دانلود مقاله پیشرفت های اخیر میکروفیلتراسیون در صنعت شیر و مقایسه با باکتوفوکاسیون

چکیده در این مقاله ، پیشرفت های جدید در زمینه ریز پالایش با جریان عرضی cross flow mtro filtra tion (CFMF) بوجود آمده ، مورد بررسی قرار می گیرد .

اکثر این پیشرفت ها اختصاص به صنعت لبنی دارد .

استفاده از فرضیه فشار هیدرولیک ترانس ممبران uniform transmembrane hy drolic pressur (UTP) با روشهای مختلف ریسکوله کردن میکروفیلترت آن و درجه تخلخل طولی و غشاهای سرامیکی جدید اجازه داد که جداسازی دیفرانسیلی از هر گروه از ترکیبات شیر انجام بگیرد .

وقتی که از MF برای تولید شیر مایع استفاده می شود بدلیل استفاده از حرارت کم .

شیر مایع حاصل طعم مشابه شیر خام دارد و عمر مفید آن 5-3 ساعت نسبت به تولیدات قبلی طولانی تر است .

نتایج نشان داد که کاربرد غشا MF در حذف باکتری های پاتوژن باعث شد که سلامت بهداشتی پنیرهای درست شده از شیرخام MF اقلا برابر یا بیشتر از پنیرهای تولید شده از شیر خام باکتونرگاسیون و پاستوریزاسیون باشد.

میروفیلتراسیون علاوه بر حذف چربی ، باکتری ها و تغلیظ میسلهای کازئینی کاربردهای دیگری چون حذف چربی رسوب کوره آب پنیر .

شفاف سازی آب پنیر ، حذف باکتری ها از شوراب پنیر .

استفاده از CFMF برای جداسازی انتخابی میسلهای کازئینی و گلبولهای کوچک شیر امکانپذیر شود .

با تولیداتی که در 2 سوی غشا حاصل می شود تکنولوژی لبنیاتی این امکان را خواهد داشت که تنها بازده فراورده ای لبنی بهبود یابد بلکه محصولات گوناگون با بافت های متنوع تولید شود که با توجه به مزایای روش میکروفیلتراسیون استفاده از آن در آینده رو به گسترش خواهد بود.

مقدمه میکروفیلتراسیون تکنیکی از فرایندهای غشایی است که طی آن مولکولهای سنگین مواد محلول در یک حلال سبک یا سوسپانسیون ذرات کلوییدی به 2 جریان با غلظت های متفاوت تفکیک می شود .

جداسازی با غشا متخلخل با قابلیت نفوذ پذیری انتخابی با قطر منفذ و اعمال فشار هیدرولیکی (1-2bar) بعنوان نیروی رانشی انجام می‌گیرد.

هر غشا بسته به اندازه منافذ دارای حداقل جداسازی است که ذرات بزرگتر از این حداقل به وسیله غشا قابل جداسازی نیست .

مایعی که در غشا مانده ، رتنتیت نامیده می شود که شامل ترکیباتی بزرگتر از میانگین قطر منافذ غشا است مایعی که از خلال غشا عبور می کند میکروفیلترت نام دارد که ترکیبات موجود در آن کوچکتر از میانگین قطر منافذ غشا است جدول (1) اندازه تعدادی از ترکیبات شیر را نشان می دهد که می تواند با فرایند MF جدا شود که این فرایند در شکل (1) هم نشان داده شده است .

تکنیک MF می تواند برای جداسازی دیفرانسیلی مخصوص اجزاء معلق شیر به کار رود .

چربیها .

میسلهای درشت کازئین ، باکتریها بازداشته نی شوند و الباقی ترکیبات شیر از غشا رد می شوند .

تکنولوژی MF در دهه 1980 م .

با توسعه غشاهای سرامیکی جدید وارد صنعت لبنی شد .

این غشا شکل هندسی چند کاناله و یک محافظ شدید اتراوا هستند که امکان صنعتی شدن فرضیه فشار هیدرولیک پیشنهاد شده توسط سندبلوم (Sandblom) را میسر ساخت .

با این کار قسمت اعظم مشکل گرفتگی غشا مرتفع گردید .

ساختار مهندسی غشاء در اوایل دهه هشتاد تلاش هایی انجام شد تا از MF برای سانترینوگاسیون جهت شفاف سازی و میکرب زدایی از آب پنیر استفاده شود اما غشاهای آلی چون پلی کربنات و پلی سلوفان از نظر فلاکس عبوری و جداسازی دقیق مورد قبول نبودند ولی استحکام گرمایی و ثبات شیمیایی آنها رضایتبخش بود .

با اینحال نتوانست در صنعت لبنی مورد توجه قرار بگیرد .

