RU2052942C1 - Способ регулирования кислотности молочных и других пищевых продуктов, содержащих водную фазу - Google Patents
Способ регулирования кислотности молочных и других пищевых продуктов, содержащих водную фазу Download PDFInfo
- Publication number
- RU2052942C1 RU2052942C1 RU94007537A RU94007537A RU2052942C1 RU 2052942 C1 RU2052942 C1 RU 2052942C1 RU 94007537 A RU94007537 A RU 94007537A RU 94007537 A RU94007537 A RU 94007537A RU 2052942 C1 RU2052942 C1 RU 2052942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exchange
- chambers
- milk
- product
- membranes
- Prior art date
Links
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 title claims 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title description 11
- 239000008267 milk Substances 0.000 title description 11
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- -1 hydrogen (H + ) ions Chemical class 0.000 claims description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 7
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 7
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 4
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 4
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- XDIYNQZUNSSENW-NUVHGKSTSA-N (2r,3s,4s,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;(2r,3s,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O XDIYNQZUNSSENW-NUVHGKSTSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 2
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229940023913 cation exchange resins Drugs 0.000 description 1
- 239000003010 cation ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 235000016046 other dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 235000020185 raw untreated milk Nutrition 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000008939 whole milk Nutrition 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dairy Products (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Использование: в пищевой промышленности для регулирования кислотности молочных и других пищевых продуктов. Сущность изобретения: продукт пропускают через устройство, обеспечивающее получения в камерах кислотной и щелочной группы, которое представляет собой трехкамерный электродиализный аппарат с чередующимися анионообменными и биполярными мембранами или чередующимися катионообменными и биополярными мембранами. Анионообменная сторона биполярной мембраны направлена к аноду. Продукт пропускают через камеры подщелачивания и/или подкисления, в которые соответственно поступают ионы гидроксила OH- или водорода H+. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Description
Известны способы изменения активной кислотности (подщелачивания и подкисления) с помощью соответственно анионообменных и катионообменных смол (Utilization of resin-neutrilized whey in making cake and bread. Keshavarz E. Nakai S. "Can. Inst. Food Sci. and Technol. J.", 1984, v.17, n.2, p. 107-110; Пат. ЕПВ N 0153967, 1984).
Основные недостатки ионообменных способов регулирования активной кислотности молочного сырья заключаются в больших потерях продукта в межзерновом пространстве ионообменной смолы; повышенном загрязнении продукта химическими компонентами смол из-за большой поверхности контакта; в резком скачке активной кислотности продукта при прохождении ионообменной колонки, что затрудняет плавную регулировку этой величины; в необходимости применения минеральных кислот и щелочей для регенерации ионообменных смол.
Известен также способ получения кислых и щелочных растворов с помощью электродиализа с биополярными мембранами (А. с. 1171050, 1985). Если в электродиализаторе биполярная мембрана расположена анионообменной стороной к аноду, а катионообменной стороной к катоду, то при включении постоянного электрического поля на стыке спрессованных мембран генерируются за счет диссоциации молекул воды ионы водорода и гидроксила, перенос которых под действием электрического поля позволяет получить концентрированные растворы щелочей и кислот. Подробно этот процесс проанализирован в Development of Bipolar Membranes. B. Bauet, F.Jerner H.Stratmann, "Desalination", 1988, v. 68, p. 279-292. Авторами упомянутой статьи предложена схема защелачивания и закисления растворов с помощью четырехтрактного электродиализного аппарата, что технически намного сложнее традиционно используемых трехтрактных моделей электродиализатора и требует дополнительных затрат на мембраны.
Наиболее близким к предлагаемому способу регулирования активной кислотности молочного сырья относится способ [1] согласно которому молочное сырье (сыворотка) обрабатывается в четырехтрактной электролитической ячейке (фиг. 3), ограниченной двумя электродами и разграниченной чередующимися катионо- и анионообменными мембранами на четыре отделения, в которых в анодном отделении (4) происходит генерации ионов водорода, которые переходят в кислотное отделение (5) и соединяются с анионами, перешедшими из сырьевого отделения (6), образуя кислоты; в щелочном отделении ионы гидроксила, генерирующиеся на катоде, соединяются с катионами, переходящими из сырьевого отделения. В результате этих процессов в одном отделении происходит деминерализация сыворотки, а в других отделениях образуется кислота и щелочь.
Получаемые кислоты и щелочи используются для подщелачивания и подкисления той же сыворотки, которая подвергалась обработке в данной электролизной ячейке, и других молочных продуктов.
Недостатки рассмотренного способа следующие: высокая стоимость установки (на каждые три мембраны приходится два дорогостоящих электрода); гораздо меньшая по сравнению с электродиализом плотность упаковки мембран в единице объема; наличие четырех трактов для четырех разных растворов, что усложняет техническое использование оборудования; необходимость защиты производства от взрывоопасных газов кислорода и водорода и дополнительные энергозатраты.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.
Активную кислотность молочных и пищевых растворов регулируют путем пропускания их через одну из камер трехтрактного электродиализного аппарата, в котором генерируются кислотные и щелочные группы за счет разложения воды, при этом раствор пропускают через камеры подщелачивания или подкисления, в которые соответственно поступают гидроксильные ионы (ОН-) или ионы водорода (Н+). В качестве электродиализного аппарата используют аппарат с чередующимися катионообменными и биполярными мембранами или с чередующимися анионообменными и биполярными мембранами, в котором анионообменные стороны биполярных мембран в обоих случаях обращены к аноду. Обработку сырья производят при плотности тока на мембранах 20-1200 А/м2 и температуре 8-75оС.
На фиг. 1 представлен принцип работы электродиализатора с биполярными и анионообменными мембранами; на фиг.2 принцип работы электродиализатора с катионообменными и биполярными мембранами; на фиг.3 принцип работы четырехкратной электролитической ячейки по способу-прототипу.
Генерируемые в биполярной мембране ионы гидроксила (ОН-) поступают в камеру 2 подщелачивания, а ионы водорода (Н+) в камеру 1 подкисления. Восполнение ионов (Н+) и (ОН-) происходит за счет диффузии к внутреннему стыку биполярной мембраны нейтральных молекул воды, где происходит образование заряженных ионов под действием электрического тока. Процесс плавно регулируется токовой нагрузкой и временем обработки.
При первом варианте сборки ЭД-аппарата (фиг.1) из камеры подщелачивания удаляются анионы, в основном ионы хлора (Сl-), что частично обеспечивает подщелоченный раствор. При втором варианте сборки из камеры подкисления частично удаляются собственные катионы сырья, заменяющиеся ионами водорода (фиг.2), что обуславливает уменьшение содержания воды в подкисленном растворе.
В молочном сырье содержится от 6% (обезжиренное молоко) до 15% (меласса молочного сахара) минеральных веществ в сухом остатке. Этого достаточно, чтобы подщелочить молочное сырье данным методом до рН 10-12 или подкислить до рН 2-4.
Способ осуществляется следующим образом.
Существует 3 пути применения указанных типов электродиализных аппаратов для изменения кислотности пищевых растворов:
1. В случае необходимости одновременного подкисления одной порции пищевого раствора (например, молочной сыворотки) и подщелачивания другой порции указанного или другого вида пищевого раствора первая порция подается в камеры 1 подкисления, а вторая порция в камеры 2 подщелачивания электродиализного аппарата.
1. В случае необходимости одновременного подкисления одной порции пищевого раствора (например, молочной сыворотки) и подщелачивания другой порции указанного или другого вида пищевого раствора первая порция подается в камеры 1 подкисления, а вторая порция в камеры 2 подщелачивания электродиализного аппарата.
В электродную камеру 3 во всех случаях обработки пищевых растворов подается раствор любого электролита, разрешенного для контакта с пищевыми продуктами, например поваренной соли (NaCl).
2. Если целью обработки пищевого раствора является только его подкисление, то указанный раствор подается в камеры 1 подкисления, а в камеры 2 подщелачивания подается раствор пищевого электролита.
3. Для подщелачивания пищевого раствора используют те же типы сборки ЭД-аппаратов с тем отличием, что пищевой раствор подается в камеры 2, а электролит в камеры 1.
Таким образом, обе схемы в предлагаемом изобретении можно использовать как для подщелачивания, так и для подкисления молочного сырья. Различие в их использовании заключается в следующем. Первую схему удобно использовать для подщелачивания молочного сырья при высоком содержании в нем минеральных солей и для подкисления при низком содержании минеральных веществ. Вторая схема удобна для подкисления тех видов молочного сырья (например, мелассы сахара-рафинада), где высоко содержание минеральных веществ, и для подщелачивания, когда молочное сырье содержит незначительное количество минеральных веществ и необходимо введение их дополнительно.
В отличие от прототипа предложенные варианты электродиализного регулирования кислотности молочного сырья характеризуются высокой экономической эффективностью, компактностью оборудования, безопасностью процесса, простотой регулирования кислотности, заключающейся в возможности прервать электродиализный процесс при достижении желаемого уровня кислотности сырья.
П р и м е р 1.
Берут 1000 л обезжиренного молока в исходном значением рН 6,3 и обрабатывают его на электродиализной установке, оснащенной биполярными и анионообмненными мембранами при напряжении на мембранном пакете 220 В и токе 12 А и температуре 25оС в течение 85 мин, достигая значения рН 10,4, смешивают его с 5 т обезжиренного молока с исходным значением рН 6,3, получают 5990 л молока с рН 6,8, из которого получают 405 кг сухого заменителя цельного молока, что на 68 кг больше по сравнению с использованием традиционного неподщелоченного обезжиренного молока.
П р и м е р 2.
Берут 5000 л казеиновой сыворотки с исходным значением рН 4,3 и подвергают электродиализу по примеру 1 при напряжении 220 В и токе 15 А в течение 94 мин, получают 4950 л сыворотки с рН 6,6.
