RU1793882C - Method for albumin of milk raw material concentrating - Google Patents

Method for albumin of milk raw material concentrating

Info

Publication number
RU1793882C
RU1793882C SU914940984A SU4940984A RU1793882C RU 1793882 C RU1793882 C RU 1793882C SU 914940984 A SU914940984 A SU 914940984A SU 4940984 A SU4940984 A SU 4940984A RU 1793882 C RU1793882 C RU 1793882C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protein
stage
concentration
yes
ultrafiltration
Prior art date
Application number
SU914940984A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Поворов
Сергей Петрович Савельев
Владимир Павлович Дубяга
Александр Иванович Бон
Ирина Ивановна Шишова
Николай Иванович Солодихин
Original Assignee
Александр Александрович Поворов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Александрович Поворов filed Critical Александр Александрович Поворов
Priority to SU914940984A priority Critical patent/RU1793882C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1793882C publication Critical patent/RU1793882C/en

Links

Abstract

Использование: в молочной промышленности при получении белковых концентратов методом ультрафильтрации. Сущность изобретени : белок выдел ют из молочного сырь  путем непрерывной ультрафильтрации в три ступени посредством полимерных мембран, имеющих отсечение по молекул рной массе на первой ступени 50 000-67 000 Да, на второй ступени - 20 000-25 000 Да и на третьей ступени 5 000-10 000 Да, по окончании процесса провод т регенерацию полимерных мембран водным раствором, включающим триполифосфат натри  0,12- 0,20 мае. %; алкилсульфонат - 0,015-0,02 мас.%, едкий натрий 0,02-0,25 мас,% и нитрат натри  0,2-0,25 мас.% с последующей выдержкой в моющем растворе в течение 2-8 ч. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.Usage: in the dairy industry when obtaining protein concentrates by ultrafiltration. The inventive protein is isolated from milk raw materials by continuous ultrafiltration in three stages by means of polymer membranes having a molecular weight cut-off in the first stage of 50 000-67 000 Yes, in the second stage - 20 000-25 000 Yes and in the third stage 5 000-10 000 Yes, at the end of the process, the polymer membranes are regenerated with an aqueous solution, including sodium tripolyphosphate, from 0.12 to 0.20 May. %; alkyl sulfonate - 0.015-0.02 wt.%, sodium hydroxide 0.02-0.25 wt.% and sodium nitrate 0.2-0.25 wt.%, followed by exposure in a washing solution for 2-8 hours. 1 s.p. crystals, 1 tab.

Description

ыs

ww

ИAND

Изобретение отнбсите  к молочной промышленности , а именно к способу концент- рировани белка с использованием процесса ультрафильтрации из творожной сыворотки, обрата и других продуктов молочной промышленности.The invention relates to the dairy industry, and in particular to a method for concentrating protein using the ultrafiltration process from cottage cheese whey, skim milk and other products of the dairy industry.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ концентрирован белка из молочного сырь  путем непрерывной ультрафильтрации посредством полимерных мембран в три ступени с получением белкового концентрата и фильтрата и последующей регенерацией элементов. Регенерацию ведут методом химической мойки. Дл  обработки фильтрующих элементов используют сначала водный раствор кислоты, а затем раствор щелочи с последующей .отмывкой водой.The closest technical solution is the method of concentrated protein from milk raw materials by continuous ultrafiltration by means of polymer membranes in three stages to obtain protein concentrate and filtrate and subsequent regeneration of elements. Regeneration is carried out by chemical washing. To process the filter elements, an aqueous acid solution is used first, followed by an alkali solution, followed by washing with water.

Недостатком известного способа кон- центрировани  белка  вл етс  повышенные потери белка. Концентраци  их в фильтрате достигает 0,2%.A disadvantage of the known protein concentration method is increased protein loss. Their concentration in the filtrate reaches 0.2%.