لذا فرصت جدیدی بوجود آمد یعنی غشاهای سرامیکی بودجود آمدند که با وجود استحکام گرمایی و شیمیایی ولی کاهش فلاکس عبوری و تغییرات سلکیتویتی در برابر زمان زیاد بود در نتیجه استفاده از فرضیه فشار هیدرولیک ترانس ممبران یکپارچه پیشنهاد شده توسط سندبلوم که از سرعت های جریان عرضی بالا استفاده می شود بر پدیده Fouling غلبه شد.

در بررسی ممبرانها از 2 قسمت تشکیل می شوند :1- ساپورت (Support) با منافذ بزرگ 2- لایه غشا با منافذ ریزتر که بر روی ساپورت قرار می گیرد .

غشاهای بسیار پایداری تشکیل می شود .

جنس ساپورت بیشتر از آلومین ، کربن ، استیل استنلس یا Sic ( پایداری کسی به PH بالا دارد در سنعت غذا توسعه نیافته است ) .

لایه غشا از آلومین ، اکسیدتیتانیوم یا مخلوطی از هر دو تشکیل می شود به این روش که پودر یک سوسپانسیون کلوییدی روی ساپورت ریخته شده و با حرارت رسوب داده می شود .

اندازه منافذ غشا با کنترل دقیق اجزاء کلوییدی بدست می آید که اغلب اوقات 2 یا 3 لایه بر روی هم جوش داده می شود.

غشاها به فرم های مونوتیوب ( تک لوله ) با قطر داخلی 8-3 میلی متر و ارتفاع 5/8 سانتی متر ساخته می شوند و یا چند کاناله هستند کانالهای استوانه ای یا کانالهایی با مقاطع عرضی به اشکال مختلف ساخته می شوند .

اشکال تک لوله و چند لوله به صورت یکپارچه هستند و طول آنها بیشتر از یک متر است که در مجموعه های منسجم قرار گرفته که در خانه هایی از جنس استیل استنلس گذاشته می شوند که مدول نامیده می شود .

در یک مدول مقدار سطح توسعه یافته حاوی منافذ 2 m 10-2/0 است .

در طراحی مدولها باید توجه داشت که قابل تمیز کردن باشند تعویض مدولهای فرسوده مقرون به صرفه باشد و نسبت بین سطح تعبیه شده و حجم محفظه فشار متناسب باشد .

مقدار فشار مورد استفاده در فیلتراسیون غشایی بستگی به اندازه منافذ غشا دارد و هر قدر اندازه منافذ ریزتر باشد فشار لازم برای عبور مایع نیز بیشتر خواهد بود .

از سوی دیگر با عبور مایع از غشار فشار افت کرده که این میزان افت فشار را اصطلاحات افت فشار هیدرولیکی می نامند بنابراین افت فشار هیدرولیکی برابر است با فشار ورودی ( فشار در ورودی محصول ) منهای فشار خروجی ( فشار در انتهای ممبران ) .PH=P1-P2 فشار هیدرولیکی باعث حرکت مداوم مایع بر روی سطح ممبران می شود .

عبور مواد از داخل غشا تحت تاثیر اختلاف غشاء دیگری قرار می گیرد که به فشار ترانس ممبران معروف است .

(PTM) فشاری است که در هر نقطه از ممبران از طرف محصول به طرف پرمیات در بیرون از غشا وارد می شود و باعث خروج پرمیات از صافی می گردد.

مقدار این فشار در سرتاسر غشا متغیر بوده در ابتدای صافی مقدار آن ماکزیمم و در انتهای صافی مقدار می نیمم می باشد .

بنابراین میزان متوسط آن در نظر گرفته می شود که مطابق فرمول ذیل تغیین می گردد.

عوامل موثر بر ظرفیت فیلتراسیون می توان به مقاومت غشا که خود بستگی به ضخامت غشاء سطح قاس و قطر منافذ و جنس غشا دارد از طرفی به گرفتگی فشا یا پلاریزاسیون غلظت که با عبور مواد از غشا ، مواد معلق سوراخهای غشا را مسدود کرده و باعث کور شدن صافی می گردند این حالت ابتدا در بخش اول صافی بوجود می آید بعد به تدریج در تمامی سطح غشا گسترش می یابد که باعث مقاومت فیلتر شده پیامد آن کاهش فلاکس عبوری و پایین آمدن استاندارد باکتریولوژیکی است .

تا سرانجام شرایطی در سیستم بوجود می آید که باید برای تمیز کردن آن را متوقف ساخت .

برای کاهش اثر پلاریزاسیون غلظت از سرعت های جریان عرضی بالای رتنتیت استفاده می کنند با با وارد آمدن تنش برشی در سطح غشا از انباشته شدن مواد ممانعت بعمل آید .

البته برای برطرف کردن اثر پلاریزاسیون غشا در فواصل زمانی معین از جریان معکوس آب ( از بیرون صافی به طرف داخل آن ) در خلاف جهت پرمیت استفاده می کنند تا رسوبات برطرف گردد.

