Membrany: Techniki membranowe w produkcji mleczarskiej

Wykorzystanie w przemyśle

W przemyśle mleczarskim wykorzystuje się cztery rodzaje modułów membranowych, zróżnicowanych pod względem systemu utrzymywania membrany oraz możliwości odbioru koncentratu. Są to układy płytowo-ramowe, rurowe, spiralne i z włókien wydrążonych.

Zaletą filtracji membranowej jest to, że w tym procesie wykorzystywane są założenia oparte na czysto fizycznym rozdziale składników bez stosowania obróbki termicznej, enzymatycznej lub chemicznej.

Obecnie stosuje się filtrację tangencjalną (cross-flow filtration) to znaczy, że nadawa (surowiec zasilający) płynie równolegle do membrany, dzięki czemu nie zapychają się jej pory. Cały proces regulowany jest określonym ciśnieniem w układzie. Ciśnienie transmembranowe (ang. trans membrane pressure) powstaje w wyniku spadku ciśnienia cieczy przepływającej przez jednostkę filtracyjną. Różnica ciśnień po obu stronach membrany stanowi siłę napędową procesu. Właściwy poziom ciśnienia jaki konieczny jest do prowadzenia procesu separacji uzyskiwany jest poprzez pompę zasilającą i cyrkulacyjną. Filtrację z użyciem membran wykorzystuje się do koncentracji, frakcjonowania lub klarowania, w celu uzyskania dwóch frakcji płynnych o różnym składzie.

Ze względu na przepływ strumienia cieczy zastosowanie mają dwa rodzaje instalacji: pracujące w trybie okresowym (inaczej określanym jako wsadowy) i ciągłym. W zakładzie, w którym przerabiane są niewielkie ilości mleka, najlepsze rozwiązanie to tryb okresowy polegający na tym, że surowiec przetłaczany jest ze zbiornika za pomocą pompy cyrkulacyjnej (w tym przypadku spełniającej zadanie pompy zasilającej) przez moduł membranowy. Retentat (koncentrat) wraca do zbiornika zasilającego, natomiast permeat (filtrat) kierowany jest do innego zbiornika. Proces koncentracji produktu trwa do osiągnięcia pożądanego współczynnika zagęszczenia.

Układ oparty na ciągłej pracy charakteryzuje się tym, że wyposażony jest w pompę cyrkulacyjną, która tłoczy surowiec przez membranę oraz wymiennik ciepła. Świeży surowiec podawany jest za pomocą pompy zasilającej z natężeniem równym odpływowi permeatu i retentatu.