DE1954897A1 - Verfahren zum Konzentrieren und Entsalzen von Molken und entrahmter Milch - Google Patents

Verfahren zum Konzentrieren und Entsalzen von Molken und entrahmter Milch

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DE1954897A1
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Description

Die Verwendung von Molken für die menschliche Ernährung wird dadurch erschwert, dass Molken einen hohen Salzgehalt aufweist, der die Geniessbarkeit sowie die Trocknungseigenschaften des Molken nachteilig beeinflusst. Mr Molken ist in der Hegel die folgende Zusammensetzung typisch:
Bestandteil: Gew«-$:
Protein 0,9
"Fett 0,2
Lactose 4,8
Kalium 0,14
Natrium 0,03
Calcium 0,05
Magnesium 0,01 '
Phosphat 0,16
Chlorid 0,10
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Die Konzentrierung und Entsalzung von Molken oder entrahmter Milch nach dem Verfahren der Erfindung erfolgt in besondere vorteilhafter Weise mit Hilfe einer sogenannten Umkehrosmose unter Verwendung einer offenporigen Membran, deren Herstellung ζ.Β» in dar britischen Patentanmeldung 5Ϊ961/68 beschrieben wirdo
Die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendete Membran wird hergestellt durch
(a) Vergiessen einer Filmschicht aus einer Gussmasse mit einem Gehalt an
(1) einem Celluloseester, vorzugsweise Celluloseacetat,
(2) einem organischen Lösungsmittel für den Celluloseester, vorzugsweise Aceton sowie
(3) entweder einem Quellungsmittel, vorzugsweise Formamid, Zinkchlorid oder Magnesiumperchlorat„ mit einem mit dem organischen Lösungsmittel für den Celluloseester mischbaren Lösungsmittel für daß Quellungemittel, vorzugsweise Waseer-r oder einem flüssigen, mit dem organischen Lösungsmittel für den Celluloseester mischbaren Quellungsmittel, vorzugsweise Formamid,
(b) Verdampfen wenigstens eines Teile des vorhandenen organischen Lösungsmittels unter Membranbildung, sowie
(c) Eintauchen der gebildeten Membran in eine ein oberflächen» ... .. aktives Mittel enthaltende wäßrige Lösung, wobei das oberflächenaktive Mittel gegebenenfalls weggelassen werden kann, wenn die verwendete Gussmasse 4 oder mehr $ Zinkohlorid als Quellungsmittel enthält«
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Wird Zinkchlorid ale Quellungamittel verwendet, so wird die Azidität der GusemaBst vorzugsweise in der Weise eingestellt» dass einerseits praktisch keine Hydrolyse des Zinkchlorids auftritt, sowie andererseits keine Verseifung des Celluloseester erfolgt. Die zur Einstellung des pH-Wertes verwendete Säure besteht vorzugsweise aus Salzsäure»
Ale organisches Lösungsmittel für den Celluloseester wird vorzugsweise ein solches gewählt« das es ermöglicht, die Verdanpfungszeit möglichst kurs zu halten. Als besonders geeignetes organisches Lösungsmittel hat sich, wie bereits erwähnt, Aoeton erwiesen·
In der zur Herstellung der erfindungsgem&ss verwendeten Membran verwendeten GusBmaeee liegt der Celluloseester vorzugsweise in einer Konzentration von 10 bis 25 Qew»«$f in besonders vorteilhafter Weise von 10 bis 20 Gew.~#, vor«
Zur Durchführung bestimmter bekannter Verfahren zur Membranherstellung werden die Membranen nach der Eintauch-Verfahrensstufe in Wasser erhitzt. Beim Verfahren der Erfindung wird eine derartige Hitzebehandlung zweckmUssig vermieden, da sie die Eigenschaften der erfindungsgemäsp hergestellten Membran nachteilig beeinflusst.
Die Porosität der in der angegebenen Weise hergestellten Membran, wie sie sich aus der Zurückhaltung von Lactose ergibt, kann erhöht werden durch Erhöhung der Konzentration an Quellungsmittel in der Gussmasse oder durch Erhöhung der Konzentration an oberflächenaktivem Mittel in der Einteuchlösung. Die Verdampfungezeit beeinflusst mehr die Durchsatzeigenschaften der fertiggestellten Membran als äeren Zurückhaitungeeigenschaften. Zu lange Verdampfungszeiten führen zu einer Verminderung der Duroheatzeigenschaften der fertiggestellten Membran, wohingegen zu kurze Verdampfungszeiten zur Bildung von Membranen führen, die sich unter Druck verstopfen und
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deshalb eine weniger vorteilhafte Versendbarkeitsdauer aufwei serio Die optimale Terdampfungszeit für eino bestimmte Konbination von Giessbedingungen wird zweeknäseig experimentell bestimmt O
Eb hat sich als Eweckmäesig erwiesen, das oberflächenaktive Mittel in der Eintauohlösung in einer Konzentration von bis zu 3 Gew,»;i zu verwenden, doch kann das oberflächenaktive Mittel auch in höheren Konzentrationen, Z0B0 in Konzentrationen von bis zu 20 (Jew*·-^? verwendet v/erdexio
Überraschenderweise hat si oh gezeigt r da« 3 das Eintauchen der Membran in eine T.Örmng au« einem oberfiäohenr-ktiven Mittel ?,u einer poröseren ITai-n'ran fiihrl pJa das 7OIn tau oben tier Herabren in Waoaer- Bei ö.&x· Hers te*.lui\g voi' für rlie Uri^^hrospiose bG stinimten Kem^raue;i wach bekannten liethodon :.iO*.f;te es Rieh nUia-lish, daee daß !eintauchen der ifemb^aiien t^i konFjtanter BintF.uohrate v/äiiren.i de.r genanten .'iintaucMaußr in bosonderß vor teij.hafter Weiae au Membranen mit einem hohen "Hückhalte'ver-nö.^er gegenüber e3.1en T.vp&n von gc~ tie ten Ptoff'F.n führt 0 Daraue i.iu8ste £ier>chl-.osfjen wsräen, dann die '^'ii.err.vert eines oberf/.ächenaktivcn Mj :;toj.e In der Kin-ir.uc-hxöeuii^ ein gleiohriäsai-geres Eintauchen 3Gv;äh:-?leieten .sov::;e zv.v Bildung-weniger poröser Kerabraner. fahren würde-
Die Dioke der verf,"0R3enen Pilnschicht iet nicht kritißch* doch hat es sicjh als av/eckraUssig erwieeen, die Filmschicht in einer Dicke von 0,15 bis 0,75 m% "/orzugev/eise von etwa 0,30 Eiiaf zu vergiecjaen-r
Es hat eich als vorteilhaft erwiesen, das Yergieesen und Verdampfen bei Tenperaturen von 10 bis 230O9 vorzugsweise bei Zimmertemperatur,, durchzuführen. Lie verwendete Eintauchlösung weist vorzugsweise eine Temperatur von 0 bis 300C, insbesondere von 5 bie 24°C auf.
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Mit "Entsalzen" wird die Verminderung des Salzgehaltes im Molken, d.ho die Erniedrigimg dee Verhältnissee von SaIs:Protein, bezeichnet«
Der als Ausgangsmaterial verwendete Molken kann entweder eine normale Konzentration aufweisen oder konzentriert oder verdünnt worden seino Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung kann anstelle von Molken auoh entrahmte Mileh verwendet werden» JSs hat eich als zweckmässig erwiesen, den Molken vor der Behandlung nach dem Verfahren der Erfindung zn konzentrieren, was, wie bereits erwähnt9 in zweokmässiger Weise rait Hilfe der (JrakehroBraose unter Verwendung einer engporigen Membran mit einem hohen SalzrUekhaltevennögen, bewirkt werden kann.
Bei Auswahl einer Membran mit vorteilhaften Rüekhaltaeigenschäften ist Molken nach dem Verfahren der Erfindung konzentrierbar und entsalzbar, ohne dass gleichseitig nennenswerte Mengen an lactose entfernt werden« so dass auf diese V/eise ein konzentriertes Produkt gewonnen wird, das als flüssiges Rinder- oder Sehweinefutter, oder nach Z0B0 mit Hilfe der Sprühtrocknung bewirkter Isolierung in j?orm eines Feststoffes, als Komponente von Babynahrung, Eiscreme oder clergl, Hahrungs«= und Genussraittel geeignet ist« Pur bestimmte Verwendungszwecke haben sich Nahrungsmittelkomponenten als besonders geeignet erwiesen, die in der Weise gewonnen werden, dass zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eine etwas offenporigere Membran, die den Durchtritt einer bestimmten Menge von laotose ermöglicht, verwendet wird» Dureh Verwendung von Membranen mit unterschiedlichen RUckhalteeigensohaften läset sich in öen konzentrierten Verfahrensprodukten das Verhältnis von ProteiniLaotose variieren« Bei Anwendung der angegebenen Ausfüh rungsform des Verfahrens der Erfindung, bei dem eine vergleichsweise offenporige Membran verwendet wird» kann aus der erhal- . tenen, laotosehaltigen lösung die Lactose in der Weise ge-
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woiHien werden, das a die laotosehaltige Lösung einer Umkehrosmose unter Verwendung einer Membran,, die nur den Durchtritt von Salzen, nicht jedoch von Lactose gestattet, unterworfen wird.
