Gıda ve İçecek Sektörleri için Membran Fitreleme Sistemleri
Gıda ve içecek endüstrisinde bugün çok çeşitlilikte binlerce filtreleme sistemi, geniş çaptaki ürün yelpazesindeki binlerce ürünün filtrelenebilmesi için saatte birkaç litreden birkaç yüz m3 litreye kadar işlem gerçekleştirmektedir.
Membran seperasyon işlemi, konsantre gıda ve içecek ürünlerini zarar vermeden doğal olarak saflaştırılabilmesi için basit bir şekilde basınçla yönetilen bir işlemdir. PCI membranları, membranların kullanıldığı ve ürünlerin kalitesinin arttığı aynı zamanda genel maliyetin düştüğü gıda endüstrisinde pek çok referansa sahiptir. Bu endüstrilerin içinde elma suyu gibi meyve sularının durultma işleminde, şekerin konsantrasyonunda ve nişastanın ayrıştırılması gibi işlemlerde dâhil olmaktadır. Ayrıca tübüler membran, çay, kahve, maya ve tatlandırıcılar gibi ürünlerin üretiminde de kullanılmaktadır.
Gıda endüstrisinde, tübüler membran sistemlerine karşı ilgi günden güne artmakla beraber var olan sisteminize kolaylıkla entegre edilerek aynı zamanda kullanışlı bir konsantrat ve değerli içerikli filtrat yahut süzüntü elde etmenize olanak sağlamaktadır. Çoğu durumda işlem içerisine geri dönerek, sürkülasyonda dönen ürün miktarını da oldukça azaltmaktadır.
Anahtar Uygulamalar:
- Sebze ve meyve suları durultulması,
- Sebze ekstraktlarının konsantrasyonunda,
- Tatlandırıcı ve şeker klarifikasyonu ve konsantrasyonunda,
- Doğal şeker çözeltilerinin ve nişasta türevi şekerlerin temizlenme ve ağartma işlemlerinde,
- Atık şekerlerin konsantrasyonu ve geri kazanımında,
- Konsantrasyonu tatlandırma ve koku kazanımında,
- Gıda boyalarının konsantrasyonu ve tuzsuzlaştırılmasında,
- Hayvansal, balık ve sebze proteinlerinin geri kazanımında,
- Gıda ürünlerinin konsantrasyonunda ve saflaştırılmasında,
- Atık temizleme çözeltilerinin geri kazanımında,
- Meyve sularının durultulması işlemlerinde mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon membranlar kullanılmaktadır.
Meyve Suyu Üretimi
- Meyve suyu üretimi için PCI tübüler membran krarifikasyonu ve filtreleme teknolojileri
Meyve suyu üretiminde durultma (klarifikasyon) işlemi kritik bir adımdır. Amaç, meyve suyu üretimi aşamalarında vitaminleri, mineralleri, proteinleri ve antioksidanları koruyup uygun bir raf ömrü garantilemektir. PCI membranların tübüler membran çözümleri ile katkı maddelerinin eklenmesini sınırlayarak, içerik değerlerini korumaktadır. Buna ek olarak, ürünlerimizin kalitesi ve sürdürülebilirliği sayesinde performansın sürekliliği de sağlanabilmektedir.
- İleri seviye membran filtreleme teknolojileri
Tüketiciler, özellikle pratik ve tüketime hazır sağlıklı ürünlerle ilgilendiklerinden beri meyve sularının tüketimi geçen yıllardan bu yana önemli ölçüde artmıştır ve dikkate değer biçimde büyümeye devam etmektedir. Böylelikle 2016’da Dünya meyve ve sebze işleme pazarı 230,96 milyar dolar (USD) ve 2017’de tahmini bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) % 7,1 olmuş ve 2022’de 346,05 milyar Dolar’a (USD) ulaşmıştır. Meyve suyu üretmek için temel beklentiler, güvenli ve kaliteli iyileşmeler, besinsel değerlerin korunması, üründe ve işlemde maliyetlerin düşürülmesidir.
