44 / 88
42
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
12/2011
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
Ключевые слова:
фильтраты проби
отических культур; мембранные ме
тоды разделения; проницаемость; се
лективность.
Key words:
pro biotic cultures filtrates;
membrane
separation
methods;
permeability; selectivity.
УДК: 664:579.22 (045)
В настоящее время баромембран
ные процессы широко используются
в различных областях промышлен
ности для обеспечения высокого ка
чества получаемых изделий: в хими
ческой и нефтехимической промыш
ленности; в биотехнологии и меди
цине; в пищевой промышленности и
др. [2].
К основным баромембранным
методам разделения жидких сис
тем относят обратный осмос (ОО),
ультрафильтрацию (УФ), микро
фильтрацию (МФ), нанофильтра
цию (НФ). В любом из этих процес
сов разделяемый раствор соприка
сается с полупроницаемой мембра
ной. Вследствие особых свойств
полупроницаемых мембран про
шедшая через них жидкость (пер
меат) обогащается или обедняется
одним или несколькими компонен
тами [3, 4, 6].
Отличительная особенность этих
методов – размер задерживаемых
частиц [5] (рис. 1).
Оптимизация параметров
процесса микрофильтрации
для стерилизации фильтратов
пробиотических культур
И.М. Сорокина
, ассистент,
А.Ф. Доронин
, канд. техн. наук, профессор,
Т.И. Демидова
, канд. техн. наук, доцент
Московский государственный университет пищевых производств
Культуральные жидкости (КЖ)
или фильтраты пробиотических
культур (ФПК) – отходы производ
ства бакпрепаратов и бакконцентра
тов – содержат промежуточные про
дукты и продукты бактериальной
метаболизации пищевых компонен
тов питательной среды. Они пред
ставляют особую ценность в качестве
основных и дополнительных ингре
диентов при производстве функцио
нальных продуктов питания (патент
РФ № 2397246 «Комплексный обога
титель пищевого продукта»).
Для улучшения качественных и са
нитарно микробиологических пока
зателей безопасности ФПК необхо
димо удалить остатки микроорга
низмов и их фрагментов из фильт
рата, но при этом максимально со
хранить физиологически активные
вещества. Авторы данной работы
предлагают использовать баромем
бранные методы для стерилизации
ФПК.
Так как средний размер клеток
бактерий равен приблизительно
0,5–1,5 мкм (500–1500 нм), то для
их полного удаления необходим
микропористый
мембранный
фильтр с размером пор менее 0,5
мкм (500 нм), т. е. необходима мик
рофильтрация ФПК.
При этом сохраняются все физио
логически активные вещества: ами
нокислоты, белки, витамины, моно ,
ди и полисахариды. Данные о сред
них линейных размерах молекул не
которых веществ (нм) приведены в
табл. 1.
По нашему мнению, для процесса
микрофильтрации ФПК наиболее
подходят трубчатые мембранные
модули на основе керамики. Данные
мембраны обладают рядом преиму
ществ: высокая пропускная способ
ность, соответственно, более высо
кие показатели производительности,
измеряемые потоком на единицу
времени или площади; высокие
(90–95 %) пористость и трещинос
тойкость; эксплуатация при высоких
(1–1,5 МПа) прямом и обратном дав
лениях; температура эксплуатации
до 900 °С, хорошо чистятся паром
при температуре 130 °С – имеется
возможность стерилизации паром;
стойкость по отношению к чистящим
средствам, таким как детергенты,
кислоты, щелочи с рН 0–13 (за ис
ключением фосфорной кислоты);
поддаются очистке в производствен
ном процессе (обратная промывка);
стойкость в эрозионных потоках со
скоростями 5–10 м/с; большой срок
службы; стойкость к механическому
воздействию и трению (внешнему
воздействию); стойкость к микробио
логическому воздействию; стабиль
ность создаваемых структурных пор
и возможность активного управле
ния ими в процессе производства
мембран [1].
Основная проблема при проведе
нии баромембранных процессов –
ослабление потока с течением вре
мени (в основном из за засорения
пор мембран).
За первые несколько секунд с нача
ла запуска мембраны на ее поверх
ности образуется концентрирован
ный поляризованный слой, раство
ренные вещества накапливаются, со
временем подвергаются необрати
мым изменениям и формируют на
поверхности мембраны намывные
слои. При этом концентрация ра
створенного вещества в погранич
ном слое у поверхности мембраны
повышается [3].
К основным методам снижения
концентрационной поляризации
можно отнести применение аппара
тов с узкими каналами, повышение
Рис. 1. Схема градации баромембранных методов по размерам разделяемых частиц (по
Ватсону и Харнбургу)
Размеры задерживаемых частиц, мкм
Для улучшения показателей
безопасности ФПК необходимо
удалить остатки микроорганизмов
и их фрагментов из фильтрата.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека