Mikrofiltracja: Mikrofiltracja w zakładzie

W ostatnich latach nastąpił szereg usprawnień w zastosowaniu MF do usuwania bakterii. Wprowadzenie na rynek membran Sterilox o tej samej średniej średnicy porów co membrany Membralox (1,4 μm), jednak o znacznie węższym ich rozkładzie pozwala na zwiększenie retencji bakterii obecnych w mleku. Kolejną innowacją jest procedura zaproponowana przez INRA (Insitut National de la Recherche Agronomique; National Institute for Agricultural Research), w której wykorzystano proces Bactocatch. Nowość w tym przypadku polega na wprowadzeniu drugiego stopnia MF, w którym obróbce poddaje się retentat z pierwszego stopnia. Objętość retentatu zawierającego komórki somatyczne, bakterie i przetrwalniki jest redukowana do 0,5% początkowej ilości mleka, co znacznie zmniejsza ilość produktu poddawanego działaniu wysokiej temperatury.

Usuwanie bakterii z mleka w bardzo wielu zakładach mleczarskich jest już standardową operacją mającą na celu wstępne przygotowanie mleka do produkcji serów. Podstawową korzyścią z zastosowania MF w tym zakresie jest kontrola ilości bakterii fermentacji masłowej (Clostridium butyricum), odpowiedzialnych za późne wzdęcia serów.

Oddzielanie i frakcjonowanie tłuszczu mlekowego

Oddzielanie tłuszczu mlekowego

Tradycyjne zastosowanie wirówek do odtłuszczania mleka powoduje stratę małych kuleczek tłuszczowych (o średnicy <0,5-1 μm), które są zatrzymywane w mleku. Zastosowanie membran MF o średnicy porów 1,4 μm umożliwia oddzielenie 88% tłuszczu, pod warunkiem że redukcja objętości przetwarzanego produktu (ang. volume reduction factor VRF, lub volume concentration factor VCF), obliczana jako stosunek początkowej objętości produktu do objętości retentatu, nie przekroczy 3.

Frakcjonowanie kuleczek tłuszczowych

Mikrofiltracja znalazła również zastosowanie do selektywnego rozdziału kuleczek tłuszczowych obecnych w mleku ze względu na ich różną wielkość. Odpowiednio prowadzony proces pozwala na produkcję śmietanki lub mleka o zwiększonej zawartości dużych lub małych kuleczek tłuszczowych. Aplikacja membran UTP o średnicy porów od 2 do 5 μm i kontrola parametrów procesu (np. temperatura, VCF, ciśnienie) umożliwia otrzymanie filtratu, w którym małe kuleczki tłuszczowe będą stanowiły od 25 do 75% tłuszczu obecnego w mleku, a pozostały tłuszcz (głównie duże kuleczki tłuszczowe), będzie zatrzymywany w koncentracie MF. Zmiana średniej wielkości kuleczek tłuszczowych wpływa na intensywność reakcji kuleczek tłuszczowych, np. z białkami.

Frakcjonowanie białek mleka

Podstawą frakcjonowania białek mleka z zastosowaniem membran MF jest różnica wielkości między micelami kazeinowymi a białkami serum. Średnia wielkość miceli kazeinowych wynosi 0,2 μm, podczas gdy białek serum 0,0036 μm. Dzięki zastosowaniu membran o średnicy porów od 0,1 do 0,2 μm istnieje możliwość fizycznego rozdziału białek mleka. Produktami tak prowadzonego procesu są retentat bogaty w micele kazeiny, określany jako koncentrat kazeiny micelarnej (ang. micellar casein concentrate, MCC) oraz permeat o zwiększonej zawartości białek serum, który stanowi surowiec do produkcji koncentratów i izolatów białek serum.

Joanna Ilczyszyn

Account Manager w Tetra Pak

Procesy membranowe w zakładach mleczarskich to dziś konieczność, co więcej, w nowoczesnej mleczarni techniki membranowe nie mogą dziś istnieć samodzielnie jako pojedyncze moduły. Tetra Pak dostarcza do mleczarstwa techniki membranowe i integruje je w kompletne linie technologiczne wykorzystując membrany ceramiczne, zwijane (spiralne). Przykładem takiego rozwiązania jest technologia Tetra Alcross Bactocatch oparta na module mikrofiltracji (MF) oraz innych urządzeniach takich jak wirówka Tetra Centri czy moduł pasteryzacyjny Tetra Lacta. Instalacja taka służy do produkcji mleka ESL. Zapewnia ona pełne oczyszczenie mleka z drobnoustrojów chorobotwórczych, przy jednoczesnym zachowaniu w mleku wszystkich najcenniejszych wartości odżywczych, witamin i minerałów. Jest to obecnie jedyna technologia zapewniająca naturalną świeżość mleka i długi okres jego przydatności do spożycia.

Innym przykładem jest zastosowanie membran przy produkcji sera, gdzie instalacje filtracji stosuje się do oczyszczania mleka (zamiast Baktofugacji) lub do standaryzacji białka (UF). Na kolejnych etapach produkcji sera pojawia się między innymi serwatka, która również podlegać może odpowiedniemu przerobowi przy wykorzystaniu procesów membranowych takich jak: zagęszczanie (RO, NF) lub standaryzacja białek serwatkowych (dla produkcji WPC, WPI itp.), odtłuszczanie (MF) a otrzymywany permeat może być poddany ponownie zagęszczeniu (RO i ROP). Solankę natomiast oczyszczać można za pomocą instalacji MF. Oczywiście to kilka przykładów zastosowania szeregu różnych technik membranowych, które zdecydowanie zwiększają efektywność procesu produkcji w zakładach produkcyjnych. Poniżej charakterystyka najważniejszych technik membranowych proponowanych przez Tetra Pak:

• Odwrócona osmoza (RO) – stosowana do odwodnienia serwatki, permeatu UF i kondensatu
• Nanofiltracja (NF) – stosowana, kiedy wymagane jest częściowe odsolenie serwatki, permeatu UF lub retentatu
• Ultrafiltracja (UF) – najczęściej stosowana do zagęszczania białek serwatkowych w mleku i serwatce oraz do normalizowania mleka przeznaczonego do wyrobu sera, jogurtu i innych przetworów mlecznych. Używana także do produkcji serka metodą membranową
• Mikrofiltracja (MF) – zazwyczaj stosowana do zmniejszenia liczby bakterii w odtłuszczonym mleku, serwatce i solance, a także do odtłuszczania serwatki przeznaczonej na koncentrat białka serwatkowego i do frakcjonowania białka.