Мембранные элементы в исполнении full-fit впервые появились в 70-х годах 20 века. Концепция full-fit подразумевает особую конструкцию мембранных элементов, которая дает возможность их многократной безразборной химической мойки и дезинфекции, исключая возможность паровой стерилизации. Благодаря возможностям многократной химической мойки и дезинфекции элементов, мембранные технологии заняли свою нишу во многих отраслях, где гигиена и санитария производства имеют одно из решающих значений.
Мембранные процессы разделения жидких сред в пищевой, перерабатывающей и биотехнологической промышленности – это решения, которые:
-
обеспечивают производство продуктов питания, обогащенных ценными компонентами в легкоусвояемой форме;
-
позволяют осуществлять глубокую переработку растительного и животного сырья с получением широкой гаммы функциональных ингредиентов;
-
помогают решать задачи по рациональному использованию сырья, увеличивая выход производимой продукции.
Основными технологиями мембранной фильтрации жидкостей являются процессы, основанные на движущей силе в виде приложенного давления, и они называются баромембранными процессами. В зависимости от размера пор мембран и прилагаемого давления, баромембранные процессы представлены следующими мембранными процессами:
Микрофильтрация – баромембранный процесс, который проводится при относительно низком рабочем давлении – обычно до 5 бар. Мембранные элементы для микрофильтрации имеют размер пор от 0,1 мкм до нескольких мкм. Основные задачи микрофильтрации это удаление крупных растворенных и коллоидных частиц из жидкой среды. В качестве примеров применения микрофильтрации можно привести осветление соков – удаление микрочастиц мякоти и микроорганизмов, производство молока длительного хранения без использования высокотемпературной обработки – удаление бактерий и спор мембранной микрофильтрацией. Также микрофильтрацией, например, можно разделить белки, находящиеся в мицеллярной форме, от белков, находящихся в неагрегированном виде.
Ультрафильтрация проводится при рабочем давлении от 2 до 10 бар. Размер пор мембран, в отличии от микрофильтрации, не измеряется в линейных размерах, а определяется молекулярной массой задерживаемых веществ. Наиболее широко ультрафильтрационные мембраны представлены отсечкой по молекулярной массе от 1 до 100 кДа. Ультрафильтрация используются в тех случаях, когда молекулярная масса разделяемых веществ отличается, как минимум, на порядок. В этом случае гарантировано эффективное разделение смеси. На практике, самый значимый сегмент применения ультрафильтрации - концентрирование и очистка белков животного и растительного происхождения.
Нанофильтрация – баромембранный процесс разделения жидких смесей с применением мембран с отсечкой от 150 до 1.000 Да. Рабочее давление процесса сильно зависит от химического состава и рН разделяемого раствора. В промышленности нанофильтрация проводится при давлении от 15 до 30 бар. Самым востребованным промышленностью процессом является разделение смесей сахаров от одновалентных ионов. Кроме обессоливания и концентрирования растворов углеводов, нанофильтрация востребована при концентрировании низкомолекулярных соединений биологического и химического синтеза.
Обратный осмос применяется при необходимости концентрирования всех компонентов исходного продукта. Наличие в исходных продуктах солей приводит к необходимости высокого рабочего давления из-за резкого роста осмотического давления смеси при концентрировании. В силу этого, на этапе становления мембранных технологий, обратный осмос называли гиперфильтрацией. Современные технологические решения позволяют использовать обратный осмос при получении концентрированных продуктов с содержанием сухих веществ до 28 % масс., в этих случаях рабочее давление может достигать 35 бар. Мембранные элементы обратного осмоса в специальном исполнении можно использовать при сгущении продуктов при температурах до 50◦С.
Презентации:
2. Пектин. Технология производства.
4. Мембранная фильтрация в вопросах и ответах. Брест, 2026.
Видеоролики: