U poslednjih nekoliko godina, membranska filtracija je tema o kojoj se najviše govori u industriji prerade mleka. Gotovo da nema naučnog, stručnog skupa ili časopisa iz tehnologije prerade mleka, a da se ne raspravlja barem o jednoj od nekoliko metoda ove nove tehnološke operacije. Termini kao što su ultrafiltracija (UF), reverzna osmoza (RO), elektrodijaliza (ED), jonska izmena (Jl) ili gel-filtracija (GF), u zemljama sa razvijenom industrijom prerade mleka, postali su deo svakodnevne terminologije, ne samo naučnih, već i stručnih radnika. Godine 1982. navodi se podatak da preko 400 mlekara u svetu poseduje opremu za ultrafiltraciju, ili reverznu osmozu. Tokom 1988. godine u svetu je proizvedeno preko 400.000.000 kilograma sira ultrafiltracijom, a do iste godine, ukupna instalisana površina membrana za ultrafiltraciju i reverznu osmozu je iznosila preko 150.000 m2 (1). Američka kompanija lonics Inc. (Watertown, USA) je do 1981. godine montirala preko 50 uređaja za elektrodijalizu, da bi do današnjih dana, računajući opremu i drugih proizvođača, taj broj bio znatno iznad sto (2).
Shvatajući značaj novih postupaka prerade mleka, interesovanje za metode membranske filtracije je poraslo i u našoj zemlji. Tako je početkom 1984. godine u mlekari „Somboled“ u Somboru puštena u rad prva linija za proizvodnju sira ultrafiltracijom u tipu Feta po MMV postupku (Maubois, Mocquot, Vassal) (3), a nešto kasnije počinju sa radom i pogoni u Knjaževcu, Šapcu itd. Demineralizacija surutke elektrodijalizom ima već višegodišnju tradiciju u mlekari „Odžačanka“ u Odžacima.
Kao što se iz ovog kratkog pregleda vidi, u našim mlekarama ima dosta uređaja, bilo u obliku pilot postrojenja ili industrijskih linija, za membransku filtraciju. To nameće utisak da je praksa u ovom slučaju otišla dalje od teorijskih saznanja i da postoji velifcta potreba naših, naročito stručnih, radnika za detaljno obrađenim i sistematizovanim materijalom iz ove oblasti. Stoga ova monografija predstavlja skroman doprinos autora na osnovu dostupnih rezultata u domaćoj i stranoj literaturi, kao i na bazi saznanja do kojih je autor došao višegodišnjim radom na ovoj problematici. Kako ni u industrijskim razmerama pomenute metode nemaju podjednak značaj, tako ni u monografiji nije u istoj meri obrađena svaka metoda
membranske filtracije. Nema sumnje, naime, da ultrafiltracija, ili reverzna osmoza, imaju daleko veću važnost u industriji prerade mleka nego što je to slučaj sa gel-filtracijom, na primer. Shodno tome, u monografiji je ovim metodama i posvećen najveći prostor.
Uzimajući u obzir da su principi pojedinih metoda veoma slični ili gotovo identični, određena teorijska objašnjenja su data kao zajednička. Nakon toga su prikazani konkretni primeri aplikacije svake od metoda u industirji prerade mleka, sa svim prednostima, nedostacima i najnovijim dostignućima. Posebna pažnja je posvećena ekonomskim pokazateljima novih postupaka i prednostima u odnosu na tradicionalne tehnologije. S obzirom na to da je pranje i sanitacija membrana godinama bila glavna prepreka bržem uvođenju ovih metoda u industrijske uslove, ovom problemu je posvećeno posebno poglavlje.
Sva rešenja prikazana u monografiji svakako ne treba prihvatiti kao jednom za uvek date istine, pošto se, gotovo svakodnevno, dolazi do novih podataka uz buran razvoj ove oblasti. Zapravo, sa sigurnošću se može tvrditi da nijedna oblast u tehnologiji prerade mleka nije doživljavala tako intenzivan progres kao što je to slučaj sa membranskom separacijom. Zbog toga su ovi procesi obeležili razvoj mlekarske industrije u poslednjih petnaestak godina, sa vrlo jasnom perspektivom njihove dalje, šire aplikacije u neposrednoj budućnosti.
