7.1.3. APLICAII ALE PROCESELOR DE MEMBRAN N TEHNOLOGIA LAPTELUI DE CONSUMEliminarea microflorei din lapte prin MF tangenial Aplicarea MF (sau MF tangenial - cross-flow microfiltration) n industria laptelui a fost realizat de Merlin i Daufin, care o apreciaz ca un proces de membran similar cu UF. n mod obinuit, procesele de MF se realizeaz la presiuni ntre 0,1 i 8 bar, relativ mai mici dect pentru UF. Colmatarea membranei i formarea unui strat limit de material gelatinos, care determin o reducere a permeaiei, sunt principalele limitri n utilizarea industrial a MF.

Performanele membranelor de MF sunt determinate de dou caracteristici principale: fluxuri nalte de permeat i timp ndelungat de exploatare. Merlin i Daufin apreciaz c MF este recomandat n industria laptelui pentru urmtoarele utilizri:separarea bacteriilor din laptele integral sau degresat;separarea grsimii din laptele integral;separarea micelelor de cazein de proteinele zerului;degresarea i clarificarea zerului n vederea producerii de concentrate proteice din zer (CPZ) de calitate superioar.

Firma Alfa-Laval a elaborat un sistem cunoscut sub denumirea de BACTOCATCH, care combin un tratament la temperatur ridicat (130C/4s) cu microfiltrarea (procedeul MF/HTT) i care este utilizat pentru eliminarea bacteriilor din laptele crud. Schema acestui proces este prezentat n fig. 7.11 i 7.12. Instalaia este prevzut cu dou bucle de MF care lucreaz n paralel, fiecare dintre ele prelucrnd 5000 l/h lapte degresat, astfel nct capacitatea total este de aproximativ 10.000 l/h. Aceast capacitate poate fi mrit prin adugarea altor module de MF. Laptele crud este mai nti prenclzit la 60-63C, n vederea separrii centrifugale a grsimii. Cantitatea de smntn necesar pentru standardizarea laptelui de consum (sau a laptelui destinat fabricrii brnzeturilor) este dirijat la instalaia de sterilizare.

Laptele degresat este rcit n sectorul de rcire al instalaiei de sterilizare pn la temperatura de 50C, recomandat pentru MF. Apoi, fluxul de lapte este divizat n dou fraciuni egale care intr n cele dou bucle ale instalaiei de MF de unde rezult concentratul cu un coninut ridicat de bacterii (retentatul), reprezentnd aproximativ 5% din totalul laptelui supus tratamentului, i permeatul cu un coninut redus de bacterii.

Fig.7.11. Sistemul BACTOCATCH utilizat la fabricarea laptelui de consum.

Ambele fraciuni de retentat sunt amestecate cu smntn destinat standardizrii, nainte de sterilizare. Urmeaz sterilizarea la 120-130C timp de cteva secunde i rcirea la 70C nainte de reamestecare cu permeatul. n final, amestecul este pasteurizat la 70-72C/15 s i rcit la temperatura de depozitare tampon. Dei este eficient pentru eliminarea bacteriilor i sporilor din lapte, procesul BACTOCATH nu asigur distrugerea n totalitate a bacteriilor patogene, astfel nct este completat cu o etap de pasteurizare. Prin MF bacteriile sunt eliminate n proporie de 99,8-99,9%, Bacillus cereus 99,95% iar sporii bacteriilor anaerobe ajung la maximum 3/1.

Fig. 7.12. Principiul sistemului BACTOCATCH.

n comparaie cu laptele pasteurizat convenional, a crui calitate este afectat de prezena unor bacterii psihrofile termorezistente, laptele de consum microfiltrat, obinut prin procedeul MF/HTT, are un termen de valabilitate mai mare cu 33% (de la 12 la 18 zile, la temperaturi de 8C), fr efecte negative asupra nsuirilor senzoriale. n concluzie, ntre tratamentul termic convenional al laptelui i separarea bacteriilor realizat prin membrane de microfiltrare exist trei diferene fundamentale: - dac asupra laptelui se aplic o dubl MF, eficacitatea poate s ating valoarea de 99,9998%, fr a se nregistra denaturarea proteinelor sau modificarea echilibrelor de interaciune, ca n cazul nclzirii;

- n cazul cnd n microfiltrat nu se ncorporeaz retentatul tratat UHT, acesta este lipsit de celulele bacteriene moarte i de endoenzimele pe care le conin, ceea ce nu se poate realiza prin procedee termice convenionale; - termorezistena microorganismelor nu reprezint un criteriu de selectivitate la epurarea prin MF. Compania Tetra Pak a prezentat o linie tehnologic BACTOCATCH pentru producerea laptelui pasteurizat cu durat mare de conservare prin MF. Laptele pasteurizat, obinut din materia prim de calitate igienic bun i n condiii de fabricaie corespunztoare, are o durat de conservare de 8-10 zile, la 5-7C, ntr-un ambalaj nchis.

Aceast durat poate fi drastic redus dac laptele crud este contaminat cu bacterii psihrofile (speciile de Pseudomonas secret proteaze i lipaze termorezistente) i/sau cu bacili rezisteni la nclzire (B. cereus, B. subtilis) care pot supravieui n laptele pasteurizat sub form sporulat. Acetia pot fi reinui de membrana MF. n linia tehnologic menionat este ncorporat o instalaie pentru MF laptelui, cu membrane avnd dimensiunea porilor de max. 1,4 m, care determin o reducere a celulelor de bacterii i a sporilor cu 99,5-99,99%. Urmeaz pasteurizarea final ce asigur distrugerea bacteriilor patogene din lapte i o durat de conservare prelungit.