Целью изобретени   вл етс  снижение потерь белка.An object of the invention is to reduce protein loss.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу концентрировани  белка из молочного сырь  путем непрерывной ультрафйльтрации посредством полимерных мембран в три ступени с получением белкового концентрата и фильтрата и последующей регенерацией элементов, при концентрйрований на первой ступени используют полимерные мембраны, имеющие отсечение по молекул рной массе 50000- 67000 Да, на второй ступени -20000-25000 Да и на третьей ступени - 5000-10000 Да.The goal is achieved in that according to the method of concentrating protein from milk raw materials by continuous ultrafiltration by means of polymer membranes in three stages to obtain protein concentrate and filtrate and subsequent regeneration of elements, when concentrating at the first stage, polymer membranes having a cut-off by molecular weight of 50,000 67000 Yes, in the second stage -20000-25000 Yes and in the third stage - 5000-10000 Yes.

Регенерацию полимерных мембран провод т путем их заполнени  водным раствором , включающим триполифосфат натри , алкилсульфонат, едкий натрий иThe regeneration of polymer membranes is carried out by filling them with an aqueous solution, including sodium tripolyphosphate, alkyl sulfonate, sodium hydroxide and

Ч|H |

оabout

СО 00 00SB 00 00

юYu

ыs

нитрат натри  при соотношении компонентов , мас.%:sodium nitrate in the ratio of components, wt.%:

ТриполифосфатTripolyphosphate

натри 0,12-0,20sodium 0.12-0.20

Алкилсульфонат0,015-0,02 Едкий натрий 0,02-0,25Alkyl sulfonate 0.015-0.02 Sodium hydroxide 0.02-0.25

Нитрат натри 0,2-0,25Sodium nitrate 0.2-0.25

ВодаОстальное с последующей выдержкой в моющем растворе в течение 2-8 ч.Water The rest, followed by exposure to a washing solution for 2-8 hours.

Селективность ультрафильтрационных мембран при разделении и концентрирова- нии растворов высокомолекул рных соединений , в том числе и молочного белка, определ етс , в основном, размером пор мембраны. Дл  процессов ультрафильтрации чаще используют эквивалентный показатель - отсечение по молекул рной массе (cut-off). Основную часть белковых фракций в молочном сырье .составл ет белок - альбумин , имеющий молекул рную массу 67000 Да. В процессе концентрировани  молочного сырь  на ультрафильтрацион- ной установке содержание белка увеличиваетс  с 1,8 ±0,2% на первой ступени, до 6,0 ±0,3% на второй и до 14,5 ± 0,5% - на третьей. При этом, если селективность слабо зависит от концентрации белка в рабочем растворе, то абсолютное содержание белка в ультрафильтрате мен етс  в широких пределах. Широко примен ема  пол- исульфонамидна  мембрана УМП-67 имеет при cut-off 67000 Да селективность по альбумину 95%. При такой селективности содержание белка в ультрафильтрате на первой ступени составит 0,09%, на второй 0,3%, а на третьей уже 0,75%. Таким образом , при использовании мембраны УМП-67 на всех трех ступен х потери белка в ульт- рафи ьтрате резко возрастают.The selectivity of ultrafiltration membranes during separation and concentration of solutions of high molecular weight compounds, including milk protein, is determined mainly by the pore size of the membrane. For ultrafiltration processes, an equivalent indicator is more often used - cut-off by molecular weight. The main part of the protein fractions in milk raw materials is albumin, having a molecular weight of 67,000 Da. In the process of concentrating milk raw materials on an ultrafiltration unit, the protein content increases from 1.8 ± 0.2% in the first stage, to 6.0 ± 0.3% in the second and up to 14.5 ± 0.5% in the third . Moreover, while the selectivity weakly depends on the concentration of protein in the working solution, the absolute protein content in the ultrafiltrate varies over a wide range. The UMP-67 widely used polysulfonamide membrane has a cut-off of 67,000 Da and an albumin selectivity of 95%. With this selectivity, the protein content in the ultrafiltrate in the first stage will be 0.09%, in the second 0.3%, and in the third already 0.75%. Thus, when using the UMP-67 membrane at all three stages, the protein loss in ultrafiltrate increases sharply.

При использовании ультрафильтрационных мембран с меньшим значением cutoff селективность по белку-альбумину значительно повышаетс , но несколько падает производительность по фильтрату по сравнению с мембраной УПМ-57.When ultrafiltration membranes with a lower cutoff value are used, the albumin protein selectivity is significantly increased, but the filtrate productivity is slightly reduced compared to the UPM-57 membrane.

