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研究人員解決乳制品加工的環(huán)境 可持續(xù)性問題

研究人員表示,乳清的高鹽含量——奶酪制作后留下的牛奶的含水部分——有助于使其成為食品加工業(yè)中污染最嚴重的副產品之一。在一項新研究中,化學家展示了食品工業(yè)中使用的第一個電化學氧化還原脫鹽工藝,從乳清中去除和回收多達 99% 的多余鹽分,同時精煉乳清中 98% 以上的有價值的蛋白質含量。

據美國農業(yè)部稱,近年來奶酪消費量猛增,預計其將持續(xù)增長。該研究報告稱,奶酪生產約占乳制品行業(yè)總廢物流的 83%。這種環(huán)境損害以及人口對可持續(xù)食品系統(tǒng)的需求迅速增加,激發(fā)了伊利諾伊大學厄巴納-香檳分?;瘜W和生物分子工程教授肖蘇使用先進的電化學技術應對這一挑戰(zhàn)。

研究人員表示,本研究中引入的海水淡化過程使用的能源和功能最多可減少 73%,而與傳統(tǒng)海水淡化系統(tǒng)相關的運營成本僅為 62%。由伊利諾伊州研究生 Nayeong Kim 領導的研究結果發(fā)表在《化學工程雜志》上。

“盡管過多的乳清會受到一些環(huán)境廢物問題的困擾,但食品行業(yè)也將其視為一種寶貴的營養(yǎng)來源,”蘇說。“通過以可持續(xù)的方式對乳清廢物中的高濃度鹽進行脫礦質,我們可以消除與乳制品加工相關的環(huán)境危害之一,同時釋放對乳清廢物中有價值的蛋白質資源的獲取。”

Su 和他的團隊通過引入化學氧化還原耦合透析系統(tǒng)來應對這一挑戰(zhàn)——這種設備與電池并沒有什么不同。該方法包括用于乳清廢物和電極的兩個獨立可控通道,由一對離子交換膜隔開。蘇說,該過程允許通過可逆氧化還原反應連續(xù)脫鹽。

“我們的系統(tǒng)可以回收有價值的乳清蛋白,而沒有蛋白質聚集或的風險,”Kim 說。“此外,氧化還原物質的分子大小大于膜孔徑,這意味著它不能穿過膜污染純化的蛋白質。我相信氧化還原介導的電滲析系統(tǒng)可以通過解決耦合環(huán)境和營養(yǎng)來徹底改變食品工業(yè)危機。”

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