1. Proučevanje metod in postopkov čiščenja keramične membrane po mikrofiltraciji surove sirotke : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeŽan Brinovšek, 2020, diplomsko delo Opis: Sirotka je eden od proizvodov pri proizvodnji sira v mlekarski industriji. Sestavine sirotke se obravnavajo kot sestavine z dodano vrednostjo v formulah za dojenčke, hrani in pijači za športno prehrano ter drugih živilskih izdelkih. Sirotka je vir raznovrstnih biološko aktivnih spojin z edinstvenimi funkcionalnimi lastnostmi in omogoča živilski industriji, da razvije funkcionalna živila s potencialnimi zdravstvenimi koristmi. Sirotka je sestavljena iz različnih komponent, kot so proteini, mineralne soli, laktoza, mlečna maščoba, mikroorganizmi in ostale snovi (Barukcic et al., 2014). Za svežo sirotko je značilno, da je zelo dovzetna za kvarjenje zaradi prisotnosti mikroorganizmov, zato je potrebno, da jo hranimo pri ustreznih pogojih. V mlekarski industriji se pogosto uporabljajo postopki mikrofiltracije (MF) in ultrafiltracije (UF), kjer se MF uporablja za odstranitev mikroorganizmov, bakterij in nečistoč, medtem ko se UF uporablja predvsem za koncentriranje sirotke. V zadnjih 10 letih je mlekarska industrija spoznala, da se lahko s postopkom mikrofiltracije iz kisle sirotke ločijo različni mikroorganizme, proteini, kazein, bakterije, maščobe in različne lipide. Z metodo mikrofiltracije prav tako predelamo kislo sirotko, da lahko postane varna za izpust v okolje. Nepredelana kisla sirotka namreč vsebuje veliko nitratov in fosfatov, ki povzročajo evtrofikacijo naravne vode, kar pa pomeni odmiranje naravnih organizmov in poseganje v naravno kroženje snovi. Pri postopku mikrofiltracije, se na keramičnih membranah ustvari biološki film mikroorganizmov. Glavni problem postane močno mašenje keramične membrane zaradi tega filma, ki onemogoča nadaljnjo filtracijo. Pojavi se potreba po vzpostavitvi najbolj učinkovitega načina oz. postopka čiščenja membrane s primernimi čistili.
Ključne besede: Sirotka, kisla sirotka, mikrofiltracija, keramična membrana, ultrafiltracija, postopek čiščenja membrane, ultrasil, filtracija, koncentrirana sirotka, diafiltracija
Objavljeno v DKUM: 13.10.2020; Ogledov: 1369; Prenosov: 100
 Celotno besedilo (1,63 MB) |
2. Preverjanje lastnosti sirotkinega koncentrata po nanofiltraciji : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeMatija Zimšek, 2020, diplomsko delo Opis: V diplomski nalogi smo obravnavali problem odpadnega materiala iz mlekarske industrije kisle sirotke ter preverili lastnosti sušenega koncentrata po nanofiltraciji (NF). Koncentrat je bil posušen z metodo sušenja z razprševanjem. Preučili smo tudi možnosti nadaljnje uporabe sušenega sirotkinega koncentrata.
V eksperimentalnemu delu smo opravili NF kisle sirotke in vzorca izpirek gojišča. Najprej smo preverili odvisnost med transmembranskim tlakom (TMP) in fluksom J. Pred NF vzorcev smo skozi membrano izmerili pretok destilirane vode in izračunali fluks. Postopek smo ponovili po obdelavi vzorca.
Optimalen TMP pri NF je 40 bar in pri tej vrednosti smo opravili kemijsko in mikrobiološko obdelav vzorcev. Z namenom, da bi čimbolj ločili laktozo in mlečno kislino, smo znižali pH z dodajanjem koncentrirane HCl. Najpogostejša tipa mašenja membran sta ustrezala modelu standardnega in popolnega mašenja por. Ugotovili smo, da membran ne bi bilo možno čistiti s protitokom, ampak bi bilo potreben dodatek kemičnih sredstev.