MF در صنعت لبنی بر اساس فرضیه (Uni form trans membrane pressur)UTP بکار می رود برای حل مشکل Fouling ناشی از پلاریزاسیون غشا از سرعت های جریان بالا بیشتر از m/s 7 بکار رفت سندبلوم پیشنهاد داد که تحت شرایط فشار ترانس ممبران پایین و یکپارچه در تمامی غشا پرمیت دیسکوله شود .

شکل ( ) .

از این رو قسمت پرمیت با توپ های پلاستیکی پر شد تا فشار را با پمپاژ پرمیت در یک حلقه موازی برای هدایت جریان و تنتیت تنظیم کند .

این پیشنهاد در واحد تجاری توسط کمپانی آلفالاوال بکار گرفته شد .

غشاهای سرامیکی تک لوله ممبرالوکس با منفد 4/1 که نشان داد میزان گرفتگی کاهش یافته ودبی جریان خیلی بالاست .شکل ( ) .

برای پریودهای 6 ساعته فشار کمتر شده حدود Psl 6-3 است .

اگر نیاز باشد UTP می تواند به مقدار ناچیزی در طول جریان افزایش یابد .

چون فشارهای خیلی بالا غیر قابل تحمل هستند چون فشارهای خیلی بالا بدلیل فشردگی لایه Fouling نفوذپذیری کاهش می یابد شکل ( ) .

یک نکته جالب اینکه شیر با مقداری چربی (1%) در مقایسه با شیر چربی گرفته جریان بیشتری عبور می دهد چون شیر چربی گرفته استعداد بیشتری برای کف کردن طی پمپاژ دارد که باعث گرفتگی غشا می شود .

سیستم MF شامل یک تانک تغذیه کننده و یک پمپ تغذیه کننده و 2 حلقه ریسکولاسیون است یکی برای رتنتیت و دیگری برای پرمیت .

در هر 2 حلقه دریچه هایی وجود دارد که با سنسورهایی برای تولید مداوم 2 جریان با غلظت های متفاوت تنظیم می شوند البته با پیشرفت های اخیر در زمینه تکنولوژی غشاهای سرامیکی باعث شد که از کاربرد یک حلقه ریسکولایسون پرمیتMF صرفنظر کرد که از هزینه سرمایه گذاری تجهیزات نصب شده کم متعاقب أن در مصرف انرژی صرفه جویی می شود .

اولین غشا ساخته شده در این مورد ممبرالوکس GP نام داشت که در آن در قسمت پرمیت ، فشار سنجی گذاشته شده که در نتیجه تغییر مداوم تخلخل ساپورت غشا سرامیکی کار می کند .

دومین مورد ایزوفلوکس نام گرفت که در آن UTP با یک شیب مداوم ضخامت غشا بدست می آید از این پیشرفت ها می توان در خالص سازی فلاکس عبوری و سلکیتوینی بهره برد .

نحوه شروع به کار MF برای استفاده از تجهیزات MF باید دقت نمود که منافذ غشا سریعا دچار گرفتگی یا پلاریزاسیون غلظت نگردند لذا ابتدا با آب گرم C 0 52 پر می شوند ( علت استفاده از دما افزایش کارآیی غشا است ) دریچه خروج هوا باز می شود تا هوا خارج شود .

پارامترهای ریسکولاسیون هیدرولیک که در شیر استفاده خواهند شد در آب ریسکوله شده تنظیم می شود سپس شیریکه خواص فیزیکو شیمیایی آن با گرمایش C 0 50 به مدت 20 دقیقه مجددا برقرار شده است در حلقه رتنتیت وارد می شود .

تمیز کردن تجهیزات MF غشاها باید از موادی ساخته شوند که نسبت به مواد شیمیایی ، PH و درجه حرارت های بالا مقاوم باشند تا بتوان در مواقع لزوم آنها را پاکسازی کرد .

در مورد غشاهای سرامیکی بدلیل تحمل وسیع به PH (5/13-5/0 ) اجازه می دهد که در تمیز کردن آنها از مواد اسیدی چون اسید نیتریک ( 2% بیشتر ) و مواد قلیایی چون سود کاستیک ( 3% بیشتر ) استفاده شود .

در مورد آب مورد استفاده در شستشو باید از کیفیت بالایی برخوردار باشد یعنی از مواد کلوییدی ته نشین شده عار می باشد ، همچنین فاقد میکروارگانیزم های مستعد باشد به همین جهت آب قبل از استفاده با فیلتر انتها بسته 2/0 صاف می شود .