Meyve sularının geleneksel yöntemlerle tek yönlü yahut konsantrasyon işlemleri çok fazla parti operasyonu gerektirerek zaman ve iş gücü kaybına sebep olmaktadır. Üstelik bu yöntemler, ürün bozulma zamanını belirleyen mikroorganizmaları ve bakterileri uzaklaştıramamaktadır. Tübüler membran kullanımı pek çok avantajı da beraberinde getirir: yüksek temizleme oranı, iyi tadın ve besin değerlerinin korunması, vizkozitede iyileşme, esmerleşmeyi az derecede tutan çözünebilir proteinlerin muhafazası, maliyet azaltıcı ve düşük bakım gerektirmesidir.
- Meyve sularının işlenmesinin detaylı olarak anlatımı:
Meyve suyu üretimi 4 ana basamaktan oluşmaktadır: Ezme, baskılama, enzimle işleme, membranlarla durultma/filtrasyon gibi birçok alt basamaklarında desteklediği işlemler bütünüdür.
- Meyvenin ezilmesi sırasında ultrafiltrasyon/mikrofiltrasyon işlem basamaklarından önce çözülebilir pektin bağlarının kırılması gerekmektedir. Depektinizasyon işlemi sentetik yahut doğal enzim ekleme işlemleriyle tamamlanır. Membran filtreleme kapasitesini etkileyen en önemli faktörler, işleme eklenen aktif karbon, bentonit ya da jelatinin kalite/tip ve miktarının bileşkesidir.
- Meyve suyu filtrasyonu için kullanılan en yaygın yöntem ultrafiltrasyon (UF) membran işlemidir. Bu işlem için kullanılan membranlar PVDF (polyvinylidene difluoride/polivinil diflorür) maddesinden üretilmekte ve 200,000 Dalton cut off (moleküler ağırlık) nominal seperasyon işlemi gerçekleştirebilmektedir. Berrak meyve suyu (elmalar, armutlar, açık renkli üzümler ve diğerleri) ultrafiltrasyon işlemi için (kapsüllerin yapısına bağlı olarak) FPA20 ya da FPS20 tübüler membranlarının kullanılmasını önermekteyiz.
- Koyu renkli meyve suları (kırmızı pancar, nar, kiraz, vişne ve diğerleri) için PCI’ın 0.2 mikron nominal seperasyonu olan LM02 mikrofiltrasyon membranlarının kullanımı tavsiye edilmektedir. PVDF kopolimer maddesinden üretilen bu membranlar, FPA20/FPS20’ye kıyasla daha açık mebran yüzeyine sahiptirler. Bu max. 0.5 NTU’ya kadar olan düşük bulanıklıktaki iyi kalitede rengin devamlılığının sağlanmasına yardımcı olacaktır. PCI membranlarından mikrofiltrasyon (MF) membranı olan LM02, sürekli yahut kesikli parti çalışma sistemine uygundur.
- Ayrıca düşük çözelti halindeki katılı akışkanlar için 20,000’den 450,000 Dalton nominal seperasyon aralığında 6, 8, 9 mm UF membranlar kullanarak, limon ve misket limonu gibi agresif akışkanlarla da çalışmaya uygun olduğundan sizlere önerebiliriz.
- Doğru membran ve kapsül nasıl seçilmelidir?
Doğru kapsülü seçmek:
UF ve MF için PCI z
membranları A19 ve A37 kapsüllerini önermektedir. 19 ya da 37 tübüler membran, dayanıklı paslanmaz çelik kapsül ve değiştirilebilir membran tüplerinden oluşmaktadır. Bu malzemeler FDA, CFR21 ve EU yasalarına uygun olarak üretilmektedir. A19 ve A37 kapsüllerinin açık kanal tasarımı yüksek katı partikül içeren sıvıların tıkanmadan ve yüksek etkili CIP işlemlerine olanak sağlayacak şekilde çalışmasına olanak sağlamaktadır. Birleşik kapsül tasarımı ile 7 bar çalışma basıncına dayanabilecek şekildedir. Eşsiz tasarımı sayesinde membran tüpleri, hızlı ve düşük maliyetli bir şekilde yerinde değiştirilebilir.
