«Μελέτη Ολικής Αξιοποίησης Αίματος Σφαγείου για Παραγωγή Εδώδιμων Προϊόντων σε Σκόνη» Α. Φασούλας Δ. Ντούφας & ΣΙΑ Ο.Ε. «Σφαγεία Οιχαλίας»

Transcript

1 «Μελέτη Ολικής Αξιοποίησης Αίματος Σφαγείου για Παραγωγή Εδώδιμων Προϊόντων σε Σκόνη» Αρ. Κουπονιού: Α. Φασούλας Δ. Ντούφας & ΣΙΑ Ο.Ε. «Σφαγεία Οιχαλίας» Υπεύθυνος έργου Δρ. Κων/νος Πετρωτός Εργαστήριο Μηχανικής Μεταποίησης Αγροτικών Προϊόντων Τμήμα Μηχανικής Βιοσυστημάτων Λάρισα, 2010

2 Τίτλος έργου: Μελέτη Ολικής Αξιοποίησης Αίματος Σφαγείου για Παραγωγή Εδώδιμων Προϊόντων σε Σκόνη. 1. Εισαγωγή Σκοπός αυτής της ερευνητικής εργασίας είναι η εκτίμηση των αποτελεσμάτων που θα προκύψουν από δοκιμές σε επίπεδο pilot plant με τη χρήση τεχνολογίας μεμβρανών και ξήρανσης με ψεκασμό (spray drying) με σκοπό την μετατροπή του παραγόμενου αίματος που προέρχεται από την σφαγή των ζώων (μέχρι και Κg/ημέρα) σε σκόνη εδώδιμων πρωτεϊνών (περίπου 20% του βάρους του) και συγκεκριμένα σκόνη πρωτεΐνης ορού και σκόνη ερυθράς πρωτεΐνης. Επί του παρόντος το αίμα σε όλα τα σφαγεία της Ελλάδος δέχεται χειρισμό αποβλήτου και καταλήγει να επιβαρύνει με υψηλό ρυπαντικό φορτίο τον βιολογικό καθαρισμό τους. Με την καινοτόμο αυτή εφαρμογή το αίμα μπορεί να μετατρέπεται σε δύο χρήσιμα προϊόντα και συγκεκριμένα πρωτεΐνη ορού και ερυθρά πρωτεΐνη σε μορφή σκόνης και να διατίθεται εξασφαλίζοντας αύξηση του κύκλου εργασιών του βιομηχανικού σφαγείου και πρόσθετα κέρδη για την επιχείρηση μέσω της καινοτομίας. Σύμφωνα με τον κανονισμό (ΕΚ) αριθ. 1774/2002 για τα ζωικά υποπροϊόντα στο άρθρο 6 παράγραφος 1 στοιχείο δ) όπως και τα άλλα ζωικά υποπροϊόντα, το αίμα μηρυκαστικών μπορεί να διαιρεθεί σε 3 κατηγορίες με τις εξής υποκατηγορίες. Το αίμα της κατηγορίας 1 περιλαμβάνει το αίμα που προέρχεται από ζώα μολυσμένα με ΜΣΕ ή που περιέχει κατάλοιπα άνω των νόμιμων ορίων ή που έχει συλλεγεί κατά την επεξεργασία λυμάτων από εγκαταστάσεις στις οποίες έχει αφαιρεθεί υλικό ειδικού κινδύνου. Αυτού του είδους το αίμα πρέπει να διατίθεται ως υλικό της κατηγορίας 1. Το αίμα της κατηγορίας 2 περιλαμβάνει κάθε αίμα που δεν ανήκει ούτε στην κατηγορία 1 ούτε στην κατηγορία 3. Το αίμα αυτό μπορεί να ανακυκλώνεται σε οργανικό λίπασμα ή βελτιωτικά του εδάφους ή να μετασχηματίζεται σε μονάδα λιπασματοποίησης ή παραγωγής βιοαερίου σύμφωνα με τη μέθοδο μεταποίησης 1 και αφού έχει επισημανθεί με ανεξίτηλο τρόπο (άρθρο 5 παράγραφος 2 στοιχείο γ) σημεία i) και ii) και στοιχείο β) σημείο ii)). 1

3 To αίμα της κατηγορίας 3 μπορεί να διακριθεί σε τέσσερις υποομάδες: Υποομάδα 1 αίμα που εμπίπτει στο άρθρο 6 παράγραφος 1 στοιχείο α), δηλαδή προέρχεται από ζώο που είναι κατάλληλο για κατανάλωση από τον άνθρωπο ως αποτέλεσμα ελέγχων πριν και μετά τη σφαγή, συμπεριλαμβανομένης ταχείας δοκιμής για ΜΣΕ, όπου χρειάζεται. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή πρώτων υλών ζωοτροφών. Υποομάδα 2 αίμα που εμπίπτει στο άρθρο 6 παράγραφος 1 στοιχεία α) και β) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή προϊόντων αίματος. Υποομάδα 3 - αίμα που εμπίπτει στο άρθρο 6 παράγραφος 1 στοιχεία α) έως ι), μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή μεταποιημένων ζωικών πρωτεϊνών (αιματάλευρα) και άλλες ύλες ζωοτροφών και μη επεξεργασμένων τροφών για ζώα συντροφιάς και δερμάτινων κοκάλων για σκύλους. Υποομάδα 4 αίμα που εμπίπτει στο άρθρο 6 παράγραφος 1 στοιχείο ια) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για την παραγωγή τεχνικών προϊόντων. 2. Μέθοδοι επεξεργασίας και χρήση του αίματος. Το αίμα είναι ένα κοινό υποπροϊόν της βιομηχανίας κρέατος, η οποία λαμβάνεται σε μεγάλους όγκους ειδικά στα βιομηχανικά σφαγεία. Αν και δεν υπάρχει κανένα στοιχείο για την ακριβή ποσότητα του συλλεχθέντος αίματος, το ποσό εντούτοις μπορεί να υπολογιστεί. Το αίμα λοιπόν αποτελεί ένα από τα πολυτιμότερα παραπροϊόντα των σφαγίων. Η χρήση του αίματος είναι εξαιρετικά πολύπλευρη. Στη Γερμανία υπολογίζεται ότι κάθε χρόνο παράγονται περισσότεροι από τόνοι αίματος. Από την ποσότητα αυτή, περίπου χρησιμοποιούνται από τη βιομηχανία τροφίμων (Grosse Fries, 1984). Επιπρόσθετα, στην Ισπανία, σύμφωνα με στοιχεία του FAOSTAT, 2005 όπου κάθε χρόνο θανατώνονται κοντά στα 40 εκατομμύρια χοίροι εάν θεωρήσουμε ότι λαμβάνονται σχεδόν 3 λίτρα αίματος από κάθε χοίρο (Ockerman και Hansen, 1988), μπορεί να υπολογιστεί ότι το ποσό του λαμβανόμενου αίματος υπερβαίνει τους τόνους. Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη μια χαρακτηριστική περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη περίπου 18% (Putnam, 1975), αυτός ο όγκος αίματος είναι ισοδύναμος με την παραγωγή τόνων 2

4 πρωτεΐνης. Παρά την παραγωγή αυτής της ποσότητας, σημαντικό μέρος του συλλεχθέντος αίματος δεν χρησιμοποιείται αλλά αντιμετωπίζεται ως απόβλητο. Ο λόγος είναι η έλλειψη κατάλληλων εγκαταστάσεων στα σφαγεία για να συλλέξει και να χειριστεί κατάλληλα το αίμα. Ως εκ τούτου, υψηλό ποσοστό των αναφερθέντων τόνων της πρωτεΐνης αντιμετωπίζεται ως απόβλητο προκαλώντας έτσι καταστρεπτικές περιβαλλοντικές συνέπειες, αντί της χρησιμοποίησης ενός προϊόντος με υψηλή δυνατότητα αξιοποίησης. Η συλλογή του αίματος στα περισσότερα από τα σφαγεία όπου θεωρείται υποπροϊόν πραγματοποιείται μαζί με άλλα υποπροϊόντα που παράγονται σε αυτά και καταστρέφονται στο αυτόκαυστο. Με αυτή η διαδικασία αποφεύγεται μέρος των δαπανών της αποβολής του αποκλείοντας την επεξεργασία απολύμανσης. Το τελικό προϊόν δεν έχει προστιθέμενη αξία και η δυνατότητα της αξιοποίησης του παραμένει ανεκμετάλλευτη. Αρχικά, το αίμα είναι αποστειρωμένο για τα ζωντανά και υγιή ζώα κατά συνέπεια, όλες οι εστίες μικροβιακής μόλυνσης προτού να φθάσει στο συλλεκτήρα οφείλεται στην πρακτική αιμορραγίας και το σύστημα στραγγίγματος. Αν και υπάρχουν αρκετά συστήματα συλλογής που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, δύο είναι οι βασικές κατηγορίες αυτών. Αφ' ενός, το σύστημα ανοικτού στραγγίσματος, όπου τα ζώα θανατώνονται και το αίμα στραγγίζει προς τα κάτω χάρη στη βαρύτητα, έως ότου φθάνει στο συλλεκτήρα. Σε αυτή τη μέθοδο δεν λαμβάνεται καμία συγκεκριμένη προφύλαξη για να εγγυηθεί την απουσία ξένων στοιχείων και χαμηλού πληθυσμού βακτηρίων. Το αίμα έρχεται σε την επαφή με το σφάγιο όπου μπορεί να είναι μολυσμένο με διάφορους παθογόνους μικρο-οργανισμούς. Συλλέγεται ακόμη και το νερό πλυσίματος κατά τη σφαγή, τα περιττώματα κ.α. επιβλαβείς οργανισμοί. Η ποιότητα αυτού του αίματος ταξινομείται ως κτηνιατρικό αίμα (Rodríguez, 1994). Από τη άλλη μεριά υπάρχουν και τα κλειστού τύπου στραγγιζόμενα συστήματα τα οποία επιτρέπουν την υγιεινή συλλογή αίματος, το οποίο είναι υψηλής ποιότητας προϊόν με χαμηλές μικροβιολογικές επιβαρύνσεις των οποίων περαιτέρω χρήσεις περιλαμβάνουν ακόμη και κατανάλωση από τον άνθρωπο. Σε αυτή την περίπτωση, το αίμα συλλέγεται με ένα κοίλο μαχαίρι μέσω της κενής διοχέτευσης με σωλήνες άμεσα από την περικοπή στο λαιμό των θανατωμένων ζώων σε κρύα λεκάνη. Με αυτό τον τρόπο εμποδίζεται οποιαδήποτε επαφή με το δέρμα του ζώου. 3

5 Τα μειονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι η υψηλή επένδυση που απαιτεί και η επιβράδυνση της ταχύτητας θανάτωσης. Για αυτούς τους λόγους, μόνο λίγα σφαγεία στην Ισπανία το έχουν συμπεριλάβει στις εγκαταστάσεις τους. Μια εναλλακτική λύση της χρήσης του κοίλου μαχαιριού είναι η εφαρμογή ενός καλά σχεδιασμένου συστήματος, το οποίο επιτρέπει την υγιεινή συλλογή του αίματος, που συνδυάζει τη χρήση των 2 παραπάνω μεθόδων. Το αίμα με την προσθήκη αντιπηκτικών, ώστε να μην πήξει, διαχωρίζεται στο πλάσμα και στα έμμορφα συστατικά. Για το σκοπό αυτό, το αίμα οδηγείται στη φυγοκεντρική-διαχωριστική μηχανή, όπου διαχωρίζεται το πλάσμα, το οποίο ψύχεται αμέσως στους 5 C και διατηρείται σε ψυγείο ή σε κατάψυξη ή κονιοποιείται. Το πλάσμα στους 0-5 C διατηρείται για 4-6 μήνες, ενώ αν αλατισθεί (3-4% αλάτι) μπορεί να συντηρηθεί μέχρι και για 10 μήνες. Το πλάσμα χρησιμοποιείται ευρύτατα στη διατροφή του ανθρώπου (Γεωργάκης 1986). Τα έμμορφα συστατικά του αίματος συσκευάζονται κατάλληλα και στέλνονται στη βιομηχανία για παραγωγή αλβουμίνης ή κατόπιν αποξήρανσης, για παραγωγή λιπασμάτων, κομβίων κλπ. Από το πλήρες αίμα παράγεται αιματάλευρο χρησιμοποιούμενο στη διατροφή των ζώων. Υπενθυμίζεται ότι για λόγους υγιεινής πρέπει να χρησιμοποιείται αίμα άψογο από κάθε πλευρά. Η απόδοση του αίματος σε αιματάλευρο υπολογίζεται σε 20 ως 22% (Lersche και συνεργ. 1957). Τα αλλαντικά αίματος παράγονται με τη χρησιμοποίηση μιας μικρότερης ή μεγαλύτερης ποσότητας νωπού αίματος, στο οποίο έχουν προστεθεί αντιπηκτικές ουσίες ή έχει απινιδωθεί. Τα προϊόντα αυτά καταναλώνονται συνήθως κρύα και αποκτούν την ικανότητα να κόβονται σε φέτες με την προσθήκη τεμαχισμένου, βρασμένου και μερικώς ζελατινοποιημένου δέρματος, το οποίο μετά την ψύξη του έτοιμου προϊόντος στερεοποιείται σε συμπαγές ζελατινώδες πήγμα. Η ποιοτική τους διαβάθμιση ποικίλει ευρύτατα. Στην κατηγορία αυτή υπάρχουν προϊόντα άριστης ποιότητας, τα οποία περιέχουν μεγάλο ποσοστό άπαχου χοιρινού κρέατος και προϊόντα κατώτερης ποιότητας στα οποία τα στερεά τεμάχια που προστίθενται είναι λίπος ή κρέας από κεφάλια χοιρινών σφαγίων (Scheid, 1967). Το αίμα, που αποτελεί μια από τις βασικότερες πρώτες ύλες, πρέπει να συλλέγεται άσηπτα, δεδομένου ότι αποτελεί άριστο υπόστρωμα για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών και αλλοιώνεται πολύ εύκολα. Επεξεργάζεται πάντοτε νωπό ή αποθηκεύεται όταν αυτό είναι απαραίτητο στους 0 C έως 2 C, για χρονικό διάστημα όχι μεγαλύτερο των 3-4 ημερών. Η προσθήκη 2-2,5% αλατιού και ppm νιτρωδών αλάτων βελτιώνει σημαντικά την ικανότητα συντήρησής του (Tandler & Stiebing, 1978). Λόγω της μεγάλης περιεκτικότητας του 4

6 σε αιμογλοβίνη καθιστά το χρώμα των έτοιμων προϊόντων σκούρο κόκκινο έως σκούρο καφέ. Αυτό βέβαια εξαρτάται καν από την ποσότητα που χρησιμοποιείται, η οποία σε καμιά περίπτωση δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 15% της συνολικής μάζας. Καλύτερα αποτελέσματα επιτυγχάνονται, όσον αφορά την φωτεινότητα του χρώματος, όταν το ποσοστό αυτό κατέλθει στο 10%. Άλλοι τρόποι βελτίωσης του χρώματος των ετοίμων προϊόντων, είναι η προσθήκη σ' αυτά 0,5% γαλακτικού ή κιτρικού οξέος ή η διάλυση σε αυτό μεγάλης ποσότητας οξυγόνου. Αυτό επιτυγχάνεται όταν το αίμα αναδεύεται έντονα πριν χρησιμοποιηθεί ή με τον έντονο τεμαχισμό του δέρματος και του αίματος στο κούτερ. Η τελευταία αυτή μέθοδος όμως δεν ενδείκνυται όταν πρόκειται να παραχθούν προϊόντα που θα υποστούν έντονη θερμική επεξεργασία. Η προσθήκη σε αυτά μεγάλης ποσότητας οξυγόνου μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία μαύρου χρώματος (Treiber και συνεργ., 1975). Σχηματική παράσταση αξιοποίησης αίματος. 5

7 3. Χρήση τεχνολογίας μεμβρανών και Spray drying στην επεξεργασία του αίματος συνθήκες λειτουργίας. Η μεμβράνη (membrane) είναι ένας λεπτός υμένας, πάχους 0.01 έως 0.2 mm η οποία. όταν παρεμβληθεί μεταξύ δυο ρευστών με διαφορετική σύσταση, επιτρέπει την επιλεκτική μεταφορά ορισμένων μορίων από το ένα ρευστό στο άλλο. Η επιλεκτική μεταφορά μορίων μέσα από τη μεμβράνη οφείλεται στο μέγεθος των πόρων της μεμβράνης. Αν οι πόροι της μεμβράνης έχουν μέγεθος μικρότερο από 2 mm τότε η μεμβράνη επιτρέπει τη διέλευση μικρών μόνο μορίων. Αν όμως οι πόροι της μεμβράνης έχουν μεγαλύτερο μέγεθος που φθάνει έως και τα 200 nm, τότε επιτρέπει τη διέλευση μικρών αλλά και μεγαλύτερων μορίων με μέγεθος μέχρι τα 200 nm. Αναφέρεται ότι το μόριο της ζάχαρης έχει διάμετρο περίπου 1 nm ενώ η διάμετρος των πρωτεϊνών του ορού γάλακτος είναι περίπου 200 nm. Εφόσον η επιλεκτικότητα της μεμβράνης επιτρέπει τη διέλευση μορίων νερού, η απομάκρυνση νερού μέσω της μεμβράνης θα έχει ως αποτέλεσμα τη συμπύκνωση του προϊόντος. Αν όμως η επιλεκτικότητα της μεμβράνης επιτρέπει τη διέλευση μορίων νερού καθώς και μεγαλύτερων μορίων μέχρις ορισμένου μεγέθους, τότε με την εφαρμογή συγκεκριμένης μεμβράνης επιτυγχάνεται ταυτόχρονα η συμπύκνωση του ρευστού προϊόντος και η κλασμάτωση των συστατικών του με βάση το μοριακό τους μέγεθος. Μια μεμβράνη χαρακτηρίζεται ως ημιπερατή, όταν επιτρέπει να περάσουν μέσα από αυτή μόρια διάφορων συστατικών το καθένα όμως με διαφορετικό ρυθμό μεταφοράς. Κατά συνέπεια, η ημιπερατη μεμβράνη παρουσιάζει διαφορετική διαπερατότητα σε ουσίες με διαφορετικό μέγεθος μορίων. Ο διαχωρισμός συστατικών από ένα ρευστό προϊόν με τη χρήση ημιπερατών μεμβρανών διαφέρει από την κοινή διήθηση. Στην κοινή διήθηση το ρευστό προϊόν ρέει κάθετα στην επιφάνεια ενός φίλτρου, το οποίο κατακρατεί σωματίδια μεγέθους 0.1 μm ή και μεγαλύτερο. Για να επιταχυνθεί η διήθηση συνήθως εφαρμόζεται πίεση στο ρευστό που ανέρχεται στα 200 έως 500 kpa. Όμως, η κάθετη ροή του ρευστού έχει ως συνέπεια τη συσσώρευση στερεών υλικών στην επιφάνεια του φίλτρου, γεγονός που μειώνει σημαντικά την ταχύτητα διήθησης του ρευστού και καθιστά αναγκαία τη διακοπή της διήθησης και τον καθαρισμό του φίλτρου ή την αντικατάστασή του. Επομένως: Μεμβράνη ορίζεται μια περιοχή ασυνέχειας, παρεμβαλλόμενη ανάμεσα σε δύο φάσεις (Huang & Kammermeyer, 1984α) ή ως μια διακριτή, λεπτή, διεπιφάνεια, η οποία 6