- چرخه تمیز کردن شامل است بر : شستشو با آب گرم شده تا C 0 50 تمیز کردن قلیایی با دترژن هایی مانند اولتراسیل 25 ( هنکل ) در غلظت 1/0-5/0 درصد یا محصول مشابه در دمای C 0 70-65به مدت 20 دقیقه شستشو با آب گرم C0 50 ضدعفونی کردن با Cl Ona به مقدار PPm 200 در C 0 20 به مدت 15 دقیقه تمیز کردن اسیدی ، اسید نیتریک 5 درصد به مدت 20 دقیقه در دمای C 0 50 شستشو با آب گرم c 0 50 کفایت شستشوی غشا با فلاکس عبوری آب سنجیده می شود که آب خروجی از غشا باید ویژگیهای خاصی داشته باشد و برای کنترل باکتریولوژیکی آب آخرین شستشو بایستی چک شود .

کاربرد MF در صنعت لبنی 1-حذف میکروارگانیزم ها از شیر چربی گرفته یا تولید ماده خام عاری از باکتری که به شیر مایع ، پنیر و دیگر محصولات لبنی با ماندگاری بالا مثل پودر یا مشتقات پروتئینی تبدیل می شود .

جداسازی انتخابی میسل های کازئینی که می توان از خاصیت بالقوه آنها در جهت افزایش ارزش اجزاء تشکیل دهنده شیر و دیگر صنایع بهره برد .

1) باکتری زدایی باکتری زدایی در صنعت شیر مایع منشاء آلودگی هایی که اساسا به شیر راه می یابد از طریق پستان گاو ، ماشین های شیردوشی .

اتمسفر محل نگهداری حیوانات ، تانک های ذخیره ، امکانات نقل و انتقال به کارخانه باشد از این رو شیر جمع آوری شده در کارخانه شیر دارای فلور میکربی است که با توجه به آن باید اذعان داشت که چقدر امکان دارد اصول بهداشتی در سطح دامداریها رعایت شود .

البته دامدار نمی تواند تحت شرایط اسپتیک کار کند پس شیر همیشه دارای باکتریهای پاتوژن خواهد بود که برای انسان خطر ساز است .

برای از بین بردن خطرات ناشی از این فلور میکربی 50 سال است که از فرایندهای گرم کردن شیر HTST و UHT استفاده می شود باید در نظر داشت که فرایند گرم کردن در از بین بردن میکربها کافی باشد .

سلبولهای مرده و سلولهای سوماتیک مانده در شیر بدلیل فعالیت آنزیمی باعث رشد و نمو باکتریهای ترمودیوریک شیر می شود از این رو کیفیت شیر مایع نگهداری شده دستخوش تغییر شده و shelf life آن کم می شود لذا تکنیک MF ، یک روش جالب در جهت اصلاح کیفیت باکتریایی شیر است که تکنولوژی مربوطه (( باکتوکاتج )) نام دارد .

شیر با سرعت های بالا در یک سیستم MF با غشاهای سرامیکی به روش معمولی ( بدون استفاده از UTP,CPT ) سیر کوله می شود میزان فلاکس عبوری در مقایسع با اشکال جدید MF کم است .

از باکتوکاتج می توان برای تولید محصولات شیری خنک شده و پاستوریزه شده پایدارتر استفاده کرد .

در کشورهای گرمسیری و نیمه گرمسیری که سود کردن ناکافی است در نتیجه بار میکربی شیر آمده به کارخانه بالاست از این رو یک باکتوکاتج در محل دریافت شیر با کمتر کردن بار میکربی می تواند بطور موثری کیفیت محصولات لبنی را بهبود ببخشد .

امروزه شیر خامه گرفته تا c 0 50 گرم می شود سپس در یک ممبران استریلوکس با اندازه منفذ4/1 و (bar 5/0) با سرعتm/s2/7 وارد می شود VRF (Volumetricrecuction factor ) 20 است ولی در تجهیزات عظیم ( استفاده از 2 سری MF ) جریان در کاسکاو دومین اسباب MF مدت زمان بیشتری حدود 10 ساعت تغلیظ می شود VRF به 200 می رسد .

سرعت پرمیت پروتئین ها و مواد جامد نسبتا بیشتر از 99% و 5/99% است فلاکس بدست آمده دراشل صنعتی L/hm2 500 در مدت 10 ساعت بود .

اشکال اسپوری باکتری ها که نشان دهنده زنده ماندن آنها در عملیات پاستوریزاسیون است با غشاهای MF بهتر حذف می شوند چون حجم سلولیشان بزرگ است در نتیجه با غشاهای MF بازداشته می شوند .

تولید شیرهای مایع به روش MF در عرصه تحارت با موفقیت روبرو بوده بدلیل اینکه طعم آنها ( طعم پخته نمی دهد چون از دمای پایین استفاده می شود ) و توانایی انبارهای آنها بهبود یافته است .

در فرانسه شیر چربی گرفته MF با مقداری خامه (s 20 c 0 95 ) گرم شده برای استاندارد کردن چربی آن وارد میکسر شده بعد هموژنیزه شده و بطور اسپتیک پر می شود ماندگاری آن 15 روز است ولی در اسکاندیناوی ، کانادا و UK قبل از پر شدن اسپتیک بکارگیری یک عملیات گرمایی HTST (s 15 –c0 72 ) باعث می شود که ماندگاری محصول به 35 روز برسد .

