التطبيقات الصناعية لأغشية الترشيح الفائق (UF)
بخلاف ETP's و STP ، تُستخدم أغشية الترشيح الفائق في صناعات معالجة مختلفة مثل صناعة الأغذية وصناعة الألبان ، تحلية الأصباغ ، تنقية "عامل التبييض البصري" والصبغة (مثل TiO2) ، استعادة المعادن ، الأدوية صناعة.
الشكل 1.1 عملية الترشيح الفائق في تركيز مصل اللبن
1.1 صناعة الألبان
أ. تركيز مصل اللبن
الترشيح الفائق هو المرحلة التالية في طيف الترشيح الغشائي في صناعة الأغذية. يتميز بامتلاكه مدى قطع للوزن الجزيئي (MWCO) من حوالي 3000 إلى 100000. الأكثر شيوعًا هو معيار إنتاج الألبان البالغ 10000 ميجاوات. هذا هو الحجم التقليدي لتجزئة بروتينات مصل اللبن من اللاكتوز المستخدمة بشكل شائع لإنتاج مركزات بروتين مصل اللبن (WPC) من 35٪ إلى 85٪ WPC.
ب. انتاج الجبن
في وعاء الجبن ، يعتبر الترشيح الفائق للحليب طريقة أخرى لزيادة المواد الصلبة. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين التناضح العكسي والترشيح الفائق في أن التناضح العكسي يحتفظ بجميع مواد الحليب الصلبة بينما يسمح الترشيح الفائق بمرور اللاكتوز والعديد من معادن الحليب عبر الغشاء. غالبًا ما يكون هذا مفيدًا لصانع الجبن ، لأن هذا الجبن سينتج كمية أقل من مصل اللبن للتعامل معه وزيادة إنتاجية أحواض الجبن الموجودة.
الشكل 1.2 مقارنة بين طريقة الترشيح التقليدية وطريقة الترشيح الفائق لصنع الجبن الطري
ج. تركيز الحليب
يستخدم الترشيح الفائق لزيادة نسبة البروتين في الحليب السائل كطريقة لتقوية البروتينات في الحليب السائل. هذا يسمح للنكهة والفم بالشعور بخصائص معززة لبروتينات الحليب ليتم تحقيقها بشكل طبيعي بدلاً من إضافة الحليب المجفف الخالي من الدسم والذي غالبًا ما يترك نكهة مطبوخة في الحليب السائل بالإضافة إلى زيادة الحلاوة من اللاكتوز الزائد في NFDM. الأصناف الناتجة الخالية من الدسم أو قليلة الدسم لها نكهة ومذاق منتج الحليب كامل الدسم بدون دهون أعلى.
الشكل 1.3 عملية الترشيح الفائق لتركيز الحليب
د. تجهيز الآيس كريم
في صناعة الآيس كريم ، يُستخدم الترشيح الفائق للحليب قبل الخلط بشكل أساسي لتغيير محتوى اللاكتوز. تسمح زيادة مستوى البروتين في الآيس كريم بتعبئة أكبر للمياه ، ومع ذلك فإن إضافة مواد صلبة من الحليب المجفف خالية من الدسم تزيد من محتوى اللاكتوز الكلي مما يساهم في تكون الصنفرة من تكوين الكريستال أثناء التجميد. يعمل الترشيح الفائق على إزالة اللاكتوز الموجود في السائل مع بعض معادن الحليب. باستخدام الترشيح الفائق ، يمكنك زيادة البروتين دون الآثار الجانبية لزيادة تركيز اللاكتوز وتحقيق عمر افتراضي أطول بسبب صدمة الحرارة الأقل في دورة ذوبان التجميد.
يمكن إنتاج الآيس كريم الخالي من اللاكتوز أو السكر أو منخفض الكربوهيدرات باستخدام الترشيح الفائق بالتزامن مع الترشيح (إضافة الماء) لإزالة ما يصل إلى 96٪ من اللاكتوز الموجود في الحليب. يمكن أن يكون منتج الآيس كريم النهائي في حدود أقل من جرام واحد من الكربوهيدرات لكل حصة في المنتج النهائي. إن إضافة بديل للسكر سوف يرضي عشاق الحلوى ويلبي الحاجة إلى الآيس كريم في سوق أخصائيي الحميات المتنامي "الخالي من الكربوهيدرات" الذي يحركه نظامي أتكينز وشوجر باستر الناجح.
