بخشی از مقاله
چکیده
صنعت لبنیات یکی از اصلی ترین منابع تولید فاضلاب است. از بین پارامترهای اصلی پساب های لبنی، میزان بالای بار آلی خودنمایی می کند. دربین پساب های لبنی آب پنیر با داشتن BOD بین 30-45 و COD در حدود 60 g/l یک آلاینده بسیار قوی شناخته شده است و هر 3 لیتر آن فاضلابی برابر با زندگی دو نفر با معیارهای شهری در روز را بوجود می آورد. از این رو تصفیه و تغلیظ این ماده موجب جلوگیری از آلودگی محیط زیست و خطرات این ماده برای گیاهان و آبزیان و همچنین استفاده از مواد ارزشمند آن می شود. در این پژوهش از فرآیند اولترافیلتراسیون با غشا الیاف تو خالی پلی اتر ایمید برای عمل تصفیه استفاده شد. تاثیرات پارامترهای دما، فشار و سرعت جریان عرضی خوراک بر شار جریان عبوری و عبور لاکتوز و پس دهی پروتئین از غشا بررسی شد.
با افزایش دما شار افزایش یافت، با افزایش فشار شار افزایش یافت اما افزایش فشار موجب افزایش پدیده گرفتگی غشا شد که این پدیده کاهش شار و افزایش هزینه های عملیاتی را به همراه دارد و به همین مناسبت کار در فشار بالا پیشنهاد نمی شود. افزایش سرعت جریان عرضی خوراک باعث افزایش شار و کاهش گرفتگی شد و تاثیر تغییرات این پارامترها بر جدا سازی لاکتوز و پس دهی پروتئین بسیار کم بود. در تمامی آزمایشات لاکتوز به صورت کامل از غشا عبور کرده و درصد پس دهی پروتئین 93/7 بوده است.
کلمات کلیدی : تصفیه پساب لبنی، اولترافیلتراسیون، آب پنیر، غشا الیاف توخالی پلی اتر ایمید
مقدمه
آب پنیر محصول جانبی فرآیند تولید پنیر است به ازای تولید هر 1 تا 2 کیلوگرم پنیر، 8 تا 9 کیلوگرم آب پنیر بوجود می آید. به علت حجم بسیار بالای تولید و ترکیبات ارزشمندی که دارد در صنایع لبنی از اهمیت بسیاری برخوردار است. این ماده در حدود %50 مواد جامد شیر را داراست و شامل لاکتوز - قند شیر - ، پروتئین، مواد معدنی، چربی و ویتامین می باشد - 2،. - 3 آب پنیر به علت داشتن بار ارگانیکی بسیار بالا با BOD - نیاز بیولوژیکی اکسیژن - 40-30 و COD - نیاز شیمیایی به اکسیژن - 60 gr/l یک آلاینده بسیار قوی به حساب می آید - . - 2 و لذا اگر به داخل آب ها ریخته شود با جذب اکسیژن آن حیات آبزیان را به خطر می اندازد و اگر بدون خنثی سازی دفع شود هر 3 کیلوگرم، فاضلابی معادل زندگی دو نفر را در طی یک روز با معیار های زندگی شهری موجب می شود.آب پنیر را حتی نمی توان داخل چاه فرستاد زیرا بعد از مدتی کوتاه، پروتئین ها وچربی هایش خلل و فرج خاک را پر کرده و به مرور چاه را غیر قابل استفاده می کند - . - 1
سالانه در حدود 180 تا 190 میلیون تن آب پنیر در سراسر دنیا تولید می شود که فقط %50 آن ها در فرآیند تصفیه و تغلیظ قرار می گیرند - 7،. - 4 با ارزش ترین جز آب پنیر، پروتئین ها هستند که به دلیل فانکشنالیتی بالای آن در کنار ارزش غذایی از اهمیت بسیار بالایی در صنایع لبنی برخوردارند.علاوه لر ارزش غذایی خاصیت هایی همچون قابلیت انحلال بسیار بالا و ژله ای شدن و امولسیون کنندگی نیز دارند - . - 9 پروتئین های اصلی آب پنیر عبارت اند از: آلفا- لاکتا آلبومین - - -LA ، بتا- لاکتاگلوبین - B-LG - ، بوین سرم آلبومین - BSA - و شاخ های سنگین و سبک ایمونوگلوبین - . - 6 - - Igs به علت فانکشنالیتی عالی و ارزش غذایی زیاد، ارزش تجاری پروتئین تغلیظ شده 3 تا 40 برابر بیشتر از پودر آب پنیر تغلیظ نشده است - . - 7 از روش های بازیافت پروتئین می توان به دناتوره کردن پروتئین ها و استفاده از فرآیند کروماتو گرافیک و هیدرولیز آب پنیر نام برد که در مقیاس صنعتی به تجهیزات پیچیده ایی احتیاج دارند تا نتایج با بازده بالا را حاصل کنند و به روش معمول با توجه به هزینه بسیار بالا این فرآیندها بازده محصول کمی دارند - . - 8
روش قدیمی تغلیظ آب پنیر تبخیر گرمایی است که از مضرات این روش می توان به مصرف انرژی بالا و باقی ماندن لاکتوز در فاز تغلیظ شده و تغییر خواص آب پنیر با گرما نام برد، شایان توجه است که پروتئین های آب پنیر در مقابل گرما بسیار حساس اند و در دمای بالای 55ᵒ c خواص غذایی و کاربردشان را از دست می دهند - . - 5 اولترافیلتراسیون یک روش جایگزین و جذاب است که در آن از گرما استفاده نمی شود و تغییر فاز هم نداریم و همین قضیه باعث شده تا فرآیند تغلیظ با این روش اقتصادی تر از روش های دیگر می شود. اولترافیلتراسیون فرآیند جداسازی غشایی است که عموماٌ برای جداسازی ماکروملکول ها استفاده می شود و در صنایع لبنی برای بازیابی و جداسازی اجزای شیر استفاده می شود - . - 5
در فرآیند اولترافیلتراسیون پروتئین و چربی در پس غشا می مانند اما لاکتوز و مواد معدنی از آن عبور می کنند که این خصلت غشا موجب به کارگیری آن در تغلیظ و جداسازی پروتئین آب پنیر شده است - . - 10 از مشکلات این فرآیند می توان به کم شدن ظرفیت و کارایی غشا ها بعد از کارکرد طولانی به علت گرفتگی غشا ها اشاره کرد که می توان این پدیده را عامل اصلی محدود کننده در فرآیند غشایی حساب کرد - 12،. - 11در مجموع استفاده از اولترافیلتراسیون در صنایع لبنی موجب کاهش هزینه های عملیاتی ناشی از مصرف برق و بخار، بهبود ظرفیت و کارایی فرآیند کارخانه و افزایش کیفیت محصول می گردد.در فرآیند تغلیظ از مدول ها و جنس های متعدد و مختلف غشایی استفاده شده است که هر یک فواید و محدودیت های خاص خود را دارند در این پژوهش از غشا الیاف تو خالی پلی اتر ایمید استفاده و پارامترهای عملیاتی غشا و دما و سرعت جریان خوراک بر روی شار جریان عبوری از غشا ، غلظت اجزا در دو فاز تغلیظ شده و عبوری از غشا بررسی شد.