در مورد رتنتیت MF که حاوی باکتری ها است اکثرا بدون استفاده از گرما همراه شیر ورودی به سپراتور خامه برگردانده می شود در این صورت مقدار زیادی باکتری سلولهای سوماتیک در لجن سپراتور خالی می شوند .

اگر در تکنولوژی MF از منافذ باریکتر ( کوچکتر از 5/0 ) استفاده شود میزان باکتری زدایی در مقایسع با قطر منفر 4/1 حدود 2 الی 3 سیکل لگاریتمی افزایش می یابد .

ممبرانها از نوع ممبرالوکس و یا Dall بودند شیر مایع حاصل Suelflife طولانی در دمای اتاق دارد برای از بین بردن خطر باکتریهای مانده استفاده از یک تیمار گرمایی معتدل ( کمتر از c 0 100 و 25 ) مفید است .

در این صورت Suelf life آن 9-6 ماه است و طعم آن مشابه شیر HTST و کمی بهتر از شیر UHT است .

علاوه بر استفاده از MF برای تولید شیر مایع .MF را می توان بعنوان پیش عملیات به کل شیرهای چربی گرفته مورد استفاده برای تولید مشتقات شیر مثل پودر شیر کم حرارت دیده ، تغلیظ پروتئین های شیر یا پودر میسلهای کازئینی بسط داد .

2-1- کاربرد MF در حذف میکروارگانیزم های پنیر مصرف کنندگان پنیر بر حسب سلیقه می خواهند پنیرهایی با بافت متنوع حتی با طعم منطقه جغرافیایی خاص خریداری کنند و یا پنیرهایی با کیفیت بسیار پایدار بدون هیچ خطر بهداشتی مصرف کنند برای دستیابی به این اهداف MF و خامه که تا دمای ( c 0 37-35 کمتر از دمای MF شیر خام ) گرم شده ، استتفاده می شود لذا پنیرهای ساخته شده از شیر MF از نظر بهداشت در مقایسه با پنیرهای ساخته شده از شیر پنیر پاستوریزه شده ایمن هستند .

ممبران MF اشکال اسپوری باکتریها چون کلستریدیوم بوتیریکم در یک سطح بالا حذف می کند لذا از تخمیر بیوتیویکی در طول رسانیدن پنیر که منبع پنیر را خراب می کند و روی طعم تاثیر منفی دارد ، جلوگیری می کند .

البته در تعدادی از کشورها مثل نترلند برای جلوگیری از ترک خوردگی بعدی پنیرهای سخت یا نیمه سخت از نیتریت استفاده می شود که بدلیل اثرات زیست محیطی بایستی مصرف آن توقیف شود .

شیر MF فرصت تازه ای برای دانش پنیر می گشاید تا نقش کامل عوامل موثر در رسانیدن اکوسیستم پنیر مثل باکتری های اسید لاکتیک ، باکتری های غیر لاکتیکی ، پروپیونی باکتریوم مخمرهای سطحی و قارچها شناخته شوند بدون اینکه تحت تاثیر آنزیم های سلولهای مرده قرار بگیرند .

فلور طبیعی با MF آسان است لذا یک فلور شاخص از شیر تولید شده در ناحیه A ایزوله می شود وقتی به شیرهای ناحیه دیگر B دورتر از A اضافه می شود پنیر های حاصل از شیر B همان تیپ و ویژگیهای بافتی را دارد که مختص پنیرهای تولید شده در ناحیه A است .

پس این امکان وجود دارد که فلور طبیعی شیر منطقه خاصی را جدا کرده و در مناطق دیگر برای تولید پنیر بکار برد.

کاربرد MF در حذف مواد ناخواسته در آب پنیر: کاربرد اصلی MF بعنوان پیش عملیات برای اولترافیلتراسیون آب پنیر است .

آب پنیر اندازه های کوچکی از چربی ( گلبولهای کو 1-2/0 و کازئین و اجزاء صاف شده (100-25 ) دارد .

که سانتریفوگاسیون آب پنیر کاملا چربی و کازئین را حذف نمی کند از این رو طی عملیات UF آب پنیر این مواد از خلوص بالای پنیر جلوگیری می کنند پس مواد ناخواسته موجود در شیر بر خواص عملکردی WPC اثر می گذارد .

ممبرانهای MF نوع معمولی یا نوع Co-current Permeate flow (CPF) با غشاهای باریکتر 2/0-1/0 می تواند بطور موثری مقدار قابل توجهی از این ترکیبات را حذف کند .

نسبت Fat/protein که در آب پنیر 25/0-70/0 است به حدود 003/0 –001/0 می رسد .

نمک های غیر محلول هم حذف می شوند و بار میکربی کاهش می یابد .

