Нанофильтрация в молочной промышленности

Инновации в сфере переработки сыворотки с применение мембранных технологий

Нанофильтрационная технология, аналогичная обратному осмосу, отличается меньшей плотностью мембранного элемента. В процессе нанофильтрации органические вещества и ионы металлов с валентностью 2 и более, такие как соли жесткости (в неорганических соединениях) и органические соединения с молекулярным весом от 150 до 500 Да, остаются в концентрате. Одновалентные ионы с селективностью около 50% переходят в пермеат.

На рынке представлены нанофильтрационные мембранные элементы, обладающие поверхностным зарядом, который препятствует прохождению высокополярных молекул. Рабочее давление для нанофильтрации составляет от 3 до 10 бар, что делает её более эффективной для концентрирования в пищевой промышленности по сравнению с обратным осмосом. Системы нанофильтрации сегодня наиболее востребованы для умягчения воды. Также технология широко используется в производстве слабоалкогольных напитков: этанол проходит в пермеат, тогда как органические соединения, определяющие цвет и аромат, частично остаются в концентрате.

Процесс мембранного разделения на мембранном элементе НФ

Области применения нанофильтрации:

Нанофильтрация молочной сыворотки способствует снижению концентрации минеральных солей, таких как NaCl и KCl, которые содержат одновалентные ионы. В молочной промышленности, где сыворотка и фильтрат часто подвергаются концентрации перед дальнейшей переработкой, нанофильтрация становится эффективным и ресурсосберегающим методом. Эта технология позволяет одновременно уменьшить объем продукта и частично удалить соли.

Использование нанофильтрации для уменьшения объема фильтрата и молочной сыворотки позволяет значительно снизить затраты на транспортировку. Современные нанофильтрационные установки обеспечивают высокую производительность, что делает этот мембранный процесс более экономически выгодным по сравнению с другими методами, такими как вакуумное выпаривание.

Полный цикл молочного производства с применением мембранных технологий

Баромембранная технология нанофильтрации широко применяется в производстве лактозы. Перед кристаллизацией лактоза концентрируется на нанофильтрационных установках, где снижается концентрация минеральных солей, что улучшает эффективность кристаллизации и степень очистки лактозы.

В производстве деминерализованной сухой сыворотки, где требуются минимальные концентрации солей и лактозы, нанофильтрация помогает повысить рентабельность таких процессов, как мембранный электролиз и ионный обмен. В зависимости от вида сыворотки, степень обессоливания варьируется от 20 до 30%, что значительно увеличивает эффективность технологий электродеионизации и ионного обмена.

Обессоленная сухая сыворотка, необходимая для производства детского питания, изготавливается с применением нанофильтрации, комбинированной с ультрафильтрацией или мембранным электролизом. Далее следует этап вакуумного выпаривания и сушки методом распыления.

Молокоперерабатывающие предприятие - цех мембранного разделения молочных продуктов

Технология нанофильтрации также эффективно используется при производстве молочных продуктов без лактозы. В процессе нанофильтрации лактоза удаляется в концентрат, а необходимые минеральные вещества остаются в фильтрате, что сохраняет натуральный состав и вкусовые качества молока.

При промышленном производстве молочных продуктов используется значительное количество моющих средств. Для восстановления растворов, используемых в CIP-мойке оборудования (например, растворов щелочи и азотной кислоты), нанофильтрация на керамических мембранах позволяет извлекать загрязняющие вещества и снижать химическое потребление кислорода (ХПК). Благодаря длительному процессу рециркуляции, потери моющих средств при CIP-мойке оборудования минимизируются.