کاربرد رزین های تبادل یونی در صنایع غذایی و کاربردهای صنعتی برای اصلاح خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مایعات استفاده می شوند. مهم ترین و شناخته شده ترین کاربردهای رزین تبادل یونی، رزین سختی گیر آب برای دیگ های بخار است. توجه داشته باشید رزین ها معمولاً به صورت دانه های کوچک با قطر بین 0.3 و 1.2 میلی متر با چگالی بالاتر ظاهر می شوند. رزین ها مواد فیلتر کننده واقعی هستند که با فرآیندهای پلیمریزاسیون در دماهای بالا به دست می آیند که به میکرو کره ها قدرت بالایی می بخشد.

کاربرد رزین های تبادل یونی در صنایع غذایی

• رزین تبادل یونی برای تصفیه و سختی گیر آب به منظور تهیه مواد غذایی
• رنگ زدایی و غیر معدنی سازی مایعات قندی
• شکر مایع – دمینرالیزاسیون و وارونگی
• اینولین و دمینرالیزاسیون
• کروماتوگرافی در صنایع غذایی
• هیدرولیزهای ژلاتین و کلاژن
• رزین تبادل یونی در صنعت آبمیوه سازی
• استخراج اسید سیتریک و اسید لاکتیک
• نمک زدایی آب پنیر در صنایع لبنی
• حذف اسیدهای چرب بالا در آبجو و نوشیدنی های الکلی
• رنگ زدایی و تصفیه نشاسه در صنعت نشاسته

توجه داشته باشید دمینرالیزاسیون یا Demineralization به معنای کلی حذف یا کاهش مقداری مواد معدنی از یک ماده می‌باشد. این فرآیند ممکن است در زمینه‌های مختلفی اتفاق بیفتد.

کاربرد رزین تبادل یونی برای سختی گیری آب در صنایع غذایی

همانطور که می دانید در صنایع غذایی نیاز به تصفیه اب و سختی گیری آب بسیار ضروری است. زیرا آب مناسب می تواند روی طعم و مزه مواد غذایی تاثیر زیادی داشته باشد. برخی از صنایع غذایی لازم است خالص سازی بالایی داشته باشند و برخی دیگر خالص سازی کمتری نیاز دارند. رزین های سختی گیر آب در صنایع غذایی بر اساس سختی متفاوت می توانند قدرت متفاوتی داشته باشند. برخی از برندهای معروف رزین تبادل یونی مانند پرولایت، پترولایت و… توانسته اند راهکارهای متنوع برای برطرف کردن سختی آب در صنایع غذایی ارائه دهند. به همین دلیل، انتخاب نوع رزین سختی گیر پرولایت یا برندهای مختلف دیگر همچون برند پترولایت و … بر اساس قدرتمندی و کاربرد آن در صنایع مختلف غذایی می تواند متفاوت باشد.

بیشتر بخوانید: کدام رزین سختی گیر برای نرم کننده آب بهتر است، 8٪ یا 10٪؟

کاربرد رزین تبادل یونی برای رنگ زدایی و غیر معدنی سازی مایعات قندی

 در صنعت قند، می توان از آن برای رنگ زدایی و غیر معدنی سازی مایعات قندی و حذف بسیاری از مواد آلی مانند رنگدانه های با وزن مولکولی بالا، رنگ ها و آفت کش ها استفاده کرد. رنگ آب شکر از چغندر و نیشکر در طی فرآیند تولید افزایش می یابد. برای تولید شکر تصفیه شده می توان از رزین های تبادل یونی بر پایه پلیمرهای استایرن یا اکریلیک برای رنگ زدایی شربت های شکر با بیش از 1000 ICU استفاده کرد تا کلیه الزامات کیفی در صنعت قند برآورده شود.

به بیان ساده در طی این فرآیند سطح رزین تبادل یونی حاوی یون های باردار زیادی است که می توانند با یون های دارای بار مخالف در محلول آبی مبادله شوند و در نتیجه مواد رنگی را از محلول حذف کنند. این فرآیند به طور موثر اکثر رنگدانه ها، ناخالص و طعم بد را حذف می کند و کیفیت و طعم شکر را بهبود می بخشد.