نقش کلیدی MF آب پنیر بعنوان پیش عملیات بیشتر مربوط به تجمع ترموکالسیک فسفر لیپیدها و رسوب فسفات کلسیم می شود یعنی با کاهش کلسیم یونیزه .

انعقاد شیر یه صنعتی صورت می گیرد .

برای رفع این نقیصه به شیر پنیر سازی cac در دمای c 0 4-2 به مقدار 29-1 بعد از اینکه PH آب پنیر به 5/7 رسید اضافه می شود آب پنیر در دمای c 0 55 به مدت 12-8 دقیقه در 5/7 PH گرم می شود .

طی این عملیات تجمع بزرگی از فسفولیپو پروتئین ها شکل می گیرد که در غشاء نفوذ نمی کند Flouling کاهش یافته و فلاکس عبور زیاد می شود دمای بالا و PH بالا باعث رسوب فسفات کلسیم می شود که در MF حذف شده و مقدار گرفتگی غشا را در عملیات UF بعدی کم می کند .

استفاده از فشار ترانس ممبران کم در طول MF برای کاهش گرفتگی منافذ غشاء ضروری است .

شکل ( ) اگر سیستم MF قسمتی از WPC باشد باعث تغلیظ بهتر پروتئین های آب پنیر عملیات UF می شود قبل از اینکه آب پنیر وارد MF شود این عمل پیامدهایی دارد از آن جمله کاهش سرعت جریان از سیستم MF و کاهش هزینه های غشا از طرفی چون چربی را بخوبی با افزایش غلظت آن حذف می کند ، انعقاد طولانی در طی پمپاژ از سیستم UF را اصطلاح می کند .

جداسازی انتخابی میسلهای کازئینی از لحاظ ترکیب شیر پنیر هر چه قدر میزان پروتئین ( خصوصاً کازئین ) بیشتر باشد راندمان تولید بهتر خواهد بود لذا غنی سازی کازئینی در شیر فرایند پنیر سازی را بهبود می بخشد این کار در ممبران MF اتفاق می افتد .

هنگامیکه شیر چربی گرفته یا شیر پر چرب در ممبران MF با قطر منفذ (2/0-1/0 ) سیر کوله می شود یک میکروفیلترت روشن شفاف بدست می آید و دتنتیب غنی شده از میسلهای کازئینی است .

با استفاده از فرضیه UTP .

رتنتیت MF با سرعت 7 در دمای c 0 55-50 برای خالص سازی میسلهای کازئینی وارد مراحل زیر می شود که در شکل ( ) نشان داده شده است : (a ).

تغلیظ رتنتیت MF برای رسیدن به VRF 4-3 (b ).و یا فیلتراسیون رتنتیت MF با 4 دیاوولوم از آب که با R.O بدست آمده است (c).تغلیظ رتنتیت MF و یا فیلتر شده که VRF بیشتر از 7-6 شود (d).خشک کردن پاششی 4:1 رتنتیت MF .

در این فرایند می توان از UF به جای MF در مرحله C و یا دیافیلتراسیون در VRF کمتر یا بیشتر و یا استفاده از محلولهای نمکی یا محلولهای اسیدی برای دیافیلتراسیون بجای آب استفاده کرد .

پودر میسلهای کازئینی خواص بالقوه زیادی دارد که برای تقویت کردن شیر پنیر استفاده می شود دلمه پنیر بدست آمده سفتتر بوده و راندمان پنیر سازی افزایش می یابد .

همچنین یک ماده خام عالی برای ساختن کازئین های منحصر به فرد تشکیل می دهد .

با تولید مشتقات مغزی خالص شده از پروتئین های آب پنیر و حذف بخشی از پروتئنهای آب پنیر با MF اثرات گرما دهی را بر روی خاصیت انعقادی آنزیم رننت را از بین می برد لذا با MF می توان به کازئین غنی شده دست یافت که هر قدر مقدار آن بیشتر باشد زمان انعقاد کوتاه خواهد بود میزان مصرف آنزیم رننت کاهش می یابد از فعالیت پروتئولیتیکی نامطلوب بعدی آنزیم کاسته می شود .

فراکسیون انتخابی گلبولهای چربی شیر با استفاده از غشاهای سرامیکی مخصوص MF می توان چربی های شیر را به صورت گلبولهای کوچک و درشت جدا کرد این امر باعث می شود که ویژگیهای بافتی محصولات لبنی چون خامه ، شیر مایع ، پنیر یکنواخت تر و مطلوبتر باشد همچنین بافت کره که از گلبولهای درشت چربی بوجود می آید بهتر و یکدست تر خواهد بود .

نتایج فوق به توانایی غشا گلبولهای چربی در محصور کردن آب و تفاوت در ترکیبات تری گلیسیرید مربوط می شود .