Zur Herstellung einer Membran mit den erforderlichen RUcknalteeigenschaften gegenüber den im Molken vorhandenen verschiedenen Typen -von gelösten Stoffen, muss eine geeignete Kombination bestimmter Yei'fahrensbedingun^en angewandt r.verden0 Die Abhängigkeit der Keiabraneigensohaften von verschiedenen Parametern ö.ee Herstellungsverfahren^ ist b-skarmt*
So hängen Z0B, die angestrebten Membraneigeiischaften vom angestrebten Grad der Konzentration, dem angestrebten Grad der Entsalzung und dem angestrebten Grad das Laatosedurchtritte ab, vreahalb die optimalen Bedingungen sur Herstellung von Membranen bestimmten Typs, die den an sie gestallten Forderungen entsprechen, von Fall zu Fall experimentell bestimmt werden müssen, was jeöooh einem mit der Umkehrosmose vertrauten Fachmann keinerlei Schwierigkeiten bereitet«
Während der Durchführung der Osmose von Molken oder entrahmter Miloh besteht die Gai'ahr der Ausbildung eines Proteinfilmse auf der Membranoberfläehe» der den IVarohfluss verminderet und dazu führt, dass? Lactose sowie bis zu einem geringeren GraÄe auch Salze von der Membran zurückgehalten werden,
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform d«se Verfahrens der Erfindung wird der Molken oder die entrahmte Milch unter Wirbelbildimg über die Membraneberflache geführt, um die Ausbildung eines Pilmes des angegebenen iype au '/erhindern» Bin derartiger Wirbelfixisa kann beispielsweise dadurch bewirkt
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werden, dase der Molken unter Druck über eine Heihe von In Form eines Labyrinthe angeordneten Kanälen mit hal"bkreis förmigem Querschnitt über die Membranoberflache geleitet wird»
Gegebenenfalle kann das Verfahren der Erfindung zur Konaentrierung von entrahmter Milch unter teilweise!? lüirfcfernung von Salzen und Laotose angewandt werden, doho, dase auch eine AusfUhrungeform dieses Typs in den Rahmen der Erfindung fällt»
Das Verfahren der !'Erfindung ist in vorteilhafter Weins dazu geeignet, die Salze sowie einen--1PeIl oder die Gesantmenge dor vorhandenen Lactose aus dem Kolken au entfoman unter Verwendung einer Umkehroamosemenbran, die die Salze aup dem Ifolken entfernt, ohne nennensv.erte Mengen an Lactose zu entfernan, worauf das erhaltene entsalzte Produkt einer UnkehroB/noae unterworfen wird unter Verwendung einer nifenporigerren Kembv& die bis zu einem gewissen Grade den Durchtritt von Lactose gestattet* Auf diese Weise können drei brauohbere Produkte gewonnen werden, nämlich als erstes konzentrierter ontoalster Molken, ale zweites die durch die Henbrr.n durchgetretene salz freie laotosehaltige Lösung, aus der lactose isoliert weiden kann, sowie als drittes Produkt das zurückbleibende proteinreiche Konzentrat, aus des die Geenrctnence an" Salsen sowie ein Teil oder die Gesamtmenge an Laotose entfernt v/ur den.
Das Verfahren.der Erfindung ist in vorteilhafter Weise in Rahmen einer sogenannten Konzentrationskroislaufnethofie durchführbar, bei der das Volumen des konzentrierten Produktes konstant gehalten wird durch Zugabe von destilliertem Wasser mit derselben Geschwindigkeit, nit äer dar; Wasser durch Sie? Membran hindurchtritta
Die Proteinkonzentrotion des Molken bleibr während des Konzen trationskreislaufe konstant tr··:! sir.· .r.ösv-·τ ?-:ar:.i {'urc·^ */n'v
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bestimmte Membran beliebig lange rezyklieiert werden, doh, solange» bis ein Produkt der angestrebten Zusammensetzung erhalten wird»
Die Konzentrationekreielaufmethode ist in vorteilhafter Weise in jeder der angegebenen OsmoseverfahrensBtufen anwendbar» Nach dieser Methode kann z.B, vollständig entsalzter Molken sowie entsalzter Molken, aus dem die Lactose volletändig oder teilweise entfernt iet, deho ein salzfreies Produkt, mit federn beliebigen Protein: Lactose verhältnis gewonnen werden,, Die erste der angegebenen Osmoseverfahrensstufen,, in der das Salz, nicht jedoch die Lactose aus dem Melken entfernt wird, wird in vorteilhafter Weise solange durchgeführt-, bis praktisch das ge samte Salz entfernt ist«,
Die ncich dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Produkte liegen selbstverständlich im Rahmen der Erfindung»
