​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​Optimera fragmenteringen av mjölkproteiner

Anitha Rasmussen, tillämpningsteknolog, och Hanne Sørensen, produktchef, livsmedels- och dryckesbaserade tillämpningar, PhD, Tetra Pak Filtration Solutions

Fragmentering av skummjölk är synonymt med mikrofiltrering, och för denna uppgift kan både keramiska och polymera membran användas. Skillnaden i pris mellan de två typerna är väsentlig, och keramiska membran är dyrare. Forskning visar att keramiska membran är överlägsna polymera membran vad gäller att passera vassleproteiner genom membranet och bibehålla kasein. Därför har båda membranen fördelar och är användbara beroende på vilka krav som är av störst betydelse.

Gemensamt för både keramiska och polymera membran är de har porstorleksfördelning snarare än ett definierat gränsvärde, vilket skulle vara den optimala utformningen för separering av proteiner. Porstorleksfördelningen kan vara olika bred, och därför är membranens prestanda ofta kopplad till bildandet av ett sekundärt påbränningslager.

Test av membranprestanda

Tetra Pak har genomfört en rad tester som undersöker membranprestandan under olika behandlingsförhållanden och därmed olika sammansättningar av påbränningslager. Att kombinera prestanda för membran från olika leverantörer med bildandet av ett sekundärt påbränningslager är avgörande för den slutliga prestandan.

Försök har visat att god prestanda kan uppnås i en filtreringsanläggning med polymera membran genom olika behandlingsförhållanden beroende på vilket membran som används. Ett relativt öppet membran skulle kunna användas tillsammans med ett tätt påbränningslager skapat genom låg baslinje och lågt korsflödestryck vilket ger högt flöde, låg bindning av vassleproteiner och hög bindning av kasein.

Ett annat membran med mindre och smalare porstorleksfördelning kan kombineras med låg baslinje och högt korsflödestryck, vilket reducerar det sekundära påbränningslagret så att fragmenteringsprocessen beror av själva membranegenskaperna snarare än påbränningslagret.

En annan väl dokumenterad aspekt är temperaturen under filtrering. -kasein utlöses delvis från kaseinmicellen när det förvaras kallt och följer vassleproteinet genom membranet. Polymera membran används ofta under kalla förhållanden, vilket möjliggör lång produktionstid, men tyvärr också hög överföring av -kasein. Detta kan övervinnas genom att öka temperaturen och därmed minimera prestandaskillnaden mellan polymera och keramiska filtreringsanläggningar.

Förbehandlingen av mjölk försummas ofta

Mjölk antas vara färsk och opåverkad vid ankomsten till anläggningen, men den kan ha handlats mellan mejerier vilket resulterat i flera pastöriseringsprocesser. Detta leder till delvis skadade vassleproteiner som är svåra eller omöjliga att passera genom membranet, vilket initierar en rad oönskade effekter såsom minskat vassleproteinutbyte, proteinbildning i koncentrat och/eller minskat flöde: allt detta leder till minskad anläggningskapacitet.

En annan förbehandling är koncentration av mjölk genom ultrafiltrering/omvänd osmos för transportändamål eller för att optimera produktionslinjens utformning. Tetra Pak har funnit att den möjliga graden och typen av förkoncentration påverkar den efterföljande mikrofiltreringsprestandan vad gäller flöde och bindning. Därför finns det en ofta oförutsedd möjlighet att optimera utformningen av en hel linje. Fokus ligger ofta på den enskilda processen – i detta fall mikrofiltrering, men vårt arbete har visat att fokus snarare bör ligga på helt optimerade linjelösningar för att uppfylla de nödvändiga kraven för varje mejeri.​

Av Hanne Sørensen, produktchef, livsmedels- och dryckesbaserade tillämpningar, PhD, och Anitha Rasmussen,
tillämpningsteknolog, Tetra Pak Filtration Solutions