Последн   прбблема в ультрафильтрационных установках с подпитывающим насосом решаетс  достаточно просто, поскольку использование схемы с подпитывающим насосом позвол ет увеличивать рабочее давление на мембране на 0,2-0,3 МПа при незначительном увеличении общей потребл емой мощности. Однако, использование ультрафильтрационных мембран с меньшей отсекаемой молекул рной массой имеет нижний предел по показателю cutoff . Это св зано с тем, что кроме белковых фракций в молочном сырье имеютс  и другие компоненты. Это в первую очередь лактоза (молочный сахар), котора   вл етс  ценным пищевым продуктом. Дл  ее извлечени  используют нанофильтрационные и обратноосмотические мембраны. Поэтому при использовании ультрафильтрационных мембран с cut-off менее 5000 Да (переходна  область к нанофильтрации) начинает задерживатьс  значительна  часть лактозы, тем самым нарушаетс  технологи  переработки вторичного молочного сырь ,The last problem in ultrafiltration units with a feed pump is solved quite simply, since the use of a feed pump circuit allows increasing the working pressure on the membrane by 0.2-0.3 MPa with a slight increase in the total power consumption. However, the use of ultrafiltration membranes with a lower cut-off molecular weight has a lower cutoff limit. This is due to the fact that, in addition to protein fractions, other components are also present in the milk raw materials. This is primarily lactose (milk sugar), which is a valuable food product. Nanofiltration and reverse osmosis membranes are used to remove it. Therefore, when using ultrafiltration membranes with a cut-off of less than 5000 Da (transition region to nanofiltration), a significant part of the lactose begins to linger, thereby disrupting the processing of secondary milk raw materials.

Верхний предел cut-off при концент- рировании белка из молочного сырь  ограничен значением 67000 Да. При большем cut-off - селективность ультрафильтрационных мембран по белку резко снижаетс  и приближаетс  к нулю.The upper cut-off limit for the concentration of protein from milk raw materials is limited to 67,000 Da. With a larger cut-off, the protein selectivity of ultrafiltration membranes decreases sharply and approaches zero.

Экспериментально установлено, что оптимальна  величина отсекаемой молекул р- ной массы по ступен м дл  3-ступенчатой установки составл ет: на первой ступени 50000-67000 Да, на второй ступени 20000- 25000 Да, на третьей ступени 5000-10000 Да. Увеличение числа ступеней концентри- ровани  нецелесообразно, поскольку возрастают габариты и металлоемкость установки, уменьшаетс  надежность процесса .It was experimentally established that the optimal cut-off molecular weight in steps for a 3-step installation is: in the first stage, 50,000-67,000 Da, in the second stage 20,000-25,000 Da, in the third stage 5,000-10000 Da. An increase in the number of concentration steps is impractical because the dimensions and metal consumption of the installation increase, and the process reliability decreases.

В процессе работы ультрафильтрацион- ной установки происходит снижение производительности мембран по фильтрату за счет частичного закупоривани  пор, образовани  гель-сло  на фильтрующей поверхности , адсорбции компонентов молочного сырь  на поверхности мембран.During the operation of the ultrafiltration unit, the filtrate productivity of the membranes decreases due to partial clogging of the pores, the formation of a gel layer on the filter surface, and the adsorption of components of milk raw materials on the surface of the membranes.

В предлагаемом способе регенераци  проводитс  выдержкой мембран в моющем растворе в течение 2-8 часов. Производительность мембран восстанавливаетс  на 100% по сравнению с первоначальной. При меньшем времени выдержки, т.е. менее 2 часов не успевают в достаточной степени пройти процессы сорбции и диффузии загр знений от поверхности мембран в  дро моющего раствора, и производительность ультрафильтрационных элементов не восстанавливаетс  полностью. Врем  выдержки более 8 часов не приводит к дальнейшему увеличению производительности и поэтому экономически нецелесообразно.In the proposed method, the regeneration is carried out by exposing the membranes in a washing solution for 2-8 hours. Membrane productivity is restored to 100% compared to the original. With shorter holding times, i.e. less than 2 hours do not have enough time to go through the processes of sorption and diffusion of contaminants from the membrane surface into the washing solution, and the performance of ultrafiltration elements is not fully restored. A holding time of more than 8 hours does not lead to a further increase in productivity and therefore is not economically feasible.

