SU1746999A1

SU1746999A1 - Method for ultrafiltration of milk protein solutions

Info

Publication number: SU1746999A1
Application number: SU894702373A
Authority: SU
Inventors: Наталья Сергеевна Родионова; Константин Константинович Полянский
Original assignee: Воронежский технологический институт
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Использование: в молочной промышленности при ультрафильтрации растворов молочных белков. Сущность способа; молочное сырье очищают, подают в мембранный модуль, провод т фильтрацию под давлением, полупроницаемые мембраны подвергают модификации свободными ли- пидами молока в количестве 28 - 30 г жира на 1 м мембраны и омывают поверхность полупроницаемой мембраны молочным сырьем.Usage: in the dairy industry by ultrafiltration of milk protein solutions. The essence of the method; raw milk is cleaned, fed to the membrane module, pressure filtration is carried out, semi-permeable membranes are modified with free milk lipids in the amount of 28 to 30 g of fat per 1 m of membrane, and washed around the surface of the semi-permeable membrane with milk raw materials.

Description

Изобретение относитс к молочной промышленности и может быть использовано при осуществлении ультрафильтрации растворов белков.The invention relates to the dairy industry and can be used in the implementation of the ultrafiltration of protein solutions.

Известен способ модификации мембраны путем иммобилизации на ней протеоли- тических ферментов. Протезы, наход щиес в поверхностных сло х мембраны, взаимодейству с белком, предопредел ют его расщепление , чем преп тствуют образованию гелевых надмембранных структур. Применение данного способа невозможно в молочной промышленности, так как продукты протеолиза белков, попада в поток раздел емого сырь , измен ют его оганолептиче- ские показатели..There is a method for modifying a membrane by immobilizing proteolytic enzymes on it. The prostheses, located in the surface layers of the membrane, interacting with the protein, predetermine its cleavage, which prevents the formation of gel, supermembrane structures. The application of this method is impossible in the dairy industry, since the products of proteolysis of proteins, falling into the stream of the raw material to be divided, change its opaque indicators.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ ультрафильтрации молочного сырь , включающий предварительную очистку сырь , по дачу его в мембранный модуль , создание избыточного давлени , смывание поверхности полупроницаемойClosest to the present invention is a method of ultrafiltration of dairy raw materials, including pre-cleaning the raw material, feeding it into a membrane module, creating an overpressure, washing the surface of a semipermeable

мембраны раздел емым раствором и фильтрацию низкомолекул рных фракций.membrane separated solution and filtering low molecular weight fractions.

Недостатком данного способа вл етс значительное снижение проницаемости мембран, обусловленное образованием ге- левого белкового осадка на мембранной поверхности . Это вызывает необходимость частой регенерации мембран с целью удалени геле во го белкового осадка, перекрывающего поры мембраны.The disadvantage of this method is a significant decrease in the permeability of the membranes, due to the formation of a gel protein precipitate on the membrane surface. This necessitates frequent regeneration of membranes in order to remove the gel of water with protein precipitate that overlaps the pores of the membrane.

Цель изобретени - повышение производительности процесса, улучшение селективности мембран, снижение удельных энергозатрат процесса, облегчение регенерации загр зненных мембран и увеличение длительности межрегенерационного периода .The purpose of the invention is to increase the productivity of the process, improve the selectivity of the membranes, reduce the specific energy consumption of the process, facilitate regeneration of contaminated membranes and increase the duration of the inter-regeneration period.

Поставленна цель достигаетс тем, что ультрафильтраци растворов белков молока , включающа очистку сырь , подачу в мембранный модуль, создание избыточного давлени , омывание поверхности полупроЁThe goal is achieved by the fact that ultrafiltration of milk protein solutions, including cleaning the raw material, feeding into the membrane module, creating an overpressure, washing the surface

22

OsOs

ю ю юyu yu

ницаемой мембраны раздел емым раствором , фильтраци низкомолекул рных фракций проводитс на предварительно модифицированных липидами молока полупроницаемых мембранах.of the permeable membrane separated by the solution, filtration of low molecular weight fractions is carried out on semipermeable membranes pre-modified with milk lipids.

Процесс модификации осуществл ют следующим образом.The modification process is carried out as follows.

Перед проведением основного процесса ультрафильтрации мембраны обрабатывают эмульсией молочного жира, количество которого определ ют из расчета 28 - 30 г на 1 м2 мембраны. Эмульси может составл тьс на основе воды или на основе предназначенного к разделению белкового раствора. Липиды дл модификации должны быть дестабилизированы и освобождены от белковых оболочек. Модификаци мембран осуществл етс посредством контакта свободных липидов с мембраной при 40 - 45°С, рабочем давлении основного процесса ультрафильтрации в течение 40 мин.Before carrying out the main process of ultrafiltration, the membranes are treated with an emulsion of milk fat, the amount of which is determined on the basis of 28–30 g per 1 m2 of membrane. The emulsion may be composed on the basis of water or on the basis of a protein solution to be separated. Lipids for modification must be destabilized and freed from protein shells. The modification of the membranes is carried out by contacting the free lipids with the membrane at 40-45 ° C, the working pressure of the main ultrafiltration process for 40 minutes.

