Ультрафильтрационная мембрана на полимерной основе для разделения вторичного молочного сырья

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). Ультрафильтрационная мембрана на полимерной основе для разделения вторичного молочного сырья содержит, мас.%: полиамидное полое волокно - 92-94%, вода - 6-8%. Это позволяет уменьшить размеры пор мембраны. 4 табл.

 

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.

Известна ацетатцеллюлозная ультрафильтрационная мембрана, полученная из формовочной смеси, представляющей собой 7% раствор диацетата целлюлозы в ацетоне. Мембрану формуют из указанного раствора на подложке из двух слоев полиамидной технической ткани, прикрепленной к массивному стеклянному основанию. Проницаемость по творожной сыворотке достигает 0,085 л/мин, селективность по белку - 80%.

Существенным недостатком данной мембраны является недостаточная однородность структуры мелкопористой пленки / Патент РФ 2166856, МПК7 А23С 9/142, A01J 11/00. Ацетатцеллюлозная ультрафильтрационная мембрана. /В.М.Седелкин, Л.Ф.Рамазаева и др. // Изобретения. ПМ. - 2001. - №14. - с.289/.

Известна ацетатцеллюлозная мембрана УАМ - 500 (ЗАО НТЦ «Владипор», г.Владимир), содержащая в своем составе такие пластификаторы, как формамид и перхлорат магния, контакт которых с пищевыми продуктами нежелателен /ТУ 6-55-221-399-88/.

Известна ацетатцеллюлозная ультрафильтрационная мембрана на полимерной основе УЦАМ - СФ, полученная из формовочного раствора, представляющего собой 5%, 10% или 15% раствор полимера - ацетата целлюлозы в ацетоне. Мембрану получают в виде однородной ацетатцеллюлозной мелкопористой пленки толщиной 0,16-0,17 мм, пористостью 0,6-1,35%, проницаемостью при 20°С и давлении 0,2 МПа - 0,48-0,72 л/м2мин. Селективность по белку 61-72%. Избыточная адсорбция 2,127е-103 мг/г /Патент РФ №2093255. Способ получения ультрафильтрационных ацетатцеллюлозных мембран. Седелкин В.М. и др. // Изобретения. - 1998. - №31 - прототип/.

При использовании такой мембраны для ультрафильтрации творожной сыворотки наблюдаются невысокие адсорбционные свойства вследствие недостаточной однородности структуры мембраны и недостаточно высокие проницаемость и селективность. Причем на данной мембране невозможно ультрафильтрационное разделение такого вторичного молочного сырья, как пахта, вследствие недостаточного размера пор.

Поэтому была поставлена задача создания ультрафильтрационных мембран однородной структуры с достаточно высокой проницаемостью и селективностью, а также поиска принципиально новых полимерных композиций и полученных на их основе мембран для ультрафильтрации вторичного молочного сырья, не уступающих по основным эксплуатационным характеристикам существующим ультрафильтрационным мембранам.

Для решения поставленной задачи ультрафильтрационная мембрана на полимерной основе для разделения вторичного молочного сырья дополнительно содержит воду, а в качестве полимера содержит полиамидное полое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиамидное полое волокно 92-94%
вода 6-8%

Технический результат заявляемого способа получения мембраны заключается в том, что при проникновении воды между макромолекулами волокна, размеры пор уменьшаются, они становятся на порядок меньше размеров молекул белка, содержащихся во вторичном молочном сырье. Мембрана работает как ультрафильтрационная.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.

Полиамидное полое волокно подвергается набуханию в водной среде. Температура водной среды 20°С, полное набухание достигается через 3,5 ч и полиамидное волокно начинает работать как ультрафильтрационная мембрана. Ультрафильтрационная мембрана (полиамидная мембрана) представляет собой полимер (полиамидное полое волокно ВПУ - 15 - ПА), содержащий воду.

В таблице 1 представлена зависимость селективности от состава мембраны.

Как видно из таблицы, нецелесообразно вводить в состав мембраны менее 6% воды, т.к. значительно снижается селективность; больше 8% воды полимер содержать не может из-за ограниченности набухания. Наилучшими свойствами обладает мембрана, которая состоит из 92% полиамидного полого волокна и 8% воды.

Пористость определяли по формуле:

где m1 - масса образца, пропитанного жидкостью, кг;

m - масса сухого образца, кг;

Vn - объем образца, пропитанного жидкостью, см3;

ρж - плотность жидкости, г/см3.

В таблице 2 представлены данные по механической прочности при разрыве для мембран со следующим составом, мас.%: полиамидное полое волокно - 92%, вода - 8%.

