Udvikling af laktosefri mælk med grafenoxidbaserede nanofiltreringsmembraner

I løbet af de seneste år, grafenoxidmembraner er hovedsageligt blevet undersøgt for vandafsaltning og farvestofseparation. Imidlertid, membraner har en bred vifte af anvendelser, som inden for fødevareindustrien. En forskergruppe ledet af Aaron Morelos-Gomez fra Shinshu Universitys Global Aqua Innovation Center undersøgte anvendelsen af ​​grafenoxidmembraner til mælk, som typisk skaber tætte begroningslag på polymermembraner.

Grafenoxidmembraner har den fordel at skabe et porøst begroningslag. Derfor, deres filtreringsevne kan opretholdes bedre end kommercielle polymermembraner. Den unikke kemiske og laminære struktur af grafenoxidmembranen tillod en forbedret permeation af laktose og vand, mens den afviste fedt, proteiner, og nogle mineraler. Således teksturen, smag, og mælkens næringsværdi blev bevaret bedre end med kommercielle polymermembraner.

Koncentrationen af ​​lactose og lactosepermeatflux var meget højere end kommercielle nanofiltreringsmembraner, på grund af det porøse begroningslag og den unikke laminære struktur af grafenoxidmembranen. Den irreversible begroning blev forbedret ved at bruge en støttemembran med 1 μm porestørrelse til grafenoxidmembranen. Dette forårsagede dannelsen af ​​et porøst begroningslag, der tillod en højere genvinding af vandflux efter mælkefiltrering.

fremhæver dens fremragende antifouling-egenskaber og høje selektivitet for laktose, dette banebrydende arbejde demonstrerer anvendelsen af ​​grafenoxidmembraner til fødevareindustrien, især mejeriindustrien. Denne metode bevarer et højt potentiale for at fjerne sukker fra drikkevarer og samtidig bevare andre ingredienser, øger derfor deres næringsværdi. Den høje antifouling-egenskab mod en opløsning rig på organisk materiale, såsom mælk, gør den også til en ideel kandidat til andre applikationer såsom spildevandsbehandling og medicinske applikationer. Gruppen planlægger at fortsætte med at udforske anvendelser af grafenoxidmembraner.

Dette arbejde var baseret på gruppens tidligere resultater for at skabe spray-coatede grafenoxidmembraner til vandafsaltning i Natur nanoteknologi 12 (2017), 1083-1088. Membranerne viste øget kemisk stabilitet ved at tilføje få-lags grafen, mens de viste stabil filtreringsydelse efter fem dages drift. Ud over, Afsætningsmetoden ved spray-coating er lovende for skalerbarhed.