ОГЛЯД ТА АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ МЕМБРАННОЇ ОБРОБКИ СОКІВ НА ПІДПРИЄМСТВАХ ХАРЧОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ
Ключові слова:
мембранна обробка, соки, плодово-ягідна сировина, ультрафільтрація, мікрофільтрація
Анотація
Представлено результати аналізу сучасних методів мембранної обробки рідких харчових продуктів. Проведено огляд обладнання, що використовується для освітлення та концентрування соків. Розглянуто основні технології обробки, зокрема етапи отримання освітленого соку із застосуванням наявних методів і технічних рішень.Обґрунтовано доцільність використання мембранних технологій для переробки плодово-ягідних соків.Визначено перспективні напрями вдосконалення процесів концентрування й освітлення, а також необхідність розроблення спеціалізованого обладнання для їх реалізації. Досліджено особливості мікрофільтраційної та ультрафільтраційної мембранної обробки соків, включаючи аналіз роботи мембран у тупиковому та тангенціальному режимах.Виявлено основні переваги й обмеження цих методів у контексті переробки рідких харчових середовищ, а також чинники, що ускладнюють широке застосування мембранних технологій у соковій промисловості.Запропоновано використання мікрофільтраційних і ультрафільтраційних мембранних установок для обробки соку.Тангенціальна фільтрація може застосовуватися як для мікрофільтрації, так і для ультрафільтрації фруктово-ягідних соків. Вона забезпечує високу прозорість і мікробіологічну стабільність продукту без використання допоміжних речовин та добавок, що усуває проблеми з їх утилізацією. Мембрани за правильної експлуатації та регулярного обслуговування мають довший термін служби порівняно з традиційною тупиковою фільтрацією.Застосування тангенціальних фільтрів сприяє збереженню структури й органолептичних властивостей соку, а також забезпечує самоочищення мембран без потреби у дорогих витратних матеріалах. Упровадження мембранних технологій у процес обробки дає змогу збільшити вихід продукту, зберегти його харчову та біологічну цінність, а також покращити якість кінцевого продукту.
Посилання
1. Deynichenko, G., Guzenko, V., Dmytrevskyi, D., Chervonyi, V., Omelchenko, O., Horielkov, D., Korolenko, O. Developing a technique for the removing of a gel layer in the process of membrane treatment of pectin extract. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. 4(11–106), 63–69. https://doi.org/10.15587/1 729-4061.2020.208984
2. Deynychenko, G., Guzenko, V., Dmytrevskyi, D., Chervonyi, V., Kolisnichenko, T., Omelchenko, O., Nyky- forov, R. Study of the new method to intensify the process of extraction of beet pulp. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. 4(11–94), 15–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140126
3. Miyoshi, T., Yuasa, K., Ishigami, T., Rajabzadeh, S., Kamio, E., Ohmukai, Y., Saeki, D., Ni, J., Matsuyama, H. Effect of membrane polymeric materials on relationship between surface pore size and membrane fouling in membrane bioreactors, Applied Surface Science. 2015. Vol. 330, pp. 351–357. https://doi.org/10.1016/j. apsusc.2015.01.018
4. Zhao, D., Lau, E., Huang, S., Moraru, C.I. The effect of apple cider characteristics and membrane pore size on membrane fouling. LWT-Food Science and Technology. 2015. Vol. 64, pp. 974–979. https://doi.org/10.1016/j. lwt.2015.07.001
5. Hutomo, G.S., Rahim, A., Kadir, S. Pectin Isolation from Dry Pod Husk Cocoa with Hydrochloride Acid. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2016. 5(11), 751–756. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2016.511.086
6. Iskakova, G., Kizatova, M., Baiysbayeva, M., Azimova, S., Izembayeva, A., Zharylkassynova, Z. Justification Of Pectin Concentrate Safe Storage Terms By Pectin Mass Ratio. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. 4(11–112), 25–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237940
7. Jia, T., Zeng, J., Gao, H., Jiang, J., Zhao, J., Su, T., Sun, J. Effect of pectin on properties of potato starch after dry heat treatment. Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 2019. 18(7), 1375–1384. https://doi.org/10.4314/tjpr.v18i7.2
