Peynir Altı Atık Suyundan Membran Prosesler Kullanılarak Yağ, Kazein Ve Serum Proteinlerinin Geri Kazanımı

Abstract

Bu tezin amacı, peynir altı suyundaki yağ, kazein, serum proteinlerini konsantre etmek için kullanılan mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon gibi membran proseslerin potansiyelini değerlendirmektir. Ayrıca, PAS’ın çapraz akışlı mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyonunun, farklı işletme basıncı, çapraz akış hızı ve sıcaklıklar altında süzüntü akı düşüşünün işletme şartları ile olan ilişkisi üzerine çalışılmıştır. 9 MF ve UF deneyinin sonucu kullanılarak 81 farklı deney modellemesi yapılmıştır. Modelleme için Taguchi metodu kullanılmış ve yüksek akı, yüksek yağ, kazein ve serum proteinleri konsantrasyonları için en iyi şartların kombinasyonu hesaplanmıştır. Mikrofiltrasyon deney düzeneğinde dairesel modül ve ortalama 0,2mm gözenekli poliethersülfon (PES) membranı, 0,45mm ve 0,2mm gözenek genişliklerinde selüloz asetat (CA) membranları kullanılmıştır. Sonuçlara göre, yağın %100’ ünün tutulduğu ve akının 11,88 L/m2.h olduğu görülmüştür. Bu sonuçların elde edildiği optimum şartların CA0,45mm membran, 6 l/dk çapraz akış hızı, 4 bar membran geçiş basıncı (TMP) ve 30 oC sıcaklık olduğu tespit edilmiştir. Ultrafiltrasyon deney düzeneğinde düz modül ve UP010, UC010, UC030 membranları kullanılmıştır. Sonuçlara göre, yağın %100’ ünün, kazeinin %62,5’inin laktozun %58’inin tutulduğu, serum proteinin %60’ının süzüntüye geçtiği ve akının 19,81 L/m2.h olduğu görülmüştür. Bu sonuçların elde edildiği optimum şartların UP010 membran, 6 l/dk çapraz akış hızı, 8 bar membran geçiş basıncı (TMP) ve 30 oC sıcaklık olduğu tespit edilmiştir. Buna ek olarak, bu tezde membran ve işletme şartlarının, süzüntü akısı ve yağ, kazein, laktoz ve serum proteinleri tutulumu üzerine etkileri incelenmiştir.

The aim of this thesis was to evaluate the potential of using membrane processing such as microfiltration and ultrafiltration to concentrate fat, casein and whey protein from whey. Furthermore, the dependency of permeate flux decline on operating parameters in cross-flow microfiltration and ultrafiltration of whey at different operating pressure, cross-flow rate and temperature was studied. 81 different MF and UF experiments were modeled using 9 MF and UF experiments results. Taguchi method used for modeling and the best conditions combinations were calculated for high flux, high fat, casein and whey protein concentrations. The microfiltration set-up with flat module and Polyethersulfone (PES) membrane with 0.2mm mean pore size and Cellulose Acetate (CA) membrane with 0,45mm and 0.2mm mean pore sizes were used. The results showed that the flux and the retention of fat were achieved respectively, 11,88 L/m2.h and 100%. The optimum condition in these results were determined as CA 0,45mm mean pore size membrane, 6 l/min cross-flow rate, 4 bar trans membrane pressure (TMP) and 30oC temperature. The ultrafiltration set-up with flat module and UP010, UC010 and UC030 were used. The results showed that 100% fat, 62,5% casein, 58% lactose were presented in the retentate, 60% whey protein was passed to the permeate and 19,81 L/m2.h flux were achieved. In these results, the optimum conditions were determined as UP010 membrane, 6 l/min cross-flow rate, 8 bar transmembrane pressure (TMP) and 30oC temperature. Moreover, the effects of membrane and operation conditions on permeate flux and retention of fat, casein, lactose, and whey proteins were also reported in this thesis.