U Kovilju, maja 1993. godine
Dr Dragoljub Đ. Gavarić
Sadržaj
Predgovor
Istorijat procesa
Literatura
Osnovni pojmovi i definicije membranskih separacionih procesa…
Definicija reverzne osmoze i ultrafiltracije
Teorijski principi reverzne osmoze i ultrafiltracije
Definicija osnovnih pojmova membranske filtracije
Literatura
MEMBRANE
Pojam, definicija, istorijat
Proizvodnja membran
Prva generacija membrana – membrane od celuloza-
Acetata
Proces proizvodnje membrana od celuloza-acetata
Kompozitne membrane od celuloza-acetata
Nedostaci membrana od celuloza-acetata
Druga generacija membrana – membrane od sintetičkih
Polimera
Osnovni nedostaci druge generacije membrana
Treća generacija membrana – mineralne membrane
Metode određivanja prečnika pora membrana
Geometrijski oblik membrana
Membrane u obliku folije
Cevaste membrane
Teorijska objašnjenja selektivnog dejstva membrana
Teorija modela pora ili membranskog sita
Teorija permselektivnog mehanizma
Teorija vodoničnih veza
Teorija preferencijalne sorpcue – difuzije rastvora
Mehanizam transporta komponenata tokom ultrafiltracije i reverzne osmoze
Vek trajanja membrane
Fizičke promene na membrani
Hemijske promene membrana
Literatura
MODULI
Definicija
Osnovni zahtevi pri konstruisanju modula
Unutrašnjost modula
Kontrola ispravnosti membrane
Spouašnjost modula
Osnovni tipovi modula
Pločasti moduli
Ovalni pločasti moduo (plate and frame)
Pravougaoni pločasti moduo
Pločasti moduo sa kasetama
Cevasti (tubularni) tip modula.
Spiralni moduo
Kapilarni moduo
Međusobna komparacija osnovnih karakteristika pojedinih
Vrsta modula
Optimizacija rasporeda modula unutar linije za
Membransku filtraciju
Diskontinualni način koncentrisanja
Kontinualni način koncentrisanja
Direktni kontinualni sistem
Direktni kontinualni sistem uz parcijalnu recirkulaciju retentata
Višestepeni kontinualni postupak uz parcijalnu
Recirkulaciju retentata
Osnovni delovi uređaja za membransku filtraciju
Automatska kontrola rada uređaja za membransku filtraciju
Kontrola ispravnosti rada modula
Literatura
KONCENTRACIONA POLARIZACIJA
Definicija
Metodi umanjivanja efekata koncentracione polarizacije
Odrzavanje male vrednosti transmembranskog fluksa….
Održavanje minimalne razlike između koncentracije komponenata u rastvoru i na površini membrane
Radijalno mešanje fluida
Uklanjanje koncentrata sa površine membrane
Povećanje transfera mase rastvorka sa površine membrane nazad u rastvor
Kombinacija metoda u ciuu smanjenja koncentracione
Polarizacije
Literatura
ONEČIŠĆENJE MEMBRANA
Pojam i definicija
Uticaj pojedinih faktora na intenzitet začepuenja membrane
Uticaj komponenata rastvora za koncentrisanje
Uticaj ph
Uticaj temperature
Uticaj brzine protoka
Uticaj pritiska
Sastav gela na površini onečišćene membrane
Mineralne materije
Proteini
Ostale materije
Dinamika onečišćenja membrana
Metodi smanjenja stepena onečišćenja membrana
Literatura
FAKTORI KOJI UTIČU NA VREDNOST FLUKSA
Pojam i definicija fluksa vrste faktora koji utiču na vrednost fluksa
Uticaj sastava fluida
Uticaj temperature
Uticaj ph vrednosti
Uticaj brzine protoka fluida
Uticaj vrednosti transmembranskog pritiska
Uticaj sadržaja somatskih ćelija i psihotropnih bakterija
Literatura
Uticaj procesa koncentrisanja mleka i nuzproizvoda mleka
Reverznom osmozom i ultrafiltracijom na fizičko-hemijske
Osobine gotovih proizvoda
Uticaj reverzne osmoze
Uticaj ultrafiltracije
Ultrafiltracija punomasnog mleka
Uticaj kiselosti punomasnog mleka i dijafiltracije
Na kompoziciju retentata
Ultrafiltracija obranog mleka
Uticaj temperature procesa, kiselosti obranog
Mleka i dijafiltracije na sastav i osobine
Retentata
Ultrafiltracija surutke
Uticaj parametara procesa ultrafiltracije na vrednost koeficijenta retencije
Uticaj koncentrisanja mleka ultrafiltracijom na termičku stabilnost retentata
Uticaj stepena koncentrisanja mleka i sporednih proizvoda od mleka ultrafiltracijom na fizičke osobine retentata
Uticaj parametara procesa ultrafiltracije na sastav i osobine permeata
Uticaj procesa membranske filtracije na rast i razvoj
Mikroorganizama tokom procesa koncentrisanja mleka i
Sporednih proizvoda mleka
Literatura
Primena membranske filtracije u proizvodnji fermentisanih
Mlečnih proizvoda
Primena reverzne osmoze u proizvodnji jogurta
Primena ultrafiltracije u proizvodnji kiselo-mlečnih proizvoda
Primena ultrafiltracije u proizvodnji jogurta
Primena ultrafiltracije u proizvodnji ymer-a.’.