Оптимальный состав моющего раствора определен экспериментально, а именно, мас.%::The optimal composition of the washing solution is determined experimentally, namely, wt.% ::

Триполифосфат натри 0,12-0,20Sodium tripolyphosphate 0.12-0.20

Алкилсульфонат0,015-0,020Alkylsulfonate 0.015-0.020

Едкий натрий0.02-0,25Caustic Sodium 0.02-0.25

Нитрат натри 0,20-0,25Sodium nitrate 0.20-0.25

В-одаОстальноеO-ode

При меньших концентраци х триполи- фосфата натри , алкилсульфоната, едкого натри , нитрата натри  первоначальна  производительность не восстанавливаетс . В указанных пределах степень восстанов- лепил производительности составл ет 100%. При дальнейшем повышении концентрации моющего раствора увеличение производительности мембран не происходит и экономически неоправдано из-за большого расхода моющих средств.At lower concentrations of sodium tripolyphosphate, alkyl sulfonate, sodium hydroxide, sodium nitrate, the initial productivity is not restored. Within the indicated limits, the degree of restored productivity is 100%. With a further increase in the concentration of the washing solution, an increase in the productivity of the membranes does not occur and is economically unjustified due to the high consumption of detergents.

На чертеже показана схема ультрафиль- трационной установки дл  концентрирова- ни  белка из молочного сырь .The drawing shows a diagram of an ultrafiltration unit for concentrating protein from milk raw materials.

Она содержит приемную емкость 1, под- питывающий насос 2, три циркул ционные ступени концентрировани , содержащие циркул ционные насосы 3/1-3, фильтрующие элементы 4/1-3, теплообменники 5/1- 3, рефрактометр 6. It contains a receiving tank 1, a feed pump 2, three concentration concentrating stages, containing circulation pumps 3 / 1-3, filter elements 4 / 1-3, heat exchangers 5 / 1-3, a refractometer 6.

Предлагаемый способ концентрировани  белка из молочного сырь  реализован следующим образом.The proposed method for concentrating protein from milk raw materials is implemented as follows.

Пример 1. Молочную сыворотку, содержащую 0,8% белка после предвари- тельной фильтрации подвергают ультрафильтрации при температуре 55°С. В начале ее подают на первую ступень ультра- фильтрационной установки, состо щей из четырех параллельно установленных сек- ций, оснащенных рулонными элементами с полисульфонамидными мембранами, типа УПМ-67 (ТУ 6-05-221-939-88), котора  обеспечивает концентрирование молочных белков с селективностью не менее 95%.Example 1. Milk whey containing 0.8% protein after preliminary filtration is subjected to ultrafiltration at a temperature of 55 ° C. At the beginning, it is fed to the first stage of the ultrafiltration unit, which consists of four parallel-mounted sections equipped with roll elements with polysulfonamide membranes, type UPM-67 (TU 6-05-221-939-88), which ensures the concentration of milk proteins with a selectivity of at least 95%.

Полученный фильтрат с содержанием белка 0,09% отводитс  в сборник фильтрата , а сыворотка сконцентрированна  на первой ступени до содержани  белка 1,8% подаетс  на вторую ступень концентриро- вани . Рабочее давление на первой ступени концентрировани  составл ет 0,4 ±0,01 МПа. Частично сконцентрированна  сыворотка поступает на вторую ступень, состо щую из модулей аналогично первой ступени, но оснащенной полимерной мембраной УПМ-20 (ТУ 6-55-221-1011-88), котора  обеспечивает концентрирование молочных белков с селективностью не меThe resulting filtrate with a protein content of 0.09% is discharged to the filtrate collector, and whey concentrated in the first stage to a protein content of 1.8% is fed to the second concentration stage. The working pressure in the first concentration stage is 0.4 ± 0.01 MPa. Partially concentrated serum enters the second stage, consisting of modules similar to the first stage, but equipped with a UPM-20 polymer membrane (TU 6-55-221-1011-88), which ensures the concentration of milk proteins with a selectivity of at least