8 τροποποιεί το πέρασμα χημικών ειδών, τα οποία έρχονται σε επαφή μαζί της. Σκοπός της είναι να ενεργεί ως εκλεκτικό φράγμα και να επιτρέπει το πέρασμα ορισμένων συστατικών. Αυτή η διεπιφάνεια μπορεί να είναι μοριακά ομοιογενής (ομοιόμορφη στη σύνθετη και στη δομή) ή μπορεί να είναι φυσικώς χημικώς ετερογενής (πόροι πεπερασμένων διαστάσεων και διαφορετική μορφή στρωματοποιημένης δομής) (Baker, 2000α). Ο διαχωρισμός πραγματοποιείται στην επιφάνεια της μεμβράνης ή μέσα στην μεμβράνη την ίδια. Η ικανότητα του διαχωρισμού αυτού εξαρτάται από την εκλεκτικότητα και την ολική ροή σε μια συγκεκριμένη μεμβράνη. Ο διαχωρισμός είναι βέλτιστος όταν οι δύο παραπάνω παράγοντες είναι μέγιστοι (Cheryan, 1998). Από τους ανωτέρω ορισμούς προκύπτει ότι η μεμβράνη μπορεί να είναι αέρια, υγρή, στερεή ή συνδυασμός αυτών (Huang & Kammermeyer 1984a). Για να είναι αποτελεσματική η μεταφορά ενός συστατικού μέσα από τις μεμβράνες, είναι απαραίτητη η δημιουργία μιας θερμοδυναμικής διαφοράς μεταξύ των δύο ρευστών, του διηθήματος και του συμπυκνώματος, εκατέρωθεν της μεμβράνης. Η θερμοδυναμική διαφορά, που ενεργεί ως κινητήρια δύναμη μπορεί να είναι: α) η διαφορά στη συγκέντρωση (C 1 >C 2 ) ενός ή περισσότερων συστατικών στα δύο ρευστά που κυκλοφορούν εκατέρωθεν της μεμβράνης, β) η διαφορά στην πίεση (Ρι>Ρ 2 ) των ρευστών, γ) η διαφορά στη θερμοκρασία των ρευστών και δ) η ύπαρξη ηλεκτρικού πεδίου για τη διάχυση ιόντων μέσα από τη μεμβράνη, ή συνδυασμός των παραπάνω. Οι διεργασίες που επιτρέπουν τη μεταφορά μάζας μέσα από ημιπερατές μεμβράνες είναι οι ακόλουθες: Η ώσμωση Η αντίστροφη ώσμωση Η διαπίδυση Η ηλεκτροδιαπϊδυση Η υπερδιήθηση Η μικροδιήθηση 7

9 Πιθανές χρήσεις μεμβρανών στη βιομηχανία. Από τις διεργασίες αυτές ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη συμπύκνωση των τροφίμων παρουσιάζουν η α\αντίστροφη ώσμωση, η υπερδιήθηση και η μικροδιήθηση (Alkhatim H.S., Alcaina M.I., Soriano E., Iborra M.I., Lora J., Arnal J. 1998). Η χρήση των ημιπερατών μεμβρανών αποτελεί τη νεότερη τεχνική στο διαχωρισμό υγρών και διαλυμένων ουσιών από ένα ρευστό προϊόν. Η τεχνική αυτή εμφανίστηκε αρχικά στη δεκαετία του 1960 και αναπτύχθηκε σε βιομηχανική κλίμακα στην επόμενη δεκαετία. Έκτοτε υπολογίζεται ότι η ετήσια αγορά ημιπερατών μεμβρανών παρουσιάζει αύξηση που ξεπερνά το 14%. 8

10 Τύποι διήθησης: Ο τρόπος με τον οποίο θα διαχωριστεί μία ουσία λαμβάνει χώρα ως εξής: Διήθηση εφαπτομενικής τροφοδοσίας. Στην εφαπτομενική διήθηση η τροφοδοσία ρέει παράλληλα προς τη μεμβράνη, ενώ το πέρασμα έχει εγκάρσια διεύθυνση ροής (Γκέκας, 1988, Koros et al., 1996, Moyers et al 1999, Γκέκας, 2000). Διήθηση μετωπικής τροφοδοσίας. Στην μετωπική διήθηση η τροφοδοσία εξαναγκάζεται να περάσει δια μέσου της μεμβράνης (Γκέκας 1988, Koros et al. 1996, Moyers et al 1999, Γκέκας 2000). Συνεχής διήθηση είναι ο τρόπος λειτουργίας όπου η τροφοδοσία συνεχώς οδηγείται στη μονάδα, ενώ το συγκρατηθέν ρεύμα (retentate) και το πέρασμα (permeate) συνεχώς απομακρύνονται από τη μονάδα στην επιθυμητή συγκέντρωση συστατικών (Koros et al. 1996, Γκέκας 1988, Moyers et al. 1999, Γκέκας 2000). Πλεονεκτήματα τεχνολογίας μεμβρανών Μειονεκτήματα τεχνολογίας μεμβρανών 1. Εξοικονόμηση ενέργειας (Η κατανάλωση ενέργειας είναι πολύ μικρή αφού δεν λαμβάνει χώρα αλλαγή φάσης). 2. Διαχωρισμός σε χαμηλές θερμοκρασίες (Ιδιαίτερα σημαντικό στις βιοτεχνολογικές εφαρμογές καθώς εξασφαλίζεται η σταθερότητα του διαχωριζόμενου προϊόντος). 3. Ανάκτηση του αρχικού διαλύματος (με απλή ανάμιξη των παραγόμενων κλασμάτων). 4. Ανάκτηση νερού (στις μονάδες νανοδιήθησης και αντίστροφης όσμωσης). 5. Ευελιξία εγκατάστασης (λειτουργικός σχεδιασμός συμπαγής συσκευασία) 1. Το υψηλό κόστος κατασκευής και εγκατάστασης 2. Η συντήρηση των συστημάτων (Ο περιοδικός καθαρισμός με τη χρήση χημικών είναι απαραίτητος. Ωστόσο η συχνότητα συντήρησης ποικίλει όσον αναφορά τον τύπο του συστήματος). 3. Η ευαισθησία σε χημική επίθεση και έλλειψη μηχανικής αντοχής (Η ευαισθησία μίας μεμβράνης στους παράγοντες αυτούς, εξαρτάται από το υλικό της μεμβράνης που θα χρησιμοποιηθεί και τα χαρακτηριστικά του διαχωρισθέντος υλικού). 4. Προβλήματα εκλεκτικότητας (Σε εφαρμογές όπως η αφαλάτωση του θαλασσινού νερού 9

11 επιτυγχάνεται η επιθυμητή εκλεκτικότητα, σε άλλους τομείς όμως η δημιουργία εκλεκτικών μεμβρανών είναι αντικείμενο έντονης ερευνητικής δραστηριότητας) (Παρασκευά, 2008 & Prudich, 2008) Υπερδιήθηση: Η υπερδιήθηση διαφέρει από την αντιστροφη ώσμωση στο είδος των ουσιών που μπορούν να διέλθουν μέσα από την ημιπερατή μεμβράνη. Στην υπερδιήθηση οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται είναι πορώδεις και χαρακτηρίζονται από την επιλεκτικότητά τους να επιτρέπουν τη διέλευση μορίων νερού και ενώσεων με χαμηλό μοριακό βάρος, ενώ κατακρατούν τις ενώσεις με μεγαλύτερο μοριακό βάρος. Κατά κανόνα. τα διαλυμένα άλατα και τα σάκχαρα διέρχονται ελεύθερα μέσα από τις μεμβράνες της υπερδιήθησης ενώ κατακρατούνται τα μόρια των πρωτεϊνών και των πολυσακχαριτών. Κατά συνέπεια η υπερδιήθηση είναι μια μέθοδος με την οποία επιτυγχάνεται ταυτόχρονα η συμπύκνωση του εισερχόμενου προϊόντος και η κλασμάτωση (διαχωρισμός) των ουσιών που περιέχει. Επιλέγοντας το κατάλληλο μέγεθος των πόρων της μεμβράνης. καθορίζουμε το όριο διαχωρισμού των ουσιών που μπορούν να περάσουν από τη μεμβράνη και να απομακρυνθούν από το εισερχόμενο προϊόν με βάση το μοριακό τους μέγεθος. Γενικά. η υπερδιήθηοη διαχωρίζει διαλυμένες ουσίες με μέγεθος από έως 0.2 μm οι οποίες έχουν μοριακό βάρος από 500 έως daltons. Η ροή μέσα από μία μεμβράνη υπερδιήθησης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες από τους οποίους ο σημαντικότερος είναι η διαφορά πίεσης εκατέρωθεν της μεμβράνης. Η υπερδιήθηση (UF) είναι μέθοδος αποχωρισμού των στερεών σωματιδίων που περιέχονται στο υγρό ενός κολλοειδούς, με τη χρήση πορώδους μεμβράνης ή όπως συνηθίζεται να λέγεται ημιπερατής μεμβράνης. Η υπερδιήθηση είναι μια διεργασία διαχωρισμού για υλικά με μοριακό βάρος από 300 έως Da και με το μέγεθος των πόρων τους να κυμαίνεται από 2 nm έως 0,05μm και με πίεση λειτουργίας μεταξύ 2 και 10 bar. Οι μεμβράνες υπερδιήθησης είναι περατές για μόρια μοριακής μάζας της τάξης του 1000 και συνεπώς παρουσιάζουν χαμηλή συγκράτηση αλάτων (Eykamp, 1999, Baker, 2000δ). 10

