Tejsavó nano- és diaszűrésének vizsgálata = Investigation of nano- and diafiltration of whey

Évente Földünkön becslések szerint 185-190 millió tonna tejsavó képződik, és ez a mennyiség a következő években várhatóan tovább fog emelkedni. Nagy szárazanyag-tartalma miatt a tejsavó jelentős biokémiai oxigénigénnyel rendelkezik, ezért az élelmiszeripar egyik legkörnyezetszennyezőbb mellékterméke lenne, ha szennyvízként tekintenénk rá. A környezetvédelmi okon túl a savó hasznosításának szükségességét alátámasztja, hogy alkotórészei közül több is rendelkezik az emberi szervezet számára kedvező élettani hatással. A savófeldolgozás egyik lépése a vízelvonás, ugyanakkor a termékminőség javítás szempontjából szükséges a savó ásványianyag-tartalmát, elsősorban NaCl-tartalmát is csökkenteni. Ez a két művelet egyszerre megvalósítható, ha a tejsavót nanoszűrő membrán segítségével koncentráljuk, hiszen a membrán az egy vegyértékű ionok számára részben átjárható. A nanoszűrés számos előnnyel rendelkezik a hagyományos sótalanítási eljárásokkal, az ioncserével és az elektrodialízissel szemben. Diaszűrés alkalmazása során a savósűrítményhez ionmentes dializáló vizet adagolnak, a víz mennyiségétől függően a membrán által csak részben visszatartott ionok tetszőleges mértékben eltávolíthatók a sűrítményből, míg a teljesen visszatartott komponensek koncentrációját a víz adagolása nem befolyásolja. A műveleti paraméterek kiválasztása után édes és savanyú savót is besűrítettem nanoszűrő membrán segítségével egy laboratóriumi berendezésen. A savó alkotórészeinek besűrítés alatti viselkedését tanulmányozva arra a következtetésre jutottam, hogy a klorid kivételével a savóban megtalálható főbb elemeket a membrán kevésbé tartotta vissza a savanyú savó szűrésekor. A sótalanítás hatékonyságát fokozandó, a nanoszűréses besűrítést különböző diaszűréses eljárásokkal kombináltam. Mind többlépcsős szakaszos diaszűrést, mind változó térfogatú diaszűrést alkalmazva jelentősen növekedett az egy vegyértékű ionok sótalanítási foka, miközben a tejcukor vesztesége elenyésző maradt. A változó térfogatú diaszűrést választva folyamatosan valósítható meg az egy vegyértékű ionok eltávolítása és az értékes összetevők koncentrálása a végső sűrítési arány felé haladva. A transzmembrán nyomáskülönbség emelésével a tejsavót nagyobb sűrítési arányig lehet betöményíteni, azonban a túlzottan nagy nyomás használata nem ajánlott, mert a szűrletfluxus egy idő után nem növekszik tovább, és az ionok visszatartásának növekedése kedvezőtlenül befolyásolja a sótalanítás hatékonyságát. A soros ellenállás modell megfelelően leírja a szűrletfluxus változását a besűrítés során, ha a retentátum összes mólkoncentrációját a laktóz mólkoncentrációjával helyettesítjük. A Kovács és munkatársai által kidolgozott matematikai modell segítségével a szakaszos diaszűrés adatai alapján nagyon jól előrejelezhető a retentátum koncentráció-változása a változó térfogatú diaszűrések alatt

Integrált membránműveletek alkalmazása egészséges félkész termékek előállításában [védés előtt] = Using integrated membrane processes for producing healthy semifinish products

A jó minőségű élelmiszeripari termékek előállítását megköveteli a gazdasági verseny. Munkám során egészséges, magas beltartalmi értékekkel rendelkező félkész termékek, sűrítmények gazdaságos előállítását tűztem ki célomul. A kávé sűrítmény előállításához nanoszűrést és fordított ozmózist használtam. Megállapítottam, hogy a mindkét típusú membránszűrési eljárás alkalmas a kávé extraktum hatékony besűrítésére, azonban a költségbecslés alapján a nanoszűrést javaslom, mint lehetséges alkalmazási forma. A homoktövis lével végzett kísérleteim során megpróbáltam a lé előszűrés nélküli besűrítését nanoszűréssel és fordított ozmózissal, melyek nem hoztak eredményt, mivel a membránok gyorsan eltömődtek, tisztításuk az egyéb esetekben használt eljárással nem volt megfelelő, nem tiszta membrán vízfluxusa nem volt visszaállítható. Ugyanez mondható el a 0,45 μm-es kerámia mikroszűrő csőmembránnal végzett előszűrésről is. Az előszűrt lé tükrös lett, alkalmas volt a további kísérletekre, azonban a membrán tisztítása nem hozott megnyugtató eredmény. A kísérleteket elvégeztem friss bogyóból és fagyasztott bogyóból préselt levekkel is, melyek alapján a friss bogyóból készült lé volt alkalmasabb a besűrítésre. Az ultraszűréssel (100 kDa vágási értékű kapillár csőmembrán) végzett előszűrési kísérleteknél a permeátum fluxusa alacsony volt, azonban a membrán könnyen tisztítható volt, így ezt az előszűrést sikeresnek tekintettem. Az előszűrt levet nanoszűréssel és fordított ozmózissal sűrítettem tovább. Mindkét módszer megfelelőnek bizonyult, így tovább folytattam a kísérleteket, és ozmotikus desztillációval 60 ref % feletti szárazanyag tartalomra sűrítettem be a homoktövis levet. A fordított ozmózissal elősűrített lé végső szárazanyag tartalma 65 ref % lett, így ezzel dolgoztam ki egy komplex eljárást a homoktövis lé besűrítésére, és végeztem el a folyamat költségbecslését. Elvégeztem az analitikai vizsgálatokat is, amely alapján a polifenol tartalom 9-szeresére, míg az antioxidáns kapacitása 15-szörösére növekedett a kiindulási léhez képest a komplex eljárás során