Ultrafiltrarea

Membranele sunt elemente filtrante cu dimensiuni submicronice ale porilor, care permit separarea componentelor din amestecuri complexe. In functie dedimensiunea porilor,

membranele pot retine la suprafata lor atat particule aflate in suspensie (prin microfiltrare), cat si compusi dizolvati (prin ultrafiltrare, nanofiltrare, osmoza inversa).

UF se poate realiza cu instalaţii cu funcţionare discontinuă, semicontinuă şi continuă.

În metoda discontinuă, produsul de prelucrat este introdus, la începutul procesului, în vana de alimentare, apoi cu ajutorul pompei de alimentare este trecut prin modulul UF. Permeatul rezultat este evacuat, iar concentratul se recirculă în vană. Procesul se opreşte când concentratul din vană are conţinutul de substanţe macromoleculare dorit. În practică sunt necesare treceri repetate peste membrană, de 100 ori şi chiar mai mult, în funcţie de dimensiunea instalaţiei şi de produs.

Avantajul acestei metode constă în instalaţia relativ simplă şi în faptul că pentru UF de volum redus se ajunge relativ rapid la nivelul de concentraţie dorit, deoarece se elimină o cantitate relativ mare de premeat, când produsul de alimentare este uşor peste concentraţia sa normală şi fluxul de permeat, când este ridicat. Un dezavantaj îl constituie durata mare de menţinere a produsului în instalaţie, în special în vana de alimentare, ceea ce favorizează dezvoltarea bacteriilor. De asemenea, metoda necesită un consum mare de energie.

Metoda semicontinuă este o variantă a metodei precedente. Instalaţia este prevăzută cu un sistem de măsurare a nivelului din vana de alimentare care comandă deschiderea şi închiderea automată a ventilelor. Astfel, există posibilitatea de a evacua periodic concentratul care a atins gradul de concentrare dorit şi de a-l înlocui cu o cantitate corespunzătoare de produs iniţial. Aceste operaţii se realizează cu o frecvenţă reglabilă.

Metodele continue de UF prezintă două variante de realizare:

- metoda cu o singură trecere prin modulul de UF;

- metoda cu recirculare internă.

În cazul primei metode, produsul trece o sigură dată peste membrană, ceea ce determină o suprafaţă foarte mare a membranei pentru a se ajunge la gradul dorit. Instalaţia poate fi prevăzută cu un schimbător de căldură atât pentru preîncălzirea produsului de alimentare, cât şi pentru răcire în cazul creşterii temperaturii datorită pompării.

Industria laptelui este, fara indoiala, sectorul din industria alimentara in care procesele de membrana au cea mai larga aplicare, acestea fiind utilizate in cele mai diverse scopuri, de la concentrarea sau fractionarea componentelor (osmoza inversa, ultrafiltrarea) pana la separarea macro- sau micro-componentelor si a celulelor microbiene, prin microfiltrare si nanofiltrare.

Laptele poate fi utilizat ca atare sau poate constitui materie prima pentru obtinerea unui numar mare de produse finite, cu valoare nutritiva mare.

Interesul pentru separarea laptelui prin membrane in vederea concentrarii si prelucrarii in branzeturi a fost mentionat pentru prima data de Maubois et al. (1971) si Bunggaard et al. (1972).Ulterior, ultrafiltrarea, microfiltrarea si osmoza inverse in tehnologia branzeturilor au fost investigate si prezentate de numerosi autori (La wrence, 1989, Lelievre si Lawrence,1988, Spagler et al., 1991, Ernstrom si Anis, 1985, Costin si Florea, 1997).

Aplicatii ale ultrafiltrafiltrarii la fabricarea branzeturilor

Procedeul de fabricare a branzeturilor din concentrate proteic ultrafiltrat- retentat este diferit structural de procedeul conventional.

In fabricarea conventionala a branzeturilor, laptele este mai intai coagulat prin adios de cultura starter si cheag. Ulterior, din coagul se elimina zerul ce contine 20-25% din totalul proteinelor si 10% din lipidele laptelui, ceea ce inseamna ca in fabricatia traditionala sunt utilizate doar 75-80% din proteine si 90% din grasimile laptelui.

In procedeele prin ultrafiltrare, laptele este, dupa tratamentul preliminar, concentrate prn, ultarfiltrare, cu eliminarea permeatului, o fractiune lichida cu caracteristici asemanatoare zerului, dupa care retentatul obtinut este coagulat cu cheag.Astfel, se realizeaza o utilizare integrala a grasimii si a 95% din proteinele laptelui prin inglobarea lor in masa branzeturilor. In acest mod, se elimina din procesul de fabricatie, uneori in intregime, faza de deshidratare a coagulului.In puls, prin ultrafiltrare se realizeaza unele sortimente de branzeturi ce nu pot fi obtinute prin procedee conventionale.

Se apreciaza ca utilizarea ultrafiltrarii la fabricarea branzeturilor prezinta urmatoarele avantaje (Rosenberg, 1995):

• Cresterea randamentului prin retinerea in branzeturi a unei fractiuni din proteine si grasime care, altfel, trece in zer. Sporul de randament depinde de concentratia retentatului si de tipul branzeturilor, avand valoarea de cca. 8% pentru branzeturile tari si pana la 30% pentru cele semitari si moi

• Reducerea cantitatii de enzime coagulantesi de culturi starter necesare in fabricatie

• Cantitatea de zer rezultata din proces este mult redusa sau complet eliminate. Permeatul rezultat din ultrafiltrare are numeroase utilizari;

• Este posibila mecanizarea si automatizarea proceselor de fabricatie a branzeturilor in mai mare masura decat procedeele conventionale;

• Capacitatea de prelucrare a laptelui cu echipamentele existente in fabricatia conventionala poate fi sporita, fara a creste dimensiunea vanelor de prelucrare si a suprafetelor construite;

• Consumul redus de energie pentru concentrarea laptelui si tratarea termica a retentatului.