Die Membranen sind aus Filmschichten herstellbar, die auf Jede beliebige glatte ebene oder röhrenförmige nicht-poröee Oberfläche vergossen und anschllessend von dieser wieder abgestreift werden können. Gegebenenfalls können die Filmschichten auoh auf die Oberfläche eines porösen Materials, das z.B. in Form einer ebenen Platte oder einer Röhre vorliegen kann, vergossen werden« Als besonders vorteilhaft haben sioh Membranen erwiesen, die aus Filmschichten hergestellt sind, die auf die innere Oberfläche von porösen Röhren vergossen wurden-,
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung- näher erläutern»
In den Beispielen wurden die Lactosekonjsenfcrationen durch Kessung der optiochen Drehung von entproteinisierten Proben unter Verwendung eines sogenannten Hilger=-Polariuetere bestimmte Die spezifische Drehung von Lactose wurde zu +52,4-° bei 200C ange~ nommen« Die Molkenproben wurden in der Wei^e entproteinisiert, dass der pH-A"ert der Proben auf den icoela r/crisohen Funkt
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(4»7) eingestellt wurde, danach die Probe:.i zur Ausflockung des Proteins auf 70 bis 750C erhitzt wurden, anachliessend das Protein duroh Abzentrifugieren entfernt wurde und schliesslich die Proben filtriert wurden«
Die Natrium« 9 Kalium- und Calciumanalysen wurden unter Verwendung eines sogenannten EEL^Flammenphotomefcers durchgeführt. Zur Oaloiumbeßtimmung wurde der störende Einfluss τοπ Phosphat durch Verwendung von Lanthanchlorid unterdrückt. Die Konzentration an anorganischen Phosphaten wurde mit Hilfe öss eolo:>?i=·- metrischen PhosphoiTaolybdat-StandardverfaJirens, xm& der Chlorid gehalt wurde äurah kondulctimetris cha Titrr/oion imtsr Verv/sndung eines sogenannt an Pye= Modell-=290~pH --Meters mit einer Silberelektrode bsß'&iramt* Die Titration wuMö ja naoh Zwsok-
geführt
unter Verwendung iron n/10-=· oder n/i 00-AgWO- durchAlle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewi chi;, falls nichts anderes angegeben \ΐ±τάα
Bs^sgieJLJL
Es viurden Membranen aus Grussmassen der in tabelle i angegsbeneü Zusammenaetaung hej'gestellto 2ur Herstellung der Hambranen wurde jeweils eine j?ilmschieiit auf einer ebenen (Jlasplatt© in einer Stärke von 0f^0 ma. bei Ziüiiaertemperatur (200O) vergoß= seno Ka«h dem Verdampfen des Aoetons an dar Luft bsi Zimmertemperatur während der in 'Tabelle 1 angegebenen Zeitdauer wurden die Membranen in eine vräßrige Flüssigkeit von 150G eingetaucht O
Die Membranen 1 und 2 werden lediglich für Vergleichszweoke beschriebene Ihre Herstellung erfolgte nj.^ht gomäss den Merkmalen des erfinöungagemässen Verfahrene«
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Dae Membranverhalten wurde für Vergleichszwecke in der Weise bestimmt» dass die prozentuelle Zurückhaltung einer 0,4#igen NaOl-Löeung sowie einer 2#igen Lactoselöaung bei einem Detriebedruok von 42,2 kg/cm gemessen wurde· Der Durohfluss wurde unter Verwendung einer 0,4#Lgen HaCl-Lösung bei 42,2 kg/cm bestimmxo
Die Membran 3 ist 2ur Konzentrierung und Entsalzung von Molken geeignet, ohne dass sich dabei das Verhältnis von Protein:Lactose wesentlich ändert« Die Membran 4 erlaubt einen geringen Durchtritt von Lactose, wohingegen die Membranen 5ι 6 und 7 in den Fällen besser geeignet sind, in denen die Lactosekonzentration im Endprodukt vermindert v/erden ooll, Die zur Herstellung der Ileiabranen 5 und 6 angewandten vergleichsweise kurzen Verdampfungszei'ben führen zu höheren Durchsatzraten als sie die anderen Membranen aufweisen, doch ist aus den angegebenen Gründen für die Membranen 5 und 6 eine kürzere Lebensdauer zu erwarten0
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ο ο <ο
Tabelle .Aceton ZnCl2 Wasser 1 Verdampfunge
zeit in Sek. 		Eintauoh-
flüssigkeit
äteiabran*-
Nr. 		Zusammensetzung der Gussmasse 58,0 7,6 15,1 45 Wasser 1>
1 # Cellulose
acetat 		58,0 7,6 15,1 45 Wasser '
2 19.3 58,0 7,6 15,1 120 Wasser
3 19.3 54,0 9,3 18,6 120 Wasser
4 19,3 52,5 10,0 20,0 45 Wasser
5 18,0 52,5
52,5		 10,0
10,0		 20,0
20,0		 45
180		 3 fi 3)
oberflächen
aktives
Mittel
3* 5)
oberflächen
aktives
Mittel
ο
ί
ι
7 		17,5
17,5
17,5
Tabelle i {Portsetzung)
Membran-
!ir.		 Meiabranverhalten $> Zuriiclchaltung lactose
Ι
S!
