Деминерализация сыворотки и лактозы ионообменными смолами

Коровье молоко содержит довольно высокий уровень минералов, в среднем около 7 г / л; большая часть этой минеральной нагрузки проникает в субпродукты, сыворотку, УФ-пермеаты. Высокое содержание минералов в таких продуктах может ограничивать их
коммерческое использование во многих областях применения.

Полностью или частично деминерализованные сыворотки, полученные ионным обменом, были разработаны для преодоления трудностей, связанных с относительно высоким содержанием минералов:

  • солёный вкус;
  • электролитный дисбаланс в детских смесях;
  • приготовление специальных пищевых продуктов
Тип сывороткиСладкаяКислая
С.В. (Bx)6.5 – 7.56.5 – 7.5
Температура, oC5 – 105 – 10
Общий белок, ppm700 – 1100500 – 800
Небелковый азот, ppm10 – 5030 – 50
Жир, %0,02 – 0,10,02 – 0,05
Лактоза, %4,0 – 5,04,0 – 4,6
Электропроводность, мкСм/см4,0 – 6,05,0 – 7,0
Зола, %0,45 – 0,700,45 – 0,80
Калий, мэкв/л30 – 3535 – 45
Натрий, мэкв/л20 – 2515 – 20
Кальций, мэкв/л20 – 2540 – 50
Магний, мэкв/л5 – 105 – 10
Итого катионы, мэкв/л75 – 9595 – 125
Фосфаты, мэкв/л40 – 5050 – 60
Хлориды, мэкв/л15 – 2015 – 20
Прочие анионы, мэкв/л20 – 2530 – 45
Итого анионы, мэкв/л75 – 9595 – 125
Состав сырой сыворотки
Сладкая и кислая сыворотка
pH6,0 – 8,0
Электропроводность, мкСм/см<200
Качество деминерализованной сыворотки

Следует отметить следующие важные моменты:

  • физическое состояние сывороточного сырья является важным фактором, определяющим эффективность ионообменных процессов: агломераты, такие как казеин, сырный творог или другие взвешенные вещества, образующиеся во время предварительной обработки, могут вызвать серьезные технические проблемы на ионообменном оборудовании; поэтому, следует уделять серьезное внимание качеству процесса предочистки.
  • Нагрузка по деминерализации выше у кислых сывороток, чем у сладких, и соответствующим образом варьируется циклическая пропускная способность. Тем не менее, это изменение обрабатываемого раствора не влияет на профиль деминерализованного продукта: при правильных рабочих условиях легко достигается минимальный уровень деминерализации 95%. В случае, если такая высокая степень чистоты превышает целевую, сыворотку можно частично обойти, чтобы достичь желаемой степени деминерализации.
  • Рабочая температура должна быть низкой (5 – 10 oC), чтобы избежать адсорбции белка смолой и предотвратить развитие микроорганизмов в системе.

Деминерализация используется для депротеинизированной сыворотки в качестве предварительной обработки при производстве лактозы. Наиболее важное применение продуктов на основе демислойной сыворотки – в качестве ингредиента в детских смесях; на практике деминерализация сыворотки позволяет готовить детское молоко с общим составом близким к грудному молоку. Деминерализованные продукты распылительной сушки на основе сыворотки нашли свое применение в детском и диетическом питании.

Порядок обработки ионообменными смолами

Процесс обеззоливания сыворотки и лактозы осуществляется в две ступени ионного обмена, состоящего, как правило, из сильнокислотного катионита, за которым следует слабоосновный аниононит.

На блок-схемах ниже показаны различные методы потоковой обработки, используемые для оптимизации производительности, эффективности регенерации и т. д.

SINGLE PASS

Деминерализация сыворотки и лактозы ионообменными смолами

DOUBLE PASS

Деминерализация сыворотки и лактозы ионообменными смолами

Эта система позволяет получить высочайшую чистоту сыворотки и лактозы. Фиксированное положение двух пар (первая всегда действует как первичный фильтр, а вторая – как полишер) обеспечивает лучший хроматографический эффект (ионный обмен и адсорбция), максимальную эффективность регенерации смол; к тому же вторая пара всегда защищена от любых явлений перегрузки.

По этой причине обе ступени имеют разный срок службы и
смолы заменяются в разные периоды (когда меняют первую пару, на их место грузят смолы со второй ступени, а на вторую ступень загружают свежие иониты).

К сожалению, инвестиционная стоимость этой системы самая высокая, и поэтому, в качестве компромисса выбирают систему Merry-Go-Round.

MERRY-GO-ROUND

В отличие от Double Pass, каждая пара работает поочередно в качестве первичной или полишерной ступени, и поэтому смолы во всех колоннах истощаются равномерно, срок службы смол у всех фильтров одинаковый.

Поскольку сладкая и кислая сыворотки имеют разный состав,
соответственно будет варьироваться доступная пропускная способность; тем не менее, схема обработки будет в большей степени зависеть от применяемого типа анионита.

Слабоосновный анионит, характеризующийся очень высокой пористостью, приведет к существенному снижению содержания белка в обработанном продукте. Во всех случаях, когда снижение содержания белка крайне нежелательно (это уменьшит ценность обработанного продукта и приведет к наличию белков в стоках после регенерации) должны использоваться промежуточные анионные смолы с низкой пористостью.
Напротив, слабая анионная смола будет применяется с растворами
уже частично или полностью лишенными белка (лактоза).

Рекомендованные смолы

Типы смол, рекомендуемые Resindion, характеризуются следующими критериями:

  • высокая производительность и обесцвечивающий эффект;
  • хорошая эффективность регенерации;
  • высокая физическая и осмотическая стабильность
RELITE RPВысокоэффективный гелевый сильнокислотный катионит, обладающий очень хорошей стойкостью к
осмотическому шоку. Это особенно важно при обработке сыворотки и лактозы.
RELITE RPPСильнокислотный катионит RELITE RPP синтезирован с высокоточным контролем степени пористости. Эта смола имеет повышенную стабильность по сравнению с большинством гелевых ионитов, а степень эластичности матрицы обеспечивает увеличенный срок службы. Еще одним достоинством RELITE RPP является низкое удержание белков, что очень выгодно отражается на конечном продукте.
RELITE RAM1Данная слабоосновная анионообменная смола относится к высокопористому типу. Характеризуется отличной кинетикой обмена, а также обеспечивает очень высокую производительность даже по сравнению с материалами с более высокой общей емкостью. Небольшой процент высокоосновных групп дает некоторые дополнительные преимущества, например, повышенные гидрофильные свойства и пониженная степень набухания / сжатия. Вследствие этих качеств данный анионит поглощает потенциальные загрязняющие органические вещества и затем высвобождает их в процессе регенерации.
RELITE EXA145Функциональность, уникальное сочетание третичных и четвертичных аминных групп, а также физическая структура, характеризующаяся относительно низким объемом пор делают RELITE EXA145 наиболее подходящим для процессов, в которых важны низкие потери протеина. Также этот анионит обладает чрезвычайно низкой степенью обратного набухания, что обеспечивает очень высокую устойчивость к осмотическому шоку.

Читайте также

Отправить запрос