PROCESY MEMBRANOWE W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM opracowanie: P.Króliczak, T.Jankowski POZNAŃ 2008
2 Współczesna technologia zna wiele metod oczyszczania produktów, jak np. chromatografię wielkoskalową, wytrącanie, krystalizację, wirowanie, destylację, sedymentację i inne. Membranowe techniki rozdzielania mieszanin przez długi okres czasu traktowane były jako pomocnicze metody separacyjne w skali laboratoryjnej. Ostatnie lata sprawiły, że możliwym stało się stosowanie technik membranowych na dużą skalę. Związane to jest z rozwojem chemii tworzyw sztucznych, a szczególnie polimerów syntetycznych, z których zbudowana jest większość wysoce przepuszczalnych i selektywnych membran. W technologii żywności stosuje się z powodzeniem takie odmiany technik membranowych jak: mikrofiltracja, ultrafiltracja, odwrócona osmoza, elektrodializa, nanofiltracja. Korzyści wynikające ze stosowania wyżej wymienionych metod to przede wszystkim: -możliwość jednoczesnego zagęszczania, frakcjonowania i oczyszczania roztworów, -redukcja do minimum termicznej degradacji składników żywności i mikroorganizmów, -niskie zużycie energii, -eliminacja przemian fazowych rozdzielanych składników (jak np. przy destylacji), -prosta, modułowa budowa urządzeń. PODSTAWOWE POJĘCIA I PARAMETRY OPISUJĄCE TECHNIKI MEMBRANOWE Permeat - filtrat; roztwór przenikający przez membranę filtracyjną, zawierający rozpuszczalnik wraz z cząstkami, które nie zostały zatrzymane na filtrze. Retentat - roztwór zawierający zatrzymane na filtrze cząstki. Polaryzacja stężeniowa membrany - zjawisko adsorpcji drobin na powierzchni membrany, powodujące zalepianie się por. Pod wpływem działającego na membranę ciśnienia, zatrzymane na niej cząstki akumulują się tworząc warstwę żelową lub tzw. wtórną membranę. Powoduje to spadek szybkości filtrowania.
3 Strumień objętości (flux rate) Wyraża objętość otrzymanego permeatu na jednostkę powierzchni filtra. W początkowym etapie filtracji, gdy filtr nie jest jeszcze zapchany, przyjmuje wartość: J P R g R m gdzie: P - transmembranowa różnica ciśnień - różnica ciśnień osmotycznych filtrowanego roztworu i permeatu R g - opór hydrauliczny warstwy żelu R m - opór hydrauliczny membrany. Ponieważ ciśnienie osmotyczne dla makromolekuł w roztworze jest bardzo niskie i rośnie dopiero w przypadku wysokiej koncentracji warstwy żelowej na membranie, to wzór ten ma postać: J P R g R m Gdy membrana ulega polaryzacji, tworzy się na niej warstwa żelu, wówczas strumień objętości wyrażamy jako: J K lnc lnc gdzie: K - współczynnik przenikania masy C g - koncentracja warstwy żelu C s - koncentracja filtrowanego roztworu. Współczynnik odrzucenia (R) - wyraża ilość materiału, który przechodzi przez membranę lub jest przez nią odrzucany. Gdy R ma wartość równą l, to 100% materiału jest odrzucane, gdy wartość ta wynosi 0, to membrana jest całkowicie przepuszczalna. Wyraża to wzór: g s
4 ln(cf / Co ) R ln(vo / V f ) gdzie: C f - końcowa koncentracja roztworu w retentacie, C o - początkowa koncentracja roztworu, V o - początkowa objętość roztworu, V f - końcowa objętość retentatu. Równanie to jest prawidłowe przy założeniu, że retentat jest całkowicie homogenny, co jest jednak warunkiem trudnym do osiągnięcia z powodu tworzącej się na membranie warstwy żelowej. Wartość współczynnika R jest funkcją tych wszystkich czynników, które wpływają na polaryzację, jest też funkcją molekularnej wielkości i kształtu rozdzielanych cząstek. Punkt odcięcia (cut-off) - masa molekularna, przy której co najmniej 90% cząstek globularnych o tej właśnie masie jest na danym filtrze zatrzymywane. W wielu przypadkach punkt odcięcia jest właśnie tą wielkością, którą producent podaje na opakowaniu jako różnicującą poszczególne filtry. MODYFIKACJE PROCESÓW MEMBRANOWYCH Przeciwdziałanie, zjawiskom powodującym zanieczyszczenia membran spowodowało duży postęp w dziedzinie konfiguracji modułów membranowych, materiałów membran i optymalizacji dynamiki cieczy w sąsiedztwie membrany. Wydajność procesów membranowych znacznie się zwiększyła po opracowaniu systemu: wykorzystującego zasadę równoległego przepływu zawiesiny do powierzchni przegrody (cross-flow). Zasadę filtracji stycznej opisuje rysunek:
5 Jednym z parametrów charakterystycznych dla filtracji stycznej jest ciśnienie transmembranowe, które przyjmuje tu wartość: Pi Po PTM Pf 2 gdzie: P i - ciśnienie na wejściu, P o - ciśnienie na wyjściu, P f - ciśnienie filtratu. Zaletą tego układu jest stosunkowo wolniejsze niż w typowej filtracji zapychanie się membrany, a to dzięki temu, iż styczny ruch cieczy nieustannie zmywa tworzącą się na powierzchni filtra warstwę zanieczyszczeń. Wydajność i efektywność procesów membranowych jest dodatkowo polepszana poprzez niewielkie wymiary przekrojów przepływu zawiesin i roztworów. Zapewnia to burzliwy ruch cieczy i duże siły ścinające na powierzchni membrany. Znane są też rozwiązania konstrukcyjne mikrofiltrów z wirującymi powierzchniami filtrującymi, a także układy, w których zachodzi przepływ pulsacyjny lub też kierunek przepływu zawiesiny jest co pewien czas odwracany tak, aby zakłócić ustalony profil polaryzacji stężeniowej i usunąć cząstki z powierzchni membrany. RODZAJE FILTRÓW STOSOWANYCH W PROCESACH MEMBRANOWYCH. Filtry stosowane w procesach membranowych są zwykle wykonane z materiałów ceramicznych lub syntetycznych polimerów, takich jak polisulfon, teflon czy octan celulozy.
6 Materiały te nie są cytotoksyczne, ani też w żaden inny sposób nie wpływają na filtrowany roztwór. Ściany membran filtrów charakteryzują się anizotropową strukturą, tzn. kanały por rozszerzają się od powierzchni membrany w głąb jej struktury. Dzięki temu cząsteczki, które są zatrzymywane przez daną membranę, zatrzymują się na jej powierzchni i nie zapychają światła kapilar w jej wnętrzu (rysunek poniżej). Stosowane są podstawowe typy filtrów: -płaskie, -spiralne, -kapilarne. -rurowe Filtry płaskie (flat disk) stosuje się często w konfiguracji z innymi rodzajami separatorów, np. wirowaniem komórek. Filtry kapilarne zbudowane są z wiązki cienkich rurek umieszczonych w cylindrycznym pojemniku. Ciecz zawierająca oddzielane cząstki przepływa przez kapilary, gdzie ulega rozdzieleniu: cząsteczki małe przenikają przez ściany membrany na zewnątrz do przestrzeni międzykapilarnej, zaś cząsteczki duże opuszczają kapilary. Filtry spiralne zbudowane są z membran nawiniętych spiralnie na cylindryczny przewód odbierający filtrat.
7 Wybór stosowanej membrany zależy od wielu czynników, np. strumienia objętości przepływu, masy molekularnej odcinanych cząstek, lepkości roztworu, stopnia adsorpcji białek, itp. PODZIAŁ I CHARAKTERYSTYKA PROCESÓW MEMBRANOWYCH. Podział procesów membranowych przedstawiony poniżej opiera się na wielkości rozdzielanych w danej metodzie cząstek. Za pomocą tradycyjnych metod separacji można rozdzielić cząstki o wielkości nie mniejszej niż 2 m. Wszystkie mniejsze cząstki mogą być wydzielane z roztworów za pomocą technik membranowych. Wielkość rozdzielanych cząstek jest podstawą przedstawionego poniżej podziału. Mikrofiltracja (MF) W mikrofiltracji używa się membran o porach rzędu 0,l-5 m. Za pomocą mikrofiltracji usuwa się z roztworu drobne zawiesiny, komórki bakteryjne, niektóre wirusy, drobiny surowców roślinnych, cząstki tłuszczu w emulsjach (np. mleka). Wizualnym efektem tego procesu może być zmiana barwy filtratu, obniżenie się mętności, spadek intensywności rozpraszania światła. Głównym zastosowaniem mikrofiltracji jest więc klaryfikacja roztworów, wydzielanie biomas komórkowych, a także sterylizacja pożywek (tzw. sterylizacja "na zimno"). Siłą napędową procesu mikrofiltracji jest różnica ciśnień hydrostatycznych po obu stronach przegrody, rzędu 0,05-0,5MPa. Mikrofiltrację prowadzi się często w układzie stycznym (filtracja styczna, ang. "cross-flow", "tangential flow"), co w większej mierze zapobiega odkładaniu się osadu na powierzchni membrany. Ultrafiltracja (UF) Membrany stosowane w ultrafiltracji mają pory rzędu 0,005-0,1 m (5-100nm), a różnica ciśnień na membranie w tym procesie wynosi 0,2-1,0 MPa. Proces ultrafiltracji umożliwia jednoczesne frakcjonowanie i zagęszczanie wybranych składników cieczy. Permeat po UF nie zawiera już białek, polisacharydów, wirusów, niektórych
8 barwników, enzymów i witamin, natomiast pozostają w nim proste cukry, kwasy organiczne, zdysocjowane jony nieorganiczne i większość produktów degradacji cieplnej. Mętność ultrafiltratu całkowicie zanika i nie obserwuje się już zjawiska rozpraszania światła. Nanofiltracja (NF) Nanofiltracja to proces, który obejmuje zakres separacji substancji o wymiarach w granicach 0,001-0,005 m (l-5nm). Zatrzymywane są tu aminokwasy, proste cukry, enzymy i niektóre jony. Frakcja ta zawiera wiec większość substancji pochłaniających promieniowanie ultrafioletowe (cukry i produkty ich rozpadu), substancje odpowiedzialne za smak i zapach, substancje zabarwiające. Permeat jest jasno zabarwiony, klarowny, zawiera tylko niektóre sole i cząstki o małej masie cząsteczkowej (np. alkohole). Sposób separacji składników w procesie NF jest połączeniem przepływu kapilarnego, typowego dla MF i UF, z mechanizmem rozpuszczająco-dyfuzyjnym, charakterystycznym dla odwróconej osmozy (RO). Membrany nanofiltracyjne posiadają różne zakresy selektywności, począwszy od przegród o wysokiej nieprzepuszczalności dla NaCl, poprzez membrany wybiórczo zatrzymujące niektóre jony, do takich, które zatrzymują cząsteczki kwasów. Odwrócona osmoza (RO) Proces ten przebiega na membranach o średnicy por 0,0001-0,001 m (0,1-1,0nm). Przez taką przegrodę przenika wyłącznie rozpuszczalnik, tak więc RO może być uważana bardziej za proces zagęszczania niż separacji. Przepływ rozpuszczalnika następuje przeciwnie do ciśnienia osmotycznego, toteż aby proces RO mógł zajść musi być wytworzona duża różnica ciśnień po obu stronach membrany, rzędu 1-10MPa. Mechanizm selektywnego działania membran RO tłumaczy się modelem rozpuszczająco-dyfuzyjnym, gdzie znaczenie ma powinowactwo membrany i składników roztworu oraz szybkość ich transportu w membranie. Składniki o większym powinowactwie do materiału membrany, rozpuszczają się w niej łatwiej od innych składników, a membrana spełnia
9 funkcję fazy ekstrakcyjnej. W dalszym etapie procesu zachodzi transport składników w membranie na zasadzie dyfuzji molekularnej, zaś różnice w dyfuzyjności danego składnika decydują o przepuszczalności membrany. Selektywność membran RO jest więc połączonym efektem rozpuszczalności i dyfuzyjności składników zagęszczanego roztworu. Membrany stosowane w RO mają strukturę niesymetryczną, z warstewką selektywną o submikronowej grubości, wykonaną najczęściej z octanu i innych estrów celulozy oraz z poliamidów, naniesioną na drugą, grubszą warstwę podporową o większej porowatości. Proces RO stosuje się od wielu lat na dużą skalę do otrzymywania wody pitnej z wód morskich i wód zasolonych oraz do uzdatniania wody w przemyśle farmaceutycznym i elektronicznym. Perwaporacja (PV) Perwaporacja pozwala na rozdzielenie ciekłej mieszaniny z częściowym jej odparowaniem - permeat występuje w postaci pary. Membrany stosowane w PV mają porowatość podobną jak w RO, a transport masy zachodzi na zasadzie mechanizmu sorpcyjno-dyfuzyjnego. Tak więc po jednej stronie membrany następuje adsorpcja i rozpuszczanie się składników danego roztworu, następnie rozpuszczone cząsteczki dyfundują w membranie i z jej drugiej strony ulegają desorpcji ("odparowaniu"). Efekt rozdzielania składników roztworu wynika, podobnie jak w RO, z różnic sorpcji i rozpuszczalności w membranie. Różnice te są natomiast efektem specyficzności oddziaływań układu membrana-ciecz lub też wynikiem uprzywilejowanej sorpcji cząstek o mniejszym rozmiarze. Praktyczne zastosowanie procesu perwaporacji zmierza do zastąpienia tym procesem konwencjonalnej destylacji. Elektrodializa (ED) Elektrodializa to proces membranowego rozdzielania roztworów ciekłych, których składniki jonowe (sole, kwasy,
10 zasady) przenikają przez membrany pod wpływem różnicy potencjałów zewnętrznego pola elektrycznego. W procesie tym membrany są jonowymienne, mają albo ładunek dodatni (przepuszczalne dla anionów - anionity), albo ładunek ujemny (przepuszczalne dla kationów - kationity). Kationity wytwarzane są poprzez fizyczne lub chemiczne unieruchomienie w cienkich foliach wykonanych z polimerów, grup sulfonowych o właściwościach silnie kwaśnych lub grup karboksylowych o właściwościach słabo kwaśnych. Anionity natomiast mają unieruchomione grupy amoniowe, silnie zasadowe lub słabo zasadowe grupy aminowe czy też fenolowe. W ostatnich latach opracowano już membranę dwupolarną, umożliwiającą elektrodializę w pojedynczej membranie. Proces ED ma zastosowanie do odsalania wody morskiej oraz uzdatniania wody technologicznej, a także do innych procesów demineralizacji. Omówione wyżej procesy membranowe przedstawiono na schemacie, uwzględniając wymiarowe spektrum różnych substancji występujących w ciekłych artykułach żywnościowych.
