مقاله کاربردها و چالش های فرآیند فیلتراسیون غشایی در صنایع لبنی

word قابل ویرایش
10 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

کاربردها و چالش های فرآیند فیلتراسیون غشایی در صنایع لبنی

خلاصه
در چند دهه اخیر، فرآیند فیلتراسیون غشایی با توجه به کیفیت عالی غذاهای فرآوری شده، رقابت پذیری و مقرون به صرفه بودن و درنهایت ایجاد محیط زیست سالم توجه زیادی را به خود جلب نموده است .در میان صنایع غذایی ، لبنیات بدون شک یکی از مهم ترین و پرکاربردترین حوزهها، جهت به کارگیری فرآیند فیلتراسیون غشایی می باشد. از مهم ترین مواردی که موجب ایجاد مشکلات عمده ای در فرآیند فیلتراسیونغشایی می شوند، می توان به کنترل رسوب، گرفتگی غشاها و نحوه تمیز کردن آن ها اشاره نمود. در این پژوهش برخی از کاربردها، چالش هاو راهکارهای مناسب جهت حل مشکلات فیلتراسیون غشایی در صنایع لبنی مورد بررسی قرار گرفته است .بررسی هایصورت گرفته در این زمینه نشان دادکه فرآیندفیلتراسیون غشایی در مقایسه با سایر روش ها در صنایع غذایی به دلیل اثرات مثیت آن، بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند.

کلمات کلیدی :چالش ها، صنایع لبنی ، فیلتراسیون غشایی ،کاربردها

١. مقدمه
به طور کلی ، گذراندن مایعات از غشاهای نیمه تراوا(فیلتراسیون) که تنها اجازه عبور به بعضی از مولکول ها را می دهند، در قرن اخیر پدیده شناخته شده ای است . البته ، این فرآیند تا قبل از ساخت اولین غشاهای استات سلولزی نیمه تراوای متقارن علی رغم تلاشهایLeob و Sourirajan در سال ١٩۵٩ استفاده تجاری نداشت .اولین کاربردهای آن در صنعت لبنی در اواسط دهه ١٩۶٠ معمول شد، اما استفاده موفق از آن تا اوایل دهه ١٩٧٠ میسر نگردید. در حال حاضر، اولتراسیون غشایی به عنوان یک واحد بهرهبرداری استاندارد در صنعت لبنی تلقی شده است [١].پیشرفت های قابل توجهیدر طراحی غشاها با تجهیزات بهتر صورت گرفت ، که جداسازی مولکولها یا ذرات مبتنی بر اختلاف اندازه از جمله این موارد است . در گذشته بیشترین کاربرد میکروفیلتراسیون در صنایع نوشیدنی ٠.۴۵ میکرومتر، استریلیزاسیون تجاری سرد برای مصارف دارویی ٠.٢ میکرومترو تامین آب خالص در فرآیندهای نیمه رسانایی ٠.١ میکرومتر بود . تا سال ١٩۶٠ با وجود درک اصول اساسی غشاهای مدرن صنایع مهمی در این زمینه وجود نداشت تا اینکه به تدریج با رفع برخی از معایب آنها نظیر قیمت بالا ، فرآیندهای کند و زمان بر ، غیر انتخابی بودن و غیره غشاها از آزمایشگاه به صنعت راه یافتند.
اساس فرآیندهای غشایی عبور مواد از میان صافی است ، که این امر توسط یک نیروی رانشی صورت می گیرد. این رانش در فرآیندهای غشایی به چهار دسته تقسیم می شود که شامل موارد زیر می باشد:
. اختلاف فشار : در فرآیندهای غشایی میکروفیلتراسیون ، اولترافیلتراسیون ، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس
. اختلاف پتانسیل الکتریکی : نظیر الکترودیالیز و الکترولیز غشایی
. اختلاف دما : مانند membrane distillation
. اختلاف غلظت : نظیر gas separation[٢]. طراحی بهداشتی تجهیزات لبنی ، امری لازم و ضروری است که بر همین اساس، تنها برخی از اقسام متعدد طرحهای فیلتراسیون غشایی می توانند به مرحله اجرا درآیند. تکنولوژیهای غشایی در صنایع لبنی به صورت نمادین در شکل زیر نمایش داده شده است ، شکل ١.

عوامل اصلی در تعیین این که آیا این طرح، کاربرد مناسبی در صنعت لبنی دارد یا نه ، به قرار زیرند:
. طراحی بهداشتی
. پایین بودن حجم داخلی
. مقاومت غشا در برابر استرس برشی شدید
. بازرسی ساده از تمام قسمت ها
. تعویض آسان غشا[١].
٢. فرآیندهای فیلتراسیون غشایی
قبل از توصیفکاربردها و چالش هایی که ریشه در فرآیندهای لبنی و توسعه محصول جدید با فرآیندهای غشایی دارند، ابتدا به تعریف̂ نها می – پردازیم .
١,٢. میکروفیلتراسیون (MF)
یک فرآیند جداسازی غشا فشار رانده با استفاده از غشاءمتخلخل با اندازه قطر منافذ بیشتر از ٠.١میلی متر است ، که اجازه حفظ تمام ذرات شیر را می دهد (سلولهای سوماتیک ، گلبولهای چربی ، باکتریها، و میسل کازئین ).
٢,٢. اولترافیلتراسیون (UF)
فرآیند جداسازی غشا فشار رانده با استفاده از غشاء متخلخل با متوسط اندازه قطر منافذ در محدوده ٠.٠٠١ تا ٠.١ می ی لمتر است . UF اجازه نفوذ لاکتوز، مواد معدنی انحلال پذیر، و سایر مولکولهای کوچک شیرو آب را می دهد. اساس یک سیستم اولترافیلتراسیون به صورت زیر نمایش داده شده است ، شکل ٢.