Doğru membranı şeçmek:
UF için, PCI membranları olarak FPA20 ya da FPS20 tübüler membranlarını önerilmektedir. İşlenen ürünün organoleptik karekterine zarar vermeden her parça için en az basınç kaybıyla en yüksek membran yüzey alanına sahip membranlardır. PCI membranları dayanıklı 316-paslanmaz çelik kapsülün içinde konumlandıklarından dolayı asitli uygulamalar için de uygundurlar.
Değişik tarzda meyve sularında çalışmak için esneklik açısından, nominal separasyonu 450,000 Dalton olan ve PVDF floropolimer maddesinden yapılmış LPA450/LPS450 ultrafiltrasyon membranları kullanılabilmektedir.
Koyu renkli meyve suları için LM02 tübüler membranları önermekteyiz. PCI membranları, minimum basınç kaybı ve maksimum membran yüzeyi alanı sunmaktadır.
- Bizimle çalışmanın avantajları nelerdir?
- Hızlı yardım süresi ve sanayideki yüksek katma değer,
- Yüksek kalitedeki malzemelerle ve iyi eğitilmiş üretim personeli ile sanat eseri titizliğinde Avrupa’da üretilmektedir,
- 50 yılı aşan çapraz akış filtreleme tecrübesi,
- Değişen ihtiyaçlarınıza kolayca uyum sağlayabilme kapasitesi,
- Ön görüşmeler ile uygulama sırasında ve sonrası için teknik destek,
- Üretkenliğinizi, ürün kalitenizi ve kritik nokta kontrolünü en yüksek seviyeye çıkarmak için tasarlanan ürünler,
- Uzmanlığımız ve ürün kalitemiz performansınızın tekrarlana bilirliğini garanti altına alacaktır.
- Bakımcılarımız, Dünya’nın neresinde olursanız olun herhangi bir problemi çözmek için eğitilmişlerdir.
Meyve Sularının Berraklaştırılması için Tübüler Mikrofiltrasyon Membranları
2019-04-04
Karolina Pokus, MSc. Kimyasal & Proses Mühendisliği
Uygulama Mühendisi
Gıda endüstrisindeki en yeni teknolojilerden biri, geleneksel çok basamaklı filtrelemenin yerine seperasyon ve evaporasyon işlemi uygulanabilen tekli membran uygulama teknolojileridir. Membran teknolojisinin hızlı büyümesi işlem sırasında sıcaklığın kontrol edilebilmesine bağlı olarak ürünün nazik işlenmesi, eşsiz ayırma mekanizması baz alınarak yapılan yüksek seçicilik ve kondenserler ve evaporatörlere kıyasla genleşme ve düşük enerji tüketimi gibi pek çok avantajının kanıtlanmasıyla olmuştur [1]. Bu yöntemler, organoleptik özellikler, kalite ve gıdanın ulusal değeri üzerinde olumlu etki etmektedir [2].
Gıda endüstrisindeki anahtar membran teknolojileri basınçla çalışan mikrofiltrasyon (MF), ultrafiltrasyon (UF), nanofiltrasyon (NF) ve ters ozmos (RO) işlemleridir.
Membran filtreleme teknolojisi kullanılan madde tipine ve paketlenmesine göre geliştirilmiştir. Sonuçlar uygulamaların çeşitliliğine uygunluk gösterecek şekilde membranların geometrileri ve kapsülleri yapısı geniş çapta bir çeşitlilikte olmasını sağlamıştır [3].
Polimerik membranlar, en yaygın kullanılan membran maddesidir ve en tanınan küresel tedarikçi ise bir Filtrasyon Grubu Şirketi olan PCI Membranlarıdır.
