CC BY
91
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
Микро- и ультрафильтрация на керамических мембранах
при производстве соков
О.Я.Вопияшин
Компания Abacus analytical system GmbH
Сохранение состава плодовых и овощных соков в процессе их получения и обработки требует применения специальных фильтрационных технологий, предотвращающих изменение состава и позволяющих сохранить, например, витамины, содержащиеся в соках и разрушающиеся при тепловой и химической обработке.
Фильтрование на керамических мембранах широко используется в различных областях: фармацевтике и биотехнологии, молочной, пищевой и химической промышленности, водоочистке и др.
Рис. 1. Электронная фотография мембраны
Рис. 2. Установка для фильтрации сока производительностью 5000 л/ч
При производстве соков и их концентратов фильтрация может применяться на нескольких технологических стадиях: фильтрация свежеотжатого сока, концентрирование сока, заключительная фильтрация (холодная стерилизация) сока перед розливом.
Применение керамических фильтров позволяет также организовать эффективное производство высококачественного пектина (из яблочных, айвовых и грушевых выжимок). После дробления, депектинизации и отделения сока остаются выжимки, из которых можно выделять пектин. Эти выжимки обрабатывают соответствующим ферментом, после чего удаляют низкомолекулярные вещества и не-ферментолизованные остатки. Для этого смесь фильтруют на керамическом фильтре. В процессе микрофильтрации идет также дополнительная отмывка от ненужных остатков различных веществ, в результате получается хорошо отфильтрованный раствор чистого пектина. Далее производится концентрирование раствора пектина ультрафильтрацией и его сушка. В результате получается высокочистый пектин, который находит очень широкое применение в пищевой промышленности.
Использование мембранной технологии в производстве соков очень эффективно с экономической точки зрения, поскольку позволяет:
уменьшить удельную стоимость процесса фильтрации (керамические фильтры отличаются долговечностью, следовательно, не требуется через полтора-два года закупать новый комплект фильтров, как в случае с полимерными мембранами; реже проводится регенерация фильтров, что также удешевляет процесс);
начать фильтрацию сразу после процесса дробления и депектинизации, вся масса
может подаваться непосредственно на фильтр. На этом этапе можно «домывать» остатки сока из выжимок, тем самым увеличивая выход готового продукта;
не применять соосадители, такие как бентонит, кизельгур, желатин (тем самым повышается качество сока -при его производстве не вносятся никакие посторонние ингредиенты);
технологически эффективно проводить стерилизацию фильтрационного оборудования.
На одних и тех же фильтрах можно фильтровать как окрашенные, так и неокрашенные соки, так как при регенерации мембран происходит полное удаление красителя с керамического фильтра.
В сезон отсутствия соков можно фильтровать и другие напитки, например, питьевую воду для розлива в пластиковые бутылки, получая стерильный фильтрат.
При использовании мембранной фильтрации на керамических фильтр-элементах в технологических процессах возможна фильтрация жидкостей при экстремальных производственных условиях (высокая температура, большое давление, а также широкий диапазон рН среды от 0 до 14). В отличие от полимерных, только керамические мембраны, которые конструктивно состоят из крупнопористого керамического носителя и тонкодисперсного фильтрующего слоя, нанесенного на поверхность носителя (рис. 1), выдерживают эксплуатацию при таких экстремальных условиях.
Керамические мембраны не требуют ежегодной замены (срок службы керамических мембран составляет 10-15 и более лет), не требуют консервации и специальных дорогостоящих моющих средств.
Немаловажное значение в производственных условиях имеет «человеческий фактор». В процессе эксплуатации практически невозможно привести в негодность керамические мембраны из-за неправильно выбранных технологических режимов ввиду их чрезвычайно высокой стойкости к щелочам, кислотам, органическим растворителям, температуре и большой механической прочности.
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
Непосредственно производством керамических фильтров в мире занимается ограниченное число фирм, но значительно больше компаний, которые выпускают фильтрационное оборудование, покупая готовые фильтр-элементы у производителей керамики.
Керамические мембраны для микро-, ультра- и нанофильтрации (диа-фильтрации) изготовляются из особо чистого а-А1203, 7г02 и ТЮ2, имеют размер пор от 0,001 до 15 мкм и обладают повышенной химической стойкостью и производительностью.
Керамические мембраны стерилизуются горячими химическими растворами (2-3%-ным ЫаОН, 2%-ным ИЫ03), горячей водой (83...85 оС) и паром. Они регенерируются многократно, имеют большой срок службы с неизменными параметрами фильтрации. Корпус фильтрационных модулей изготовляется из стали марки 316 1_, титана, циркония, тантала, сплава На$1е!!оу, а сами модули при необходимости могут быть покрыты внутри инертным материалом (РТРА). Оборудование для фильтрации состоит из модулей, поэтому производительность таких установок может варьироваться в самых широких пределах.
27 октября 2004 г. состоится
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, посвященная 75-летию Всероссийского научно-исследовательского института консервной и овощесушильной промышленности (ВНИИКОП) на тему «ПЛОДООВОЩНЫЕ КОНСЕРВЫ -ТЕХНОЛОГИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ, КАЧЕСТВО, БЕЗОПАСНОСТЬ».
Основные направления конференции:
- технология консервированных фруктовых и овощных продуктов (сырье, первичная обработка фруктов и овощей, тепловая стерилизация, замораживание, асептическое консервирование, новые виды продукции);
- оборудование для переработки фруктов и овощей;
- тара и тарные материалы;
- качественные показатели продукции и методы их определения, показатели безопасности;
- ингредиенты, используемые при производстве плодоовощных консервов;
- сушеные фрукты и овощи, пищевые концентраты с использованием плодоовощного сырья и полуфабрикатов;
- микробиологические аспекты плодоовощных консервов;
- хранение плодоовощного сырья.
Заявки на участие направлять по адресу: 142703, г. Видное, Московская обл., ул. Школьная, д. 78 Тел./факс (095) 541-08-92 E-mail : vnikop@t50.ru
Для производства концентрата сока (например яблочного) с производительностью 5000 л/ч достаточно использовать ультрафильтрационную установку непрерывного действия на керамических мембранах, состоящую из 4 модулей с фильтрующей поверхностью 37 м2, работающую в полуавтоматическом режиме фильтрации све-жеотжатого полностью энзимирован-ного сока (рис. 2).
Такая фильтрационная установка имеет собственную емкость для химической мойки с малыми емкостями для концентрированных растворов щелочи и азотной кислоты, которые подаются сюда с помощью мембранного насоса. Химическая мойка фильтрационной установки осуществляется после того, как производительность мембран падает до 1000-1200 л/ч. Периодичность мойки зависит от характеристик фильтруемой жидкости и для яблочного сока составляет 36-48 ч.
Установка смонтирована на общей станине и имеет габариты 4,5x2x4,5 м (д/ш/в). Потребляемая мощность 56 кВт.
Условия фильтрации для яблочного сока: содержание сахара 12-15° Впх, содержание сухих веществ около 5 %, температура фильтрации 54...58 °С.
Рис. 3. Сок яблочный до и после фильтрации
При указанных условиях получается фильтрованный сок со значением ЫТ11 = 0,09 (рис. 3).
При получении концентрата сока содержание сухих веществ в нем составляет 40 %.
На такой установке можно фильтровать также сок из груши, вишни, винограда, тыквы и других фруктов, а также неэнзимированные свежеотжа-тые соки перед розливом.
€
Abacus Abacus
analitical system gmbh analytical systems
Промышленное оборудование для фильтрации, аналитические приборы и лабораторное оборудование
ш
MEMBRA CW
Fi Itersy steme
Промышленные I
и полупромышленные системы I микро/ультра/нано фильтрации на керамических мембранах I
BI0NEX
Хроматографы для анализа воды, соков, пива и др. напитков на анионы, катионы, органические кислоты, белки и проч.
»¿V' elementar
чво Analysensysteme GmbH
Элементные анализаторы для контроля качества воды и сырья Ферменторы/Биореакторы Гель-документирование Общелабораторное оборудование
113105, Москва, ул. Нагатинская, д. ЗА Тел./факс: (095) 232 0210, 111 4077 E-mail: info@abacus-as.ru http://www.abacus-as.ru
