Application of nanofiltration for demineralization and deacidification of twarog acid whey

• Autorzy: Dec B , Chojnowski W.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie nanofiltracji do demineralizacji i odkwaszania serwatki kwasowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Valourization of acid whey is one of the greatest problem of the dairy industry. The utilization of acid whey is expensive because of its high biological oxygen demand (BOD), high lactic acid and minerals contents and low solids content. Increasing trend in fresh cheeses production forces to develop acid whey utilization technology in order to recover valuable whey components and obtain a better economic return. In this connection the aim of the study was to recover and purify the valuable acid whey components by application of nanofiltration (NF). NF membrane processing was investigated as a method of demineralizing and deacidifying twarog cheese acid whey as a function of pH depending on location of acid whey neutralisation. The performance of NF membranes was characterized by in terms of ash and lactic acid retention characteristics. This study was focused on improving the acid whey demineralization and deacidification rates and finding the optimal place for neutralisation (NEU). The most advantageous localization of neutralisation showed after nanofiltration. The use of nanofiltration has been applied to acid whey to concentrate its solids content around three fold. The results showed that retention depends on acid whey pH. Acid whey was demineralised to a degree of 40% by NF and 60% by diafiltration (DF). The obtained deacidification levels were 30% for NF and 44% for DF. Comparison of obtained ash and lactic acid reductions showed that acid whey should be neutralised after NF. The produced purified acid whey concentrate can be used as an ingredient of food products such ice cream, yoghurt or sweet syrup.

PL

Jednym z poważniejszych problemów przemysłu mleczarskiego jest zwiększenie wartości serwatki kwasowej. Jej utylizacja wymaga dużych nakładów z powodu wysokiego biochemicznego zapotrzebowania na tlen (BZT), wysokiej zawartości kwasu mlekowego i związków mineralnych oraz niskiej zawartości składników suchej substancji. Celem badań była próba odzysku i oczyszczenia wartościowych składników serwatki kwasowej za pomocą nanofiltracji (NF) oraz był wybór najkorzystniejszego miejsca neutralizacji w procesie jej odsalania i odkwaszania. Wydajność membran NF określano na podstawie ich charakterystyki retencyjnej, tj. popiołu i kwasu mlekowego. Najkorzystniejszym wariantem okazało się umiejscowienie neutralizacji po procesie nanofiltracji. Wykazano, że retencja zależy od pH serwatki. Stopień demineralizacji serwatki kwasowej metodą NF wyniósł 40%, natomiast po zastosowaniu zabiegu diafiltracji (DF) – 60%. Stopień odkwaszenia w przypadku NF wyniósł 30%, w przypadku DF 44%. Z porównania redukcji zawartości związków mineralnych oraz kwasu mlekowego wynika, że serwatka kwasowa powinna być neutralizowana po NF. Otrzymany oczyszczony koncentrat serwatki kwasowej może być stosowany w produkcji takich produktów spożywczych, jak lody, jogurty oraz syropy słodzące.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2007
• Tom: 22
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.320-332,fig.,ref.

Twórcy

autor

Dec B

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Michala Oczapowskiego 7, 70-719 Olsztyn, Poland

autor

Chojnowski W.

Bibliografia

• AHN KYU-HONG, KYUNG-GUEN SONG, HO-YOUNG CHA, ICK-TAE YEOM 1999. Removal of ions in nickel electroplating rinse water using low-pressure nanofiltration. Desalination, 122, 77-84.
• ALKHATIM H.S., ALCAINA M.I., SORIANO E., IBORRA M.I., LORA J., ARNAL J. 1998. Treatment of whey effluents from dairy industries by nanofiltration membranes, Desalination, 119: 177-184.
• BARRANTES L.D., MORR C.V. 1997. Partial deacidification and demineralization of cottage cheese whey by nanofiltration. J. Food Sc., 62: 338-341.
• BERG P., HAGMEYER G., GIMBEL R. 1997. Removal of pesticides and other micropollutants by nanofiltration. Desalination, 113: 205-208.
• CHERYAN M. 1998, Ultrafiltration and microfiltration handbook. Technomic Publ. Company, Inc.
• ERIKSSON P. 1988, Nanofiltration extends the range of membrane filtration. Environ. Prog., 7, 58-62.
• HORST VAN DER H.C. 1995. Fouling of organic membranes during ultrafiltration and reverse osmosis of dairy liquids. Int. Dairy Fed. Spec. Iss., 9504: 36-52.
• HORST VAN DER H.C., TIMMER J.M.K., ROBERTSON T., LEENDERS J. 1995. Use of nanofiltration for concentration and demineralization in the dairy industry: model for mass transport,. J. Membr. Sci., 104: 205.
• HORTON B. 1996. Wheys of recovery. Dairy Ind. Int., 5: 39-42.
• JELEN P. 1991. Pressure-driven membrane processes: principles and definitions. IDF Spec. Iss., 9201: 7-14.
• KELLY P.M., HORTON B.S., BURLING H. 1991. Partial demineralization of whey by nanofiltration. IDF Spec. Iss., 9201: 130-140.
• KELLY J., KELLY P. 1995. Desalination of acid casein whey by nanofiltration. Int. Dairy J., 5: 291-303.
• MARSHALL K.R. 1982. Industrial isolation of milk proteins: whey protein. In: Developments in dairy chemistry. I. Proteins. Appl. Sci. Publ., London, 339-373 pp.
• MCDONOUGH F.E., HARGROVE R.E., MATTINGLY W.A., POSATI L.P., ALFORD J.A. 1974. Composition and properties of whey protein concentrates from ultrafiltration. J. Dairy Sci., 57: 1438-1443.
• NGUYEN M., REYNOLDS N., VIGNESWARAN S. 2003. By-product recovery from cottage cheese production by nanofiltration. J. Cleaner Prod., 11: 803-807.
• MORR C.V. 1990. Whey protein functionality: current status and the need for improved quality and functionality. Proc. of the Dairy Prod. Technical Conf., Chicago, USA, p. 69.
• PEDERSEN R. 1990. Development of membrane processes in milk processing. APV Pasilac AS.
• RAUTENBACH R., GRÖSCHL A. 1990. Separation potential of nanofiltration membranes. Desalination, 77: 73.
• TSURU T., URAIRI M., NAKAO S., KIMURA S. 1991. Negative rejection of anions in the loose reverse osmosis separation of mono- and divalent ion mixtures. Desalination, 81: 219.
• WHETSTINE C.J., PARKER J.D., DRAKE M.A. LARICK D.K. 2003. Determining flavor and flavor variability in commercially produced liquid Cheddar whey. J. Dairy Sci., 86: 439-448.
• WIT DE J.N. 1988. Functional properties of whey proteins. A review, NIZO, Ede, Netherlands, 1988.