11 KONSERWACJA MEMBRAN Ocena skuteczności czyszczenia (mycia) membrany odtworzenie przepuszczalności membrany dla wody destylowanej w danej temperaturze i dla danego ciśnienia transmembranowego Prędkość przepływu stycznego podczas czyszczenia powinna być równa lub większa niż prędkość podczas filtracji Zalecane stężenie środka myjącego powinno usuwać dany rodzaj zanieczyszczenia w ciągu 30 60 minut Wpływ temperatury na mycie (wzrost temperatury obniża siłę wiązań zanieczyszczeń do powierzchni membrany, zwiększa rozpuszczalność słabo rozpuszczalnych zanieczyszczeń, zwiększa reaktywność środków myjących, których mechanizm działania opiera się na hydrolizie czy utlenianiu); w zakresie temperatur od 30 do 700C, wzrost temperatury o 200C w przybliżeniu zwiększy tempo czyszczenia dwukrotnie Woda używana do czyszczenia i płukania powinna być wysokiej jakości (odkładanie się na membranie zanieczyszczeń zawartych w wodzie; możliwość tworzenia się zanieczyszczeń, w wyniku reakcji składników zawartych w wodzie ( np. związki Mn i Fe) ze środkami myjącymi)
12 ZASTOSOWAJNIE PROCESÓW SEPARACJI MEMBRANOWEJ W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM Procesy membranowe są w technologii żywności bardzo atrakcyjną alternatywą do tradycyjnie stosowanych metod separacyjnych, a to ze względu na niedestrukcyjne oddziaływanie na produkt i niskie zużycie energii. W tabeli zestawiono przykłady zastosowania procesów membranowych w różnych działaniach towarzyszących produkcji żywności. Zastosowanie Produkt Proces membranowy "Zimna" sterylizacja Piwo, wino, mleko, moszcze, pożywki fermentacyjne MF Klarowanie Piwo, wino, soki owocowe MF,UF Białka, soki owocowe, kawa, Zagęszczanie barwniki, enzymy UF,RO Usuwanie alkoholu Piwo, wino RO,PV Białka, węglowodany, produkty Frakcjonowanie biotechnologii UF,RO Odzysk produktu Kwas mlekowy, kwas cytrynowy, ocet, alkohol etylowy UF, ED, PV Poprawa jakości produktu Substancje smakowo-zapachowe RO,PV Odsalanie, demineralizacja Woda, serwatka RO, NF, ED Przemysł mleczarski Pierwsze zastosowania procesów ultrafiltracji w mleczarstwie dotyczyły utylizacji serwatki. Serwatkę najpierw poddawano procesowi UF, w którym oddzielano frakcję białkową, a następnie RO, otrzymując zagęszczony roztwór laktozy oraz permeat o niskim BZT. Korzyści wynikające zatem ze stosowania procesów membranowych w tym przypadku polegają na możliwości otrzymywania 30-80% koncentratów białkowych pozbawionych laktozy, zagęszczonego do około 25% roztworu laktozy, a przy tym powstający ściek ma niskie BZT.
13 Stosując dalej odpowiednio dobrane membrany, białka można jeszcze rozdzielić na -laktoalbuminę i -laktoglobulinę, laktoferynę, laktoperoksydazę i glikomakropeptyd. Frakcjonowanie białek serwatkowych w procesie ultrafiltracji W serowarstwie powszechną praktyką jest wstępne zagęszczanie mleka przy użyciu UF, poprzedzające koagulację. Poprzez to wartość odżywcza sera jest wyższa dzięki wzbogaceniu go w białka, witaminy i niektóre substancje mineralne, tracone w serwatce w tradycyjnym procesie. Ważną zaletą technik membranowych jest możliwość "zimnej" sterylizacji. Mleko poddawane procesowi MF jest mikrobiologicznie czyste i nie jest wówczas wymagana typowa pasteryzacja. Pojawiają się jednak doniesienia mówiące o tym, że przy stosowaniu membran, które pozwalają na zachowanie przez mleko wszystkich jego białkowych składników, w permeacie zostaje część drobnoustrojów. Przemysł owocowo-warzywny W przemyśle tym procesy membranowe stosuje się do klarowania i zagęszczania soków, moszczów oraz wina, do wydzielania substancji aromatycznych z ekstraktów owocowych, do zagęszczania barwników roślinnych oraz do usuwania alkoholu z wina.
14 Dzięki technologiom membranowym można wyeliminować tak uciążliwe procesy jak filtracja przy użyciu ziemi okrzemkowej, bentonitu, zolu krzemionkowego i żelatyny. Jednocześnie, stosując instalacje membranowe, mniejsza jest powierzchnia produkcyjna, mniejsze jest zużycie energii, materiałów filtracyjnych czy też preparatów enzymatycznych. Połączone systemy UF i RO stosowane do odzyskiwania substancji aromatycznych zawartych w skórkach owoców cytrusowych, w dużej mierze wpływają na lepszą jakość produktu i wydajność procesu. Ultrafiltrację stosuje się też do pozyskiwania i zagęszczania naturalnych barwników roślinnych takich jak antocyjany i betanina. Zawartość tych składników w roztworach wodnych jest bardzo niska (ok. 0,1%), a w przewadze występują pektyny, białka i cukry. W tradycyjnym procesie sok lub ekstrakt jest filtrowany, zagęszczany na wyparkach i suszony rozpyłowo. Natomiast już jednokrotna ultrafiltracja pozwala dwukrotnie zwiększyć zawartość barwników w suchej masie. W produkcji winiarskiej zastosowanie mikrofiltracji i ultrafiltracji moszczów lub gotowego wina zapewnia z jednej strony usunięcie niepożądanej mikroflory, zaś z drugiej pozbawienie wina związków powodujących jego mętność. W ten sposób eliminuje się z procesu produkcyjnego uciążliwe etapy filtracji z użyciem środków klarujących oraz siarkowanie jako czynnik niszczący mikroflorę. Z kolei użycie membran RO umożliwia częściowe lub całkowite usunięcie alkoholu z wina lub też jego zagęszczenie. Otrzymuje się produkt o bardziej intensywnej barwie i zwiększonej zawartości alkoholu. Biotechnologia Biotechnologia, jako bardzo szeroka dziedzina, stwarza też bardzo szerokie możliwości stosowania technik membranowych. Począwszy od "zimnej" sterylizacji pożywek przy użyciu mikrofiltracji, moduły membranowe są zastosowane w reaktorach z recyrkulacją komórek i ciągłym odbieraniem produktów oraz do separacji i zagęszczania produktów fermentacji.
15 Na rysunku przedstawiono schemat tradycyjnego bioreaktora z dołączonym modułem membranowym i możliwością recyrkulacji komórek. Fermentor z recyrkulacją komórek Taki układ umożliwia ciągłość pracy fermentora, gdyż produkty procesu są w kontrolowany sposób odprowadzane i ich wzrastająca koncentracja nie inhibuje przebiegu prowadzonej reakcji. Dodatkowo też następuje ciągłe zawracanie komórek do reaktora, co zwiększa ich stężenie i powoduje tym samym wzrost wydajności procesu. Według podanego wyżej schematu przeprowadza się produkcję etanolu z surowców skrobiowych i serwatki, a także kwasu mlekowego, octowego i propionowego. Selektywne przegrody o różnych konfiguracjach, z unieruchomionymi komórkami lub enzymami, służą do budowy fermentorów nazywanych reaktorami membranowymi. Reaktory takie mogą być stosowane do prowadzenia fermentacji alkoholowej, mlekowej, octowej oraz do enzymatycznej hydrolizy sacharozy. W fermentacji alkoholowej aplikację zyskuje proces perwaporacji. Etanol odprowadzany w ten sposób z cieczy fermentacyjnej ma stężenie ok. 40%, a koszt jego produkcji jest o 29% niższy od produkowanego tradycyjnie.
16 Fermentacja alkoholowa z recyrkulacją komórek i ciągłym usuwaniem etanolu za pomocą perwaporacji. Przy użyciu PV można też odprowadzać z cieczy fermentacyjnej substancje zapachowe. Opracowana w ostatnich latach membrana dwupolarna, stosowana w elektrodializie, pozwala na otrzymywanie kwasu mlekowego bez konieczności jego oczyszczania, co jest wymagane w tradycyjnych metodach. Inne zastosowania procesów membranowych Techniki membranowe, przede wszystkim ultrafiltrację, stosuje się do zagęszczania białka jaja kurzego. Proces ten stosuje się też do odsalania białka jaja. Pozyskane w ten sposób czyste białko nie różni się wskaźnikami jakościowymi od białka natywnego. Ultrafiltrację stosuje się też w produkcji koncentratów białkowych z roślin oleistych. Dzięki technice membranowej, można usunąć z ekstraktu białkowego niepożądane niskocząsteczkowe składniki (przede wszystkim fenole), odpowiedzialne za nieprzyjemny zapach. Przemysł spożywczy stosuje też w niektórych przypadkach techniki membranowe na rzecz ochrony środowiska. Znane są przykłady poddawania procesowi MF solanek peklujących, w celu ich wielokrotnego użycia, a także przykłady membranowego oczyszczania wód odpadowych.
17 CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest: 1. Zapoznanie się z możliwościami separacyjnymi różnych technik membranowych, fizycznymi zasadami rozdziału w aparatach membranowych oraz podstawowymi, negatywnymi zjawiskami towarzyszącymi filtracji z użyciem membran. 2. Zapoznanie się z podstawowymi typami aparatów do prowadzenia filtracji membranowej, a w szczególności z mikrofiltrami i modułami do ultrafiltracji o różnej budowie (płytowy, rurowy, "hollow fiber") i zasadami ich obsługi. 3. Wykonanie doświadczenia - mikrofiltracja i ultrafiltracja wybranej cieczy spożywczej. Doświadczenie zostanie wykonane na modułach do mikrofiltracji i ultrafiltracji firmy Millipore. Typy stosowanych modułów: MF ceramiczny moduł rurowy UF - moduły płaskie Pellicon XL Rozdzielczość stosowanych membran: MF - 0,45pm UF -100 000 Da 30 000 Da 10 000 Da Rodzaj cieczy: serwatka Przebieg ćwiczenia: -wykonanie mikro- i ultrafiltracji przy jednoczesnym pomiarze strumienia objętości filtratu (sporządzić wykres zależności strumienia filtratu od czasu filtracji), -ocena efektywności filtracji poprzez pomiar ilości pozostałego w permeacie i retentacie białka (spektrofotometr =280 nm), -przygotowanie środków czyszczących i mycie modułów MF i UF; moduł MF- woda destylowana (płukanie) i NaOH (10g/litr) moduły UF- woda destylowana, NaOH (4g/litr), H 3 PO 4 (0,1 N) nie przekraczać ciśnienia 30 psi podczas mycia membran Pellicon.
18 WYBRANE POZYCJE LITERATUROWE Anonim (1988): Ultrafiltracja w technologii żywności. Przem. ferm. i owocwarzyw., 5-6: 16. Belfort G. (1989): Membranes and bioreactors: A technical challenge in biotechnology. Biotechnol. Bioeng, 33:1048. Brown D.E., Kavanagh P.R. (1987): Cross-flow separation of cells. Process Biochem., 22(4): 96. Cheryan M. (1986): Ultrafiltration handbook. Lancaster, PA Technomics Publ. Co. Chmiel H., Gudernatsch W., Howaldt M. (1988): Integrated downstream processing with membranes. Chem. Biochem. Eng., Q2, 4:184. Cuperus F.P., Nijhuis H.H. (1993): Application of membranes technology to food processing. TFST, 4(9):277. Gallman P.U. (1990): Membrane technology, a challenge for the dairy industry. Lebensm. Technologie, 23:71. Hoffmann H., Scheper T., Schugerl K., Schmidt W. (1987): Use of membranes to improve bioreactor performance. Chem. Engng. J., 34:313. Honer C. (1990): Expanding membrane technology. Dairy Foods, 91:71. Lefebvre M.S. (1986): Membrane technology and food industry. ASEAN Food Journ.,2(2):51 Mehaia M.A., Cheryan M. (1984): Ethanol production in a hollow-fibre bioreactor using Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microb.Biotechnol., 20:100. Moulder M.H.V. (1991): Basic Principles of Membrane Technology. Amsterdam. Kluwer Academic. Oelsen N., Jensen F. (1989): Microfiltration. The influence of operation parameters in the process. Milchwissenschaft, 44 (8): 476. Paulson D. J., Wilson R. L., Spatz D.D. (1984): Crossflow membrane technology and its applications. Food Technol. 38 (12): 77. Philip T. (1984): Purification and concentration of natural colorants by membranes. Food Techn., 38 (12): 107. Rautenbach R., Albrecht R. (1989): Membrane Processes. Chichester. J. Wiley. Sourirajan S. (1970): Reverse Osmosis. New York Academic Press. Wroński S., Rudniak L. (1990): Filtracja dynamiczna w biotechnologii. Biotechnologia 4 (10): 12.