شکل ٢. سیستم اولترافیلتراسیون
٣,٢. نانوفیلتراسیون (FN)
یک فرآیند جداسازی غشا فشار رانده با استفاده از غشاء متخلخلبا متوسط اندازه قطر منافذ کمتر از ٠.٠٠١ میلی متر (١ نانومتر) می باشد.در این روش لاکتوز شیر و سایر اجزای درشت آن حفظ شده وباعث عبور یونهای معدنی انحلال پذیر تک ظرفیتی و آب می شود.
۴,٢. اسمز معکوس (RO)
یک فرآیند انتشار جداسازی غشاء فشار رانده با استفاده از فرآیندهای غشایی است .RO فرایند غلیظ سازی است که فقط اجازه نفوذ آب را می دهد.
۵,٢. الکترودیالیز (ED)
یک فرآیند غشاء که در آن جداسازی از یونهای باردار الکتریکی از یک میدان الکتریکی ناشی می شود[٢]. دامنه کاربرد و ابعاد انواع غشاهای میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس در زیر نشان داده شده است ، شکل ٣.

شکل ٣. دامنه کاربرد و ابعاد انواع غشاها
٣. کاربرد فرآیند فیلتراسیون غشایی در صنایع لبنی
کاربردهای فرآیندهای غشایی در صنایعغذایی را می توان به سه حوزه اصلی تقسیم نمود:
. صنعت لبنیات
. صنعت نوشیدنی
. صنعت گوشت [٣].
که در این پژوهش کاربردهای فرآیندهای غشایی درصنعت لبنیات مورد بررسی قرار گرفته است .
١,٣. تولید پنیر
امروزه تعدادی از انواع پنیر صنعتی ساخته شده در سراسر جهان با استفاده از UF و MF با توجه به دستور العمل های خاص که به طور مداوم نتیجهاستفاده از نتایج علم لبنیات می باشد، بهبود یافته است . تحولات اخیر در مورد تولید پنیر تازه و تنطیم عطر و طعم پنیر و بافت پنیر نرم برایپاسخ به خواسته های مصرف کنندگان و بهبود کیفیت پنیر ساخته شده از پودر شیر می باشد.پنیر Cantal از افزودن گونه های خاصی از مخمر به شیر ایجاد می شود، شکل ۴.

شکل ۴. پنیر Cantal
به کمک مقاومت مکانیکی غشاء سرامیکی و دانش حاصل از اثر تنش برشی بر روی خواص رئولوژیکی̂Hنها، استفاده از اولترافیلتراسیون برای تهیه انواع پنیرکشک شیری مانند Quarg، پنیر خامه ای،mascarpone، کاربرد دارد.اساس استفاده از شیر اولترافیلتر شده در فرآیند پنیرسازی این است که پروتئین های موجود در آب پنیردر داخل پنیر باقی می مانند و به این ترتیب راندمان پنیرسازی افزایش می یابد. بنابراین از پروتئین های آب پنیر استفاده بهتری می شود زیرا در روش سنتی حدود ٢٠ درصد از پروتئین های شیر به صورت ضایعات از دسترس خارج می شوند.با استفاده از روش میکروفیلتراسیون می توان اسپورهای باکتریهایی نظیر کلستریدیوم تایروبوتیریکوم را از شیر مصرفی برای تولید پنیر حذف کرد و از بادکردگی پنیر طی فرآیند رسیدن و نگهداری جلوگیری به عمل آورد و از آنجایی که امروزه استفاده از مواد نگهدارنده از طرف مصرفکنندگان چندان مورد پذیرش قرار نمی گیرد، بنابراین با استفاده از این روش می توان رضایت مصرفکنندگان را نیز تامیننمود[٢].
٢,٣. تولید آب پنیر
آب پنیر فرآورده جنبی صنایع تولید کننده پنیر و کازئین است . ترکیب آن با توجه به روندی که ازآن به دست می آید متفاوت بوده، اما می توان مشخصات آن را تقریبا مانند شیرتعیین نمود. در نتیجه ، آب پنیر هنوز هم حاوی مقدار زیادی از موادتغذیه ای (پروتئین و لاکتوز) در یک نسبت نامتعادل برای تغذیه بشر و دیگرموارد (پروتئین های جزئی ، عوامل رشد، و غیره) با غلظت بسیار پایین می باشد[٢].اولترافیلتراسیون کاربرد عمدهای در تولید پنیر دارد. در این روش ابتدا آب پنیر خارج می شود. استفاده مستقیم

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 10 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد