Концентрирование молочной сыворотки на мембранной установке с отводом поляризационного слоя

• Автор: Иванова, Светлана Анатольевна
• Шифр специальности: 05.18.04, 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 137 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕМБРАННЫЕ МЕТОДЫ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД, МЕМБРАННЫЕ АППАРАТЫ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТРАНСМЕМБРАННОГО ПЕРЕНОСА

1.1 Методы концентрирования молочной сыворотки

1.2 Применение мембранных методов при концентрировании

биологических сред

1.3 Мембранные аппараты, используемые для переработки

биологических сред

1.4 Математическое описание трансмембранного переноса

Выводы по главе, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕМБРАННОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ МАРКОВСКИХ ЦЕПЕЙ
2.1 Анализ применения теории марковских цепей в
случайных процессах
2.2 Описание процесса мембранного концентрирования
2.2.1 Классическая модель концентрирования
2.2.2 Описание процесса концентрирования, предусматривающего отвод поверхностной части поляризационного слоя
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕМБРАННОЙ УСТАНОВКИ НОВОГО ТИПА
3.1 Проведение экспериментальных исследований
3.2 Обработка экспериментальных данных и построение
поверхностей регрессии
3.3 Современное состояние и перспективы развития
мембранных установок
3.4 Анализ работы установки непрерывного действия
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕМБРАННЫХ
МЕТОДОВ
Выводы по главе
Заключение
Литература


Частично осветленная сыворотка поступает в вертикальную секцию сепарирующего устройства, в которой происходит отделение жира от сыворотки и окончательное выделение белков. По заполнении периферийного пространства белком осуществляется частичная разгрузка сепарирующего устройства от осадка. Сепарирование молочной сыворотки используется для выделения из нее сывороточных белков после их тепловой коагуляции. Однако барабаны обычных сепараторов - сливкоотделителей быстро забиваются казеиновой пылью, поэтому необходима частая остановка оборудования для чистки и мойки. Порог тепловой денатурации белков творожной сыворотки соответствует - °С, однако видимое хлопьеобразование (коагуляция) наступает при температуре около °С. Фильтрат получается мутным, часть фракций белковых веществ остается в сыворотке. Для более полного выделения белков творожной сыворотки необходимо вводить реагенты, которые сдвигают реакцию среды в щелочную сторону. Необходимая продолжительность теплового воздействия соответствует мин. В то же время выдержка при оптимальной температуре денатурации не должна превышать мин. Оптимальный режим выделения белков из творожной сыворотки: нагревание до °С; раскисление до pH 6,0 - 6,5 (кислотность °Т); выдержка - мин [0, 2]. Степень выделения белков при тепловой денатурации незначительна -около % от всех белков сыворотки. Поэтому для получения лучших результатов обрабатывают сыворотку с подкислением (соляной кислотой или кислой сывороткой). Для усиления тепловой денатурации в сыворотку необходимо вводить реагенты - коагулянты, которые сдвигают реакцию среды в кислую сторону. Белки из сыворотки выделяют также при введении в нее ионов - коагулянтов, в частности кальция. Введение щелочей (гидроксильной группы) также вызывает коагуляцию белков, однако это приводит к потемнению сыворотки. После нагревания сыворотки до температуры коагуляции по полому валу мешалки в продукт поступает коагулянт. После отключения мешалки происходит отстаивание сгустка. Всплывающий на поверхность белок снимается и удаляется из аппарата. Сыворотка, освобожденная от белка, удаляется из аппарата. По данным Храмцова А. Г. [0, 2], максимальное выделение белков наблюдается при тепловой денатурации с коагуляцией кислотно-щелочным способом. Смещение реакции среды (при раскислении сыворотки гидроксидом натрия или карбонатом натрия после подкисления соляной кислотой) в строну повышения pH обеспечивает дополнительное выделение белков. Однако хлористый кальций хорошо действует только в свежей подсырной сыворотке, что несколько ограничивает его практическое применение. Особого внимания заслуживает концентрирование сыворотки вымораживанием. Сущность способа основана на том, что температура застывания раствора всегда ниже, чем температура замерзания растворителя. Криоконцентрирование молочной сыворотки включает две основных операции: замораживание и разделение полученной суспензии. Молочная сыворотка подается из резервуара насосом через форсунки в камеру кристаллизации. Капли распыленной сыворотки в процессе падения интенсивно испаряют влагу, отбирают тепло, что способствует образованию внутри частиц кристаллов льда. Сгущенный концентрат частицы льда собирается в сборнике, и отводятся насосом к центрифуге для отделения льда от концентрата. Способ вымораживания, представляя определенный интерес с энергетической и технологической точек зрения, пока практического применения в процессах промышленной переработки сыворотки не нашел. При гельфильтрации в качестве молекулярного сита используют гидрофильные гели: модифицированные декстраны микробиологического происхождения, полиакриламид, агароза и др. Благодаря множеству гидроксильных групп в сетеподобной полисахаридной структуре сефадексы сильно набухают в воде и водных растворах. Гели представляют собой неионный материал, поэтому их можно применять для разделения заряженных и электронейтральных веществ. Структура каждого вида геля характеризуется степенью плотности поперечных связей частиц. Разработаны методы выделения гельфильтрацией чистых белков из сыворотки и обезжиренного молока [2]. Г'ельфильтрация является эффективным методом разделения компонентов молочной сыворотки.