Microfiltrazione di latte con membrane ceramiche in SiC di uso commerciale: performance di membrana e ottimizzazione del flusso.

Milk is a complex matrix since it is a dispersion of fat globules in milk serum. The fat globules are the major contribute to milk texture and viscosity. Nowadays in the dairy industry, microfiltration (MF) is considered a valid tool to remove fat globules, bacteria and casein from milk. MF is a filtration technique which exploits membranes of different materials (e.g. ceramic, polymeric, etc.) in order to retain components of a certain fluid with a membrane pore size of the order of magnitude of micrometers. MF has been extensively used in food industry for more than 30 years and particularly in the dairy industry is preferred to other sterilization techniques requiring high temperatures, since it prolongs the shelf life of milk without affecting the taste; the "cooked" taste of ultrapasteurized and UHT milk is indeed a commercially well known disadvantage for these two products. The employment of MF technology is adapted to the dairy industry necessities and optimized in terms of the membrane material and operational mode, in addition to the matrix flow optimization through the membrane, in order to suit the properties of the matrix to be fractionated and the expected filtration products . For the above-mentioned reasons, in this work we are investigating the effectiveness of two commercial SiC membranes especially in removing bacteria and fat globules and we are also presenting tests about the possible retention of other milk components, which could be separated and added to certain steps in the cheese production line in the dairy industry. Most of the work is focused on testing the membrane retention abilities, optimizing the flow through the membrane at the same time. The main issue we faced in our experiments was the fouling phenomenon occurence, i.e. the clogging of the membrane pores and the resulting flow decrease, which inevitably affected the retention of milk components. The whole work is the result of how we gradually achieved the best operational conditions of the membranes used for the filtration of raw and skimmed milk, the latter being obtained from raw milk by means of mechanical separation. In view of flow optimization, a model has been realized to calculate the cake buildup values.

Il latte è una matrice complessa poiché è una dispersione dei globuli grassi nel siero del latte. I globuli grassi sono i principali fattori che contribuiscono alla consistenza e alla viscosità del latte. Al giorno d'oggi nel settore lattiero-caseario la microfiltrazione (MF) è considerata uno strumento valido per rimuovere globuli grassi, batteri e caseina dal latte. MF è una tecnica di filtrazione che sfrutta membrane di materiali diversi (ad esempio ceramici, polimerici, ecc.) per ritenere i componenti di un certo fluido con una membrana con dimensione dei pori dell'ordine di grandezza dei micrometri. MF è stata ampiamente utilizzata nell'industria alimentare per più di 30 anni e in particolare nel settore caseario è preferita ad altre tecniche di sterilizzazione che richiedono alte temperature, poiché prolunga la durata di conservazione del latte senza influire sul sapore; il gusto "cotto" del latte ultrapastorizzato e UHT è uno svantaggio commercialmente noto per questi due prodotti. L'impiego della tecnologia MF è adattato alle necessità del settore lattiero-caseario e ottimizzato in termini di materiale di membrana e modalità operativa, in aggiunta all'ottimizzazione del flusso della matrice attraverso la membrana, al fine di adattarsi alle proprietà della matrice da frazionare e dei prodotti previsti dalla filtrazione. Per le ragioni sopra esposte, in questo lavoro studiamo l'efficacia di due membrane in SiC in commercio soprattutto nella rimozione di batteri e globuli grassi e presentiamo test sulla possibile ritenzione di altri componenti del latte, che potrebbero essere separati e aggiunti a determinati processi della linea di produzione del formaggio nell' industria casearia. La maggior parte del lavoro si concentra su test delle abilità di ritenzione della membrana, ottimizzando contemporaneamente il flusso attraverso la membrana. Con lo scopo di ottimizzare il flusso, è stato realizzato un modello per calcolare i valori di accumulo di cake.