Смесь для формования ацетатцеллюлозной ультрафильтрационной адсорбционной мембраны (варианты)

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства новых молочных продуктов. Смесь для формования мембраны состоит из диацетата целлюлозы в ацетоне и активированного древесного угля с размером частиц 85 мкм при следующем содержании компонентов, мас.%: диацетат целлюлозы - 5,0, ацетон - 62,6-68,5, активированный древесный уголь - 26,5-32,4. При использовании древесного угля с размером частиц 160 мкм следующее содержание компонентов, мас.%: диацетат целлюлозы - 7,0, ацетон - 67,7-78,5, активированный древесный уголь - 14,5-25,3. Это позволяет повысить селективность и адсорбционные свойства мембраны. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства новых молочных продуктов из творожной сыворотки.

Известны промышленные ультрафильтрационные мембраны из ацетатов целлюлозы (УАМ), полученные сухо-мокрым способом. Они имеют тонкий фильтрующий слой около 10 нм и крупнопористую основу 5·104 нм. Такие мембраны являются наиболее совместимыми с пищевыми продуктами.

Физико-механические показатели (селективность, проницаемость) зависят от давления, достигая максимум при давлении ультрафильтрации 0,6-0,8 МПа /Дубяга В.П. и др. Полимерные мембраны - М.: Химия. - 1981. - 252 с./.

Существенным недостатком ацетатцеллюлозных мембран является их низкая проницаемость, селективность по белку при низком давлении.

Известна ацетатцеллюлозная ультрафильтрационная мембрана УЦАМ-СФ, выбранная нами за прототип. Мембрана представляет собой однородную ацетатцеллюлозную мелкопористую пленку толщиной 0,16-0,17 мм, пористостью - 0,6-1,35%. Проницаемость при 20°С и давлении 0,2 МПа составляет 0,48-0,72 л/м2·мин. Селективность по белку творожной сыворотки 61,0-72,0%. Избыточная адсорбция - 2,127е·103 мг/г. Смесь для формования мембраны представляет собой 5%; 10%; 15% раствор ацетата целлюлозы в ацетоне /Патент РФ № 20932255 "Способ получения ультрафильтрационных ацетатцеллюлозных мембран". Седелкин В.М. и др., от 20.10.1997/.

При использовании такой мембраны для ультрафильтрации творожной сыворотки наблюдается недостаточная селективность по белку и низкие адсорбционные свойства.

При создании изобретения была поставлена задача повышения адсорбционной способности, ионообменных свойств мембран, селективности и создание более однородной пористой структуры.

Для достижения поставленной задачи и получения технического результата смесь для формования ацетатцеллюлозной ультрафильтрационной адсорбционной мембраны, состоящая из раствора ацетата целлюлозы в растворителе ацетоне, дополнительно содержит дисперсный наполнитель - активированный древесный уголь с размером частиц 85 мкм, а в качестве ацетата целлюлозы содержит диацетат целлюлозы при следующем содержании компонентов, мас.%:

диацетат целлюлозы5,0
ацетон62,6-68,5
указанный наполнитель26,5-32,4

В качестве наполнителя в смеси для формования ацетатцеллюлозной ультрафильтрационной адсорбционной мембраны можно использовать активированный древесный уголь с размером частиц 160 мкм, при следующем содержании компонентов, мас.%:

диацетат целлюлозы7,0
ацетон67,7-78,5
указанный наполнитель14,5-25,3

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.

Мембраны были изготовлены на основе 5% и 7% исходных растворов диацетата целлюлозы (ДАЦ) в ацетоне. В качестве наполнителя использован активированный древесный уголь двух фракций - 85 мкм и 160 мкм, полученных путем просеивания через капроновые сита с соответствующим размером ячеек.

Для приготовления 5%-ного раствора ДАЦ в ацетоне необходимо взять 5 г ДАЦ и 95 г ацетона. Плотность ацетона - ρАЦ=0,79 г/мл.

Следовательно, 95 г ацетона составит объем 95 г/0,79 г/мл=120 мл.