12 Η απόδοση των μεμβρανών υπερδιήθησης γενικά καθορίζεται από το ελάχιστο μοριακό βάρος συγκράτησης και το θεωρητικό μέγεθος πόρων. Αυτές οι τιμές είναι προσεγγιστικές διότι τα ίδια μόρια μπορεί να έχουν διαφορετικές ακτίνες εξαρτώμενες από τις ιδιότητες του διαλύματος όπως ph, ιοντική ισχύ κλπ. Όσον αφορά το μέγεθος των πόρων, υφίσταται πάντοτε μια κατανομή. Επιπρόσθετα θα υπάρχουν αναπόφευκτα φυσικοχημικές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στον διαλύτη διαλυμένη ουσία και την επιφάνεια της μεμβράνης. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις αθροιστικά μπορεί να είναι αποθετικές ή ελκτικές και να οδηγήσουν στη μεγαλύτερη ή μικρότερη δέσμευση της διαλυμένης ουσίας στην επιφάνεια της μεμβράνης. Το γεγονός αυτό, μπορεί να προκαλέσει τη μείωση της διαπερατότητας (Scott, 1996, Eykamp, 1999). Οι επιδράσεις της οσμωτικής πίεσης στις μεμβράνες υπερδιήθησης είναι μικρές και η εφαρμοζόμενη πίεση, της τάξης των 2-10 bar, ασκείται πρωταρχικά για να ξεπεραστεί η ιξώδης αντίσταση της διαπέρασης του υγρού από το δίκτυο πόρων της μεμβράνης. Οι μεμβράνες υπερδιήθησης με εμπορικές εφαρμογές είναι ασύμμετρες, με ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα πάχους μm, το οποίο έρχεται σε επαφή με το ρεύμα τροφοδοσίας. Αυτό το επιφανειακό στρώμα (skin) υποστηρίζεται από ένα μακροπορώδες στρώμα πάχους μm (Scott, 1996). Περατότητα του νερού και των διαλελυμένων συστατικών χαμηλού ΜΒ μέσω της μεμβράνης ΥΔ υπό την εφαρμογή υδροστατικής πίεσης (Cheremisinoff, 2002). Γενικά, τα μικρά μόρια περνούν ελεύθερα μέσα από τη μεμβράνη, χωρίς να υπάρχει ανάγκη να ασκηθεί εξωτερική πίεση. Ωστόσο, στην υπερδιήθηση εφαρμόζονται πιέσεις από 35 έως 1000 kpa, οι οποίες είναι σημαντικά μικρότερες από τις πιέσεις που εφαρμόζονται στην αντίστροφη ώσμωση (4-8 ΜΡa) και αποβλέπουν στην αύξηση του ρυθμού διέλευσης των διαλυμένων ουσιών μέσα από τη μεμβράνη. Σε χαμηλές πιέσεις η παροχή διηθήματος είναι γραμμική συνάρτηση της διαφοράς στην πίεση που ασκείται εκατέρωθεν της μεμβράνης. 11

13 Η παραπάνω κατάσταση ισχύει, όταν: α) η συγκέντρωση του εισερχόμενου προϊόντος στη διαλυμένη ουσία είναι χαμηλή και β) η ταχύτητα κυκλοφορίας του εισερχόμενου προϊόντος στο σύστημα είναι υψηλή και δεν επιτρέπει τη συσσώρευση των διαλυμένων ουσιών στην επιφάνεια της μεμβράνης. Σε υψηλές πιέσεις η παροχή διηθήματος είναι ανεξάρτητη από την ασκούμενη διαφορά πίεσης εκατέρωθεν της μεμβράνης και εξαρτάται μόνο από τη διαφορά στη συγκέντρωση των διαλυμένων ουσιών. Η παροχή διηθήματος μέσω της μεμβράνης ελέγχεται κυρίως από την πόλωση συγκέντρωσης που σχηματίζουν στην επιφάνεια της μεμβράνης οι ουσίες που δεν μπορούν να διέλθουν από τη μεμβράνη. Η υπερδιήθηση βρίσκει τη μεγαλύτερη εμπορική της εφαρμογή στη βιομηχανία γάλακτος με σκοπό: α) τη συμπύκνωση του γάλακτος πριν από την παραγωγή διάφορων γαλακτοκομικών προϊόντων, β) τη συμπύκνωση του ορού μέχρι 20% διαλυτά στερεά. γ) την επιλεκτική απομάκρυνση λακτόζης και αλάτων και δ) την ανάκτηση πρωτεϊνών από τον ορό γάλακτος. Επίσης η υπερδιήθηση εφαρμόζεται: α) Στη συμπύκνωση ζάχαρης και του τοματοπολτού, β) στο διαχωρισμό και στη συμπύκνωση ενζύμων, πρωτεϊνών και πηκτίνης, γ) στην απομάκρυνση του πρωτεϊνικού νεφελώματος από το μέλι και τα αμυλοσιροπια. δ) ως προστάδιο της αντίστροφης ώσμωσης με σκοπό την προστασία των μεμβρανών από τις κολλοειδείς και οργανικές ουσίες και ε) στην ανάκτηση οργανικών ουσιών από απόβλητα με σκοπό τη μείωση του δείκτη BOD (Biological Oxygen Demand). Μικροδιηθηση: Στη μικροδιήθηση οι ημιπερατες μεμβράνες έχουν μεγαλύτερο μέγεθος πόρων από τις μεμβράνες της υπερδιηθησης, με αποτέλεσμα να είναι διαπερατές ακόμη και δε μακρομορια και αιωρούμενα σωματίδια τα οποία έχουν μέγεθος από 0.02 έως 2 μιm. Μακρομόρια και αιωρούμενα σωματίδια με μέγεθος μεγαλύτερο από 2 μm 12

14 κατακρατούνται από τις μεμβράνες της μικροδιήθησης, ενώ εύκολα περνούν μέσα από τους ηθμούς της κοινής διήθησης. Έτσι. οι μεμβράνες μικοοδιηθησης κατακρατούν το άμυλο, τα βακτήρια, τους μύκητες και τις ζύμες και βρίσκουν εφαρμογή στη διαύγαση του κρασιού, της μπίρας και άλλων οινοπνευματωδών ποτών. Στην υπερδιήθηση και στην μικροδιήθηση, σημαντικοί παράμετροι θεωρούνται το μέγεθος των πόρων, η πυκνότητά τους και το πορώδες των μεμβρανών. Ωστόσο, οι κατασκευαστές δεν καθορίζουν ακριβώς τα χαρακτηριστικά αυτά, κυρίως λόγω της διαφορετικότητας των υλικών αλλά και ποικίλων μεθόδων κατασκευής (Cheryan, 1998). Η Διαλυδιήθηση είναι επίσης μια μέθοδος της οποίας αντικειμενικός σκοπός είναι η βελτίωση της ανάκτησης των διαλυτών συστατικών που διαπερνούν τις μεμβράνες της Υπερδιήθησης ή της Μικροδιήθησης. Η διαδικασία αυτή, βασίζεται στην αρχή της διάλυσης του συμπυκνώματος με καθαρό διαλύτη (συνήθως νερό) και συνέχιση της διαδικασίας διαχωρισμού. Αυτό οδηγεί στην επίτευξη ενός ικανού βαθμού διαχωρισμού και αποκαθαρισμού ορισμένων διαλυτών ουσιών που έχουν στοχευθεί (Πετρωτός. Κ., 1999). Τύποι μεμβρανών: Με βάση τη χημική τους σύσταση οι μεμβράνες διακρίνονται σε μεμβρανες οξικής κυτταρίνης, σε μεμβράνες πολυμερών και σε σύνθετες ή κεραμικές μεμβράνες. Η οξική κυτταρίνη ήταν το πρώτο υλικό που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή των μεμβρανών. Οι μεμβράνες οξικής κυτταρίνης, ενώ είναι εύκολες στην κατασκευή τους, δεν αντέχουν στις υψηλές πιέσεις, είναι ευαίσθητες στο ρη : αφού λειτουργούν μόνο στην περιοχή μεταξύ 3 και 6, και καταστρέφονται με την επίδραση ιόντων χλωρίου, με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν προβλήματα στον καθαρισμό και την απολύμανσή τους με χλωριούχα διαλύματα. Οι μεμβράνες πολυμερών κατασκευάζονται από πολυαμίδια και πολυσουλφόνες. Οι μεμβράνες από πολυαμίδια παρουσιάζουν καλύτερη αντοχή στο ρη από τις μεμβράνες οξικής κυτταρίνης αλλά είναι περισσότερο ευαίσθητες στην επίδραση ιόντων χλωρίου. 13

15 Οι μεμβράνες από πολυσουλφόνες αντέχουν σε θερμοκρασίες μέχρι τους 75 C, λειτουργούν σε ένα μεγάλο εύρος ρη, από 1 έως 13, και προβάλλουν σημαντική αντοχή στα ιόντα χλωρίου. Το βασικό τους ωστόσο μειονέκτημα είναι ότι δεν αντέχουν σε υψηλές πιέσεις, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αντίστροφη ώσμωση, ενώ χρησιμοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά στην υπερδιήθηση. Οι σύνθετες ή κεραμικές μεμβράνες κατασκευάζονται από ανόργανες ουσίες, όπως αλουμίνα, πυριτικές ενώσεις και άλλες. Οι μεμβράνες αυτές παρουσιάζουν μοναδικές ιδιότητες, σε ένα μεγάλο εύρος συνθηκών από πλευράς θερμοκρασίας και ρη, αντέχουν στην επίδραση των ιόντων χλωρίου και καθαρίζονται εύκολα. Το βασικό τους ωστόσο μειονέκτημα είναι το υψηλό κόστος που περιορίζει σημαντικά την εφαρμογή τους. Η δομή κάθε μεμβράνης καθορίζεται από το μέγεθος των πόρων στην επιφάνεια της μεμβράνης και από τη δομή του εσωτερικού της μεμβράνης. Με βάση το μέγεθος των πόρων που έχουν στην επιφάνειά τους οι μεμβράνες διακρίνονται σε: Μη πορώδεις και σε Πορώδεις. Οι μη πορώδεις μεμβράνες έχουν στην επιφάνειά τους πόρους μεγέθους μοριακής τάξεως με μέση διάμετρο μικρότερη από 2 nm. Οι πορώδεις μεμβράνες έχουν στην επιφάνειά τους πόρους που διακρίνονται σε μικροπόρους και μακροπόρους. Οι μικροπόροι έχουν μέση διάμετρο μεταξύ 2 και 50 nm και οι μακροπόροι μεγαλύτερη από 50 nm. Με βάση την εσωτερική τους δομή οι μεμβράνες διακρίνονται σε: Συμμετρικές ή ισότροπες Ασύμμετρες. Ως συμμετρικές μεμβράνες χαρακτηρίζονται εκείνες που έχουν την ίδια δομή σε όλο το πάχος τους. Αντίθετα, ως ασύμμετρη η ανισότροπη μεμβράνη χαρακτηρίζεται εκείνη που 14