Primena ultrafiltracije u proizvodnji ostalih kiselo-mlečnih proizvoda
Primena ultrafiltracije u proizvodnji koncentrisanih starter kultura
Literatura
Primena ultrafiltracije u tehnološkom procesu proizvodnje
Sira
Generalni aspekt primene ultrafiltracije u tehnološkom procesu proizvodnje sira
Tehnološki problemi konverzije uf koncentrata u sir
Razlika fizičko-hemijskih osobina retentata i
Konvencionalnih sireva
Uticaj povišenog sadrzaja proteina na kvalitet uf
Sira
Uticaj nativnih serum proteina na kvalitet uf sireva
Uticaj denaturisanih serum proteina na kvalitet uf sireva
Uticaj povišene koncentracije kalcijuma na kvalitet uf sira
Uticaj puferskih svojstava retentata na kvalitet uf sira
Uticaj povišenog viskoziteta retentata na kvalitet uf sira
Uticaj faktora koagulacije retentata na kvalitet uf sireva
Randman sira dobijenog ultrafiltracijom
Uticaj retencije proteina surutke na povećanje
Randmana uf sireva
Mogući strategijski pravci primene ultrafiltracije u
Proizvodnji sireva
Mmv strategijski pravac u proizvodnji sira
Kombinovana strategija ultrafiltracije i sinereze surutke
Kombinovana strategija ultrafiltracije i evaporacije….
Strategija standardizacije proteina ultrafiltracijom….
Literatura
Tehnološki procesi proizvodnje pojedinih vrsta sireva
Primenom ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje svežih sireva
Ultraftiltracijom
11.1.1. Tehnološki proces proizvodnje ouarg-a
Ultrafiltracijom
Koncentrisanje svežeg mleka ili pavlake u proizvodnji uf ouarg-a
Proizvodnja uf ouarg-a dodatkom retentata surutke
Proizvodnja uf ouarg-a koncentrisanjem fermentisanog mleka
Tehnološki proces proizvodnje krem sira metodom ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje ricotta sira putem ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje ostalih vrsta svežih sireva putem ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje mekih sireva putem
Ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje feta sira putem ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje uf livene fete
Tehnološki proces proizvodnje strukturirane fete putem ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje feti sličnih sireva putem ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje sireva sa plesnima primenom ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje camembert-a
Ultrafiltracijom
Tehnološki proces proizvodnje uf camembert-a sistemom camatic
Tehnološki proces proizvodnje camembert-a iz mleka delimično koncentrisanog ultrafiltracijom – lcr postupkom
Tehnološki proces proizvodnje plavih sireva
Ultrafiltracijom
Tehnološki proces proizvodnje polutvrdih sireva putem
Ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje mozzarella-e ultrafiltracuom
Tehnološki proces proizvodnje ostalih tipova polutvrdih sireva ultrafiltracijom
Laboratorijska i poluindustrijska iskustva u proizvodnji pojedinih tipova polutvrdih sireva ultrafiltracijom
Saint-paulin
Havarti
Danbo
Ostali tipovi polutvrdih sireva
Tehnološki proces proizvodnje tvrdih sireva
Ultrafiltracijom
Cheddar
Tehnološki proces proizvodnje sirne baze
Ultrafiltracijom
Literatura
Koncentrati proteina surutke proizvedeni ultrafiltracijom
Različiti postupci proizvodnje koncentrata proteina
Surutke