В таблице 3 представлены данные о проницаемости мембран по вторичному молочному сырью для мембран со следующим составом, мас.%: полиамидное полое волокно - 92%, вода - 8%.

Проницаемость определяли по формуле:

где V - объем фильтрата, л;

S - рабочая поверхность мембраны, м2;

t - продолжительность фильтрации, мин.

В таблице 4 представлены данные по селективности мембран в зависимости от числа циклов фильтрации для мембран со следующим составом, мас.%: полиамидное полое волокно - 92%, вода - 8%.

Селективность определяли по формуле:

где C1 - концентрация растворенного вещества в исходном сырье, %;

С2 - концентрация растворенного вещества в фильтрате, %.

Адсорбционные характеристики полиамидных мембран, предназначенных для ультрафильтрации вторичного молочного сырья, определяли интерферометрическим методом. Время установления адсорбционного равновесия составляет 66 ч. Величина избыточной адсорбции 2,8е-103 мг/г.

Таким образом, задача изобретения решена за счет увеличения проницаемости и селективности. Селективность разработанных мембран изменяется в диапазоне от 59,3% до 82,5% при проницаемости по сыворотке 9,2-15,8 л/м2мин, в то время как у мембран, взятых за прототип, селективность 61-72%, а проницаемость 0,48-0,72 л/м2мин. Кроме того, данные мембраны позволяют выделять ценные белковые компоненты не только из молочной сыворотки, но и из пахты.

Таблица 1
Состав мембраны Селективность, %
Полиамидное полое волокно, % Вода, %
92 8 82,5
93 7 70
94 6 59,3
95 5 42,8
96 4 31
прототип 61
Таблица 2
Тип мембраны Диаметр волокна, мкм Р, Н Δl, мм σ, МПа ε, % Усредненные значения
Pср, Н σср, МПа Δlср, мм εср, %
1 8,0 73,0 30,8 73,0
2 9,5 66,9 36,5 66,9
3 9,4 57,1 36,1 57,1
4 Полое 1200± 10,6 45,3 40,8 45,3 9,9 38,3 63,4 63,4
5 волокно 0,05 9,9 73,3 38,1 73,3
6 9,8 64,4 37,7 64,4
7 9,5 65,4 36,5 65,4
8 10,1 59,7 38,8 59,7
9 10,0 61,6 38,5 61,6
10 12,8 66,9 49,2 66,9

Таблица 3
Число циклов пропускания (при ультрафильтрации) Давление фильтрации, МПа Проницаемость, Q, л/(м2мин)
По сыворотке По пахте
1 15,8 10,3
2 15,2 7,6
3 14,1 7,4
4 0,2 12,2 3,8
5 10,7 -
6 10,3 -
7 9,2 -
прототип 0,50 -
Таблица 4
Число циклов 1 2 3 4 5 6 7 Прототип
пропускания
(при
ультрафильтрации)
Селективность по 60 75 80 82,5 82,5 82,5 82,5 61
сыворотке,
%

Ультрафильтрационнная мембрана на полимерной основе для разделения вторичного молочного сырья, отличающаяся тем, что дополнительно содержит воду, а в качестве полимерной основы содержит полиамидное полое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиамидное полое волокно 92-94%
Вода 6-8%



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения сорбентов, в частности к получению оптически активных хиральных сорбентов, и может быть использовано в химической, фармацевтической и биохимической промышленности, медицине.
Изобретение относится к области мембранной техники и может найти применение для разделения жидкостей, в частности, в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности при создании особо чистых растворов.
Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано для разделения жидкостей в микробиологической, биохимической и фармацевтической промышленности.

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

Изобретение относится к пасте, пригодной для трафаретной печати, для получения пористой полимерной мембраны, которая может быть использована в электрохимических сенсорах, особенно в биосенсорах, предпочтительно для интегральной подготовки проб цельной крови.
Изобретение относится к области получения полимерных полупроницаемых мембран и может найти применение для разделения водных растворов в пищевой и химической отраслях промышленности, при обессоливании и очистке воды, в медицинской технике, при создании бытовых водоочистителей.

Изобретение относится к технологии получения мембран. .

Изобретение относится к пленочным материалам на основе уксуснокислых эфиров целлюлозы и может быть использовано в производстве пленок мембран и биофильтров медицинского назначения.

Изобретение относится к производству полупроницаемых мембран для очистки водных биологических жидкостей, в частности для очищения экстракорпоральной крови посредством гемодиализа.

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

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

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

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

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

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 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 пищевой промышленности и может быть использовано для раскисления молока. .

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

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

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

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к молочной промышленности, для получения новых продуктов питания с обогащенным пищевым составом из вторичного молочного сырья

Наверх