U okviru monografije izloženi su savremeni postupci bistrenja i koncentrisanja voćnih sokova primenom membranskih separacionih procesa. Praktična primena membranskih procesa za bistrenje i koncentrisanje voćnih sokova se intezivno proučava zadnjih dvadesetak godina. Od svih membranskih procesa u praksi primenu za bistrenje sokova imaju mikrofiltracija i ultrafiltracija. Za potencijalno koncentrisanje voćnih sokova spominju se reversna osmoza, direktno osmotsko koncentrisanje, membranska destilacija i osmotska destilacija. Često se neki od ovih procesa spajaju u takozvane integrisane membranske separacione procese za bistrenje i koncentrisanje voćnih sokova, radi dobijanja kvalitetnijeg proizvoda i smanjenog utroška energije.
Svi eksperimenti su izvedeni sa opremom za proizvodnju soka i koncentrata. Pri eksperimentima koji se odnose na određivanje uticaja količine i vremena dejstva enzima za maceraciju i depektinizaciju na randman ceđenja maline, pracena je i promena boje soka maline pri preradi u sok i koncentrat. Drugi deo se odnosi na određivanje uticaja radnih parametara (protoka retentata, razlike transmembranskog pritiska, temperature, ugradnje promotera turbulencije, primene enzima za ultrafiltraciju i enzima za depektinizaciju, potpritiska sa strane permeata, periodičnog povratnog ispiranja) na kinetiku prenosa mase destilovane vode i soka maline. Kinetika prenosa mase je ispitivana pri mikrofiltraciji i ultrafiltraciji sa neorganskim i organskim membranama. Tangencijalna (cross-flow) mikrofiltracija i ultrafiltracija matičnog soka maline proučavane su pomoću komercijalnih neorganskih i organskih membrana sa granicom propustljivosti prema molekulskoj masi od 300, 50 i 30 kg/mol, odnosno 0,2 µm u slučaju mikrofiltracije.
Pri ispitivanju kinetike prenosa mase ispitivan je uticaj radnih parametara na hidraulički otpor membrane, pri mikrofiltraciji i ultrafiltraciji destilovane vode.
Hidraulički otpor, Rm, ne zavisi od primenjene razlike pritiska, temperature i protoka napojnog rastvora za sve membrane, osim organske polisulfonske membrane. Organska polisulfonska membrana je jedina blago stišljiva. Fluks permeata destilovane vode direktno je proporcionalan primenjenoj razlici pritisaka, padu viskoziteta, odnosno temperaturi i hidrauličkom otporu membrane.
Pri ultrafiltraciji i mikrofiltraciji matičnog soka maline, usled fenomena koncentra-cione polarizacije, konstatovan je dodatni otpor prenosu mase koji se naziva polarizacioni otpor, Rp . Ukupni otpor predstavlja zbir polarizacionog otpora, Rp , i otpora membrane, Rm. Polarizacioni otpor predstavlja glavni problem u membranskim procesima i na njegovo smanjenje se utiče preko promene uslova strujanja i radnih parametara. U pogledu smanjenja polarizacionog otpora, Rp, odlične rezultate pokazali su povećanje brzine strujanja retentata, ugradnja promotera turbulencije i periodično povratno ispiranje.
Fizičko-hemijskom analizom uzoraka sokova maline utvrđeno je da se ultrafiltracijom i mikrofiltracijom mogu dobiti sokovi koji zadovoljavaju sve parametre kvaliteta. Najbolje rezultate, u pogledu kvaliteta soka i kinetike prenosa mase pokazuje sok miicrofiltriran kroz Kerasep mikrofiltracionu membranu.
Sažetak Abstract
Membranski separacioni procesi
Osnovne definicije
Membrane koje se koriste za membranske separacione procese
Bistrenje voćnih sokova membranskim separacionim procesima
Koncentraciona polarizacija i tehnike za poboljšanje fluksa permeata
Predtretman napojnog rastvora Izbor membranskog materijala Promena operativnih uslova
Primena promotera turbulencije i stvaranja lokalnog vrtloženja Periodično povratno ispiranje (backwashing) Pulzacioni tok, rotacione, vibracione membrane i dispergovanje gasa u napojnom rastvoru
Primena enzima, potpritiska sa strane permeata i ultrazvuka Čišćenje membrana
Membranski separacioni procesi za koncentrisanje voćnih sokova
Reverzna osmoza (RO) Osobine procesa reversne osmoze
Efekat radnih parametara na fluks permeata i gubitak arome pri reversnoj osmozi
Direktno osmotsko koncentrisanje (DOC) Osnove procesa direktnog osmotskog koncentrisanja Osobine direktnog osmotskog koncentrisanja Membranska destilacija (MD) Osnove procesa membranske destilacije
Efekat radnih parametara na fluks permeata pri membranskoj destilaciji
Osmotska destilacija (OD)
Osnove procesa osmotske destilacije
Sema procesa osmotske detilacije
Efekat radnih parametara na fluks permeata pri osmotskoj destilaciji Membrane za osmotsku destilaciju
Integrisani membranski procesi za bistrenje i koncentrisanje vocnih sokova
Proizvodnja soka i koncentrisanog soka maline
Malina kao sirovina za preradu u sok
Tehnološki postupci prerade maline u koncentrisani sok
Antocijani – bojene materije maline
Eksperimentalna aparatura, „cross-flow“ kinetika i metode analize
Eksprimentalna aparatura
Kinetika „cross-flow“ mikrofiltracije i ultrafiltracije Fizičko-hemijske metode analize
Randman ceđenja i degradacija boje maline pri preradi u koncentrat
Ultrafiltracija i mikrofiltracija destilovane vode
Uticaj enzima i podpitiska na kinetiku ultrafiltracije soka maline
Randman i fizičko-hemijski sastav uzoraka sokova maline Uticaj enzima za ultrafiltraciju na kinetiku ultrafiltracije Uticaj enzima za depektinizaciju na kinetiku ultrafiltracije Uticaj podpritiska sa strane permeata na kinetiku ultrafiltracije
Uticaj radnih parametara na kinetiku ultrafiltracije soka maline
Uticaj specifične brzine strujanja retentata na kinetiku ultrafiltracije soka maline
Uticaj razlike pritisaka (transmembranskog pritiska) kao pogonske sile za prenos mase na kinetiku ultrafiltracije soka maline Uticaj temperature na kinetiku ultrafiltracije soka maline
Uticaj promotera turbulencije na kinetiku ultrafiltracije soka maline
Uticaj periodičnog povratnog ispiran ja na kinetiku mikrofiltracije soka maline Literatura Indeks pojmova
Summary
Introduction
Membrane separation processes for the clarification of fruit juices Membrane separation processes for the concentration of fruit juices Experimental