PCI membranları, meyve suyu sektörü için ultrafiltrasyon membran teknolojisini geliştirmeye 30 yıl önce başladı ve dönen tamburlu vakum filtreleri gibi yeni yöntemleriyle birleştirdi. Bu yöntemle güvenilir berraklık ve maliyet düşürücü üretim tasarruflarıyla meyve suyu konsantrasyonu üretimine katkı sağlamaktadır.
PCI membranları ultrafiltrasyon membranlarının çok geniş bir portföyüne sahiptir ve bazıları 200,000 Dalton membran ayırma (moleküler ağırlık) ile birlikte meyve suyu endüstrisinde berraklaştırma için kullanılan polivinilidin florür (PVDF) maddesinden üretilmiştir. Son birkaç yıl içinde PCI, şarap ve koyu renkli meyve suları için 0.2 mikron itibari değerde ayırabilen bir mikrofiltrasyon membranı geliştirmiştir. Yeni membran, koyu renkli meyve suyunu daha yüksek kapasitede (geçirgenlik) ve daha az kirlenme sorunu ile beraber daha iyi kalitede berraklaştırma işlemine yardım edecektir.
Tanım
Meyve sularının üretimi alt basamakların desteklediği 4 temel basamaklara ayrılmıştır: parçalama, ezme, santrifüjleme, berraklaştırma / membranlar ile membran filtrasyon (Diyagram 1).
Meyvenin parçalanması süresince ultrafiltrasyon / mikrofiltrasyon işlem basamakları öncesinde kırılması gereken içindeki pektinin çözünmesi meydana gelmektedir. Bu pektinizasyon işlemi sentetik yahut doğal enzim – sentetik enzimler gibi tek yönlü olmamakla beraber daha iyi aktivite spekturumuna sahiptir – eklemesi yaparak tamamlanmaktadır. Nişastanın ayrıştırılması gibi olaylarda çalışması zorunlu olan enzimler için doğru çalışma ortamını oluşturup değişmeyen seviyede sıvının sıcaklığını bütün işlem süresince sabit tutmak önemlidir. Genellikle konsantre meyve sularının üretimi süresince pektinizasyon işlemi, membranların filtreleme kapasitesi üzerine etki eden en önemli etkenlerden biridir. Tabi ki membranların performansını yükseltmek için işlenen akışkana deneme amaçlı jelatin, bentonit ve aktif karbon ilavesi yapılmakla beraber bunların kalite ve miktarı membranların perfonmaslarını etki edecek olan bir unsur olmaktadır.
Meyve suyu filtrelemede kullanılan en son ve en genel kullanım yöntemi ultrafiltrasyon (UF) membran işlemedir. Bu uygulama için membranlar, membran yüzeyindeki PVDF maddesi bazında ve nominal ayırma oranı 200,000 Dalton (moleküler ağırlık) olacak şekildedir. FPA20 veya FPS20 olarak adlandırılan membranlar, (mühendisin seçeceği kapsül yapısına bağlı olarak) koyu ve açık renkli meyve sularının ultrafiltrasyon işlemesinde kullanılabilmektedir.
Normalde elma suyu gibi berrak meyve suları, 100-120 L/m2/h istenilen performans değer aralığına ulaşacak şekilde kolayca ulfrafiltrasyon membranlarında (FPA20/FPS20 membranları) işlenebilecek kabiliyete sahipken aynı durum koyu renkli meyve sularının üretimi sırasında membran performansını % 40 – 60 civarında etkileyebilmektedir. Akıştaki bu değişiklik, polifenoller, renk pigmentleri, asitlik, pektin gibi meyvenin doğasından kaynaklanmaktadır. Akıştaki düşüşün bir başka sebebi ise polimerler, gözenek (por) genişliği ve meyvenin koyu renk pigmentleri arasındaki etkileşimdir. Koyu renk meyve sularının işlenmesinde kapasiteyi arttırmak amacıyla PCI membranları nominal değerei 0.2- mikron gözenek genişliği olan mikrofiltrasyon membranları geliştirmiştir.