16 έχει διαφορετικό μέγεθος πόρων στις δύο πλευρές της, με αποτέλεσμα να παρουσιάζει μια πυκνότερη δομή στη μια πλευρά της Οι μεμβράνες μπορούν να λάβουν διάφορες διατάξεις στο χώρο με σκοπό να εξασφαλίσουν την καλύτερη στήριξή τους και να διευκολύνουν την κυκλοφορία του εισερχόμενου προϊόντος, του συμπυκνώματος και του διηθήματος. Οι συνηθέστερες μορφές διάταξης των μεμβρανών είναι: α) η ελικοειδής, β) η δέσμη κοίλων ινών και γ) η πτυχωτή μορφή. Η ελικοειδής μορφή αποτελεί την απλούστερη διάταξη μιας επίπεδης μεμβράνης για βιομηχανική χρήση. Στη μορφή αυτή η μεμβράνη μαζί με ένα πλαίσιο στήριξης και ένα πλέγμα, που εξασφαλίζει τον απαιτούμενο χώρο για την κυκλοφορία των υγρών, περιστρέφονται ελικοειδώς γύρω από ένα κεντρικό σωλήνα στον οποίο συγκεντρώνεται το διήθημα, ενώ η όλη διάταξη περικλείεται μέσα σε ένα εξωτερικό μεταλλικό κέλυφος. Η διάταξη αυτή εξασφαλίζει μεγάλη επιφάνεια μεμβράνης με μικρές απαιτήσεις σε χώρο με αποτέλεσμα τις υψηλές παροχές σε διήθημα. Επίοης, η ελικοειδής διάταξη επιτρέπει την εξαναγκασμένη κυκλοφορία του εισερχόμενου προϊόντος, γεγονός που διατηρεί καθαρή τη μεμβράνη. Ο τρόπος αυτός διάταξης προτιμάται στις μεμβράνες που χρησιμοποιούνται για αντίστροφη ώσμωση, υπερδιήθηση και μικροδιήθηση, επειδή εξασφαλίζει πολύ μεγάλη επιφάνεια. Η δέσμη κοίλων ινών αποτελείται από εκατοντάδες λεπτές κοίλες ίνες τοποθετημένες παράλληλα μεταξύ τους σε όλο το μήκος του εξωτερικού κελύφους στο οποίο περιέχονται. Στις μεμβράνες της υπερδιήθησης και μικροδιήθησης η εσωτερική διάμετρος των ινών κυμαίνεται από 0.05 έως 0.1 cm, το εισερχόμενο προϊόν κυκλοφορεί στο εσωτερικό των ινών και το διήθημα στους χώρους μεταξύ των ινών. Στις μεμβράνες αντίστροφης ώσμωσης οι ίνες έχουν το πάχος τρίχας ανθρώπου, με εσωτερική διάμετρο περίπου 42 μm και εξωτερική 85 μm. Το εισερχόμενο προϊόν κυκλοφορεί μεταξύ των ινών και το διήθημα συγκεντρώνεται στο εσωτερικό της κάθε ίνας χωριστά. Η διάταξη αυτή της μεμβράνης εξασφαλίζει μικρότερη παροχή διηθήματος σε σχέση με την ελικοειδή διάταξη. Όμως, 15

17 παρουσιάζει το πλεονέκτημα, τουλάχιστον στις μεμβράνες υπερδιήθησης και μικροδιήθησης, του αυτόματου καθαρισμού, ο οποίος επιτυγχάνεται με την αντίστροφη ροή των υγρών καθαρισμού από τη ροή του προϊόντος. Το βασικό ωστόσο μειονέκτημα της διάταξης αυτής είναι η ευαισθησία των ινών στις υψηλές πιέσεις, οι οποίες οδηγούν στο σπάσιμο τους (Alkhatim H.S., Alcaina M.I., Soriano E., Iborra M.I., Lora J., Arnal J. 1998). Η πτυχωτή διάταξη αποτελείται από μια επίπεδη μεμβράνη με πτυχώσεις, με σκοπό την αύξηση της επιφάνειας, η οποία περιβάλλει ένα διάτρητο κοίλο σωλήνα. Το εισερχόμενο προϊόν κυκλοφορεί στο χώρο μεταξύ της μεμβράνης και του εξωτερικού κελύφους, ενώ το διήθημα συλλέγεται στον εσωτερικό σωλήνα. Η διάταξη αυτή παρουσιάζει υψηλή απόδοση και χαμηλό κόστος και χρησιμοποιείται στις μεμβράνες υπερδιήθησης και μίκροδιήθησης. Ξηραντήρας τύπου υγρής εκνέφωσης (Spray dryer) Η μέθοδος ξήρανσης που ταιριάζει καλύτερα σε υγρά τρόφιμα με υψηλή υγρασία (χαμηλό ποσοστό στερεών), είναι η ξήρανση με υγρή εκνέφωση ή όπως συνηθίζεται να ονομάζεται Spray dryer. Η μέθοδος αυτή άρχισε να εφαρμόζεται για πρώτη φορά στις αρχές του 1900 για την παραγωγή σκόνης γάλακτος και η χρήση της επεκτάθηκε αργότερα στην παραγωγή σκόνης καφέ και αυγού στη δεκαετία του 1930 και σε σειρά άλλων προϊόντων που είναι αρχικά υγρά με μεγάλο ποσοστό υγρασίας και πρέπει να μετατραπούν σε σκόνη. Τα κύρια χαρακτηριστικά που κάνουν ελκυστική αυτή τη μέθοδο ξήρανσης για τα είδη τροφίμων που χρησιμοποιείται είναι ο γρήγορος κύκλος ξήρανσης με τον εξαιρετικά μικρό χρόνο παραμονής του προϊόντος στον ξηραντήρα (μόλις 3-10 sec.) και ένα τελικό προϊόν που είναι έτοιμο να συσκευαστεί στη μορφή που βγαίνει από τον ξηραντήρα. Επιπλέον, λόγω του ότι το προϊόν δεν είναι ποτέ σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από την θερμοκρασία του υγρού θερμομέτρου του χρησιμοποιούμενου θερμού αέρα ξήρανσης, μπορεί στην τεχνική αυτή να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια αέρας υψηλής θερμοκρασίας χωρίς να υποβαθμιστεί θερμικά το προϊόν-τρόφιμο. Αν και ο εξοπλισμός της ξήρανσης με εκνέφωση παρουσιάζει πολλές παραλλαγές τόσο μορφολογικά όσο και από πλευράς μορφολογίας σχεδίου ροής (flow pattern) αέραπροϊόντος, ωστόσο σε γενικές μπορεί να καταταγεί σε τέσσερις γενικές κατηγορίες οι οποίες είναι: 16

18 1) Ξηραντήρας εκνέφωσης με αντιρροή αέρα-τροφίμου:στην περίπτωση αυτή το υγρό τρόφιμο εκνεφώνεται σε μορφή σταγονιδίων κοντά στην κορυφή του θαλάμου ξήρανσης και τα παραγόμενα σταγονίδια πέφτουν με κατεύθυνση προς τα κάτω, ενώ ο θερμός και ξηρός αέρας ξήρανσης εισάγεται από το κάτω μέρος του ιδίου θαλάμου και κινείται σε ανοδική ροή μέσα από τις σταγόνες του τροφίμου με τις οποίες έρχεται σε επαφή. Το αφυδατωμένο προϊόν απομακρύνεται από τον πυθμένα του θαλάμου και ο αέρας από την κορυφή του. Με τη διάταξη αυτή ο θερμός αέρας έρχεται σε άμεση επαφή με τα υγρά σταγονίδια τροφίμου και εμπλουτίζεται με υγρασία ξηραίνοντας το τρόφιμο. Το σημαντικότερο μειονέκτημα αυτής της διάταξης είναι ότι ο αέρας υψηλότερης θερμοκρασίας έρχεται σε επαφή με ένα σχεδόν αφυδατωμένο στερεό με αποτέλεσμα αυτό να επηρεάζει σε ένα βαθμό την ποιότητα του προϊόντος ενώ επιπλέον η ροή του αέρα πρέπει να παραμένει σχετικά χαμηλή διότι αν αυξηθεί πολύ για καλύτερη αποτελεσματικότητα ξήρανσης μπορεί να παρασύρει μαζί του και ξηρό τελικό προϊόν. 2) Ξηραντήρας υγρής εκνέφωσης με ομορροή αέρα-τροφίμου: Στην περίπτωση αυτή το υγρό τρόφιμο εκνεφώνεται πάλι κοντά στην κορυφή του θαλάμου ξήρανσης και τα παραγόμενα σταγονίδια υγρού τροφίμου κινούνται προς τα κάτω και ο θερμός και ξηρός αέρας εισάγεται επίσης από την κορυφή του θαλάμου και κινείται επίσης καθοδικά. Μετά την αρχική τους ανάμιξη τόσο τα σταγονίδια όσο και ο αέρας ακολουθούν την ίδια πορεία δηλαδή προς τα κάτω και λόγω της πολύ στενής επαφής τους το νερό του τροφίμου μεταφέρεται στο θερμό αέρα και το τρόφιμο ξηραίνεται. Το τρόφιμο εξέρχεται από τον πυθμένα του θαλάμου με λίγο αέρα και διαχωρίζεται σε χωριστική συσκευή (π.χ. κυκλώνα). Το πλεονέκτημα αυτού του λειτουργικού σχήματος είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επεξεργασία-ξήρανση εξαιρετικά ευαίσθητων τροφίμων. Και αυτό διότι λόγω της διάταξης του, ο αρχικά πολύ θερμός αέρας έρχεται σε επαφή με ένα υγρό τρόφιμο και στην συνέχεια το ξηρό τρόφιμο έρχεται σε επαφή με αέρα πολύ χαμηλότερης θερμοκρασίας με αποτέλεσμα να μην επέρχεται υποβάθμιση της ποιότητας λόγω έκθεσης του ευαίσθητου ξηρού τροφίμου σε υψηλή θερμοκρασία. 3) Ξηραντήρας υγρής εκνέφωσης με παράλληλη ροή αέρα-τροφίμου: Στην περίπτωση αυτή το υγρό τρόφιμο εκνεφώνεται πάλι κοντά στην κορυφή του θαλάμου ξήρανσης και τα παραγόμενα σταγονίδια υγρού τροφίμου κινούνται προς τα κάτω και ο θερμός και ξηρός αέρας εισάγεται επίσης από την κορυφή του θαλάμου και κινείται επίσης καθοδικά 17