3
4
5
6
?
j 		Durchfluss in l/m /0?ag
(TJ. R. Gnle/ftVTag)		 NaCl 99,2
99,8
94
84
53
25
42
2460 (6O5,5)
ICVtS (25.0)
940 (23,2)
935 (23,0)
5700 (HO)
5700 ;i40)
1380 '33}		 90,0
97o2
37 .
11
14
<10
1) Nach dem Eintauchen wir de die Membran in Y/asser auf 650G erhitzt". ?} Nach dom Eintauchen wurde die Membran in V/asser auf 750C erhitsst«,
3) T)ae verwendete oberflächenalctiye LTittel bestand aus dem unter der Bezeichnung "Rosalex Super det. 60" bekannten Betergens„
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Beispiel 2
Es wurden Membranen hergestellt aus Gussmassen der in Tabelle aufgeführten Zusammensetzung. Die Filmschichten wurden auf einer ebenen Glasplatte in einer Stärke von 0,30 mm bei Zimmertemperatur vergossen und das Aceton wurde in Luft bei Zira·= mertemperatur 120 Sekunden lang verdampft«, Jede Membran wurde sodann in eine 3/^ige wäßrige Lösung des unter der Bezeichnung "Rozalex Super det. 60" bekannten oberflächenaktiven Mittels von 150O eingetaucht.
Die nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bestimmten Membraneigensohaften sind in Tabelle 2 ebenfalls aufgeführt„
Die Membranen 9» 10 und 12 sind für eine kombinierte Konzentrierung und Entsalzung von Molken geeignet, wobei gleichzeitig unterschiedliche Mengen an Lactose in die durch die Membran hindurehtretende Lösung gelangen können« Aus der durch, die Membran hindruchgetretenen Lösung kann die Laatose in der Weise isoliert werden, dass diese Lösung einer Umkehr osmose unter Verwendung von beispielsweise der Membran 3 ge·= mäss Beispiel 1 oder den Membranen 8 oder 11 gemäss diesem Beispiel unterworfen wirdo V/shlweise kann die durch die Membran hindurchgetretene, laetosehaltige Lösung auch konzentriert werden» ohne wesentliche Änderung des Verhältnisses Lactose:Salzt indem sie einer Umkehrosmose unter Verwendung von beispielsweise der Membran 1 oder der Membran 2 gemäsB Beispiel 1 unterworfen wiröc
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Beispiel 3
Sine 20 Liter-Charge Molken wurde konzentriert und entsalzt mit Hilfe einer Umkehrosmoee-Kreislaufmethode bei einem Betriebsdruok von 42,2 kg/cm , Ale Uiokehrosmoeeinembran wurde die nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestell te Membran 4 verwendet und Über der Merabranoberfläohe wurde ein WirbelflUBs dadurch erzeugt« dass der Molken durch eine Reihe von in Form eines Labyrinthe angeordnete Kanäle von
halbkreisförmigem Querschnitt geleitet wurde. Der konzentrier te Kolken sue der Umkehrosmosezelle wurde reayklisiert.
Im Laufe von 11· 1/2 Stunden wurden 80 # des im Wolken ursprünglich vorhandenen Wassers entfernt. Dies entspricht einer fünffachen Konzentrierung.
Die Konzentrationsrate des Kolken wird in Pig«. 1 der beißsfüg ten Zeichnung graphisch dargestellt.
Aus KLg. 1 ist ersichtlich, dass etwa 65 $ äee Wassers entfernt wurden, bevor die Konzentrationsrate merklich abfiel.
In Figo 2 der beigefügten Zeichnung wird die J.nd ermiß der
Durohfluesrate in Abhängigkeit von der Seit graphisch dor^e■-stellt. Aus Pig. 2 ist ersichtlich, dass die Durchflus-srate während der gesamten Betriebsdauer dauernd abfällt« Me Ab nähme des Durchflusses, sobald der Itolken zunehmend konecn« trierter wird, ist teilweise auf den erhöhten Hückdruok (entepreohend der oemotischen Druckdifferens) und teilweise auf eine Zunahme der Dicke des Proteinfilns, der sich &y.f der
Membranoberflüche ausbildet, zurückzuführen.
