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 сыворотки | Сладкая | Кислая |
| С.В. (Bx) | 6.5 — 7.5 | 6.5 — 7.5 |
| Температура, oC | 5 — 10 | 5 — 10 |
| Общий белок, ppm | 700 — 1100 | 500 — 800 |
| Небелковый азот, ppm | 10 — 50 | 30 — 50 |
| Жир, % | 0,02 — 0,1 | 0,02 — 0,05 |
| Лактоза, % | 4,0 — 5,0 | 4,0 — 4,6 |
| Электропроводность, мкСм/см | 4,0 — 6,0 | 5,0 — 7,0 |
| Зола, % | 0,45 — 0,70 | 0,45 — 0,80 |
| Калий, мэкв/л | 30 — 35 | 35 — 45 |
| Натрий, мэкв/л | 20 — 25 | 15 — 20 |
| Кальций, мэкв/л | 20 — 25 | 40 — 50 |
| Магний, мэкв/л | 5 — 10 | 5 — 10 |
| Итого катионы, мэкв/л | 75 — 95 | 95 — 125 |
| Фосфаты, мэкв/л | 40 — 50 | 50 — 60 |
| Хлориды, мэкв/л | 15 — 20 | 15 — 20 |
| Прочие анионы, мэкв/л | 20 — 25 | 30 — 45 |
| Итого анионы, мэкв/л | 75 — 95 | 95 — 125 |
| Сладкая и кислая сыворотка | |
| pH | 6,0 — 8,0 |
| Электропроводность, мкСм/см | <200 |
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
DOUBLE PASS
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 RP | Высокоэффективный гелевый сильнокислотный катионит, обладающий очень хорошей стойкостью к осмотическому шоку. Это особенно важно при обработке сыворотки и лактозы. |
| RELITE RPP | Сильнокислотный 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 RAM1 | Данная 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 EXA145 | Функциональность, 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. |