П р и м е р 3.
Берут 3000 л подсырной сыворотки с рН 6,4 и подвергают электродиализной обработке по примеру 1 при напряжении 220 В и токе 13 А в течение 58 мин, получают 2990 л сыворотки с рН 6,79.
П р и м е р 4.
Берут 5000 л творожной сыворотки с исходным значением рН 4,3 и подвергают электродиализу по примеру 1 при напряжении 220 В и токе 15 А в течение 94 мин, получают 4950 л сыворотки с рН 6,6.
П р и м е р 5.
Берут 2000 л 15%-ного раствора молочного сахара-сырца и подвергают его электродиализной обработке на аппарате по примеру 1 с температурой 75оС, только направляют этот раствор в камеры подкисления, а электролит в камеры защелачивания. При напряжении 220 В и токе 9 А получают после 95 мин работы 1950 л раствора сахара-сырца с рН 1,2, который затем направляют на получение глюкозогалактозного сиропа кислотным способом.
П р и м е р 6.
Электродиализную установку оснащают биполярными катионообменными мембранами. В камеры подкисления направляют 2000 л мелассы сахара-рафинада. При напряжении на мембранном пакете 220 В и токе 13 А получают после 70 мин работы 1950 л кислой мелассы с рН 1,18, которую направляют на производство глюкозогалактозного сиропа кислотным способом.
Claims (2)
1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КИСЛОТНОСТИ МОЛОЧНЫХ И ДРУГИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ВОДНУЮ ФАЗУ, предусматривающий пропускание продукта через устройство, обеспечивающее получение в камерах кислотной и щелочной групп за счет разложения водной фазы исходного продукта, отличающийся тем, что устройство, обеспечивающее получение в камерах кислотной и щелочной групп, предоставляет собой трехкамерный электродиализный аппарат с чередующимися анионо- или катионообменными и биполярными мембранами, причем анионообменная сторона биполярной мембраны направлена к аноду, при этом продукт пропускают через камеры подщелачивания и/или подкисления, в которые соответственно поступают ионы гидроксила (OH- 1) или водорода (H+).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру продукта поддерживают в пределах 8 - 75oС, а плотность тока - в пределах 20 - 1200 А/м2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94007537A RU2052942C1 (ru) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Способ регулирования кислотности молочных и других пищевых продуктов, содержащих водную фазу |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94007537A RU2052942C1 (ru) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Способ регулирования кислотности молочных и других пищевых продуктов, содержащих водную фазу |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2052942C1 true RU2052942C1 (ru) | 1996-01-27 |
Family
ID=20153133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94007537A RU2052942C1 (ru) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Способ регулирования кислотности молочных и других пищевых продуктов, содержащих водную фазу |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2052942C1 (ru) |
-
1994
- 1994-02-25 RU RU94007537A patent/RU2052942C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЕР, патент N 0315135, кл. A 23C 9/144, 1989. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0503589B1 (en) | Electrodialysis reversal process and apparatus with bipolar membranes | |
| FI80574B (fi) | Elektrolytiskt foerfarande foer avsaltning av vassla eller naogon pao vassla baserad vaerska och foer producering av livsmedelsyra och -bas. | |
| US2848403A (en) | Process for electrodialyzing liquids | |
| EP1520840B1 (en) | Electrodeinization apparatus | |
| MY123871A (en) | Method and apparatus for electrodeionization of water | |
| US4110175A (en) | Electrodialysis method | |
| Kravtsov et al. | Feasibility of using electrodialysis with bipolar membranes to deacidify acid whey | |
| US4146455A (en) | Process for treating whey | |
| JP3768340B2 (ja) | スイートホエイのミネラル除去方法 | |
| US6033700A (en) | Demineralization of milk and milk-derived products by electrodeionization | |
| US4180451A (en) | Apparatus for treating whey | |
| RU2052942C1 (ru) | Способ регулирования кислотности молочных и других пищевых продуктов, содержащих водную фазу | |
| GB2265633A (en) | Multicompartment electrodialyzer for desalting aqueous solutions | |
| US3595766A (en) | Prevention of protein precipitation in the electrodialytic treatment of whey | |
| US3595769A (en) | Prevention of calcium precipitation in the electrodialytic demineralization of whey | |
| US3136710A (en) | Electrodialysis | |
| SU1729378A1 (ru) | Способ переработки молочной сыворотки | |
| ES2000869A6 (es) | Un procedimiento para producir un acido aminocarboxilico | |
| Dudeja et al. | Electrodialysis: A Novel Technology in the Food Industry | |
| AU671945B1 (en) | A process for treating liquids | |
| RU2065703C1 (ru) | Способ изоэлектрической коагуляции белков молочной сыворотки и электролизер для его осуществления | |
| RU2813880C1 (ru) | Электроионитный аппарат | |
| Young | An introduction to electrodialysis | |
| RU2050176C1 (ru) | Электродиализатор | |
| RU2016636C1 (ru) | Способ получения карбоновых кислот и щелочи |