Claims (2)

1. Способ концентрировани  белка из молочного сырь  путем непрерывной ультрафильтрации посредством полимерных мембран в три ступени с получением белкового концентрата и фильтрата и последуюнее 98,5%. Фильтрат, полученный на второй ступени, содержит белка 0,09%, а концентрат- 6% белка. Рабочее давление на второй ступени составл ет 0,5 ±0,01 МПА. После второй ступени концентрат поступает на третью ступень установки, рулонные элементы которой оснащены полимерной мембраной УПМ-10 (Пускова  записка № 543, утв. 16.11.88 г.), котора  обеспечивает концентрирование молочных белков с селективностью не менее 98,8%. Рабочее давление на третьей ступени составл ет 0,6 ±0,01 МПа.1. A method of concentrating protein from milk raw materials by continuous ultrafiltration by means of polymer membranes in three stages to obtain protein concentrate and filtrate and the subsequent 98.5%. The filtrate obtained in the second stage contains 0.09% protein and 6% protein concentrate. The operating pressure in the second stage is 0.5 ± 0.01 MPA. After the second stage, the concentrate enters the third stage of the installation, the roll elements of which are equipped with a UPM-10 polymer membrane (Start-up note No. 543, approved 16.11.88), which ensures the concentration of milk proteins with a selectivity of at least 98.8%. The working pressure in the third stage is 0.6 ± 0.01 MPa. На третьей ступени происходит дальнейшее концентрирование сыворотки до содержани  белка 15% и с такой концентра цией направл етс  потребителю. Фильтрат, полученный на третьей ступени ультрафиль- трэционной установки, содержит 0,18% белка. Среднее содержание белка в фильтрате после всех трех ступеней составл ет 0,093%. Концентраци  белка в концентрате определ етс  рефрактометром УРЛ (модель 1, паспорт Кб 2854001 ПС). Качество фильтрата определ етс  мутномером М-101 (Паспорт и методика проверки 1Е 2834007 ПСД1). При снижении скорости ультрафильтрации на 30-50% провод т регенерацию мембранных элементов.In the third step, further concentration of the whey takes place to a protein content of 15% and with such concentration is sent to the consumer. The filtrate obtained in the third stage of the ultrafiltration unit contains 0.18% protein. The average protein content in the filtrate after all three steps is 0.093%. The concentration of protein in the concentrate is determined by an RRL refractometer (model 1, passport Kb 2854001 PS). The quality of the filtrate is determined by the M-101 turbidimeter (Passport and test procedure 1E 2834007 PSD1). When the ultrafiltration rate decreases by 30-50%, membrane elements are regenerated. Дл  приготовлени  моющего раствора используетс  ум гченна  вода.Softened water is used to prepare the washing solution. Моющий раствор насосом подают е рулонные элементы, выдерживают в течение 2-8 ч, после чего он вытесн етс  ум гченной водой.The washing solution is pumped by the roll elements, kept for 2-8 hours, after which it is superseded by softened water. П р и м е р 2. Способ концентрировани  белка из молочного сырь  провод т аналогично примеру 1 с тем отличием, что рулонные элементы оснащены ацетатцел- люлозной мембраной, типа УАМ-200, УАМ- 150, УАМ-100 (ТУ 6-05-221-899-79).PRI me R 2. The method of concentration of protein from milk raw materials is carried out analogously to example 1 with the difference that the roll elements are equipped with a cellulose acetate membrane, type UAM-200, UAM-150, UAM-100 (TU 6-05- 221-899-79). Услови  проведени  способа и результаты испытаний сведены в таблицу.The process conditions and test results are summarized in a table. Результаты испытаний показали, что использование предлагаемого способа концентрировани  белка позволит по сравнению с существующим способом снизить потери белка более чем в два раза.The test results showed that the use of the proposed method of protein concentration will allow to reduce protein loss by more than two times in comparison with the existing method. щей регенерацией элементов, отличающийс  тем, что, с целью снижени  потерь белка, при концентрировании на первой ступени используют полимерные мембраны , имеющие отсечение по мол.м. 50000- 67000 Да, на второй ступени - 20000-25000 Да и на третьей ступени 5000-10000 Да.regeneration of elements, characterized in that, in order to reduce protein loss, when concentrating on the first step, polymer membranes having a cut-off by mol.m are used. 50000-67000 Yes, in the second stage - 20000-25000 Yes, and in the third stage 5000-10000 Yes. 2. Способ по п. 1,отличающийс  тем что регенерацию полимерных мембран провод т путем их заполнени  водным раствором , включающим триполифосфат натри , алкилсульфонат, едкий натрий и нитрат натри , при следующем соотношении компонентов, мае.%:2. The method according to p. 1, characterized in that the regeneration of the polymeric membranes is carried out by filling them with an aqueous solution including sodium tripolyphosphate, alkyl sulfonate, sodium hydroxide and sodium nitrate, in the following ratio, May.%: Сравнительна  характеристика за вл емого и известного способовComparative characteristics of the claimed and known methods Триполифосфат натри  0,12-0,20 Алкилсульфонат0,015-0,02 Едкий натрий 0,02-0,25 Нитрат натри  0,2-0,25 Вода Остальное, с последующей выдержкой в моющем растворе в течение 2-8 ч.Sodium tripolyphosphate 0.12-0.20 Alkyl sulfonate 0.015-0.02 Sodium hydroxide 0.02-0.25 Sodium nitrate 0.2-0.25 Water The rest, followed by exposure to a washing solution for 2-8 hours.
SU914940984A 1991-06-03 1991-06-03 Method for albumin of milk raw material concentrating RU1793882C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914940984A RU1793882C (en) 1991-06-03 1991-06-03 Method for albumin of milk raw material concentrating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914940984A RU1793882C (en) 1991-06-03 1991-06-03 Method for albumin of milk raw material concentrating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1793882C true RU1793882C (en) 1993-02-07