دو روش رایج برای استفاده از رزین رنگبری شربت قند وجود دارد روش جذب استاتیک و روش جذب دینامیک می باشد. در روش جذب استاتیک رزین تبادل یونی به طور مستقیم به محلول قند اضافه می شود تا به طور طبیعی ناخالصی هایی مانند رنگدانه ها را جذب کند. این در حالی است که روش جذب دینامیکی شامل عبور محلول قند از یک ستون مجهز به رزین تبادل یونی برای حذف تدریجی ناخالصی ها مانند رنگدانه ها از طریق جریان آب است.

کاربرد رزین تبادل یونی برای شکر مایع

شکر مایع بیشتر با رزین های تبادل یونی برای حذف خاکستر یا در صورت نیاز برای کاربرد معکوس مورد استفاده قرار می گیرد. توجه داشته باشید برای تهیه شربت های شکر یا شکر مایع در فرآوری آب چغندرقند و نیشکر، وجود نمک های معدنی در محلول های قند در بازیابی ساکارز اختلال ایجاد می کند. نمک های فلزات مختلف اثرات متفاوتی دارند و فلزات قلیایی خاکی مانند کلسیم نسبت به سدیم ملاس زایی بسیار بیشتری دارند. وجود کلسیم در محلول های پالایشگاهی نیز مشکل ساز هستند، زیرا نمک های آن در درجه اول باعث ایجاد تشکیل رسوب بر روی دستگاه ها هستند. برای غلبه بر این اثرات نمک، باید آب شکر خام دفع شده را با عبور دادن از بستری از رزین تبادل کاتیونی که در آن هیدروژن از رزین با کاتیون‌های نمک در محلول تعویض می‌شود، یونیزه کرد.

هیدرولیز پلی ساکاریدها و الیگوساکاریدها توسط یون های H+ کاتالیز می شود. جدا شدن ساکارز منجر به مخلوطی از گلوکز و فروکتوز می شود که نور قطبی شده را به سمت چپ می چرخاند. این فرآیند به عنوان وارونگی شناخته می شود. مخلوط حاصل شکر معکوس است که به عسل مصنوعی و شکر مایع تبدیل می شود. شکر مایع، به ویژه، اهمیت زیادی پیدا کرده است، زیرا به طور گسترده ای برای شیرین کردن نوشابه های غیر الکلی مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربرد رزین تبادل یونی برای اینولین

امروزه از اینولین به عنوان یک ماده در تولید مواد غذایی استفاده می شود، به عنوان مثال در ماست به عنوان جایگزین چربی و برای بهبود طعم، بافت و حس دهان استفاده می شود. در سوسیس و کالباس برای افزایش محتوای فیبر مورد استفاده قرار می گیرد. اینولین یکی از افزودنی های غذایی پربیوتیک است. همچنین به عنوان پایه ای برای تولید هیدرولیتیک فروکتوز و الیگو فروکتوز عمل می کند. اینولین را می توان از گیاهانی همچون چغندر، کاسنی و توپینامبور استخراج کرد.

ارائه روشی برای استخراج و جداسازی آسان و کارآمد اینولین از کاسنی و تصفیه (نمک زدایی / رنگ زدایی) آن با یک رزین تبادل یونی اسید قوی امکان پذیر است. اینولین در اصل با یک رزین تبادل یونی اسیدی قوی نمک زدایی می شود، سپس با یک رزین تبادل یونی ضعیف بازی نمک زدایی می شود و سپس با یک باز قوی این کار ادامه می یابد. عملیات رنگ زدایی با رزین مبادله یونی، به دنبال آن عملیات نمک زدایی با رزین تبادل یونی پایه ضعیف و سپس خشک کردن می باشد. با استفاده از این روش به راحتی و با کارآمد بالا می توان اینولین را در صنایع غذایی جدا و خالص کرد.

