Другие методы мембранной обработки молочного сырья

Эффективным методом улучшения качественных показателей молочной сыворотки перед ультрафильтрацией, а именно уменьшения в ней содержания минеральных компонентов (деминерализация), является электродиализ.

Электродиализ — это направленный перенос ионов через размещенную в растворе электролита мембрану под действием постоянного электрического поля. Сущность электродиализа заключается в том, что мембрана (перегородка), находясь в контакте с раствором электролита, под влиянием электрического поля пропускает ионы одного заряда и служит барьером для ионов противоположного заряда.

Процесс сочетает в себе диализ, осмос и электроосмос.

Диализ — это диффузионный процесс переноса растворенного вещества через ионитовую мембрану за счет разности концентраций растворенных веществ по обе ее стороны.

Электроосмос — это перенос через мембрану молекул растворителя, захватываемых мигрирующими ионами.

В современных электродиализаторах между двумя электродами расположены чередующиеся анионо- и катионообменные мембраны. При достаточно высоком внешнем электрическом потенциале электрический ток переносит катионы из раствора (например, молочная сыворотка) в поток работающего раствора через катионообменную мембрану. Анионы движутся в противоположном направлении и переносятся в поток рабочего раствора через анионообменную мембрану. Таким образом, молочная сыворотка обессоливается (деминерализуется), а соли концентрируются в рабочем растворе.

Электродиализ молочной сыворотки не влияет существенно на ее качество и содержание сывороточных белков, лактозы, витаминов. Потери белков составляют 2—3 %, лактозы — 6 %.

Деминерализованная молочная сыворотка имеет ряд преимуществ перед недеминерализованной — менее выражена горечь за счет удаления минеральных веществ, понижена кислотность (особенно это важно для кислой творожной сыворотки при ее дальнейшем использовании) и т. д. Это дает возможность применять сыворотку в производстве продуктов для детского питания и различных других пищевых продуктов. Кроме того, применение электродиализа предотвращает загрязнение окружающей среды, которое происходит при сбросе в канализацию недеминерализованной сыворотки.

Метод ионного обмена используют для деминерализации молочной сыворотки наряду с электродиализом. Ионный обмен осуществляется в колонках с ионообменными смолами. Они представляют собой природные или синтетические электролиты, структурно состоящие из жесткого каркаса (матрицы) и функциональных групп, достаточно прочно связанных химическими связями. В зависимости от заряда иониты классифицируют на катиониты (отрицательный заряд), аниониты (положительный заряд) и амфолиты, содержащие в составе катионы (Н⁺) и анионы (ОН^-).

Принцип этого метода основан на обмене подвижных ионов стационарной фазы и одноименно заряженных ионов из протекающего раствора. Молочную сыворотку пропускают вначале через катионит, затем через анионит. Катионит связывает катионы присутствующих в молочной сыворотке минеральных солей, при этом выделяются соответствующие кислоты, анионы которых связываются анионитом.

Ионный обмен используется в молочной промышленности при получении молочной кислоты; для деминерализации молочной сыворотки; извлечения радиоактивных элементов из молочного сырья; повышения термостойкости молока, предназначенного для стерилизации; снижения его кислотности.