1 - جداسازی ماکرومولکول( Macromolecules) و مواد سوسپانسیونی از موادی که دارای وزن مولکولی کمتری می باشند.

2 - غلیظ ماکرومولکول ها و ذرات سوسپانسیون جدا شده وکاهش حجم محلول نسبت به حجم اولیه.

از نظر تئوریک جداسازی کامل مولکولهای کوچک از ماکرومولکول ها با افزودن آب امکان پذیر می باشد، بدین صورت که پس از افزودن آب مجددا فرایند فراپالایش را انجام می دهند به این فرایند دیافیلتراسیون ( Difiltration ) می گویند.

در فرایند فراپالایش، بسته به درجه جداسازی یا تغلیظ، دو فاز مایع یکی به نام فاز ماندگار یا بخش تغلیظ شده ( Concentrates or retentates ) ودیگری به نام فاز عبوری یا پساب (Permeates) با ترکیبات و خواص متفاوت حاصل می گردد که از نظر ترکیب و خواص کاملا با سیال اولیه تفاوت دارند و برای تولید محصولات متفاوتی به کار برده می شوند. از طرف دیگر عبور مواد از داخل سیستم فراپالایش موجب کاهش ورود موادآلاینده درفاضلاب شده و بیانی دیگر مواد با ارزشی را از فاضلاب بدست می آورد.

فراپالایش بر همان اساس سایر فرایندهای غشایی عمل میکند( یعنی جداسازی مکانیکی مولکول ها ) و می تواند در محدوده ای عادی دما انجام پذیرد. در این محدوده از دما سوسپانسیون شده دچار تغییرات شیمیایی یا فیزیکی نمی شوند و خواص آنها تغییر نمی یابد.

یکی از جنبه هایی که فراپالایش را از سایر فرایندهای غشایی متمایز می سازد توانایی آن در حفظ و ثابت نگهداشتن مقدار سیال نفوذ یافته از غشا می باشد در حالیکه هیچ وسیله ای برای شستشوی غشا از مواد جامد رسوبی بکار گرفته نمی شود. چرخش سیال باعث میگردد تا نیروهای رانشی بطور مداوم مواد رسوبی را از روی غشا منتقل نمایند وبدین طریق از تجمع ذرات برروی سطح غشا جلوگیری می گردد.

فراپالایش را میتوان در اندازه و سیستم های متفاوتی بکارگرفت، قابلیت انعطاف پذیری فرایند فراپالایش این امر را امکان پذیر می سازد که از آن درحد آزمایشگاهی تا مقیاسهای بزرگتر صنعتی در سیستم های مداوم و غیر مداوم استفاده نمود.

فراپالایش می تواند آب مازاد سیال را بدون آنکه آن را بصورت بخار یا جامد درآورد، جدا سازد.در نتیجه در مقدار مصرف انرژی صرفه جویی قابل ملاحظه ای بعمل می آید. سادگی تجهیزات انتقال حرارت و ملزومات بازیافت حرارت در فراپالایش، امکان استفاده از آن را حتی در مزارع دامپروری فراهم می سازد.

1 _ اندازه سوراخ و منافذ در غشاهای فراپالایش در محدوده گسترده ای قرار دارد این امر توانایی آنها را در جداسازی دقیق و جزء به جزء پروتئین ها محدود می سازد.

2_ مسئله گرفتگی غشاها از نکات مهم و قابل توجه می باشد که ضرورت شستشوی دورهای و تمهیدات بهداشتی را طلب می نماید، باید توجه داشت که تناوب عملیات تمیز باعث کاهش عمر غشاها میگردد.

3 _ اغلب غشاها مقاومت نابسنده ای ( nsufficient ) در مقابل مواد شیمیایی و دما ندارند.

4 _ خشک شدن و دوباره خیس کردن، اثرات ناخواسته ای بر روی بعضی غشاها باقی میگذارد .

قطعا ادامه بررسی ها برای ساخت غشاهای مناسب تر در آینده نزدیک بر این محدودیت ها غلبه خواهد نمود.

فراپالایش دارای کارایی بالقوی متعددی در صنایع لبنیات می باشد. برخی از این توانایی ها دردهه های اخیر کشف شده اند و بدون شک استفاده های متعدد دیگری در آینده نزدیک در این زمینه شناسایی خواهند شد.