1.2 صناعة المواد الغذائية
أ. تركيز زيت النخيل الخام
الترشيح الفائق (UF) هو تقنية غشاء تم تطبيقها لإزالة الصمغ بزيت النخيل الخام (CPO). يعتبر بديلاً لتقنية إزالة الصمغ التقليدية CPO بسبب استهلاكها المنخفض للطاقة ، وعدم الحاجة إلى إضافة المواد الكيميائية ، وتقريبًا عدم فقدان الزيت الطبيعي. باستخدام UF من خليط CPO-isopropanol بتركيزات زيت خام بنسبة 30٪ و 40٪ ، يمكننا قادرة على رفض أكثر من 99٪ من الدهون الفسفورية عندما تكون درجة حرارة التغذية من 30 درجة مئوية إلى 45 درجة مئوية وما يقرب من 93٪ من الدهون الفوسفورية عندما تكون درجة حرارة التغذية من 40 درجة مئوية إلى 45 درجة مئوية. تتوقع اللوائح الصناعية أن يحتوي الزيت عالي الجودة على أكثر من 95٪ من TAGs المحايدة و 0.5٪ أو أقل من FFA
الزيت الخام المستخرج من ثمار زيت النخيل غني أيضًا بحمض البالمتيك والبيتا كاروتين وفيتامين هـ ، جنبًا إلى جنب مع بعض المركبات غير المرغوب فيها ، مثل الدهون الفوسفورية والأحماض الدهنية الحرة والأصباغ والبروتينات. يتكون CPO من عدد كبير من الدهون الثلاثية (TAGs) و 6 ٪ ديجليسيريدات (DAGs) التي تتكون بشكل طبيعي من FFA7. تتوقع اللوائح الصناعية أن يحتوي الزيت عالي الجودة على أكثر من 95٪ من TAGs المحايدة و 0.5٪ أو أقل من FFA. تتوقع اللوائح الصناعية أن يحتوي الزيت عالي الجودة على أكثر من 95٪ من الدهون الثلاثية المحايدة (TAGs) و 0.5٪ أو أقل من الأحماض الدهنية الحرة (FFA). عند التركيز العالي لـ CPO ، كانت الجزيئات الكبيرة التي تراكمت على سطح الغشاء وسدت مسام الغشاء عبارة عن TAGs.
في تركيزات منخفضة من CPO ، كانت آلية القاذورات السائدة هي الحجب القياسي ، الذي يمثل الجسيمات الصغيرة الملتصقة داخل مسام الغشاء ، ويسبب انقباض المسام (تقليل حجم المسام). المركب الذي ربما كان يسد مسام الغشاء هو الأحماض الدهنية ، لأن الأحماض الدهنية أصغر من مذيلات الفوسفوليبيد - الأيزوبروبانول. عند تركيزات منخفضة من CPO ، تم تكوين كمية كافية من المذيلات الفوسفوليبيد - الأيزوبروبانول ، مع تضيق المسام مما يوفر رفضًا عاليًا للفوسفوليبيد. من ناحية أخرى ، يمكن للجزيئات الصغيرة ، مثل الأحماض الدهنية ، أن تدخل مسام الغشاء.
غشاء الترشيح الفائق
الشكل 1.4 UF أغشية تستخدم في تركيز CPO
ب. معالجة الزيوت النباتية
يمكن استبدال تقنية فصل الغشاء في تكرير الزيت النباتي التقليدي للتغلب على هذه التحديات. يمكن استخدام أغشية SRNF M لاستعادة المذيبات كبديل لتبخر المذيب وكذلك مرحلة إزالة الحموضة. علاوة على ذلك ، أغشية الترشيح الفائق المقاومة للمذيبات مناسبة يمكن استخدام نظام القطع بالوزن الجزيئي (MWCO) لفصل الدهون الفوسفورية بكفاءة واستعادة الليسيثين التجاري من الزيوت الخام.