Vrste koncentrata proteina surutke proizvedenih ultrafiltracijom
Tehnološki proces proizvodnje koncentrata proteina surutke ultrafiltracijom
Tehnološki proces proizvodnje koncentrata proteina surutke ultrafiltracijom slatke surutke
Tehnološki proces proizvodnje koncentrata proteina surutke ultrafiltracijom kisele surutke
Nutritivna i funkcionalna svojstva koncentrata proteina
Surutke
Rastvoruivost, sposobnost vezivanja vode i želiranje koncentrata proteina surutke
Sposobnost emulgovanja
Sposobnost stvaranja pene
Literatura
Ostale mogućnosti primene reverzne osmoze i ultrafiltracije
U industriji prerade mleka
Mogućnosti primene reverzne osmoze
Primena ultrafiltracije u ciuu standardizacije proteina mleka
Ultrafiltracija na farmi
Mikrofiltracija i bactocatch postupak
Literatura
Skorišćenje permeata nakon ultrafiltracije
Tehnološki proces proizvodnje laktoze iz permeata
Tehnološki proces proizvodnje rafinisane laktoze
Tehnološki proces proizvodnje hidrolizovanog laktoznog
Sirupa
Enzimatska hidroliza laktoze
Kisela hidroliza laktoze
Proizvodnja etanola
Proizvodnja pekarskog kvasca i jednoćelijskih proteina
Ostali produkti fermentacije laktoze iz permeata
Proizvodnja laktuloze i laktitola
Proizvodnja permeata u prahu
Korišćenje permeata kao stočne hrane
Ostali proizvodi od permeata
Literatura
Pranje i dezinfekcija uređaja za membransku filtraciju
Procedura pranja
Kvalitet vode za pranje
Frekvencija pranja
Literatura
DEMINERALIZACIJA
ELEKTRODIJALIZA
Teorija elektrodijalize
Koncentraciona polarizacija tokom elektro-dijalize
Oprema za elektrodijalizu
Membrane za elektrodijalizu
Heterogene membrane za elektrodijalizu
Homogene membrane za elektrodijalizu
Elektrodijalizer
Metodi demineralizacije elektrodijalizom
Kontinualni postupak elektrodijalize
Pranje uređaja za demineralizaciju
Elektrodijaliza surutke
Elektrodijaliza obranog mleka
Nedostaci elektrodijalize i mogućnosti dalje primene
Demineralizacija izmenjivačima jona
Teorija jonske izmene
Oprema za demineralizaciju izmenjivačima jona i sistem rada
Demineralizacija surutke izmenjivačima jona
Demineralizacija mleka izmenjivačima jona
Prednosti i nedostaci demineralizacije izmenjivačima jona
Smr – proces
Izdvajanje proteina jonskom izmenom – spherosil postupak
Literatura
GEL FILTRACIJA
Teorijske osnove gel filtracije
Oprema za gel filtraciju
Kolonska gel filtracija
Centrifugalna gel filtracija
Gel filtracija surutke
Gel filtracija obranog mleka
Literatura
1. Istorijat procesa
Iako je od momenta industrijske primene metoda membranske filtracije proteklo tek nešto više od dvadesetak godina, njihovi osnovni principi su otkriveni još pre više od dvesto godina. Prvi pisani podaci o ispitivanju polupropustljivih membrana (propusne u odnosu na rastvarač ali ne i za rastvorak) i ispitivanja osmotskih pojava potiču, od francuskog naučnika Abbe Nollet-a, iz 1784. godine (4, 5). Sistematičnija istraživanja membranskih fenomena su počela ispitivanjima Reuss-a 1803. godine, a 1816. godine Porret opisuje elektroosmotske pojave (4). Nešto kasnije Matteuci i Cima (6) 1845. godine su konstatovali da semipermeabilne membrane imaju anizotropnu strukturu, da njihove osobine zavise od toga koja je strana okrenuta rastvoru manje koncentracije.