تخمیر میکربی و MF با غشاهای MF می توان در عملیات فراوری اولیه و ثانویه تخمیر غذا در واحدهای عملیاتی مداوم و واحدهای عملیاتی غیر مداوم بیومس را از متابولیت های تولید شده جدا نمود .

تجهیزات MF با اندازه منفذ ممبران1/0 به فرمانتور غشا متصل می شود تا از استیلیزاسیون ترکیبات ناپایدار در مقابل حرارت چونه ویتامین ها و نمک ها کاسته شود .

همچنین با غشاهای سرامیک 4/1 می توان محصول سلول باکتری آغازگر را که مقدار آن با تغلیظ نهایی بیولس زیاد می شود جدا کرد.

کاربرد دیگر MF در بیوفرمانتاسیون ترکیبات شر ، این تکنولوژی بتنهایی یا به صورت ترکیب با NF برای عمل آوری مواد زاید لبنی دارای پتانسیل بزرگی است که این کار در بیوراکتورغشا انجام می گیرد اجن های تخلیص شده که در یک حلقه MF محصور شده اند بطور بیولوژیکی منحط می شود و آب خالص به محیط برگردانده می شود .

خالص سازی آب شور پنیر برای جلوگیری از آلودگی پنیر در طول نمک زنی واجب است که اصول بهداشتی هنگام تهیه شوراب مراعات گردد .

چون در غیر این صورت شوراب پنیر ممکن است شامل میکروارگانیزم های ناخواسته مثل لاکتوباسیلوس تولید کننده گاز .

باکتری پاتوژنیک (استافیلوکوکوس .

لیسیرتا و دیگران ) مخمرها و قارچها باشد .

عملیات گرما دهی و فیلتراسیوت Kiese lguhr بیشترین تکنولوژی مورد استفاده در عمل آوری شوراب پنیر است ولی هر دو آنها معایبی دارند از جمله : عملیات گرمایی به مبدلهای حرارتی صفحه ای نیاز دارد که گران قیمت هستند همچنین امکان خوردگی استنلس استیل و موازنه نامطلوب فسفات کلسیم وجود دارد .

در مورد فیلتراسیون Kieselguhr که به وسایل دستی نیاز دارد و خاکش تصور می رود که سرطانزا باشد از این رو استفاده از این فیلتراسیوت در کشورهای اروپایی بدلایل زیست محیطی قدغن خواهد شد .

MF با اندازه منافذ4/1 یا 8/0 مخمرها و قارچها را جذف می کند استفاده ازMF در حذف میکروارگانیزم های شوراب پنیر به سرعت گسترش پیدا خواهد کرد اگر قیمت غشاهای سرامیکی UTP کم شود این پیشرفت دور از انتظار نخواهد بود .

مقایسه دو فرایند میکروفیلتراسیون و باکتوفوگاسیون تعریف باکتوفوگاسیون یک فرایند غیر حرارتی جهت جداسازی میکرب ها از شیر است که بر اساس نیروی گریز از مرکز کار می کند .

به سبب اختلاف وزن مخصوص شیر و میکرب‌ها، اعمال نیروی گریز از مرکز در سرعت های زیاد امکان جداسازی میکربها را فراهم می آورد.

در دستگاه باکتری فیوژ شیر به 2 بخش تفکیک می شود بخش عمده شیر (95-90 درصد ) باکتری از دست داده که از محلی نزدیک به محور دستگاه خارج می شود و باکتوفیوژیت که شامل ترکیبات سنگین تراز بخش سری شیر و ترکیبات غیر شیری پس از رانده شدن به محیط پیرامونی دستگاه و جداشدن در این بخش به خارج از دستگاه دفع می شود .

از باکتوفرگاسیون برای اصلاح کیفیت باکتریولوژیکی شیر خام برای تولید شیر مایع ، شیر استریل ، آماده سازی آب پنیر برای تهیه کنستانتره پروتئینی آب پنیر در تهیه شیر خشک نوزاد .

اما کاربرد عمده آن برای شیر پنیر سازی است .

2 نوع دستگاه باکتوفیوژ وجود دارد الف - باکتری فیوژ تک فازی ب - باکتری فیوژ دوفازی در نوع تک فازی یک حروفی در بالا برای شیر که باکتری های آن کاهش یافته است در نوع دو فازی که دارای دو خروجی در بالاست یکی برای تخلیه مداوم باکتریها و دیگری برای شیر تمیز .

لجن وقعی از باکتوفوگ علاوه بر لاشه های میکربها حاوی مواد دیگری مانند میسلهای درشت کازئین است و مقدار ماده جدا شده از شیر 15/0 ( برای تک فازی ) تا 3 درصد برای ( فازی ) می باشد .اپتیمم دمای این عمل 60-55 است .عمولا تعداد 2 دستگاه باکتوفوگ را به صورت سری مورد استفاده قرار می دهند که در این صورت تعداد میکروارگانیزم های موجود را می توان تا 99 درصد کاهش داد .

