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(yán)重的副產(chǎn)品之一。在一項(xiàng)新研究中，化學(xué)家展示了食品工業(yè)中使用的第一個(gè)電化學(xué)氧化還原脫鹽工藝，從乳清中去除和回收多達(dá) 99% 的多余鹽分，同時(shí)精煉乳清中 98% 以上的有價(jià)值的蛋白質(zhì)含量。

據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部稱，近年來奶酪消費(fèi)量猛增，預(yù)計(jì)其將持續(xù)增長(zhǎng)。該研究報(bào)告稱，奶酪生產(chǎn)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(duì)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(xué)厄巴納-香檳分?；瘜W(xué)和生物分子工程教授肖蘇使用先進(jìn)的電化學(xué)技術(shù)應(yīng)對(duì)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(guān)的運(yùn)營(yíng)成本僅為 62%。由伊利諾伊州研究生 Nayeong Kim 領(lǐng)導(dǎo)的研究結(jié)果發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》上。

“盡管過多的乳清會(huì)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(yíng)養(yǎng)來源，”蘇說。“通過以可持續(xù)的方式對(duì)乳清廢物中的高濃度鹽進(jìn)行脫礦質(zhì)，我們可以消除與乳制品加工相關(guān)的環(huán)境危害之一，同時(shí)釋放對(duì)乳清廢物中有價(jià)值的蛋白質(zhì)資源的獲取。”

Su 和他的團(tuán)隊(duì)通過引入化學(xué)氧化還原耦合透析系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)——這種設(shè)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(gè)獨(dú)立可控通道，由一對(duì)離子交換膜隔開。蘇說，該過程允許通過可逆氧化還原反應(yīng)連續(xù)脫鹽。

“我們的系統(tǒng)可以回收有價(jià)值的乳清蛋白，而沒有蛋白質(zhì)聚集或的風(fēng)險(xiǎn)，”Kim 說。“此外，氧化還原物質(zhì)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(zhì)。我相信氧化還原介導(dǎo)的電滲析系統(tǒng)可以通過解決耦合環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)來徹底改變食品工業(yè)危機(jī)。”

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