТРАЦІЯ

Фракціонування/сепарація білка молока
Виділення білків сироватки та казеїну - новіші та важливіші процеси, що використовуються в молочній промисловості. Мембрани FR (PVDF800) та V0.1 MF від Synder забезпечують економічно доцільне рішення для розділення цих цінних білків.

Використання технології мікрофільтрації для фракціонування білка та поділу на фракції сироватки та казеїну стає все більш поширеним у молочній галузі. Великі пори в мікрофільтруючій мембрані дозволяють більшій частині сироваткового білка проходити через мембрану, а казеїн фракціонується перед використанням ультрафільтрації для подальшої концентрації та очищення кожного білкового продукту. Ця техніка фракціонування білка дає більше можливостей для виготовлення унікальних білкових продуктів.

Видалення жиру/мікробів
Мембрани FR (PVDF 800), V0.1 і V0.2 MF від Synder можна використовувати як остаточну стадію видалення жиру та мікробів при виробництві молока з метою отримання високоякісних WPC та WPI. Наші системи UF здатні працювати при менших тисках, і, як правило, вони менш дешеві в побудові та експлуатації в порівнянні з керамічними мембранними системами.

З найбільшим діапазоном розмірів пір мікрофільтрація зазвичай використовується для продовження терміну зберігання молока та отримання високоякісних молочних продуктів. Це особливо застосовується для використання бактерій та видалення спор, коли варіанти лікування, що включають умови високої температури, не підходять. Цей процес можна використовувати як етап попередньої обробки до пастеризації, щоб забезпечити повне видалення всіх вегетативних спор з молока.

Усі мембрани санітарної серії відповідають санітарним стандартам 3-A, FDA та USDA, а також сертифіковані кошерною та халяльною продукцією.

ДОСЛІДЖЕННЯ СПРАВИ - МФ для концентрації казеїну в знежиреному молоці
Огляд
Метою цього дослідження було підвищення ефективності фракціонування та чистоти β-казеїну та ізоляту сироваткового протеїну, отриманого з молока (MD-WPI), як це детально викладено в патенті, виданому Центру досліджень молочних продуктів UW-Madison. Процес використовував мембрану мікрофільтрації FR (Synder's FR) для проведення двох критичних частин процесу, починаючи з знежиреного молока.

Експериментальний
Всі випробування проводились у Вісконсинському центрі молочних досліджень (WCDR) з використанням елементів Synder FR 8038 з розпірниками подачі 46 мільйонів, де два елементи працювали паралельно. Кормовий розчин містив пастеризоване знежирене молоко (табл. 1). Елементи MF працювали з використанням тиску наддуву 12 фунтів на квадратний дюйм при робочій температурі ≤5 ° C на початковому етапі фракціонування. Ретентати з кожного типу зразків білка (β-казеїн та MD-WPI) згодом сушили розпиленням та аналізували на загальну концентрацію твердих речовин, білка та казеїну.

Таблиця 1: Склад знежиреного молока, що використовується у цьому дослідженні

Опис	Специфікація
Загальна кількість твердих речовин	8,9%
Справжній білок	3,1%
Казеїн	2,5%

Таблиця 2: Порівняння концентрації казеїну загального білка в порошках, висушених розпиленням

Зразок	Казеїн% від загального білка
β-казеїн	83
MD-WPI	11

Висновок
Результати цього дослідження вказують на те, що спільне використання МФ та діафільтрації при переробці знежиреного молока дозволяє виробляти унікальні білкові продукти. Здатність виробляти β-казеїн та MD-WPI корисна для широкого спектра продуктів харчування та напоїв. Використання UF-пермеату для діафільтрації не тільки зменшує споживання води, пов'язане з типовими процесами діафільтрації, але також може сприяти стабільності β-казеїну під час фракціонування.

ДОСЛІДЖЕННЯ СПРАВИ - МФ для видалення жиру
Огляд
Метою цього дослідження було вивчення можливостей видалення потоку та жиру мікрофільтраційної мембрани Synder FR (PVDF 800 кДа).

Експериментальний
Модуль спірального намотувального елемента FR 2540 від Synder з 46-міліметровим розпірним кормом був протестований у потоці подачі гомогенізованого незбитого молока. Елемент випробовували при 15 фунтів на квадратний дюйм зі швидкістю подачі 8 г/хв при 30-35 ° C. Випробовували потік пермеату та концентрацію жиру, аналіз жиру проводив Eurofins DQCI (Mounds View, MN). У таблиці 1 наведено вимірювання потоку пермеату, тоді як у таблиці 2 - концентрація жиру у зразках корму та пермеату.