Koncem devetnaestog veka egzaktnije se opisuju ovi fenomeni definisanjem zakona difuzije čestica u rastvoru. Fick daje matematičku formulu I i II zakona difuzije i 1865. godine prvi sintetizuje veštačku membranu od nitroceluloze (6). Dve godine kasnije Traube takođe uspešno proizvodi veštačke membrane, a Pfeffer 1877. godine nanošenjem bakarnog-ferocijanida u pore porcelana pn/i proizvodi mineralne membrane (6). Nakon toga, upravo koristeći ovako dobijene membrane, Pfeffer i Vant Hoff daju obrazac za izračunavanje osmotskog pritiska.
Otkrivene zakonitosti transporta materijala kroz membranu daju novi podstrek izučavanju ove problematike, te se javljaju brojni istraživači ovog fenomena. Pri tome, sva istraživanja mogu se grubo podeliti u dva osnovna pravca (5):
- ispitivanja pomoću komplikovanih matematičkih modela, uz visokoteoretska razmatranja, ili
- izrazito praktična iskustva vezana i za ispitivanja mogućnosti poboljšanja tehničkih karakteristika membrana.
Paralelno sa tim beleže se i prvi pokušaji komercijalne primene dostignutih saznanja i verovatno najranija referenca iz ove oblasti vezana je za Graham-ov dijalizer, koji se pojavljuje 1854. godine (6). Sistem, pod komericijalnim nazivom Osmogen, 1863. godine se uvodi u industriju šećera i bazira se na principu dijalize za uklanjanje soli iz melase. Pošto ovaj proces nije bio naročito profitabilan, kasnije je napušten, ali je zadržana njegova primena u farmaceutskoj industriji, kao i za regeneraciju natrijum- hidroksida u proizvodnji viskoze (6).
Prve, prave, komercijalne membrane se pojavljuju na tržištu 1927. godine, a lansira ih Satorius Company iz Nemačke. Koristile su se najviše za uklanjanje mikroorganizama i partikula iz tečnosti i gasova, ispitivanje difuzije ili veličine molekula. Zaokret na ovom planu nastaje otkrićem sintetičkih membrana od celuloza-acetata 1957. godine. Dvojica američkih naučnika sa Florida Univerziteta (Reid i Breton, 7, 8) su, kao rešenje za konkurs, raspisan od strane vlade Sjedinjenih Američkih Država, za iznalaženje efikasnog i jeftinog načina proizvodnje pitke vode iz rečnih ili jezerskih voda, odnosno morske vode, predložili ove membrane kao najpogodnije (9). Cela akcija je zapravo bila rukovođena željom američke mornarice da u slučaju brodoloma ili drugih nesreća na moru, svaki vojnik kod sebe može da ima uređaj koji bi mu omogućio dobijanje dovoljne količine pitke vode iz morske vode (10). Pomenuta dvojica istraživača su ispitali velik broj do tada postojećih membrana i ustanovili da je protok (fluks) kroz membrane od celuloza-acetata bio ubedljivo najveći, uz veoma visok procenat (99%) retenacije soli i ostalog materijala (6).
Iako je ovo otkriće bilo veoma značajno, proces je još uvek bio vrlo neekonomičan: tako Sourirajan navodi da se korišćenjem ovih membrana i upotrebom pumpe, radi stvaranja natpritiska u toku nekoliko dana, može dobiti tek par mililitara čiste vode! Ovako mali fluks je bio posledica homogene strukture dobijenih membrana, zbog čega su one imale relativno veliko zadebljanje i stvarale znatan otpor proticanju fluida (6).
Stoga se sa pravom može tvrditi da revolucija na ovom polju nastaje tek otkrićem tzv. asimetričnih membrana od strane Sidney Loeb-a i M. Sourirajan-a 1963. godine (6), na poznatom UCLA Univerzitetu. Do otkrića, kao i u najvećem broju slučajeva do sada, došlo se sasvim slučajno i neočekivano. Naime, smatrajući da će se pore membrana raširiti i povećati (i na taj način smanjiti otpor) potapanjem ovih membrana u vrelu vodu, oni su dobili sasvim suprotan efekat − došlo je do skupljanja pora i smanjenja njihovog prečnika. Krajnji rezultat je bio više nego pozitivan: usled umanjenog prečnika pora povećana je retencija komponenata rastvora, dok je usled smanjenja debljine aktivnog sloja membrane (sa 100 − 200 mikrometara na 0,1 − 0,2 mikrometara) višestruko povećan protok čistog rastvarača.