Готовим порцию раствора в объеме 200 мл:

120 мл ацетона - 5 г ДАЦ

200 мл ацетона - Х г ДАЦ

Х=8,34 г ДАЦ

Для раствора 7% концентрации ДАЦ составляет 11,8 г.

Отмеряют 50 мл раствора ДАЦ в ацетоне, добавляют наполнитель - активированный древесный уголь. Помешивают до образования однородной формовочной смеси, которую делят на порции по 10 мл и отливают пленку. Формование происходит при t=20°С в течение 24 часов. При этом ацетон медленно испаряется из всего объема формовочной смеси с образованием мелкопористой структуры пленки.

Данные по примерам о составе смеси для формования ацетатцеллюлозной ультрафильтрационной мембраны представлены в таблице 1.

При содержании в смеси для формования мембран ДАЦ менее 5% и более 7% приводит к снижению проницаемости до 0 л/м2·ч.

Таблица 1
№ п/пАцетон, мас.%Наполнитель - активированный древесный уголь, мас.%Размер частиц, мкм
184,110,985
275,719,3
368,526,5
462,632,4
584,110,9160
675,719,3
768,526,5
862,632,4
985,27,885
1078,514,5
1172,720,3
1267,725,3
1385,27,8160
1478,514,5
1572,720,3
1667,725,3

Полученные мембраны исследовали при ультрафильтрации молочной сыворотки на лабораторном ультрафильтрационном модуле.

Мембрану помещали в ультрафильтрационную ячейку и заполняли дистиллированной водой или молочной сывороткой в объеме 100 мл при давлении фильтрации 0,2-0,3 МПа.

Пористость (W,%) определяли по формулам

где m - масса сухого образца, г;

m1 - масса образца, пропитанного жидкостью, г;

Vn - объем образца, пропитанного жидкостью, см3.

Vn=S·δ,

где S - площадь образца мембран (1×1 см), см2;

δ - толщина мембраны, см;

ρж - 1 г/см3 - плотность жидкости.

Vn=1·1=1 см3.

Толщину мембраны измеряли по ГОСТ 6507-78.

Для определения проницаемости засекали время t с первой упавшей каплей, затем измеряли объем жидкости, прошедшей через мембрану t при заданном давлении Р.

Проницаемость (Q л/м2·ч) определяли по формуле

где V - объем фильтра, л;

t - продолжительность фильтрации, ч;

S - рабочая поверхность мембраны, м2.

Полученные экспериментальные данные пористости, проницаемости и селективности мембран толщиной 0,16-0,17 мм по примерам таблицы 1 приведены в таблице 2.

Селективность мембран по белку проводили в соответствии с ГОСТ 23327-98. Определение величин адсорбции белка проводится статическим методом. В качестве адсорбтива использовали альбумин, составляющий основную часть белков животных и растительных тканей. Типичные представители: лактальбумин молока, альбумин сыворотки крови и т.д.

При статическом методе определения адсорбции из растворов измерения сводятся к определению концентрации исходного раствора С0 (ммоль/л) и концентрации раствора после достижения адсорбционного равновесия С1 (ммоль/л), которое устанавливается в результате встряхивания раствора с навеской адсорбента массой m (г). Величина удельной адсорбции а определяется по формуле

V - объем взятого для определения раствора, л.

Результаты испытаний показывают, что селективность полученных мембран зависит от пористости мембраны, ее проницаемости.

Величину избыточной адсорбции рассчитываем по формуле

Существенным отличием мембраны нового типа является ее пористая структура, определяемая наличием в формовочной смеси древесного угля.

Эта структура обладает рядом преимуществ перед прототипом:

- увеличивается селективность по белку от 63 до 75%;

- увеличивается проницаемость при низких давлениях от 43,2 л/м2·час до 137,58. л/м2·час;

- увеличивается величина избыточной адсорбции белка в 100 раз. Следовательно, за один цикл можно переработать в 100 раз больше, в частности, молочной сыворотки.