8. Cherevko O.I., Deinychenko G.V., Dmytrevskyi D.V., Guzenko V.V., Heiier H.V., Tsvirkun L.O. Application of membrane technologies in modern conditions of juice production. Прогресивна техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. 2020. Вип. 2(32). С. 67м77. https://doi.org/10.5281/zenodo.4369743
9. Deinychenko G.V., Dmytrevskyi D.V., Zolotukhinа I.V., Perekrest V.V., Guzenko V.V. Directions of improvement of processes of membrane separation of juices from fruit and berry raw materials. Прогресивна техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. 2021. Вип. 1(33). pp. 89–98. https://doi.org/10.5281/zenodo.5036090
10. Дейниченко Г.В., Золотухіна І.В., Дмитревський Д.В., Гузенко В.В., Перекрест В.В., Гладкова О.С. Сучасні технології баромембранних процесів у харчовій промисловості. Обладнання та технології харчових виробництв. 2021. № 2(43). C. 86–93. https://doi.org/10.33274/2079-4827-2021-43-2-86-93
11. David Durán-Aranguren, D., Juliana Alméciga Ramírez, C., Catalina Villabona Díaz, L., Ayalde Valder- rama, M., Sierra, R. Production of Pectin from Citrus Residues: Process Alternatives and Insights on Its Integration under the Biorefinery Concept. Pectins – The New-Old Polysaccharides. IntechOpen. 2022. https://doi.org/10.5772/intechopen.100153
12. Дейниченко Г.В., Дмитревський Д.В., Гузенко В.В., Афукова Н.О. Аналіз застосування мембранних апаратів для виробництва соків із плодової сировини. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2021. С. 36–43. https://doi.org/10.31388/2078-0877-2021-21-1-36-43
13. Deynichenko, G., Dmytrevskyi, D., Guzenko, V., Omelchenko, О., Perekrest, V. Prospects of using equipment for membrane separation of food liquids. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. 2023. Вип. 13.Т. 2. C. 1–11. https://doi.org/10.31388/2220-8674-2023-2-12
14. Yukun Li, Jianquan Luo, Yinhua Wan. Biofouling in sugarcane juice refining by nanofiltration membrane: Foul- ing mechanism and cleaning. Journal of Membrane Science. Vol. 612, 2020. 118432, ISSN 0376-7388. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118432
15. Emel Yilmaz, Pelin Onsekizoglu Bagci. Ultrafiltration of Broccoli Juice Using Polyethersulfone Membrane: Fouling Analysis and Evaluation of the Juice Quality. Food and Bioprocess Technology, 2019. Vol. 12, pp. 1273–1283. https://doi.org/10.1007/s11947-019-02292-0
16. Samreen, Ch V.V. Satyanarayana, L. Edukondalu,Vimala Beera. Srinivasa Rao. Effect of Pre-treatment on Aggregation, Biochemical Quality and Membrane Clarification of Pomegranate Juice. Indian Journal of Ecology, 2022. 49(3):910–918. https://doi.org/10.55362/IJE/2022/3615
17. David Inhyuk Kim, Gimun Gwak, Min Zhan, Seungkwan Hong. Sustainable dewatering of grapefruit juice through forward osmosis: Improving membrane performance, fouling control, and product quality. Journal of Mem- brane Science, 2019. Vol. 578, pp. 53–60. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.02.031
18. Xiaochan An, Yunxia Hu, Ning Wang, Zongyao Zhou, Zhongyun Liu. Continuous juice concentration by integrating forward osmosis with membrane distillation using potassium sorbate preservative as a draw solute. Journal of Membrane Science. Vol. 573, 2019, pp. 192–199. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2018.12.010
19. Omar, J.M., Nor, M.Z.M., Basri, M.S.M., Che Pa, N.F. Clarification of guava juice by an ultrafiltration process: analysis on the operating pressure, membrane fouling and juice qualities. Food Research 4, 2017. (Suppl. 1). pp. 85–92. https://doi.org/10.26656/fr.2017.4(s1).s30
20. Yee, W.P., Nor, M.Z.M., Basri, M.S. MRoslan, J. Membrane-based clarification of banana juice: pre-treatment effect on the flux behaviour, fouling mechanism and juice quality attributes. Food Research 5, 2021 (Suppl. 1). pp. 57–64. DOI: https://doi.org/10.26656/fr.2017.5(s1).046
21. Domingues R.C.C., Ramos A.A., Cardoso V., Reis M.H.M. (2014), Microfiltration of passion fruit juice using hollow fibre membranes and evaluation of fouling mechanisms, Journal of Food Engineering. 2014. Vol. 121, pp. 73–79. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.07.037
