Рассмотрены различные типы мембранных установок, включающие типовые аппараты с отводом пермеата, которые используются в настоящее время для переработки различных жидких сред. Оцениваются их достоинства и недостатки, условия работы и особенности эксплуатации. Анализируется принцип работы мембранных аппаратов с отводом поляризационного слоя. Отличительной особенностью таких аппаратов является разделение потока исходного сырья на три части: примыкающую к мембране и включающую в себя поляризационный слой с повышенной концентрацией высокомолекулярных веществ (концентрат), обедненное ядро потока, подлежащее повторной обработке (ретентат), и практически не содержащий высокомолекулярных веществ пермеат. Приводится аппаратурная схема и принцип работы установки, укомплектованной этим оборудованием. Особенностью этой установки является параллельное расположение мембранных аппаратов. При такой конфигурации установки предусматривается наличие двух контуров циркуляции потока и двух емкостей, в одной из которых будет находится обедненный поток, в другой ретентат. В процессе работы предусматривается циркуляция обедненного потока. При этом, образующийся поляризационный слой (концентрат), будет отводиться во вторую емкость. Работа продолжается до полной выработки обедненного раствора в емкости. В том случае, когда раствор в этой емкости выработан, а необходимая концентрация продукта не достигнута, в работу включается вторая емкость с концентратом и процесс продолжается. Принцип работы в этом случаю аналогичен. Чередование емкостей продолжается до получения необходимой степени концентрирование продукта. Предлагается алгоритм расчета, блок-схема и программа расчета продолжительности работы мембранной установки, на которую получено свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ. Приведен алгоритм расчета и интерфейс программы. Данная программа позволяет прогнозировать работу таких установок и предусматривает возможность оптимизации их работы.

1. Рыбалова Т.И. Молочная индустрия России в 2018 г. // Молочная промышленность. 2019. № 1. С. 4–9.

2. Храмцов А.Г. Феномен молочной сыворотки. CПб.: Профессия, 2011. 804 с.

3. Гаврилов Г.Б., Просеков А.Ю., Кравченко Э.Ф., Гаврилов Б.Г. Справочник по переработке молочной сыворотки. Технологии, процессы и аппараты, мембранное оборудование СПб.: Профессия, 2015. 176 с.

4. Свитцов А.А. Введение в мембранную технологию. М.: ДеЛи Принт, 2007. 280 с.

5. Baker R.W. Membrane Technology and Applications. Chichester: John Wiley&Sons, 2012. 575 p. doi: 10.1002/9781118359686

6. Drioli E., Giorno L. Encyclopedia of Membranes. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2016. 2089 p. doi: 10.1007/978–3–662–44324–8

7. MeenaS., Singh A.K., Panjagari N.R., Arora S. Milk protein concentrates: opportunities and challenges // Journal of Food Science and Technology. 2017. V. 54. P. 3010–3024. doi: 10.1007/s13197–017–2796–0

8. Тимкин В.А., Новопашин Л.А. Производство безлактозного молока многоступенчатой диафильтрацией // Научно-технический вестник: Технические системы в АПК. 2019. № 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prizvodstvo-bezlaktoznogo-moloka-mnogostupenchatoy-diafiltratsiey

9. Quezada C., Estay H., Cassano A., Troncoso E. et al. Prediction of Permeate Flux in Ultrafiltration Processes: A Review of Modeling Approaches // Membranes. 2021. V. 11. № 5. P.368. doi: 10.3390/membranes11050368

10. Nelson B.K., Barbano D.M. A Microfiltration Process to Maximize Removal of Serum Proteins from Skim Milk Before Cheese Making // Journal of Dairy Science. 2005. V. 88. № 5. P. 1891–1900. doi: 10.3168/jds. S0022–0302(05)72865–4

11. Ochando-Pulido J.M. Permeate recirculation impact on concentration polarization and fouling on RO purification of olive mill wastewater // Desalination. 2014. V. 343. P.169–179. doi: 10.1016/j.desal.2014.03.025

12. Kappel C., Kemperman A.J.B., Temmink H., Zwijnenburg A. et al. Impacts of NF concentrate recirculation on membrane performance in an integrated MBR and NF membrane process for wastewater treatment // Journal of Membrane Science. 2014. V. 453. P. 359–368. doi: 10.1016/j.memsci.2013.11.023.

13. Кочаров Р.Г., Каграманов Г.Г. Расчет установок мембранного разделения жидких смесей. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. 188 с.

14. Hammam A.R.A., Mart?nez-Monteagudo S.I., Metzger L.E. Progress in micellar casein concentrate: Production and applications // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2021. V. 20. № 5. P. 4426–4449. doi: 10.1111/1541–4337.12795.

15. Boukil A., Suwal S., Chamberland J, Pouliot Y. et al. Ultrafiltration performance and recovery of bioactive peptides after fractionation of tryptic hydrolysate generated from pressure-treated ?-lactoglobulin. // Journal of Membrane Science. 2018. V. 556. P. 42–53. doi: 10.1016/j.memsci.2018.03.079.

16. Ohanessian K., Monnot M., Moulin Ph., Ferrasse J.–H. et al. Dead-end and crossflow ultrafiltration process modelling: Application on chemical mechanical polishing wastewaters. // Chemical Engineering Research and Design. 2020. V. 158. P. 164–176. doi: 10.1016/j.cherd.2020.04.007

17. Международная терминология по мембранам и мембранным процессам. Химические наука и образование в России. URL: http://www.chem.msu.ru/rus/journals/membranes/2/iupac.htm

18. Терминология. Мембраны и мембранные технологии. URL: http://www.memtech.ru/index.php/ru/glavnaya/terms

19. Лобасенко Б.А., Семенов А.Г., Захаров Ю.Н. Ультрафильтрация: Теория и практика. Новосибирск: Наука, 2015. 204 с.

20. Shahrubudin N., Lee T.C., Ramlan R. An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, and Applications. // Procedia Manufacturing. 2019. V. 35. P. 1286–1296. doi: 10.1016/j.promfg.2019.06.089

21. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019612856. Программа для расчета продолжительности работы мембранной установки на основе аппаратов с отводом поляризационного слоя / Шафрай А.В., Лобасенко Б.А.