Концентрационная поляризация при нанофильтрации ультрафильтрационного пермеата молочной сыворотки
Авторы:
С.А. Титов, В.Ю. Овсянников, Д.В. Ключникова, К.А. Велитченко
Аннотация:
Баромембранные методы концентрирования вторичного молочного сырья позволяют решить ряд актуальных проблем молочной индустрии, таких как сохранение биологически ценных веществ, уменьшение загрязнения окружающей среды отходами производства, снижение транспортных расходов. При выделении белка из молочной сыворотки ультрафильтрацией побочным продуктом является пермеат, который сушат, предварительно сконцентрировав. В настоящем исследовании рассматриваются факторы, приводящие к образованию осадка на поверхности мембран при нанофильтрационном концентрировании пермеата. Исследование нанофильтрации модельных растворов показало, что проницаемость мембран, а также отношение концентрации ионов в фильтрате и концентрате в растворах хлорида кальция ниже по сравнению с хлоридами натрия и калия, что связано с накоплением анионов у поверхности мембраны из-за ее заряда. Модельный раствор с тем же ионным составом, что и у пермеата, а также растворы лактата кальция характеризуются большей проницаемостью, чем остальные растворы, что связано с зарядовым состоянием комплексов, образующихся в пограничном слое. Это подтверждается снижением ионной проницаемости со временем фильтрации, а также падением проницаемости по раствору с ростом концентрации даже в диапазоне 1–2 %. Концентрация ионов в фильтрате при фильтрации этих растворов снижается со временем, что объясняет- ся комплексообразованием и образованием осадка на поверхности мембраны. Интенсивность образования осадка зависит от pH раствора и минимальна при рН 6,5–7. При фильтрации пермеата происходит образование плотного осадка с малой проницаемостью по ионам, который не смывается тангенциальным потоком, причем проницаемость мембраны по дистиллированной воде необратимо снижается с 80 до 21 дм³/(м²·ч). Это может быть объяснено повышенной вязкостью пограничного слоя в присутствии лактозы с массовой долей 4,83 %. Интенсивность образования осадка растет с увеличением концентрации раствора.
Ключевые слова:
молочная сыворотка; концентрационная поляризация; ультрафильтрация; пермеат; нанофильтрация; баромембранные процессы
Ссылка для цитирования:
Титов С.А., Овсянников В.Ю., Ключникова Д.В., Велитченко К.А. Концентрационная поляризация при нанофильтрации ультрафильтрационного пермеата молочной сыворотки // Индустрия питания|Food Industry. 2026. Т. 11, № 2. С. 45–54. DOI: 10.29141/2500-1922-2026-11-2-5. EDN: DUKOBF.