Na taj način je napravljen odlučujući korak ka ispunjenju nekoliko osnovnih kriterijuma koje treba da zadovolje membrane i uređaji, da bi došlo do njihove komercijalne eksploatacije (11):
- Membrane moraju posedovati sposobnost veoma dobrog separiranja, visoku vrednost fluksa i veoma dobra mehanička i hemijska svojstva. Uz to, cena ovih membrana ne sme da bude previsoka;
- Nosač membrane mora biti hemijski inertan, odličnih mehaničkih svojstava i niske cene;
- Konstrukcija uređaja treba da omogući njegovo lako pranje i sanitaciju uz prigodan način uklanjanja nataloženog sloja na membrani;
- Ceo sistem mora biti pod pritiskom.
Svi ovi zahtevi su podjednako važni, bez obzira na redosled njihovog nabrajanja. Upravo zahvaljujući njima, već na početku Loeb i Sourirajan su upotrebom svojih membrana dobili oko 500 puta veći fluks u odnosu na rezultate Reid-a i Breton-a. Time su omogućena i istraživanja vezana za širu primenu membranskih metoda, a ne samo za desalinaciju morske vode. Taj pravac su, naročito vezano za medicinu i industriju hrane, podržala mnoga američka ministarstva i korporacije. Tako su šezdesetih godina američke firme, proizvođači opreme za ultrafiltraciju, reverznu osmozu i elektrodijalizu, bile praktično jedine u svetu. U Evropi, Japanu i drugim delovima sveta tek se čulo za ove pojave i potom započeta istraživanja.
Kada je reč o primeni membranskih procesa u prehrambenoj industriji u tom periodu najviše se pominju pokušaji korišćenja reverzne osmoze i ultrafiltracije u industriji sokova i bezalkoholnih pića, a u industriji prerade mleka eksperimenti vezani za koncentrisanje surutke. Razlog ovome je činjenica da se u razvijenim zemljama Zapada sve više zaoštravao problem zagađenja prirodne okoline industrijskim otpacima, pa je u tom smislu i pripreman zakon o zabrani ispuštanja, recimo, surutke u kanalizaciju. Novootkrivene membranske metode, naročito reverzna osmoza, su davale nadu da će njihova primena konačno omogućiti preradu surutke u proizvode koji bi bili ekonomski isplativi. Na taj način automatski bi se rešio problem surutke kao veoma velikog zagađivača (BPK=45.000, BPK − biološka potrošnja kiseonika). Rukovođeni tom idejom montira se u New Zealand Cooperative Dairy na Novom Zelandu pn/a u svetu linija za ultrafiltraciju surutke ukupne površine membrana 300 m2 (proizvođač Abcor,
Wilmington, USA), koja počinje sa radom koncem 1971. godine (11, 12). Sledeće godine u La Fargevil-u, N.Y., (13) u poznatoj američkoj Crowly Company, Abcor, pored linije za ultrafiltraciju, montira i svoju prvu liniju za reverznu osmozu, namenjenu koncentrisanju permeata nakon ultrafiltracije surutke. Ovaj projekat je velikim delom bio finansiran od strane američkog Ministarstva za zaštitu prirodne okoline (EPA).