V sodelovanju z BT in FFA na UL je bila opravljena kemijska in mikrobiološka analiza po NF. Kemijska analiza je pokazala, da je večinoma laktoza ostala v koncentratu kisle sirotke po NF pri TMP= 40 bar in pH= 4,7 (99,3 % rejekcija). Analiza povprečne velikosti delcev je to potrdila. Rejekcija laktoze je bila 100 % pri TMP= 40 bar in pH= 3,0. Z zniževanjem pH smo tako uspešno povečali rejekcijo laktoze v vzorcu kisle sirotke. Prav tako je bilo v permeatu razvidno veliko znižanje surovega pepela in anorganskih komponent. Za vzorec izpirek gojišča smo ugotovili, da vsebuje nižjo koncentracijo laktoze v primerjavi s kislo sirotko. Posledično je bilo tudi mašenje nižje. Rejekcija laktoze je bila 100 %, rejekcija mlečne kisline pa 57,5 %. Anorganska sestava je bila v permeatu in koncentratu podobna tisti od kisle sirotke.
Mikrobiološka analiza je pokazala preveliko skupno število mikroorganizmov. Takšni mikrobiološki rezultati so zožali spekter uporabe tega koncentrata kisle sirotke. Njegova uporabna vrednost se bi tako našla v kremah za nego kože in šamponih za lase. Ob ustrezni predelavi za odstranitev neželenih bakterij pa se uporaba lahko razširi na prehrambeno industrijo.
Ključne besede: Kisla sirotka, nanofiltracija, mašenje membran, laktoza, mlečna kislina
Objavljeno v DKUM: 08.10.2020; Ogledov: 1078; Prenosov: 117
Celotno besedilo (2,01 MB) |
3. Proučevanje mikrofiltracijske keramične membrane na prepustnost sirotkinih proteinov : magistrsko deloMaja Preskar, 2019, magistrsko delo Opis: Fizikalno-kemijska obdelava, kot je postopek mikrofiltracije (MF) in ultrafiltracije (UF) sirotke, povzroča reverzibilno in ireverzibilno mašenje por keramičnih membran kot tudi spremembe v strukturi in interakciji proteinov s številnimi komponentami sirotke ter površino membran. Slednje vodi do denaturacije in agregacije proteinov in ravno tako prispeva k mašenju membrane. Vrste in obseg proteinskih interakcij so odvisni od pogojev obdelave, sestave in ionske moči sirotke ter vrednosti pH. Obdelave, ki destabilizirajo strukturo sirotkinih proteinov in spodbujajo razvijanje proteinov, pospešijo interakcije med sirotkinimi proteini v raztopini in vodijo do različnih intramolekularnih ali intermolekularnih reakcij.
Sirotka vsebuje različne komponente, kot so mikroorganizmi, encimi in proteini, zaradi katerih se njihove lastnosti s časom in z različnimi pogoji shranjevanja spreminjajo in vplivajo na medsebojne interakcije. Pomembno je bilo opredeliti fizikalno-kemijsko in mikrobiološko stabilnost sirotke, ki se je spremljala po preteku enega tedna, da se določi vpliv temperature in način shranjevanja sirotke pred pričetkom postopkov MF in UF.
Namen testiranj MF in UF membran je bila je optimizacija procesov, s ciljem doseganja visoke prepustnosti za sirotkine proteine (predvsem laktoferina - LF) in zadrževanje mikroorganizmov ter drugih komponent sirotke, ki bi omejevale uporabo sirotke v nadaljnjih postopkih predelave. V eksperimentih smo opredelili najbolj učinkovit režim delovanja MF keramične membrane ter režim čiščenja le-teh, ki omogoča čim daljše delovanje filtracije brez zamašitve membran ter povrnitev polnega pretoka po zamašitvi.
Ugotovili smo, da aktivnost encima laktoperoksidaze (LPO) hitro pada ne glede na shranjevanje sirotke. Protein LF je stabilen 8 dni v hladilniku, medtem ko na sobni temperaturi postopoma razpade. Z MF keramično membrano s premerom por 0,5 μm smo dosegli 51 % prepustnost LF v permeat pri tlaku 1 bar. Opazili smo, da je membrana učinkovito očiščena v treh korakih, in sicer s 0,4 % raztopino natrijevega hidroksida (NaOH), 0,3 % raztopino dušikove kisline (HNO3) in 0,5 % raztopino natrijeviega hipoklorida (NaOCl) pri temperaturi 60 °C in pri večji hitrosti črpalke kot je delovna ter pri tlaku povratnega toka 0,5 bar. UF keramična membrana s premerom por 0,05 μm je 100 % zadržala protein LF v retentatu.
Ključne besede: kisla sirotka, stabilnostna študija, keramične membrane, mikrofiltracija, čiščenje keramičnih membran
Objavljeno v DKUM: 17.09.2019; Ogledov: 1761; Prenosov: 209
Celotno besedilo (4,41 MB) |