19 και γραμμικά δηλαδή σε κυλινδρική και όχι κυκλωνική γεωμετρία. Μετά την αρχική τους ανάμιξη τόσο τα σταγονίδια όσο και ο αέρας ακολουθούν την ίδια πορεία δηλαδή προς τα κάτω και λόγω της πολύ στενής επαφής τους το νερό του τροφίμου μεταφέρεται στο θερμό αέρα και το τρόφιμο ξηραίνεται. Το τρόφιμο εξέρχεται μαζί με τον αέρα από τον πυθμένα του θαλάμου με λίγο αέρα και διαχωρίζεται σε χωριστική συσκευή (π.χ. κυκλώνα). Το πλεονέκτημα αυτού του λειτουργικού σχήματος είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επεξεργασία-ξήρανση εξαιρετικά ευαίσθητων τροφίμων, επειδή λόγω της διάταξης του, ο αρχικά πολύ θερμός αέρας έρχεται σε επαφή με ένα υγρό τρόφιμο και στην συνέχεια το περισσότερο ευαίσθητο ξηρό τρόφιμο έρχεται σε επαφή με αέρα πολύ χαμηλότερης θερμοκρασίας και δεν επέρχεται υποβάθμιση της ποιότητας λόγω έκθεσης του ευαίσθητου ξηρού τροφίμου σε υψηλή θερμοκρασία. Επίσης, πλεονεκτεί σε σχέση με τον απλό ξηραντήρα εκνέφωσης με ομορροή διότι η ταχύτητα του αέρα είναι στον παράλληλης ροής κατά πολύ μεγαλύτερη και ανέρχεται σε 2-3 m/sec. με αποτέλεσμα να επιτρέπει χρήση υψηλότερης αρχικής θερμοκρασίας αέρα και χαμηλότερους χρόνους παραμονής. 4) Ξηραντήρας υγρής εκνέφωσης με μικτή ροή αέρα-τροφίμου: Η ροή του τροφίμου και του αέρα στον ξηραντήρα αυτού του τύπου είναι μικτού τύπου Συγκεκριμένα, το υγρό τρόφιμο εκνεφώνεται περίπου στο κέντρο του θαλάμου ξήρανσης και ο θερμός και ξηρός αέρας ξήρανσης εισέρχεται από το πάνω μέρος του θαλάμου κινείται αρχικά καθοδικά σε ομορροή με τα σταγονίδια του τροφίμου με τα οποία αναμιγνύεται και όταν φτάσει στον πυθμένα του θαλάμου επιστρέφει πάλι στην κορυφή του κινούμενος ανοδικά σε αντιρροή με το τρόφιμο. Το αφυδατωμένο τρόφιμο εξέρχεται σαν τελικό προϊόν από τον πυθμένα του θαλάμου. Στο συγκεκριμένο σχήμα λειτουργίας υψηλή θερμοκρασία αρχικού αέρα μπορεί να προκαλέσει θερμική υποβάθμιση του προϊόντος, αλλά το σύστημα αυτό παρέχει το πλεονέκτημα της μεγάλης δυναμικότητας εξάτμισης ανά μονάδα όγκου. Γενικά η ξήρανση με υγρή εκνέφωση θεωρείται σαν διαδικασία δύο σταδίων. Το πρώτο στάδιο είναι η δημιουργία των υγρών σταγονιδίων δηλαδή η εκνέφωση ενώ το δεύτερο στάδιο είναι η πραγματική ξήρανση ή η εξάτμιση της υγρασίας για την παραγωγή στερεών σωματιδίων τροφίμου. Η πρωταρχική λειτουργία του εκνεφωτή είναι η δημιουργία υγρών σταγόνων μικρού μεγέθους, οι οποίες δημιουργούν μεγάλη επιφάνεια επαφής με τον αέρα για εξάτμιση υγρασίας. Επιπρόσθετα, ο εκνεφωτής είναι το μετρητικό όργανο που καθορίζει την ποσοτική παροχή προϊόντος μέσα στο θάλαμο. Επίσης δημιουργεί ομοιόμορφη κατανομή σταγόνων μέσα στον αέρα ξήρανσης και ρυθμίζει το μέγεθος των 18

20 κόκκων ή σωματιδίων του προϊόντος ανάλογα με το μέγεθος των σταγόνων που παράγει. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη εκνεφωτών κατάλληλοι για χρήση σε ξηραντήρες υγρής εκνέφωσης με αιχμή της τεχνολογίας τους εκνεφωτές που χρησιμοποιούν υπέρηχους για να πετύχουν την δημιουργία σταγόνων. Οι παραδοσιακοί εκνεφωτές διακρίνονται σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με την τεχνολογία λειτουργίας τους και συγκεκριμένα: 1 ) φυγοκεντρικοί εκνεφωτές 2) εκνεφωτές τύπου βεντάλιας 3) εκνεφωτές περιστροφικοί 4) εκνεφωτές δύο ρευστών Η μορφολογία και ονομασία των διαφόρων τύπων εκνεφωτών που χρησιμοποιούνται στους βιομηχανικούς ξηραντήρες υγρής εκνέφωσης. Οι φυγοκεντρικοί εκνεφωτές στους οποίους ανήκει και ο εκνεφωτής πλήρους κώνου συνήθως δημιουργούν μια κωνική κουρτίνα ρευστού τροφίμου περνώντας το τρόφιμο μέσα από ένα αποκλίνων orifice. Οι εκνεφωτές τύπου βεντάλιας λειτουργούν καλύτερα σε υψηλές πιέσεις και με μεγάλη γωνία ψεκασμού. Οι περιστροφικοί εκνεφωτές χρησιμοποιούν τη φυγόκεντρη δύναμη για να δημιουργήσουν ένα υγρό φιλμ και να το σπάσουν σε λεπτά σταγονίδια. Το υγρό τρόφιμο τροφοδοτείται σε μία περιστρεφόμενη πλάκα και μετακινείται πάνω στην επιφάνεια αυτή προς την περιφέρεια ώστε να δημιουργήσει εκεί το λεπτό φιλμ. Καθώς η φυγόκεντρη δύναμη που χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει το υγρό φιλμ είναι ευθέως ανάλογη με την μεταβλητή ταχύτητα περιστροφής του εκνεφωτή, ο εκνεφωτής αυτού του τύπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία με πολλές κατηγορίες προϊόντων και σε διαφορετικές συνθήκες. Το μέγεθος του σταγονιδίου που παράγει εξαρτάται άμεσα από την ταχύτητα του περιστροφικού δίσκου και από το μέγεθος της τροφοδοσίας του. Οι εκνεφωτές δύο ρευστών χρησιμοποιούν ένα αέριο με μεγάλη ταχύτητα σε συνδυασμό με το τρόφιμο που ρέει σε μικρή ταχύτητα για να σπάσουν με ανάμιξη τους το υγρό σε λεπτά σταγονίδια. Αυτή η διεργασία μπορεί να συμβεί και μέσα στο σώμα του εκνεφωτή. 19

21 Οι εκνεφωτές αυτού του τύπου είναι εξαιρετικά ενεργοβόροι και δεν είναι καθόλου οικονομικοί σε υψηλές δυναμικότητες. Δύο σημαντικές παράμετροι της λειτουργίας του εκνεφωτή ανεξαρτήτως του τύπου του είναι το μέγεθος της σταγόνας που παράγει και η κατανάλωση ενέργειας που συνοδεύει για την εκνέφωση. Η μέση διάμετρος της σταγόνας SMD που παράγεται από έναν εκνεφωτή ορίζεται σαν πηλίκο δύο αθροισμάτων και συγκεκριμένα του αθροίσματος των δυνάμεων στην Τρίτη όλων των σταγονιδίων διά το αντίστοιχο άθροισμα των δυνάμεων στο τετράγωνο SMD= Σ d 3 / Σ d 2 4. Χρήσεις των πρωτεϊνών του αίματος και δομή τους. Το αίμα έχει σημαντική θρεπτική αξία. Αφ' ενός, μπορεί να θεωρηθεί ως καλή επιχείρηση εμπλουτισμού τροφίμων χάρη στην υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη, δεδομένου ότι όχι μόνο σημαίνει αύξηση στην παραγωγή οσφυϊκών χωρών αλλά λύνει επίσης την 20

