Demineralisoidun heratiivisteen valmistusmahdollisuudet panostoimista elektrodialyysiä hyödyntäen

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2020-08-18
Department
Major/Subject
Biotechnology
Mcode
CHEM3022
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
fi
Pages
79+23
Series
Abstract
Juustonvalmistuksessa syntyvä hera sisältää paljon tärkeitä proteiineja ja vitamiineja. Jotta näitä arvokkaita ainesosia pystyttäisiin hyödyntämään elintarvikkeissa kuten lastenruuissa, on heran mineraalipitoisuutta vähennettävä. Mineraalipitoisuus pystytään vähentämään käyttämällä eri demineralisointi- eli suolanpoistotekniikoita kuten elektrodialyysiä (ED), ioninvaihtoa (IX) ja nanosuodatusta (NF). Tämän työn tavoitteena oli selvittää uuden tyyppisen ED-tekniikan soveltuvuutta valmistaa energiatehokkaasti heratiivistettä, jonka kuiva-aineen tuhkapitoisuus on alle 1% (Demi® 90). Suolanpoiston tehokkuuden, energiankulutuksen ja saannon kannalta parhaimmat prosessin parametrit kuten lämpötila, jännite ja syötön kuiva-ainepitoisuus määritettiin. Toinen tavoite oli selvittää ED-tekniikan suolanpoistotehokkuus poistettaessa heran mineraaleista 50% (kuiva-aineen tuhkapitoisuus alle 4%) ja 70% (kuiva-aineen tuhkapitoisuus alle 3%). Tällä tavalla pystytiin vertaamaan uuden tyyppistä ED-tekniikkaa nykyisin käytettyyn ED-tekniikkaan. Kolmas tavoite oli, selvittää pystytäänkö nykyistä ED-prosessia tehostamaan uudella ED-tekniikalla. Nykyisellä ED-tekniikalla poistettaisiin 50% ja 70% mineraaleista ja suolanpoistoa jatkettaisiin uudentyyppisellä ED-tekniikalla. Tällöin päästäisiin alle 1% tuhkapitoisuuksiin. Tulosten mukaan tutkittu ED -tekniikka soveltui hyvin D90-tiivisteen valmistukseen suoraan nano- tai heratiivisteestä. Suolanpoiston tehokkuuden kannalta optimiparametreiksi valittiin 12V, 25°C sekä 20%:n syötön kuiva-ainepitoisuus. ED-tekniikan avulla pystyttiin myös valmistamaan D70-tiivisteettä samalla kapasiteetilla kuin nykyinen prosessi, mutta heikommalla proteiini- ja kuiva-ainesaannoilla. Tämän lisäksi D90-tiivisteen valmistus onnistui korkealla kapasiteetilla ja hyvällä saannolla, kun syötteenä käytettiin D50- tai D70-tiivisteitä.

Whey produced as a by-product in cheese manufacturing contains a lot of important proteins and vitamins. In order to be able to utilize these valuable ingredients in foods such as baby foods, the mineral content must be reduced. Mineral content can be reduced by using various demineralization techniques such as electrodialysis (ED), ion exchange (IX) and nanofiltration (NF). The aim of this work was to investigate the suitability of a new type of ED technology for use in demineralization of whey. The goal was to remove the ash content of the whey to less than 1% of the total dry matter. In terms of desalination efficiency, energy consumption, and yield, the best process parameters such as temperature, voltage, and solids content of the feed were determined. The second goal was to determine the desalination efficiency of the ED technique when removing 50% (ash content less than 4%) and 70% (ash content less than 3%) of the mineral content of whey. In this way, the new type of ED technology could be compared with the currently used ED technology. The third goal was to find out if the new type of ED technology could be used together with the existing ED-process. The current ED technology would remove 50% and 70% of the minerals and demineralization would be continued with the new type of ED technology to demineralization levels up to 90%. The study revealed that this ED technology is suitable for demineralization of whey up to 90% of the mineral content. By using process parameters such as 12V, 25°C and 20% total solids of the feed, the highest desalination efficiency could be achieved according to the results. It could also be claimed that this ED technology was able to remove 70% of the mineral content with the same capacity as the current process, but with lower protein and dry matter yields. In addition to this, further desalination of D50- and D70 with the new technology proved to be an effective way of achieving higher levels of demineralization.
Description
Supervisor
Linder, Markus
Thesis advisor
Nissinen, Miia
Outinen, Marko
Keywords
elektrodialyysi, demineralisointi, makea hera, nanoheratiiviste
Other note
Citation