Модифицирующее воздействие липидов основано на их более высокой поверхностной активности по сравнению с протеинами молока.The modifying effect of lipids is based on their higher surface activity compared to milk proteins.

Этим обусловлена преимущественна адсорбци липидов на поверхности мембраны , преп тствующа образованию плотности гелевой структуры белка. Разрыхление сло белковых отложений на мембране позвол ет иметь более высокие значени проницаемости мембран по сравнению с прототипом, при достижении высоких значений селективности. Повышение температуры в совокупности с изменением режима течени (турбулизацией потока) измен ет в зкость липидной подложки, деформиру ее и разруша структуру белковых отложений - этим облегчаетс регенераци мембран в сравнении е прототипом .This is due to the predominant adsorption of lipids on the membrane surface, preventing the formation of the density of the gel structure of the protein. Loosening the layer of protein deposits on the membrane allows for higher values of membrane permeability compared with the prototype, while achieving high selectivity values. An increase in temperature in combination with a change in flow regime (flow turbulization) changes the viscosity of the lipid substrate, deforms it and destroys the structure of protein deposits — this facilitates membrane regeneration in comparison with the prototype.

П р и м е р 1. Перед ультрафильтрационным разделением вторичного молочного сырь (пахты) на УФ-модуле установки AN- ОУС, укомплектованном мембранами УПМ- 450, последние подвергают модификации свободными липидами молока. Модификацию провод т следующим образом. Приготовл ют водно-жировую эмульсию путем смешивани расплавленного молочного жира в количестве 240 г (при площади фильтрации 8 м2 это составл ет 30 г на 1 м2) иPRI me R 1. Before ultrafiltration separation of secondary dairy raw materials (buttermilk) on the UV module of the AN-OUS installation, equipped with UPM-450 membranes, the latter are modified with free milk lipids. The modification is carried out as follows. A water-in-oil emulsion is prepared by mixing melted milk fat in an amount of 240 g (with a filtration area of 8 m2, this is 30 g per 1 m2) and

100 кг воды с температурой 45°С. Затем осуществл ют прокачку полученной эмульсии через мембранный модуль в закольцованном режиме (с возвратом фильтрата и100 kg of water with a temperature of 45 ° C. Then, the resulting emulsion is pumped through the membrane module in a looped mode (with the return of the filtrate and

концентрата в емкость исходного раствора) в течение 40 мин. По окончании модифицирующей обработки мембран приступают к ультрзфильтрации основного раствора вторичного молочного сырь . При этом происходит насыщение липидного адсорбционного сло на поверхности мембраны и образование белковых отложений происходит на модифицированной поверхности мембраны. В результате повышаетс проницаемость и селективность на 15 и 8% соответственно .concentrate in the capacity of the original solution) for 40 minutes At the end of the modifying processing of the membranes, they start ultrafiltration of the basic solution of the secondary milk raw material. When this occurs, the lipid adsorption layer is saturated on the membrane surface and the formation of protein deposits occurs on the modified membrane surface. As a result, permeability and selectivity are increased by 15 and 8%, respectively.

П р и м е р 2. Выполн ют как пример 1, дл приготовлени модифицирующей смеси смешивают 224 г дестабилизированного молочного (28 г на 1 м2) и 100 кг воды с температурой 45°С. Далее ведут процесс, как в примере 1. Происходит достаточно полное адсорбционное покрытие поверхности мембраны, преп тствующее образованиюEXAMPLE 2: Performed as Example 1, to prepare a modifying mixture, 224 g of destabilized milk (28 g per 1 m2) and 100 kg of water with a temperature of 45 ° C are mixed. The process is then carried out as in Example 1. A sufficiently complete adsorption coating of the membrane surface occurs, preventing the formation of

плотного гелеобразного сло . Производительность и селективность увеличиваетс на 15 и 8% соответственно.dense gel-like layer. Productivity and selectivity increases by 15 and 8%, respectively.

П р и м е р 3. Выполн ют как пример 1, но дл приготовлени модифицирующейPRI me R 3. Performed as example 1, but for the preparation of modifying

смеси смешивают 232 г расплавленного молочного жира (29 г на 1 м ) и 100 кг воды с температурой 45°С. При этом происходит достаточно полное адсорбционное покрытие поверхности мембраны, преп тствующее образованию плотного белкового гелевого сло . Проницаемость и селективность увеличиваютс на 15 и 8% соответственно .the mixtures mix 232 g of molten milk fat (29 g per 1 m) and 100 kg of water with a temperature of 45 ° C. In this case, a sufficiently complete adsorption coating of the membrane surface occurs, which prevents the formation of a dense protein gel layer. Permeability and selectivity increase by 15 and 8%, respectively.

Claims

Invention Formula

The method of ultrafiltration of milk protein solutions, involving the cleaning of dairy raw materials, feeding it into a membrane module, filtering under pressure — washing off the surface of a semipermeable

membranes with raw milk, characterized in that, in order to improve the process performance, improve quality, reduce energy consumption and simplify the process, breaking the semipermeable membranes is subjected to modification with free lipids of milk in the amount of 28-30 g of fat per 1 m2 of membrane.