Beispiel 4
Um den Einfluss des Proteingehalte des Molkenn auf el as Rückhaltevemnögen einer Membran gegenüber verschiedenen, im
Molken vorliegenden gelösten Stoffen su bestimmen, v.-urde das
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in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wiederholt unter Verwendung von Membranen desselben Type sowie unter Verwendung von drei voneinander verschiedenen Ausgangslösungen, Als Ausgangslösungen wurden vervrendet: ein Holken, der mit der gleichen Volumenmenge Wasser verdünnt war, ferner Üblicher unveränderter Molken sowie Molken, der auf die Hälfte Beines ursprünglichen Volumens konzentriert war. Es wurden 3 1 jeder Ausgangelößung verwendet und das Volumen des im Kreislauf geführten Molken wurde in allen Versuchsansätzen konstant gehalten durch Zugabe von Wasser in der Weiset dass die durch die Membran hindurchgetretene Lösung ersetzt wurde0 Auf diese Weise wurde die Proteinkonzentration in ^eder im Kreislauf geführten lösung konstant gehalten, während die Konzentrat tionen an durch die Membran hindurchtretenden gelösten Stoffen kontinuierlich vermindert wurden.
Die Konzentrationen an gelösten Stoffen bestirnten Typs in den im Kreislauf geführten lösungen wurden in bestimmten Zeitabstanden bestimmt und die erhaltenen Ergebnisse wurden als Konsentration der betreffenden Komponente, ausgedrückt als Prozentsatz der ursprünglichen Konzentration, gegen die Zeit graphisch aufgetragen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Figuren 3 bis 5 der beigefügten Zeichnung wiedergegeben^ Figo 3 zeigt die Ergebnisse, die unter Verwendung des im Verhältnis von 1;1 verdünnten Molken erhalten wurden, Pig. 4 zeigt die Ergebnisse, die unter Verwendung von üblichem, unverändertem Holken erhalten wurden und FIg0 5 zeigt die Ergebnisse, die unter Verwendung des doppelt so konzentrierten Holken erhalten wurden.
Aus den Figuren 3 bis 5 ist ersichtlioh, dass eine erhöhte Proteinkonzentration den Salzdurchtritt weniger beeinflusst als den Lactosedurchtritte
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~ 17 -
Demaufolge nimmt im Verlaufe einer Konzentrierung der relative Lactosedurchtritt ab. Wird ein Produkt mit einem sehr niedrigen Verhältnis von Protein:Laotose angestrebt, so iat dies gegebenenfalls nicht in einer einzigen Konzentrationsstufe bewirkbar, doch kann in diesem Falle der Molken verdünnt und an-Bohlieasend nach dem Verfahren der Erfindung erneut konzentriert werden« So lassen z.B« die in Pig« 3 dargestellten, unter Verwendung des verdünnten Molken« erhaltenen Ergebnisse erkennen, dass daß Verhältnis von Protein:Lactose von 1:5,1 auf 1:3»0 vermindert wurde« Die Konzentration dee verdünnten Molkens würde dalier au einer v/eiteren Verminderung des angegebenen Verhältnisses führen,
Beispiel 5
Es wurde das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wiederholt» Der ursprüngliche Molken sowie das nach 11 1/2 Stunden erhaltene Konzentrat wurden auf ihren Gehalt an verschiedenen gelösten Stoffen analysiert,, Die erhaltenen Änalysenergebniß~ se sind in Tabelle 3 aufgeführte
Konzentration im
ursprünglichen
Molken \fi) 		Konsentrp.tion im
Endkonsentrat
\ J^ J 		Hange an
entfernten'
Stoff {$)
gelöster
Stoff		 4s» 07 18{8 S
Lactose O9 066 0,125 62
Natrium 0,165 Oe33O 60
Kalium 0,065 0,20 38
Calcium 0,0263 0f122 7,5
Phosphat + + •v 80
Chlorid
•f Genaue Ergebnisse wurden nicht erhalten.
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Beispiel 6
Dae in Beispiel 5 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass anstelle der Membran 4 gemäse Beispiel 1 die Membran 7 gemäsa Beispiel 1 verwendet wurde·
Die Analyse des Ausgangsmolkene sowie des Endkonzentrats zeigte, dass der Molken praktisch vollständig entsalzt sowie dass etwa 50 fo des ursprünglichen Lactosegehaltes entfernt worden war.,
Das Verhältnis von Protein:Lactose betrug im Ausgangsmolken 1:5*1 und im Endkonzentrat 1i2f6.