Family

ID=21577030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914940984A RU1793882C (en) 1991-06-03 1991-06-03 Method for albumin of milk raw material concentrating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1793882C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Пищева и перерабатывающа промышленность. 1986,№ 10, с.28-31. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4990695A (en) Process for purifying crude glycerol
US4897465A (en) Enrichment and concentration of proteins by ultrafiltration
CA2629427C (en) Purification of beta casein from milk
FI3801037T3 (en) A simple method for the purification of a sialyllactose
US3707770A (en) Method for the production of cheese solids
EP0337626A1 (en) Membranes
Kulkarni et al. Ultrafiltration: Introduction and definitions
CN110663773A (en) Method for separating natural whey protein from fresh milk and application
US4863609A (en) Process for the fractional separation of protein mixtures by means of membranes
Muller et al. Effects on membrane processing of pretreatments of whey
JP2019520842A (en) Separation of enzymes from Trichoderma reesei by filter press and ceramic membrane tangential filtration
US2049828A (en) Treatment of latex
RU1793882C (en) Method for albumin of milk raw material concentrating
Liu et al. Purification of hemicelluloses in pre-hydrolysis liquor of kraft-based dissolving pulp production process using activated carbon and ion-exchange resin adsorption followed by nanofiltration
JPS59156402A (en) Concentration of organic substance by reverse osmosis membrane
Bohdziewicz et al. Ultrafiltration preparation of pectinolytic enzymes from citric acid fermentation broth
CN112137071B (en) Method for reducing salt content in soy sauce based on membrane filtration technology
Moresi et al. Present and potential applications of membrane processing in the food industry.
US5051236A (en) Process for reducing the concentration of viable cells in a flowable fluid
Short et al. Crossflow microfiltration in the food industry
CN114307359B (en) Thiourea and calcium thiocyanate membrane separation method
CN215799255U (en) Classification treatment system for caprolactam polymer slice extraction water
JP3371783B2 (en) Cell isolation method
CA2241193A1 (en) Process for purifying a liquid contaminated by filamentary molecules
JP2022158609A (en) Rich-flavor soy sauce and process for producing the same