22 ανεπάρκεια των αμινοξέων. Οι πρωτεΐνες αίματος παρουσιάζουν δείκτη αποτελεσματικότητας μεγαλύτερο από την καζεΐνη. Ο παρακάτω πίνακας περιέχει τη σύνθεση των κυριότερων αμινοξέων που περιέχονται στο πλάσμα του αίματος. Οι πρωτεΐνες του αίματος μπορούν να είναι χρήσιμα συστατικά στην παραγωγή των τροφίμων (Tybor και λοιποί., 1975 De Vuono και λοιποί., 1979 Howell και Lawrie, 1984). Οι πρωτεΐνες πλάσματος, παραδείγματος χάριν, διαμορφώνουν τα heat-induced πηκτώματα (Howell και λοιποί., 1984 Parés, και λοιποί., 1998) αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα προϊόντα κρέατος ή αρτοποιίας. Επίσης οι πρωτιίνες του αίματος είναι καλοί γαλακτωματοποιτικοί παράγοντες (Nakamura και λοιποί., 1984 Parés και Ledward, 2001). Το αίμα έχει διάφορες πιθανές εφαρμογές, μερικές από τις οποίες επιδεικνύονται στον παρακάτω πίνακα. 21

23 Το αίμα παίζει πολλαπλό φυσιολογικό ρόλο στον οργανισμό όπως: 1) μεταφέρει θρεπτικά συστατικά από το πεπτικό σύστημα στους ιστούς, 2) απομακρύνει τα άχρηστα προϊόντα μεταβολισμού από τους ιστούς, 3) μεταφέρει από τους πνεύμονες στους ιστούς και αντίθετα διάφορα αέρια (Ο 2, (CΟ 2 ), 4) μεταφέρει ορμόνες, 5) ρυθμίζει την περιεκτικότητα των ιστών σε Η 2 Ο, το ρη και τη θερμοκρασία του σώματος, 6) μεταφέρει αντισώματα και άλλες ουσίες για την αντιμετώπιση λοιμογόνων παραγόντων. Σ' αυτές τις βασικές λειτουργίες του αίματος θα πρέπει να προστεθούν και οι ειδικές λειτουργίες των ερυθροκυττάρων, των λευκοκυττάρων και των αιμοπεταλίων. Το αίμα αποτελείται από το υγρό μέρος, το πλάσμα που αντιπροσωπεύει το 55% του όγκου του αίματος, και από τα έμμορφα συστατικά, που αποτελούν το 45% περίπου του όγκου του αίματος. Τα έμμορφα συστατικά του αίματος διακρίνονται σε ερυθροκύτταρα, λευκοκύτταρα και αιμοπετάλια. Στα ενήλικα ζώα το 62-72% των ερυθροκυττάρων αποτελείται από Η 2 Ο. Το υπόλοιπο από στερεές ουσίες. Το 95% περίπου των στερεών ουσιών το αποτελεί η αιμοσφαιρίνη και το υπόλοιπο 5% το αποτελούν διάφορες πρωτεΐνες, λιπίδια, βιταμίνες 22

24 (συνένζυμα), γλυκόζη, ένζυμα και ανόργανα ιόντα (φωσφόρος, θείο, χλώριο, μαγνήσιο, κάλιο, νάτριο). Η αιμοσφαιρίνη είναι η χρωστική των ερυθροκυττάρων. Κύριος ρόλος της είναι η μεταφορά οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς. Η αιμοσφαιρίνη είναι μία χρωμοπρωτεινη. Το μοριακό της βάρος, στα περισσότερα είδη, κυμαίνεται μεταξύ και Η αιμοσφαιρίνη αποτελείται από την αίμη, μία πρωτο-πορφυρίνη με την οποία είναι συνδεδεμένο ένα άτομο σιδήρου και στην οποία οφείλεται το χρώμα της αιμοσφαιρίνης, και από τη γλοβίνη, μία πρωτεΐνη. Το μόριο της αιμοσφαιρίνης αποτελείται από 4 υποομάδες. Κάθε υπο-ομάδα αποτελείται από μία αίμη και από ένα πολυπεπτίδιο της γλοβίνης. Σε κάθε μόριο αιμοσφαιρίνης υπάρχουν δύο ζεύγη πολυπεπτιδίων, που διαφέρουν μεταξύ τους. 23

25 Δομή της πορφυρίνης. Οι τέσσερις δακτύλιοι πυρρολίου συνδέονται μεταξύ τους με μεθενιλικές γέφυρες (=CΗ-) και προκύπτει τετραπυρρολικός δακτύλιος. Δομή αίμης. Τα τέσσερα άτομα αζώτου από τους όακτυλίους πνρρολίου συνδέονται με δεσμους συναρμογής με το δισθενή σίδηρο. Οι δύο άλλοι δεσμοί' συναρμογής παραμένουν ελεύθεροι. Δομή αιμοσφαιρίνης. Μια πολυπεπτιδική αλυσίδα με ένα μόριο αίμης, μεταφέρει ένα μόριο O 2 Δομή αιμοαφαιρίνης Α. 4 πολυπεπτιδικές αυσίδες (ανά 2 όμοιες α και β). Σε κάθε μια μόριο αίμης, μεταφέρει 4 μόρια O 2 Η ερυθροποιητίνη είναι μία γλυκοπρωτεΐνη (που περιέχει σιαλικό οξύ), μοριακού βάρους Η συγκέντρωση της ερυθροποιητίνης στο αίμα ρυθμίζεται από τη σχέση της παροχής οξυγόνου προς τις ανάγκες του οργανισμού σε οξυγόνο. Υποξαιμία, που οφείλεται σε μικρή συγκέντρωση οξυγόνου στο περιβάλλον ή σε ορισμένες αναιμνκές καταστάσεις (αιμορραγίες, αιμόλυση), αυξάνει την ερυθροποίηση, αυξάνοντας την παραγωγή ερυθροποιητίνης, ενώ η υπεροξαιμία και η αύξηση του αριθμού των ερυθροκυττάρων πάνω από το φυσιολογικό (ερυθροκυττάρωση) μειώνουν την ερυθροποίηση, μειώνοντας την παραγωγή ερυθροποιητίνης. Σε ορισμένες, όμως, αναιμικές καταστάσεις, που οφείλονται σε σιδηροπενία, νεοπλάσματα, κλπ, ΐ] συγκέντρωση της ερυθροποιητίνης στο αίμα είναι μεν αυξημένη, αλλά ο μυελός των οστών δεν αντιδρά για την παραγωγή ερυθροκυττάρων, ενώ σε άλλες δευτερογενείς 24

26 αναιμίες (που δεν οφείλονται, δηλαδή, σε νόσους του αιμοποιητικού συστήματος) η παραγωγή ερυθροποιητίνης είναι μειωμένη. Πολλές δευτερογενείς ερυθροκυτταρώσεις οφείλονταισε αυξημένη παραγωγή ερυθροποιητίνης. Στην πρωτογενή, όμως, ερυθροκυττάρωση η συγκέντρωση της ερυθροποιητίνης στο αίμα δεν είναι αυξημένη. Υπάρχουν και περιπτώσεις που η ερυθροποίηση δεν εξαρτάται από την ερυθροποιητίνη. Τα εμπύρηνα ερυθροκύτταρα του μυελού των οστών δείχνουν μεταβολική δραστηριότητα ανάλογη με τη δραστηριότητα κυττάρων άλλων ιστών. Κατά την ωρίμανσή τους, όμως, τα ερυθροκύτταρα χάνουν σταδιακά μεγάλο μέρος από τη δραστηριότητα αυτή. Έτσι, στα ώριμα ερυθροκτύτταρα δεν παράγονται πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες του πλάσματος. Ο ρόλος των πρωτεϊνών του πλάσματος του αίματος είναι σημαντικός και ποικίλος. Γενικά, οι πρωτεΐνες (οι μεγαλομοριακές) συντελούν στην ανάπτυξη της κολλοειδοσμωτικής πίεσης του αίματος, που ρυθμίζει τη σχέση των υγρών ανάμεσα στο αίμα και στους. Οι πρωτεΐνες επηρεάζουν, ακόμη, την αρτηριακή πίεση του αίματος (επηρεάζοντας το ιξώδες του αίματος), συμβάλλουν στη διαλυτότητα των υδατανθράκων, λιπιδίων και άλλων ουσιών, στη μεταφορά ουσιών συνδεδεμένων με αυτές (με την αλβουμίνη κυρίως του πλάσματος), όπως είναι μερικά ιόντα (ασβεστίου, φωσφόρου, σιδήρου, χαλκού), λιπίδια, λιποδιαλυτές βιταμίνες, ορμόνες (θυροξίνη, στεροειδή), χολοστερόλη, χολερυθρίνη, φάρμακα (σουλφομανίδες, στρεπτομυκίνη, κ.ά.), κλπ. Ακόμη, οι πρωτεΐνες του πλάσματος συμμετέχουν στα συστήματα ρύθμισης του ph του αίματος. Το ινωδογόνο και άλλες πρωτεΐνες συμμετέχουν στην πήξη του αίματος, ενώ στις γ-σφαιρίνες οφείλεται, κυρίως, η αντιμικροβιακή ικανότητα του πλάσματος του αίματος (αντισώματα). Αλβουμίνη: Η αλβουμίνη παίζει βασικό ρόλο στη διατήρηση και ρύθμιση της κολλοειδοσμωτικής πίεσης του αίματος. Επίσης, παίζει σημαντικό ρόλο στη μεταφορά διαφόρων ουσιών (λιπαρά οξέα, χολερυθρίνη, κετοστεροειδή, χαλκός, ασβέστιο, ψευδάργυρος, διάφορα φάρμακα, κλπ). Τρανσφερρίνη: Η σύνθεσή της γίνεται στο ήπαρ και πιθανόν στο σπλήνα, στα λεμφογάγγλια, στο μυελό των οστών, στο βλεννογόνο του εντέρου, κ.ά. Είναι η μόνη πρωτεΐνη του πλάσματος του αίματος που μεταφέρει σίδηρο. 25