LM02 olarak adlandırılan mikrofiltrasyon membranları FPA20/FPS20 membranlarına kıyasla daha açık membran yüzeyine sahiptir ve gerçek membran katmanı için PVDF eşpolimer membranları kullanılmıştır. Membranların yenilenmiş hali FPA20/FPS20 tipi membranlara kıyasla % 80-100 daha iyi bir performansa ulaşmaya yardım etmektedir. LM02 membranının bir diğer avantajı, 0.5 NTU’ya kadar düşük bulanıklıklarda ürünün kalitesini korurken aynı zamanda renginde % 30’a varan bir artışla rengin membrandan daha iyi geçmesine olanak sağlamaktadır.
PCI mikrofiltrasyon membran filtrelerinden LM02 tam dolu yahut yarı dolu parti sistemlerinde çalıştırılabilir. Sürekli beslemeli tank sistemlerinde tam kapasite parti üretim modunda klarifikasyon oranı maksimize edilebilmektedir. Taze meyve suyu besleme tankına, alışıla geldik şekliyle berraklaştırılmış meyve suyuyla aynı oranda eklenmektedir. Koyu renkli (siyah frenküzümü, kırmızı pancar v.b.) meyve sularının konsantrasyonunda işlem süresi boyunca küspe mesai süresini arttırır. En yüksek konsantrasyonuna ulaşma, diafiltrasyon basamağına (besleme tankına su ilavesi) sokulup kalıntı küspe artıklarından meyve suyunun ayrıştırılması ile ulaşılmaktadır.
PCI membran ürünleri, UF ve MF kapsayacak bir biçimde hem A19 hem de A37 tübüler sistemlerinin düşük maliyetli modülleriyle birlikte paslanmaz çelikten yapılmış dış haznesi ile birbirleriyle dayanıklı bir şekilde kurdukları birliktelikten oluşturmaktadırlar (Bakınız resim 1). UF ve MF membranlarının çıkarılabilir membranları son kullanıcı için düşük maliyetli olarak yenilenebilir ve en önemlisi dış hazneler çevre dostu olarak tekrardan kullanılabilmektedir. UF fabrikalarında hali hazırda bulunan FPA20/FPS20 ultrafilitre membranları kolaylıkla MF LM02 membranlarına uyarlanabilmektedir (bakınız resim 2). MF membranları, geleneksel UF fabrikaları için kullanılan çapraz akış, operasyon basınç aralığı, üretim sıcaklığı ve temizleme sistemi gibi aynı işlem parametrelerine ihtiyaç duymaktadır.
PCI membranları ayrıca limon ve misket limonu suyu gibi agresifakışkanlarla çalışan müşterilerin bütün ihtiyacını karşılamak amacıyla nominal seperasyonu 20,000-450,000 Dalton aralığında olan düşük katı akışkanlar için üretilmiş 6 mm’lik UF membranını da önermektedir.
Referanslar:
- Gıda uygulamaları için membranlar 3. Cilt, K.V. Peinemann, S.Periera Nunes, L.Giorno.
- Cit Rev Food Sc.N.2015.55(9):147-75 Gıda endüstrisinde Membranla İşleme Teknolojileri: Gıda işleme, atık su işleme ve gıdanın fiziksel, mikrobiyolojik, organoleptik ve besinsel değerleri üzerine etkileri.
- Bir iş için doğru membranlar. A.Merry, Filtrasyon & Seperasyon Ocak/Şubat 2001.
İletişim
- Barbaros Mah. Ihlamur Bulv. No:3/15 Ataşehir/İstanbul
- +90 535 106 34 24
- [email protected]
Dökümanlar
Teknik döküman ve belgeleri buradan indirebilirsiniz.
