Maszyny i higiena: Mycie membran w zakładzie mleczarskim

Konieczność spełnienia wymagań klientów w stosunku do jakości produktów oraz ceny, optymalizacja kosztów wytwarzania, a także prawodawstwo z zakresu ochrony środowiska spowodowało popularyzację zastosowania membran w produkcji mleczarskiej.

W membranach zachodzi proces separacji zaliczany do grupy procesów filtracyjnych. Od filtracji klasycznej odróżnia go to, że osad jest wymywany i nie osadza się na błonie membrany. Strumień cieczy poddawanej rozdziałowi płynie wzdłuż powierzchni porowatej membrany, której struktura umożliwia przenikanie (permeację) części składowych przepływającej cieczy. Przebieg procesu zależy od ciśnienia transmembranowego.

Separacji membranowej poddaje się ciecze wieloskładnikowe celem oddzielenia części z nich. W wyniku przepływu przez membranę powstają dwa produkty procesu: koncentrat nazywany też retentatem będący zagęszczonym surowcem wzbogaconym o składniki zatrzymane na membranie oraz odciek zwany także permeatem składający się z wody i substancji, które przeniknęły przez membranę.

W przemyśle mleczarskim techniki membranowe stosuje się do oczyszczania mleka z zanieczyszczeń mikrobiologicznych (bakterie i ich przetrwalniki) bez poddawania obróbce cieplnej i bez zmiany składu chemicznego. Proces mikrofiltracji w tym przypadku prowadzi się na mleku odtłuszczonym ze względu na możliwość zarastania (blokowania) membran przez kuleczki tłuszczowe, których średnica jest zbliżona do bakterii i przetrwalników zatrzymywanych przez membranę. Dzięki temu można wydłużyć okres przydatności do spożycia takiego mleka (16-21 dni) w porównaniu z mlekiem pasteryzowanym (6-8 dni), przy jednoczesnym uniknięciu posmaku gotowania, jak to ma miejsce w przypadku obróbki UHT.

Innym zastosowaniem jest usuwanie bakterii z mleka przeznaczonego do produkcji np. serów. Podstawową korzyścią z zastosowania membran w tym zakresie jest kontrola ilości bakterii fermentacji masłowej (Clostridium butyricum), odpowiedzialnych za późne wzdęcia serów. Zastosowania technik membranowych w mleczarstwie pokazano na rysunku 1.

Do każdego w zastosowań pokazanych na rysunku 1 należy dobrać odpowiedni typ, rodzaj i przepuszczalność membrany by uzyskać zamierzony efekt. Szczegółowo o zastosowaniu membran w produkcji mleczarskiej pisał dr J. Kowalik w Forum Mleczarskim Biznes w 2011 r. – nr 3/2011 (11) dlatego poza najważniejszymi informacjami pomagającymi w omówieniu zagadnień higienizacji szczegółowo nie będą przybliżane.

W zależności od efektu jaki ma być uzyskany procesy nazywane są: mikrofiltracja, ultrafiltracja, nanofiltracja i odwrócona osmoza. Szczegóły dotyczące poszczególnych składników mleka oddzielanych w poszczególnych rodzajach procesu pokazano na rysunku 2. Na rysunku 3. pokazano wielkości oddzielanych cząstek w poszczególnych procesach membranowych.