27 Λιποπρωτεΐνες: Οι λιποπρωτεΐνες του πλάσματος αποτελούν συμπλέγματα λιπιδίων και πρωτεϊνών. Μεταφέρουν στο αίμα γλυκερίδια, χολοστερόλη και τους εστέρες της, φωσφολιπίδια και άλλες λιποδιαλυτές ουσίες. Με βάση το διαχωρισμό τους με ηλεκτροφόρηση, οι λιποπρωτεϊνες ταξινομούνται σε χυλομικρά, προ-β-λιποπρωτεΐνες, β- λιποπρωτεΐνες και α-λιποπρωτεΐνες. Με βάση το διαχωρισμό τους με υπερφυγοκέντρηση διακρίνονται σε χυλο-μικρά, λιποπρωτεΐνες πολύ χαμηλής πυκνότητας, λιποπρωτείνες χαμηλής πυκνότητας και λιποπρωτεΐνες υψηλής πυκνότητας. Στο πρόβατο, στο χοίρο, στον ίππο και στο σκύλο, υπό φυσιολογικές συνθήκες, η συγκέντρωση των α-λιποπρωτεϊνών είναι μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση των β-λιποπρωτεϊνών. Ινωδογόνο: Παίζει βασικό ρόλο στην πήξη του αίματος. Είναι η διαλυτή πρωτεΐνη του πλάσματος του αίματος που, με την επίδραση της θρομβίνης, μετατρέπεται στο αδιάλυτο ινώδες. Ανοσοσφαιρίνες (ΙgG, 1gM, ΙgΑ, 1gD, ΙgΕ): Από γ-σφαιρίνες αποτελούνται τα περισσότερα αντισώματα έναντι βακτηρίων, tών και τοξικών ουσιών. Σύστημα συμπληρώματος: Το σύστημα συμπληρώματος αποτελείται από 15 τουλάχιστο διακριτές (χημικά και ανοσολογικά) πρωτεΐνες του πλάσματος του αίματος. Η αντίδραση των πρωτεϊνών αυτών μεταξύ τους, καθώς και με αντισώματα και κυτταρικές μεμβράνες, εκδηλώνεται με μία ορισμένη βιολογική δράση. Συγκεκριμένα, η δραστηριοποίηση του συστήματος συμπληρώματος οδηγεί στην καταστροφή κυττάρων, μικροβίων και ιών. Επιπλέον, το σύστημα συμπληρώματος αλληλεπιδρά με άλλα συστήματα του αίματος και των ιστών, προκαλεί ελευθέρωση ισταμίνης από τους ιστούς, επηρεάζει τη μετανάστευση των λευκοκυττάρων, την κυτταροφαγία (φαγοκυττάρωση) και γενικά συμμετέχει στις φλεγμονώδεις εξεργασίες. Οι πρωτεΐνες του συμπληρώματος, υπό φυσιολογικές συνθήκες, απαντούν στο πλάσμα του αίματος σε βιολογικά αδρανείς μορφές. Κάθε μία από αυτές τις πρωτεΐνες πρέπει να ενεργοποιηθεί υπό κατάλληλες συνθήκες σε μία διαδοχική σειρά, ώστε το όλο σύστημα να δραστηριοποιηθεί. 26

28 Στο πρόβατο, στην αίγα, στο σκύλο, σε μερικά πειραματόζωα και στον άνθρωπο η συγκέντρωση αλβουμίνης στο πλάσμα του αίματος είναι μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση των σφαιρινών. Στον ίππο, όμως, στα βοοειδή και στο χοίρο οι δύο αυτές κατηγορίες πρωτεϊνών απαντούν στην αυτή περίπου συγκέντρωση ή υπερέχουν ελαφρά οι σφαιρίνες. Στα νεογέννητα ζώα (με εξαίρεση τα τρωκτικά και τον πίθηκο) το πλάσμα του αίματος περιέχει ίχνη μόνο γ-σφαιρινών ή καθόλου. Ο πλακούντας των περισσότερων κατοικίδιων ζώων δεν παρουσιάζει πρακτικώς διαπερατότητα στις γ-σφαιρίνες, ενώ το έμβρυο δε συνθέτει γ-σφαιρίνες ή συνθέτει σε μικρό βαθμό και υπό ειδικές συνθήκες. Τα νεογέννητα των ζώων αυτών προμηθεύονται γ-σφαιρίνες με το πρωτόγαλα, που είναι πλούσιο σε αυτές τις πρωτεΐνες. Η αλβουμίνη, το ινωδογόνο και οι περισσότερες σφαιρίνες παράγονται στο ήπαρ. Οι γ-σφαιρίνες παράγονται στα λεμφογάγγλια και σε άλλα κύτταρα του δικτυοενδοθηλιακού συστήματος (του μυελού των οστών και του σπλήνα). Η σύνθεση πρωτεϊνών του πλάσματος είναι μειωμένη σε περίπτωση σοβαρής βλάβης του ήπατος και σε παρατεταμένη ανεπάρκεια της διατροφής σε πρωτεΐνες. 27

29 4. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ 4.1. Αίμα ζωικής προελεύσεως Το αίμα λήφθηκε σε ανοξείδωτα (AISI 304) δοχεία των 25 λίτρων από τις εγκαταστάσεις της βιομηχανίας Α. Φασούλας Δ. Ντούφας & ΣΙΑ Ο.Ε. «Σφαγεία Οιχαλίας». Το αίμα είχε έντονο κόκκινο χρώμα και προερχόταν από την σφαγή προβάτων, χοίρων και μοσχαριών. Η μορφή του αίματος διακρίνεται στην εικόνα που ακολουθεί: Εικόνα Το αίμα αμέσως μετά την λήψη του από το σφαγείο Αντικροκιδωτική ουσία Η Αντικροκιδωτική ουσία που χρησιμοποιήθηκε για την αποφυγή κροκιδώσεως του αίματος είναι Κιτρικό Νάτριο (tri-sodium citrate 2-hydrate, C 6 H 5 Na 3 O 7 2H 2 O) της εταιρείας Panreac Quimica S.A. Espana και η προμήθειά του έγινε από την εταιρεία RIGAS LABS S.A., Σαλαμίνος 1, Θεσσαλονίκη Χημικά καθαριστικά μεμβρανών Για τον καθαρισμό των μεμβρανών χρησιμοποιήθηκαν τα κάτωθι χημικά καθαριστικά της εταιρείας παρασκευής ECOLAB - HENKEL: 28

30 Για αλκαλικό καθαρισμό: P3-ultrasil 110 Για αλκαλικό καθαρισμό με ένζυμα: P3-ultrasil 69 P3-ultrasil 67 P3-ultrasil 02 Για όξινο καθαρισμό: P3-ultrasil 75 Η προμήθεια των χημικών καθαριστικών έγινε από αντιπρόσωπο της εταιρίας. Ecolab HENKEL HELLAS Μεμβράνη Μικροδιηθήσεως Χρησιμοποιήθηκε κεραμική μεμβράνη μικροδιηθήσεως με 19 αυλούς, κυλινδρικής γεωμετρίας, εφαπτομενικής ροής. Τύπος CMF nm, με ενεργή επιφάνεια 0,1 m 2, κατασκευασμένη από την εταιρία: JIANGSU JIUWU HI-TECH CO. LTD, 20 XINGKE 3RD ROAD, NANJING HITECH DEVELOPMENT ZONE, JIANGSU , CHINA, και η προμήθειά της έγινε από την εταιρεία Δούρος Φ. - Σαμσάρης Α. & Σία Ο.Ε Μεμβράνη Υπερδιηθήσεως Χρησιμοποιήθηκε μία συστοιχία από 18 μεμβράνες υπερδιηθήσεως, κυλινδρικής γεωμετρίας, εφαπτομενικής ροής. Τύπος ESP04, με ενεργή επιφάνεια 0,9 m 2, κατασκευασμένη από την εταιρία: PCI Membranes, 1615 State Route 131, Milford Ohio USA, και η προμήθειά της έγινε από την εταιρεία Δούρος Φ. - Σαμσάρης Α. & Σία Ο.Ε.. Αναλυτικά τα χαρακτηριστικά των μεμβρανών είναι: 1 Τύπος: ESP04 2 Υλικό: τροποποιημένη πολυαιθεροσουλφόνη 3 Μέγιστη πίεση λειτουργίας: 30 bar 4 Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας: 65 o C 29

31 5 Χαρακτηρίστηκα φαινομενικής συγκράτησης: MW 6 Βαθμός υδροφιλίας: χαμηλός 7 Αντοχή σε διαλύτες: μέτρια 8 Μέγιστο εύρος ph: Πειραματικός δακτύλιος Μικροδιηθήσεως Ο πειραματικός δακτύλιος που χρησιμοποιήθηκε για την Μικροδιήθηση απαρτιζόταν από: Περισταλτική Αντλία MF module Δοχείο Αίματος Εικόνα Ο πειραματικός δακτύλιος μικροδιηθήσεως Περισταλτική αντλία Χρησιμοποιήθηκε περισταλτική αντλία κατάλληλη για χειρισμό ρευστών χωρίς καταπόνηση. Εταιρεία κατασκευής Watson-Marlow τύπος 620Du με δυνατότητα ρύθμισης της παροχής. Η προμήθειά της έγινε από την εταιρεία LaboChem Φορέας στήριξης μεμβρανών Μικροδιήθησης (MF module) Ο φορέας των μεμβρανών που χρησιμοποιήθηκε είναι κατασκευασμένος από ανοξείδωτο χάλυβα (AISI 304), κυλινδρικής γεωμετρίας, τύπος CMV 1-30, κατασκευασμένος από την εταιρεία JIANGSU JIUWU HI-TECH CO. LTD, 20 XINGKE 3RD ROAD, NANJING 30