Utilizarea tehnicilor de membrană ( MF, UF, NF ) în industria zahărului

Scopul utilizării micro- şi ultrafiltrării în industria zahărului

Acest studiu se ocupă cu cercetarea posibilităţilor de filtrare a zahărului brut prin ultra- , micro- şi nanofiltrare. Probele au fost supuse micro- şi ultrafiltrării cu ajutorul membranelor ceramice având dimensiunea medie a porilor de 20 nm, 50 nm, şi respectiv 100 nm.

Creşterea purităţii sucului şi de retenţie de peste 50 % faţă de impurităţi prin microfiltrare este una dintre cele mai importante rezultate ale acestui studiu. Scopul a fost acela de a găsi o membrană capabilă să respingă cea mai mare parte a elementelor melasei precum ionii de sodiu şi de potasiu, elemente care duc la creşterea masei de melasă în timpul cristalizarii zahărului.

Prelucrarea zahărului este unul dintre procesele cele mai mari consumatoare de energie din industria alimentară, care este o provocare pentru procesele de separare prin membrane ca: microfiltrare (MF), ultrafiltrare (UF), nanofiltrare (NF) sau osmoza inversa (OI).

Pe de altă parte, din cauza volumului şi a vâscozităţii ridicate, a presiunii osmotice înalte, există unele limitări în ceea ce priveşte sucurile de zahăr, acestea inhibă extinderea metodelor de separare prin membrane în producţia de zahăr. Din cauza motivelor mai sus menţionate, aplicarea filtrării prin membrane a urmărit purificarea sucurilor din etapa de extracţie, unde vâscozitatea, concentraţia solidului dizolvat şi temperatura sunt mai mici.

Un număr mare de lucrări sunt de acord cu aplicarea UF sau MF pentru purificarea sucului brut. Mak [1] a descris îndepărtarea impurităţilor din sucul brut prin metoda ultrafiltrării. El a aplicat metoda de filtrare Alfa-Laval, cu PM10 module. Proteinele, amidonul, gumele, coloizii şi impurităţile au fost eliminate prin procesul de filtrare. Filtrarea sucului preparat din zahăr brut a fost una din etapele procesului care a dus la eliminarea a 75% din impurităţi. În timpul experimentelor de microfiltrare a sucului brut cu ajutorul membranelor sintetice Filmtec Selectflo având dimensiunea medie a porilor de 0,2 μm, unele cercetari s-au concentrat mai mult pe condiţiile proceselor de separare. Condiţiile optime ale procesului cross-flow prin microfiltrare şi ultrafiltrare la sucul brut de trestie de zahăr au fost studiate de Dornier et al.

Ei au raportat de asemenea că, creşterea progresivă atât a presiunii transmembranare cât şi a vitezei cross-flow, în etapa iniţială a microfiltrarii a dus la mărirea cu 13 – 26 % a fluxului de permeat, comparativ cu procedura obişnuită.

Cu toate acestea, în numeroase cazuri fluxul permeatului obţinut este încă prea scăzut pentru a încuraja orice aplicaţie industrială.

Mikulá¹ek a discutat despre diferite condiţii şi factorii care pot să influenţeaze negativ productiile de microfiltrare şi ultrafiltrare, cauzate de colmatarea membranei. Atenţia a fost recent îndreptată către membranele ceramice care pot funcţiona într-o gamă largă de presiuni, temperaturi şi pH-uri.

Lancrenon a descris sistemul Applexion cu membrane ceramice Carbosep şi Kerasep care au fost utilizate pentru trestia de zahăr şi sfecla de zahăr. În timpul ultrafiltrării sucului brut de sfeclă de zahăr un flux de permeat de 200 dm3 h-1 m-2 a fost atins.

Bubník et al au studiat efectele microfiltrării pe membrane ceramice şi a nanofiltrării sucului brut de sfeclă de zahăr, cu privire la calitatea sucurilor în ceea ce priveşte puritatea, conţinutul de substanţă de culoare şi conţinutul de ioni.

Interacţiunile fizico-chimice dintre particule membranelor minerale şi retopirea zahărului în timpul microfiltrării au fost studiate cu scopul de a facilita alegerea de membrane ce nu depind de proprietăţile soluţiei.