کروماتوگرافی رزین تبادل یونی در صنایع غذایی

ژلاتین و هیدرولیزهای کلاژن پروتئین کلاژن خالصی هستند که از مواد خام حیوانی خوک، گاو یا ماهی به دست می‌آید. این ماده خام بافت غنی از کلاژن از حیوانات است که برای مصرف انسان تایید شده است و نیازهای تولید ژلاتین و کلاژن را برآورده می کند. پلی پپتیدهای موجود در مواد خام باید با یک فرآیند آنزیمی ملایم  به وزن مولکولی مورد نظر پپتیدها برسند.

برخلاف ژلاتین کلاسیک، پپتیدهای کلاژن یا هیدرولیزهای کلاژن قابلیت ژل شدن ندارند.به منظور برآورده ساختن نیازهای صنایع غذایی، دارویی و آرایشی، نمک زدایی و رنگ زدایی ژلاتین و کلاژن هیدرولیز شده لازم است. به بیان ساده تر رزین های تبادل یونی در فرآیند دمینرالیزاسیون ژلاتین مورداستفاده قرار می گیرد.

رزین تبادل یونی در صنعت آبمیوه سازی

یکی از کاربرد رزین های تبادل یونی در صنایع غذایی برای صنعت آبمیوه سازی است.در صنایع ابمیوه سازی آب سیب و گلابی به عنوان مخلوط آب در نوشابه های گازدار استفاده می شود. آب میوه حاوی تقریباً 12 درصد قند به صورت دی یا مونو ساکارید است. آب سیب و گلابی همچنین حاوی ترکیبات رنگی پلی فنلی است که در حین استخراج به صورت آنزیمی تشکیل می شوند که آنها را می توان با رزین های جاذب حذف کرد. سپس آب شفاف شده با رزین های تبادل یونی غیر معدنی می شود. این آب میوه ها به دلیل محتوای اسید آزاد بالا، قبل از دمیرینالیزاسیون از یک رزین آنیونی ضعیف عبور داده می شوند.

به بیان ساده تر با استفاده از رزین تبادل یونی در صنعت آبمیوه‌ سازی می‌توانید یون‌های فلزات سنگین و یون‌های نیترات موجود در آب میوه را حذف کنید و علاوه بر این این رزین ها، به منظور رنگ‌زدایی، املاح‌زدایی، غبارزدایی و خالص‌سازی آب میوه و حذف پاتولین، آفت‌کش‌ها و سایر باقی‌مانده‌های موجود در آب میوه و اسید زدایی کاربرد دارد.

کاربرد رزین در استخراج اسید سیتریک و اسید لاکتیک

اسید سیتریک مهمترین اسید آلی تولید شده است که به طور گسترده در صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد. عمدتاً از طریق تخمیر غوطه‌ور از منابع مختلف کربوهیدرات‌ها مانند ملاس و محیط‌های مبتنی بر نشاسته تولید می‌شود. اسید لاکتیک یک اسید آلی است که به طور طبیعی در بدن انسان و در غذاهای تخمیر شده وجود دارد. این ماده در طیف گسترده ای از غذاها، نوشیدنی ها، مراقبت های شخصی، مراقبت های بهداشتی، پاک کننده ها، خوراک و غذای حیوانات خانگی و محصولات شیمیایی به عنوان یک تنظیم کننده اسیدیته ملایم با خواص تقویت کننده طعم و ضد باکتری استفاده می شود.

توجه داشته باشید اسیدهای غذایی مانند اسید سیتریک و لاکتیک پس از تخمیر، عمدتاً برای حذف یون های اسید سولفوریک و سولفات نیازمند استفاده از رزین های موثر هستند.

کاربرد رزین مبادله یونی برای نمک زدایی آب پنیر در صنایع لبنی

یکی از کاربرد رزین های تبادل یونی در صنایع غذایی می توان به صنایع لبنی اشاره کرد. آب پنیر دارای مقادیر زیادی نمک های مزاحم به همراه پروتئین های ارزشمند و لاکتوز است. به منظور بازیافت و فرآوری این مواد لازم است آب پنیر با استفاده از رزین مبادله یونی پروتئین ها و لاکتوز آن از نمک استخراج شوند. 

حذف اسیدهای چرب بالا در آبجو و نوشیدنی های الکلی