22. Verma S.P., Sarkar B., Analysis of flux decline during ultrafiltration of apple juice in a batch cell, Food and Bioproducts Processing. 2015. Vol. 94, pp. 147–157. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2015.03.002
23. Sharifanfar, R., Mirsaeedghazi, H., Fadavi, A., Kianmehr, M.H. Effect of feed canal height on the efficiency of membrane clarification of pomegranate juice, Journal of Food Processing and Preservation. 2015. Vol. 39, pp. 881–886. DOI: https://doi.org/10.1111/jfpp.12299
24. Herbiga, A.- L., Delchierb, N., Striegelb, L., Rychlikb, M., Renarda C. Stability of 5-methyltetrahydrofolate in fortified apple and carrot purees. LWT – Food Science and Technology. 2019. Vol. 107, pp. 158–163. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.03.010
25. Haci, A.G., Pelin, O.B., Ufuk, B. Clarification of Apple Juice Using Polymeric Ultrafiltration Membranes: a Comparative Evaluation of Membrane Fouling and Juice Quality, Food and bioprocess technology. 2017. Vol. 10, pp. 875–885. DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-017-1871-x
2. Deynychenko, G., Guzenko, V., Dmytrevskyi, D., Chervonyi, V., Kolisnichenko, T., Omelchenko, O., Nyky- forov, R. Study of the new method to intensify the process of extraction of beet pulp. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. 4(11–94), 15–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140126
3. Miyoshi, T., Yuasa, K., Ishigami, T., Rajabzadeh, S., Kamio, E., Ohmukai, Y., Saeki, D., Ni, J., Matsuyama, H. Effect of membrane polymeric materials on relationship between surface pore size and membrane fouling in membrane bioreactors, Applied Surface Science. 2015. Vol. 330, pp. 351–357. https://doi.org/10.1016/j. apsusc.2015.01.018
4. Zhao, D., Lau, E., Huang, S., Moraru, C.I. The effect of apple cider characteristics and membrane pore size on membrane fouling. LWT-Food Science and Technology. 2015. Vol. 64, pp. 974–979. https://doi.org/10.1016/j. lwt.2015.07.001
5. Hutomo, G.S., Rahim, A., Kadir, S. Pectin Isolation from Dry Pod Husk Cocoa with Hydrochloride Acid. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2016. 5(11), 751–756. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2016.511.086
6. Iskakova, G., Kizatova, M., Baiysbayeva, M., Azimova, S., Izembayeva, A., Zharylkassynova, Z. Justification Of Pectin Concentrate Safe Storage Terms By Pectin Mass Ratio. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. 4(11–112), 25–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237940
7. Jia, T., Zeng, J., Gao, H., Jiang, J., Zhao, J., Su, T., Sun, J. Effect of pectin on properties of potato starch after dry heat treatment. Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 2019. 18(7), 1375–1384. https://doi.org/10.4314/tjpr.v18i7.2
8. Cherevko O.I., Deinychenko G.V., Dmytrevskyi D.V., Guzenko V.V., Heiier H.V., Tsvirkun L.O. Application of membrane technologies in modern conditions of juice production. Прогресивна техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. 2020. Вип. 2(32). С. 67м77. https://doi.org/10.5281/zenodo.4369743
9. Deinychenko G.V., Dmytrevskyi D.V., Zolotukhinа I.V., Perekrest V.V., Guzenko V.V. Directions of improvement of processes of membrane separation of juices from fruit and berry raw materials. Прогресивна техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. 2021. Вип. 1(33). pp. 89–98. https://doi.org/10.5281/zenodo.5036090
10. Дейниченко Г.В., Золотухіна І.В., Дмитревський Д.В., Гузенко В.В., Перекрест В.В., Гладкова О.С. Сучасні технології баромембранних процесів у харчовій промисловості. Обладнання та технології харчових виробництв. 2021. № 2(43). C. 86–93. https://doi.org/10.33274/2079-4827-2021-43-2-86-93
11. David Durán-Aranguren, D., Juliana Alméciga Ramírez, C., Catalina Villabona Díaz, L., Ayalde Valder- rama, M., Sierra, R. Production of Pectin from Citrus Residues: Process Alternatives and Insights on Its Integration under the Biorefinery Concept. Pectins – The New-Old Polysaccharides. IntechOpen. 2022. https://doi.org/10.5772/intechopen.100153
12. Дейниченко Г.В., Дмитревський Д.В., Гузенко В.В., Афукова Н.О. Аналіз застосування мембранних апаратів для виробництва соків із плодової сировини. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2021. С. 36–43. https://doi.org/10.31388/2078-0877-2021-21-1-36-43