Kao što je već rečeno, istraživanja ove vrste u Evropi znatno zaostaju i započinju tek 1965. godine (14). S obzirom na to da su istraživanja finansirale isključivo privatne kompanije, cilj nije bio prerada industrijskih otpadaka, već ispitivanje mogućnosti primene membranskih procesa u cilju poboljšanja redovnog tehnološkog postupka. U tom smislu, otkriće francuskih naučnika Maubois-a, Mocquot-a i Vassal-a da se ultrafiltracijom obranog mleka do određenog stepena može uspešno proizvesti sir bez izdvajanja surutke, predstavljao je snažan podstrek uvođenju ove metode u industriju prerade mleka. Postupak je patentiran 1969. godine i po inicijalima svojih autora, postao je poznat kao MMV- postupak (3). Eksperimenti su izvođeni na modulu za ultrafiltraciju i danas renomiranog proizvođača opreme za membransku filtraciju Rhone-Poulenc (15) , dok se u isto vreme, u danas jednoj od najafirmisanijih firmi za proizvodnju opreme za ultrafiltraciju i reverznu osmozu, De Danske Suker Fabrik (DDS), Nakskov, Danska, tek izvode eksperimenti vezani za proizvodnju ove opreme i drže u najvećoj tajnosti (5). No, ova firma vrlo brzo, 1972. godine, postavlja prvu u Evropi, baš u Francuskoj, u mlekari u Val d’Oru industrijsku liniju za koncentrisanje surutke reverznom osmozom (16) , a nešto docnije u Kopenhagenu i industrijsku liniju za ultrafiltraciju mleka.
Ovaj početni period industrijske primene ultrafiltracije i reverzne osmoze u tehnologiji prerade mleka bio je praćen velikom skepsom stručnjaka, prvenstveno zbog toga što ovi uređaji nisu u potpunosti ispunjavali sve zahteve i standarde koji su važili u ondašnjoj industriji (17). Naročite poteškoće su bile sa efikasnošću pranja i sanitacije ovih uređaja, obzirom da se nisu mogli koristiti tradicionalni postupci. Osim toga, postojeće iskustvo u radu njima je bilo minimalno, tako da je za period do 1975. godine broj ovih uređaja u mlekarama bio veoma mali i koristili su se uglavnom za buduća istraživanja.
Međutim, stalnim usavršavanjem konstrukcije modula i poboljšanjem performansi membrana (pojava druge i treće generacije membrana), površina instalisanih membrana naglo raste krajem sedamdesetih godina (Sl. 1.1. i 1.2.), sa nesmanjenom tendencijom do današnjih dana. O razlozima za to biće više reči u pojedinim poglavljima ove monografije.
Sl. 1.1.: Instalisana površina membrana za ultrafiltraciju mleka i surutke tokom sedamdesetih godina. Podaci bazirani na isporuci pet najvećih proizvođača opreme: Abcor, DDS, PCI, Rhone Poulenc, Romicon (19)
Izostavljeno iz prikaza
Za razliku od ultrafiltracije i reverzne osmoze, razvoj elektrodijalize se odvijao nešto drugačije. Sam princip je do detalja bio poznat već početkom ovog veka (18). Prvi elektrodijalizatori namenjeni desalinaciji morske vode, pojavljuju se u Nemačkoj, sredinom dvadesetih godina. Zbog njihove nepodesne konstrukcije i slabih karakteristika membrana, uređaji nisu bili ekonomični, pa stvarna eksploatacija ovih uređaja započinje pedesetih godina u SAD (20). U industriji prerade mleka prvi elektrodijalizatori se koriste za demineralizaciju surutke 1961. godine. Od 1964. godine ova operacija se koristi i pri proizvodnji laktoze (21), dok se za demineralizaciju mleka ova metoda praktično ne koristi, zbog osetljivosti kazeina na povišenu kiselost koja se stvara tokom ovog procesa.
Porath i Flodin su 1959. prvi objavili jednu novu tehniku za laboratorijsko frakcionisanje proteina: gel-filtraciju (22). Početkom 1966. godine u Evropi švedske firme Alfa-Laval i Pharmacia Fine Chemicals započinju zajednička istraživanja na industrijskoj primeni gel-filtracije.
Sl. 1.2.: Instalisana površina membrana za reverznu osmozu u industriji prerade mleka tokom sedamdesetih godina. Podaci bazirani na isporuci dva najvažnija proizvođača opreme: DDS, PCI (19)
Izostavljeno iz prikaza
U mestu Gčtene, u Švedskoj, podignuta je i prva linija za gel- filtraciju surutke kapaciteta 300 tona na dan, dok je odgovarajuća linija u SAD montirana u Rochester-u, N.Y., kapaciteta 450 tona surutke na dan (23).