باکتوفرگاسیون کمتر در تولید شیر پاستوریزه مورد استفاده قرار می گیرد چون طی عملیات امکان جداشدن 3-2 درصد شیر اولیه بعنوان لجن باکتوفیوژیت وجود دارد که حاوی کازئین بوده در صورتیکه مقدار این ترکیبات زیاد باشد مقدار کازئین شیر کاهش یافته همچنین مقداری کلسیم و فسفر هدر می رود لذا باعث افزایش قیمت محصول تولیدی می شود از طرفی چون نسبت چربی به کازئین برای تهیه پنیر با پیکره مناسب لازم است از بین می رود بهره پنیر سازی کاهش می یابد ولی در عملیات MF نسبت چرب به کازئین با استفاده از غشاهای سرامیکی مخصوص حفظ شده و مقدار کاهش آن در مقایسه با باکتوفرگاسیون ناچیز است .

عملیات باکتوفوگاسیون و تکنیک غشایی MF باعث تغلیظ پروتئنها می شوند که برای تهیه پنیر مطلوب است ولی میزان این تغلیظ در مورد MF در مورد MF 5/99-99 درصد است .

از طرفی با تکنیک MF می توان میسلهای کازئینی را تغلیظ نمود که با افزودن آن به شیر پنیر باعث تقویت پنیر سازی می شود .

طی عملیات باکتوفرگاسیون صدماتی به گویچه های چربی وارد می شود که امکان از دست رفتن بخشی از چربی شیر از طریق لجن دستگاه میسر است با MF چربیها جدا می شوند فقط خسارت کمی به گلبولهای چربی در غشا وارد می شود .

یکی از توانایی های فیلتراسیون MF حذف سلولهای مرده و سوماتیک شیر است که این سلولهای سوماتیک با آنزیم های بالقوه باعث فعالیت های متابولیکی شده که در نتیجه آن باعث رشد و نمو باکتریهای تریودیوریک باقی مانده در شیر می شود از این رو کیفیت شیرهای مایع نگهداری شده تغیر کرده Suelf life کاهش می یادب تکنیک جداسازی میکرفیلتراسیون این مزیت را دارد که با حذف سلولهای مرده و سوماتیک ماندگاری شیرهای مایع افزایش می یابد با باکتوفرگاسیون این امکان وجود ندارد .

در باکتوفوگاسیون باکتریها به فرم رویشی و اسپوری کاهش می یابد بطوریکه بعداد باکتری های ایبوژا که سنگین تر از اشکال رویشی است بیشتر کاهش یافته .

لذا می توان باکتونرگاسیون را مکمل فرایندهای حرارتی UHT,HTST دانست .

باکتونوگاسیون در صورتی کارا عمل می کند که تعداد اسپورها مثلا کلستریدیوم بوتیریکم در شیر از 3-2 عدد در هر میلی لیتر زیاد نباشد اگر تعداد اسپور از حد معینی بالاتر باشد ممکن است تعداد آنها را بکاهیم اما باز در شیر باقی می مانند .

باکتوفرگاسیون در مورد شیرهایی جواب می دهد که از دام سالم و خوب تغذیه شده ، تهیه شده باشند .

اسپورهای مانده در فرایند پاستوریزاسیون شیر هم زنده می مانند مگر اینکه از دماهای بسیار بالا استفاده کنیم ، در دماهای بالا دناتوراسیون شدید پروتئین ها و بهم خوردن تعادل املاح نمکی بخصوص la و تاثیرات نامطلوب بر روی ویژگیهای انعقادی و خواص تغذیه ای شی وجود دارد لذا از دماهای بالا استفاده نمی شود میکروفیلتراسیون یک روش جالب در حذف اسپورباکتریها است که در آن اسپورها را بدلیل بزرگی اندازه سلولیشان در یک سطح بسیار بالا حذف می کند دمای مورد استفاده پایین است نتیجتا خواص تغذیه ای و بیو اکتیو شیر دست نخودره باقی مانده و حداقل صدمه به محصولات مشتق شده از MF وارد می شود .

بدلیل استفاده از دماهای کم در MF میزان مصرف انرژی حرارتی صرفه جویی شده از هزینه ها کاسته شده و از آلودگی محیط زیست جلوگیری می شود .

بدلیل ماندن اسپورهای کلستریدیوم بوتیریکم در شیر پنیر که طی باکتوفرگاسیون بطور کامل حذف نمی شوند امکان تخمیر بوتیریکی در مراحل رسیدن پنیر وجود دارد که منسج پنیر خراب می شود و در پنیرهای سخت و نیمه سخت باعث تورم دیر رس می شود لذا در برخی کشورها در از نیتریت استفاده می کنند افزودن این مواد غیر مجاز است اما میزان مصرف نیتریت در MF بدلیل بالا بودن کارآیی آن نسبت به باکتوفرگاسیون کمتر بوده است.