ミネラルウォーター製造限外濾過システム
限外濾過は、物質をそのサイズと分子量に基づいて分離する膜濾過方法です。これには、より大きな分子や粒子を保持しながら、より小さな分子や溶媒の通過を可能にする半透膜の使用が含まれます。
さまざまな産業において、限外濾過は高分子溶液、特にタンパク質溶液の精製と濃縮に利用されています。化学薬品および医薬品の製造、食品および飲料の加工、廃水処理で一般的に使用されています。これらの用途は、資源のリサイクル、製品の品質の向上、不純物の除去を目的としています。
さらに、限外濾過は、腎機能不全患者の血流から老廃物や過剰な体液を除去するために使用される医療処置である血液透析において極めて重要です。必須成分を維持しながら有害物質を選択的に濾過することにより、限外濾過は透析治療を必要とする人の健康を維持する上で重要な役割を果たします。
全体として、限外濾過はさまざまな分野で効果的な分離と精製の手段を提供し、プロセスを改善し、産業用途と医療用途の両方でより良い結果に貢献します。
限外濾過は、特にドイツの水道施設における飲料水処理プロセスで重要な役割を果たしています。300 m3/h の能力を持つ限外濾過を使用して原水から微粒子と高分子を除去し、飲料水に必要な基準を確実に満たします。
限外濾過は、人口増加が見られる孤立した地域でスタンドアロン システムとして、または水処理プラントの既存の濾過システムの代替として使用できます。高レベルの懸濁物質を含む水を扱う場合、前処理段階として、スクリーニング、浮選、ろ過などの一次および二次処理と限外ろ過が統合されます。
UF プロセスには、従来の処理方法に比べていくつかの利点があります。洗浄目的以外には化学物質を必要とせず、化学物質のない飲料水の供給を保証します。供給水の品質に関係なく製品の品質は一定に保たれるため、信頼できる飲料水源が得られます。さらに、UF プラントはコンパクトなサイズなので、さまざまな環境に適しています。
限外濾過の主な強みの 1 つは、水質の規制基準を超える能力です。UF は病原菌の 90 ～ 100% の除去効率により、処理された水が消費しても安全であることを保証します。
ただし、UF プロセスは膜の汚れや交換に関連した課題に直面しており、コストがかかる可能性があることは注目に値します。この問題を軽減するには、膜ユニットへの過度の損傷を避けるために供給水の追加の前処理が必要です。
多くの場合、限外濾過は逆浸透 (RO) プラントの前濾過ステップとして使用されます。UF は RO 膜を汚れや損傷から保護することで、水処理プロセス全体の効率と寿命を最適化するのに役立ちます。
全体として、限外濾過は安全な飲料水を製造するために効果的かつ広く利用されている方法であり、化学物質を使用しない、一貫して高い製品品質、規制基準を上回る能力などの利点を備えています。
限外濾過 (UF) は乳業、特にチーズホエーを処理してホエータンパク質濃縮物 (WPC) と乳糖に富んだ透過液を得る際に広く利用されています。単一段階で、UF は最初の飼料と比較してホエイを 10 ～ 30 倍濃縮できます。
以前は、ホエーの膜濾過に代わる手段として、蒸気加熱後のドラム乾燥またはスプレー乾燥が使用されていました。しかし、これらの方法では、粒子状で不溶性であるため、製品の用途が限られてしまいました。さらに、これらの方法では製品組成に一貫性がなく、資本コストと運営コストが高く、乾燥時に使用される過剰な熱によりタンパク質の一部が変性することがよくありました。
対照的に、チーズホエイの UF プロセスには、従来の方法に比べていくつかの利点があります。
エネルギー効率の向上: UF プロセスは、蒸気加熱および乾燥方法と比較して、必要なエネルギーが少なくなります。
一貫した製品品質: 操作条件に応じて、UF プロセスでは、タンパク質濃度が 35% ～ 80% の範囲のホエイタンパク質濃縮物を生成できます。これにより、一貫した製品品質が保証されます。
タンパク質の完全性の維持: UF プロセスは中程度の条件下で動作するため、タンパク質の変性を防ぐことができます。その結果、ホエイ濃縮物中のタンパク質は無傷のまま残り、その機能が保持されます。
しかし、チーズホエイの UF プロセスは、生産性を大幅に低下させる可能性がある汚れに関する課題に直面しています。チーズホエーには高レベルのリン酸カルシウムが含まれており、膜表面にスケールが堆積する可能性があります。これに対処するには、飼料の pH と温度のバランスをとり、カルシウム塩の溶解度を確保するための十分な前処理措置が必要です。
要約すると、UF プロセスは乳製品産業、特にホエータンパク質濃縮物の製造におけるタンパク質の濃縮に革命をもたらしました。エネルギー効率、一貫した製品品質、タンパク質の完全性の維持を実現します。ただし、リン酸カルシウムの堆積による汚れを防ぐための措置を講じる必要があります。
限外濾過 (UF) には、乳製品業界以外にも数多くの用途があります。追加のアプリケーションには次のようなものがあります。
紙パルプ工場からの廃水の濾過: UF は、紙パルプ工場の操業中に生成される廃水から浮遊固体、リグニン、その他の汚染物質を効果的に除去することができ、環境規制を満たし、再利用または排出用のきれいな水を生成するのに役立ちます。
チーズの製造: UF はチーズの製造で乳タンパク質を濃縮し、余分な水を除去するために使用され、その結果チーズ中のタンパク質含有量が高くなります。このプロセスは、しばしば限外濾過乳と呼ばれます。
牛乳からの一部の細菌の除去: UF を使用して生乳から細菌、胞子、体細胞を除去することができ、牛乳の品質の向上と保存期間の延長につながります。
プロセスおよび廃水処理: UF は、プロセスおよび廃水の流れから固体、コロイド、高分子を分離および除去するためにさまざまな産業で利用されています。これは浮遊物質や有機汚染物質を削減する効果的な方法であり、その結果、再利用または排出できるきれいな水が得られます。
酵素の回収: UF を使用して、発酵ブロスまたはその他のソースから酵素を分離および回収できます。このプロセスにより酵素の精製と濃縮が可能になり、食品、医薬品、バイオ燃料などのさまざまな産業での使用が可能になります。
果汁の濃縮と清澄: UF は、水を除去して体積を減らすことによって果汁を濃縮するために利用され、その結果、天然の果物の固形分とフレーバーの濃度が高くなります。さらに、UF は浮遊物質や濁りを除去することで果汁を清澄にし、より透明で見た目に美しい製品をもたらします。
透析およびその他の血液処理: UF は、血流から老廃物、過剰な体液、毒素を除去するために、透析および血液処理プロセスで広く使用されています。サイズに基づいて分子を選択的にフィルタリングする UF 膜の能力により、血液中の必須成分を保持しながら有害物質を除去することができます。
タンパク質の脱塩および溶媒交換 (ダイアフィルトレーションによる): UF はタンパク質の脱塩および溶媒交換に利用できます。このプロセスには、タンパク質溶液から塩を除去し、溶媒を目的の緩衝液または溶液に交換することが含まれます。
研究室レベルの製造: UF は、タンパク質、酵素、核酸などの生体分子の濃縮、精製、分離のために研究室で一般的に使用されます。これは研究や実験室規模の製造において貴重なツールです。
骨コラーゲンの放射性炭素年代測定: UF は、放射性炭素年代測定のための考古学的骨サンプルからのコラーゲンの抽出と精製において重要な役割を果たします。このプロセスにより、干渉物質の除去が可能になり、より正確で信頼性の高い年代測定結果が保証されます。