Beispiel 7
Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde viermal wiederholt, wobei Jeder Durühsats 11 1/2 Stunden dauerte, Die Durchflussrate sowie das Zurüekhaltevermögen für SaIs und Lactose wurden bestimmt unter Verwendung einer synthetisch hergestellten 5#igen Lactose-sowie 0,4/^igen Natriumchlorid— lösung bei einem Druck von 42,2 kg/cm an Ende jedes Versuchsansatzes ο Die erhaltenen !Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
gabelle_4
nach Durchsatz-=· 1 Durchfluss in Salzrück- Lactose-
Nr ο 2 l/m2/0?aÄ haltung rückhaltung
3 (U.S. Galls/ (*)
4 ftVTag)
935 (23) 12 86
915 (22,5) 12 87
935 (23) 11 86
915 (22,5) U 89
Die in Tabelle 4 wiedergegebenen Ergebnisse lassen die Stabilität der verwendeten Membranen unter äen Verfahrensbedingungen des erfindungsgeraässen Verfahrens erkennen.,·
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Beispiel 8
Es wurden drei Membranen hergestellt, die mit Membran A, E bsw. O bezeichnet wurden. Die Zusammensetzung der verwendeten Gussmassen sowie einige Angaben über die Herstellungen weise der Membranen sind in Tabelle 5 auf geführt«,
Zur Herstellung der Membranen wurde auf einer ebenen Glas -- platte eine Filmschicht in einer Dicke von 0,50 ram bei 2O0G vergossen, danaoh wurde das in der Gruasmanse enthaltene Aceton in Luft bei 200C während der in Tabelle 5 angegebenen Verdampfungsdauer abdampfen gelassen, worauf die erhaltene Membran langsam und gleichförmig in eine, wäßrige !Xintauchlösung von 150C des in Tabelle 5 angegebenen Type eingetaucht wurde·
Tabelle 5
A He:v.i B ■~ —" ~ ■ "i
ran
Zusammensetzung der
Gussmaese:		 0
?S Celluloseacetat 19,3 19,3
i» Aceton 58,0 53,0 17,5
i, Zinkohlorid 7,6 7,6 52,5
56 Wasser 15,1 15,1 10,0
Verdaapfungszeit in
Sekunden 		45 120 20,0
Eintauohflussigkeit a) "•80
Waeβer \7asser b)
3'^ige Löeung
eines ober-
flächenalctiven
ITi tt pIb
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c) 20 - • Membran
-JL		 1954897
Membranverhalten: d) A 2 57 C
i» Rüokhaltung von KaCl 97, 8 84 <10
i> RUokheltung von
Laotoee 		99, 42
a) Naoh dem Eintauchen wurde die Membran in Was β er erhitzt,
b) Dae verwendete oberflächenaktive Mittel bestand aus dem unter der Bezeichnung "Rozalex Super I)et. 60" bekannten Detergene.
c) Bestimmt unter Verwendung einer 0f4?£igen wäßrigen Lösung von lfaCl bei 42,2 kg/om »
d) Bestirnt unter Verwendung einer 2#Lgen wäßrigen Lösung von Lactose bei 42,2 kg/cm .
Eine 15 Liter-Charge Molken v/urde unter Verwendung der bran A vierfach konzentriert. Der Betriebsdruck betrug 5612 kg/cm und der Molken v/urde mehrfach durch die Membran zurückgepumpt, bis die angestrebte konzentration erreichtwar· Der erhaltene konzentrierte Molken wurde alß Konzentrat A bezeichnet*
Dae Konzentrat Λ wurde unt«r Verwendung der Membran B mit Hilfe der Konzentrlerungekreialaufmethode entsalzt. Das konzentrierte Produkt wurde im selben Maße mit- destillierten Wasser versetzt, v/ie Lösung durch die Membran hindurchtrat, so. dass erreicht wurde, dass das Volumen der hinter die Membran zurückgepumpten Flüssigkeit konstant blieb.