Таблица 2
№ п/пПористость W, %Селективность по белку молочной сыворотки В, %Проницаемость Q, л/м2·чИзбыточная адсорбция
По водеПо молочной сыворотке
111,67-00-
213,85-100-
314,717550,527,025,0·102
415,3365183,43137,585,5·102
513,336327,07,827,0·102
615,835911630,57-
718,3354336,3185,0-
818,42501467,51428,02-
99,52-00-
1011,00-00-
1112,00-00-
1212,17-00-
1311,82-00-
1414,097311,43,566,3·102
1515,777137,67,526,0·102
1616,256887,2525,675,9·102
Прототип1,3263,0-43,22,13

1. Смесь для формования ацетатцеллюлозной ультрафильтрационной адсорбционной мембраны, состоящая из раствора ацетата целлюлозы в растворителе ацетоне, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дисперсный наполнитель - активированный древесный уголь с размером частиц 85 мкм, а в качестве раствора ацетата целлюлозы в ацетоне содержит раствор диацетата целлюлозы в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас.%:

Диацетат целлюлозы5,0
Ацетон62,6-68,5
Активированный древесный уголь
с размером частиц 85 мкм26,5-32,4

2. Смесь для формования ацетатцеллюлозной ультрафильтрационной адсорбционной мембраны, состоящая из раствора ацетата целлюлозы в растворителе ацетоне, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дисперсный наполнитель - активированный древесный уголь с размером частиц 160 мкм, а в качестве раствора ацетата целлюлозы в ацетоне содержит раствор диацетата целлюлозы в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас.%:

Диацетат целлюлозы7,0
Ацетон67,7-78,5
Активированный древесный уголь
с размером частиц 160 мкм14,5-25,3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам гомогенизации молока. .

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к молочной промышленности для получения новых продуктов из творожной сыворотки. .

Изобретение относится к способу получения молочного обезжиренного молочного продукта с пониженным содержанием спор и бактерий, а также к устройству для осуществления этого способа.

Изобретение относится к установке и способу получения комбинации из молочного продукта, в частности кисломолочного продукта, пудинга и т.п., и по меньшей мере одной нагретой, кусковой и/или некусковой пищевой добавки, в частности фруктов, и/или пряностей, и/или овощей, и/или трав.

Изобретение относится к устройствам для получения гомогенных жидкостей и может быть использовано в пищевой промышленности для гомогенизации молочных продуктов. .

Изобретение относится к технологическому оборудованию для гомогенизации жидкостей, преимущественно пищевых, и может быть применено для получения высокодисперсных эмульсий при производстве медицинских препаратов, парфюмерной и косметической продукции.

Изобретение относится к молочной промышленности. .

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, преимущественно молока, и может быть использовано в молочной промышленности. .

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, преимущественно молока, и может быть использовано в молочной промышленности. .

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для раскисления молока

Изобретение относится к химической, пищевой, фармацевтической, парфюмерно-косметической отраслям промышленности и может быть применено для получения стабильных мелкодисперсных эмульсий, не склонных к седиментации, коалесценции и коагуляции

Изобретение относится к фильтровальной технике в пищевой промышленности, а именно к устройствам фильтрации пищевых жидкостей, преимущественно молока, и содержит вертикальный цилиндрический корпус, имеющий входной патрубок в боковой цилиндрической поверхности, нижний торец которой выполнен в виде диска с отверстием, под которым размещен выходной патрубок, а верхний торец закрыт крышкой, а также имеет внутренний фильтрующий элемент, при этом устройство снабжено фиксирующим адаптером для крепления фильтрующего элемента в корпусе и снимающим адаптером для смены фильтрующего элемента

Изобретение относится к гомогенизации и консервированию жидкостей, например молока, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области технологии и механизации доения коров, первичной обработки и переработки молока

Изобретение относится к сепараторам для молока и молочных продуктов и может быть использовано для одновременного получения нескольких компонентов с различными плотностями

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для смешивания растительного масла с жидкими минеральными компонентами при приготовлении биодизельного топлива

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для первичной переработки молока на фермах крупнорогатого скота, в основном фермерских хозяйств

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к молочной промышленности, для получения новых продуктов питания с обогащенным пищевым составом из вторичного молочного сырья (творожной сыворотки и пахты)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в основном для использования в личных подсобных и фермерских хозяйствах

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства новых молочных продуктов

Наверх