Гиперфильтрация, основанная на явлении обратного осмоса, заключается в фильтрации молока под давлением через специальные перегородки - мембраны. Через поры специально подобранной мембраны могут проходить только молекулы воды.
Если под действием осмотического давления вода как растворитель переходит из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией через полупроницаемую мембрану, то при гиперфильтрации вода под избыточным давлением, большим, чем осмотическое, будет переходить через специально подобранную мембрану из раствора с большей концентрацией в менее концентрированный.
Гиперфильтрация позволяет сконцентрировать весь сухой остаток без разделения его на составные части путем выделения из молока только воды. Такому требованию наилучшим образом отвечают мембраны из ацетат-целлюлозы.
Мембрана состоит из двух слоев: основного, или поддерживающего, составляющего 99,8 % толщины всей мембраны, и полупроницаемого (30 мкм). Вода проходит сначала через полупроницаемый слой, а затем через основной и оказывается по другую сторону от концентрируемого сырья.
ДДС-система обратного осмоса используется для гиперфильтрации молока и молочных продуктов. При концентрировании гиперфильтрацией молочного сырья осмотическое давление обычно составляет 2,5-3МПа, поэтому рабочее давление доходит до 10МПа.
Гиперфильтрация цельного молока, обезжиренного молока и сыворотки через ацетат-целлюлозную мембрану позволяет удерживать в концентрируемых продуктах следующие количества отдельных составных частей сухого вещества (табл. 6).
Таблица 6
Показатель |
Задержано мембраной (%) при концентрировании |
||
молока |
обезжиренного молока |
сыворотки |
|
Сухой молочный остаток |
96,6 |
89 |
99 |
Жир |
100 |
- |
- |
Азотистые соединения |
100 |
100 |
100 |
Лактоза |
100 |
100 |
100 |
Зола |
97,8 |
84,6 |
90,3 |
В настоящее время находит применение концентрирование гиперфильтрацией обезжиренного молока и сыворотки. Концентрирование цельного молока гиперфильтрацией до массовой доли сухого остатка 40% практически ничем не отличается от аналогичной обработки обезжиренного молока, за исключением наблюдаемого осаждения жира на мембранах.
Не было обнаружено разницы в основных технологических показателях гиперфильтрации гомогенизированного и негомогенизированного молока.
Процесс гиперфильтрации протекает при комнатной температуре. Концентрирование гиперфильтрацией практически обеспечивает полное сохранение исходных свойств обрабатываемого продукта. Достигнуто концентрирование обезжиренного молока до массовой доли сухого остатка 32 % и сыворотки до 25-35%, разработан порядок мойки и дезинфекции мембран. Стоимость концентрирования единицы объема исходного сырья гиперфильтрацией меньше, чем выпариванием.
Таким образом, гиперфильтрация при отсутствии теплового воздействия на молочное сырье обеспечивает получение сгущенных молочных продуктов высокого качества при незначительных затратах на их производство. Отмеченные преимущества позволяют считать концентрирование молочного сырья, главным образом обезжиренного молока, гиперфильтрацией перспективным для молочной промышленности.