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195A8S7
Sobald die Chloridionenkonzentration auf etwa 1 fo derjenigen des Konzentrats A vermindert worden war, wurde die entsalzte, mit Konzentrat B bezeichnete Flüssigkeit in eine dritte Um-* kehroemoseselle überführte In dieser dritten Osmoaestufe wurde der Laotosegehalt des Konzentrate B auf etwa 5 5» vermindert mit Hilfe einer unter Verwendung der Membran G nach äer angegebenen Konzentrierungskreislauf methode durchgeführten Umkehrosmose ο Der Laetosegehalt Hess sich mehr oder weniger stark reduzieren, indem, ;je nach Zweckmässigkeit, das Konzentrierungskreislaufverfahren mehr oder weniger lange durchgeführt wurde» Das Endprodukt, das aus konzentriertem Molken bestand, der praktisch vom gesamten Salz sowie von etv/a 95 $ der vorhandenen Lactose befreit worden war» wurde als Konzentrat C bezeichnet*
-i.iu
Die Konzentration der/Ausgangsmolken sowie in den Konaentraten A, B und C vorhandenen Komponenten ist in iabelle 6 aufgeführt ο
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Tabelle 6
gelöster ursprüng I Konzentrat A Konzentrat B Konzentrat C entfernt
Stoff licher
Molken		 fo vorhanden % vorhanden jS entfernt fi vorhanden $>
c/o vorhanden >99
Natrium 0,05 0,22 0,015 93 0,003 >99
IialiuB O816 0,61 0,024 96 O5 004 >99
Chlorid 0*12 0,42 0,004 99 0,001 >99
O
O 		Calcium 0,08 0-30 0,031 90 0,003 97
co
CP 		Phosphat 0,03 0,12 0,016 87 0,004 95
ta Lactoee 4,9 19,4 16,1 17 0,96 0
*** ^Protein 0f8 3.2 3,2 0 3,2
IO
Der proarsntiiGllc Proteingehalt in den Konzentraten wurde nicht direkt bestiimnt, doch konnte eins vollständige Zusüolchaltung des Proteins in eämtlichen Ve rf ahrens stufen ange-2ici^ir.eri t/erden5 da ~J\7"'!Jntax-suohviigGn von Proben der durch die Membran hindurchgetretenen Lösungen erkennen Hessen,, dass l\3±n Protein die Membranen passiert hatte»
ic ρ
ro

Claims (5)

Patentansprüche
1. Verfahren sun Konzentrieren und Entsalzen von Molken oder entrahmter Htloh, dadurch gekennzeichnet, dass man den Holken oder die entrahmte Milch einer Umkehrosmose unterwirft unter Verwendung einer offenporigen Membran« die hergestellt wird duroh
(a) Verglessen einer Filmschicht aus einer Gussmasse mit einen Gehalt an einem Celluloseester, ein^m organischen !lösungsmittel für den Celluloseester sowie entweder einem Queilungemittel mit einen mit dem organischen Lösungsmittel für den Celluloseester misohbaren Lösungsmittel für das Quellungsmittel, oder einem flüssigen, mit dem organischen Lösungsmittel für den Oellu loaeeeter mischbaren Quellungsini ttel,
(b) Verdampfen wenigstens eines Teils des vorhandenen orga nleohen LÖBungeraittels unter Membranbildung, sowie
(o) Sintauchen der gebildeten Membran in eine ein ober-
fläohtnaktivea Mittel enthaltende wäßrige Lösung, wobei daa oberflächenaktive Mittel gegebenenfalls weggelaasen werden kannr wenn die verwendete Gussma3Be 4 oder mehr -?£ Zinkchlorid als Quellungsmittel enthält.
2„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeimzeichnet, dass nan eine Gueemasse verwendet, die als Quellungemittel Zink* ohlorid» Magneeiuiaperchlorat oder Formamid enthält-
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Guasnasee verwendet, die als Celluloseester Celluloseacetat enthält«
BAD ORK31NA!
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4. Verfahren nach Ansprachen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet* dass man eine Gusamasse mit einem Gehalt an Gelluloeeeeter Ton 10 bis 25 i> verwendet.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4f dadurch gekennzeichnet, dass man eine Gussmaese mit einem Gehalt an Celluloeeester Ton 10 bis 20 $> verwendet«
, Verfahren nach Ansprüchen 1 bie 5» dadurch gekennzeichnet t dass man eine Gussmasse verwendet, die als Lösungsmittel für das Quellungsmittel Wasser enthält«
7« Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Gussmasse verwendet» die als organisches Lösungsmittel für den Celluloseester Aceton enthält.
8ο Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Eintauchlösung verwendet, die als oberflächenaktives Mittel ein Betergene enthält.
9ο Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das β man eine Eintauchlösung mit einer Konzentration an oberflächenaktivem Mittel von bis zu 3 $ verwendet,
Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9f dadurch gekennzeichnet, dass man den Molken oder die entrahmte Milch zur Verhinderung der Ausbildung eines Proteinfilms auf der Membran-' oberfläche unter Wirbelbildung über die Membranoberfläche leitet«,
ο Verfahren nach Ansprüchen 1 bis *0f dadurch gekennzeichnet, dass man eine Umkehrbsrao3emenbran verwendet, die das Salz aus dem Kolken oder der entrahmten Milch entfernt, prak-
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tisch ohne dabei lactose daraus zu entfernen sowie dass man das erhaltene entsalzte Produkt einer Üökefcrosmose unter Verwendung einer offenporigeren, den το» Iiäötose ermöglichenden Membran unterwirft
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L $ % t i e i t e
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DE10024186A1 (de) * 2000-05-13 2001-11-29 Norbert Scherer Wandhängende Becken

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