13. Deynichenko, G., Dmytrevskyi, D., Guzenko, V., Omelchenko, О., Perekrest, V. Prospects of using equipment for membrane separation of food liquids. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. 2023. Вип. 13.Т. 2. C. 1–11. https://doi.org/10.31388/2220-8674-2023-2-12
14. Yukun Li, Jianquan Luo, Yinhua Wan. Biofouling in sugarcane juice refining by nanofiltration membrane: Foul- ing mechanism and cleaning. Journal of Membrane Science. Vol. 612, 2020. 118432, ISSN 0376-7388. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118432
15. Emel Yilmaz, Pelin Onsekizoglu Bagci. Ultrafiltration of Broccoli Juice Using Polyethersulfone Membrane: Fouling Analysis and Evaluation of the Juice Quality. Food and Bioprocess Technology, 2019. Vol. 12, pp. 1273–1283. https://doi.org/10.1007/s11947-019-02292-0
16. Samreen, Ch V.V. Satyanarayana, L. Edukondalu,Vimala Beera. Srinivasa Rao. Effect of Pre-treatment on Aggregation, Biochemical Quality and Membrane Clarification of Pomegranate Juice. Indian Journal of Ecology, 2022. 49(3):910–918. https://doi.org/10.55362/IJE/2022/3615
17. David Inhyuk Kim, Gimun Gwak, Min Zhan, Seungkwan Hong. Sustainable dewatering of grapefruit juice through forward osmosis: Improving membrane performance, fouling control, and product quality. Journal of Mem- brane Science, 2019. Vol. 578, pp. 53–60. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.02.031
18. Xiaochan An, Yunxia Hu, Ning Wang, Zongyao Zhou, Zhongyun Liu. Continuous juice concentration by integrating forward osmosis with membrane distillation using potassium sorbate preservative as a draw solute. Journal of Membrane Science. Vol. 573, 2019, pp. 192–199. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2018.12.010
19. Omar, J.M., Nor, M.Z.M., Basri, M.S.M., Che Pa, N.F. Clarification of guava juice by an ultrafiltration process: analysis on the operating pressure, membrane fouling and juice qualities. Food Research 4, 2017. (Suppl. 1). pp. 85–92. https://doi.org/10.26656/fr.2017.4(s1).s30
20. Yee, W.P., Nor, M.Z.M., Basri, M.S. MRoslan, J. Membrane-based clarification of banana juice: pre-treatment effect on the flux behaviour, fouling mechanism and juice quality attributes. Food Research 5, 2021 (Suppl. 1). pp. 57–64. DOI: https://doi.org/10.26656/fr.2017.5(s1).046
21. Domingues R.C.C., Ramos A.A., Cardoso V., Reis M.H.M. (2014), Microfiltration of passion fruit juice using hollow fibre membranes and evaluation of fouling mechanisms, Journal of Food Engineering. 2014. Vol. 121, pp. 73–79. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.07.037
22. Verma S.P., Sarkar B., Analysis of flux decline during ultrafiltration of apple juice in a batch cell, Food and Bioproducts Processing. 2015. Vol. 94, pp. 147–157. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2015.03.002
23. Sharifanfar, R., Mirsaeedghazi, H., Fadavi, A., Kianmehr, M.H. Effect of feed canal height on the efficiency of membrane clarification of pomegranate juice, Journal of Food Processing and Preservation. 2015. Vol. 39, pp. 881–886. DOI: https://doi.org/10.1111/jfpp.12299
24. Herbiga, A.- L., Delchierb, N., Striegelb, L., Rychlikb, M., Renarda C. Stability of 5-methyltetrahydrofolate in fortified apple and carrot purees. LWT – Food Science and Technology. 2019. Vol. 107, pp. 158–163. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.03.010
25. Haci, A.G., Pelin, O.B., Ufuk, B. Clarification of Apple Juice Using Polymeric Ultrafiltration Membranes: a Comparative Evaluation of Membrane Fouling and Juice Quality, Food and bioprocess technology. 2017. Vol. 10, pp. 875–885. DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-017-1871-x
Опубліковано
2025-05-30
Як цитувати
Дейниченко, Г. В., Дмитревський, Д. В., Гончар, Д. О., Червоний, В. М., & Горєлков, Д. В. (2025). ОГЛЯД ТА АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ МЕМБРАННОЇ ОБРОБКИ СОКІВ НА ПІДПРИЄМСТВАХ ХАРЧОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, 25(2), 148-156. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2025-25-2-18
Розділ
МАШИНОБУДУВАННЯ (ЗА СПЕЦІАЛІЗАЦІЯМИ)