تاریخچه جداسازی مواد کلوئیدی از محلول ها توسط صافی های غشایی به قرن گذشته برمیگردد. جداسازی آنزیم های و پروتئین ها در مقیاس آزمایشگاهی بوسیله غشاهای نیمه تراوا( Semi – Permrable ) با دیالیز( Dialysis ) انجام می پذیرفت. بدلیل کسل کننده بودن و نیاز به مدت طولان در این روش، تلاشی جهت بکارگیری آن در مقیاس صنعتی برای جداسازی مواد کلوئیدی و تغلیظ صورت نمی پذیرفت.

تکامل و توسعه فراپالایش در مقیاس صنعتی، پس از اکتشاف غشاهای نامتقارن( اسمیتریک Asymmetric ) به وسیله لئو و سوری راجان ( Loeb & Sourirajan ) در سال 1962 پدید آمد، هر چند اهداف این دو نفر تولید غشاهایی برای نمک زدایی آب دریا به طریق اسمزمعکوس بود . مدت کوتاهی پس از آن غشاهای فراپالایش نامتقارن(اسمیتریک) با شدت نفوذ بالا، خواص انتقال جرم مناسب و مقاومت مکانیکی خوب ابداع وکشف گردید.

تحقیقات برای دستیابی به یک ساختمان مناسب برای فراپالایش موجب ابداع شکل لوله ای (Tubular ) صافی ها گردید، در سال 1969 شرکت DDS طرح صحفه و قاب را برای سیستم فراپالایش ابداع نمود ودر همان زمان اشکال مختلف فراپالایش بطوری تجاری در اختیار عموم قرار گرفت. از آن پس یک توسعه بسیار سریع در تجهیزات و ساختار غشاهای فراپالایش پدید آمد.

جالب توجه بودن فراپالایش برای دانشمندان صنایع لبنی و همچنین زمینه های مساعد گسترش این فن آوری در صنعت لبنی موجب رشد بسیار سریع آن به موازات یافته های نو در این صنعت گردید. در واقع تفکیک دو عامل فرایندهای فراپالایش وکاربرد آنها درصنایع لبنی بسیار مشکل است.

بررسی مقالت نشان داده است که استفاده از فراپالایش در صنایع لبنی قبل از سال 1970 رایج نبوده است در نشریه خلا صه علوم لبنی( Dairy science abstracts ) فقط یازده خلاصه مقاله در سال 1971 در زمینه فراپالایش موجود بود. درطی سال ها 79 _ 1972 تعداد مقالات در این نشریه به تعداد 886 عدد افزایش یافته و بالغ بر 1500 مقاله در فواصل زمانی سالهای 87 _ 1980 در این زمینه نوشته شده است. این مطلب نشانه ارتباط گسترده صنایع لبنیات با فرایند فراپالایش می باشد. موضوع مقالات نیز در طی این سال تغیرات قابل توجه ای را نشان می دهد.در اوایل(79 _1972 ) عمده موضوعات تحقیقی به جنبه های تئوری بطور مثال مکانیسم گرفتگی غشاها و عوامل موثر برای کاربرد موثر فراپالایش در فرایند آب پنیر، شیر و پنیر نرم معطوف بوده است.

تحقیقات زیادی بر روی کاربردهای فراپالایش در صنایع لبنی آمریکا و کشورهای اروپای غربی از ابتدای معرفی این فناوری صورت پذیرفته است. فراپالایش موضوع برگزاری چندین سمپوزیوم در سراسر دنیا به خصوص درکاربردهای آن در صنایع لبنی بوده است. توسعه فراپالایش در این سطح در مقالات متعددی بررسی شده است.

اولین کاربرد فراپالایش در صنایع لبنی با جداسازی و تغلیظ پروتئین های آب پنیر آغازگردید. سه کارخانه برای فرایند آب پنیر با استفاده از سیستم فراپالایش در سال 1972 راه اندازی شدند. در سالهای اخیر کاربرد فراپالایش در فرایند آب پنیر بطور قابل ملاحظه ای گسترش یافته است. تا پایان سال 1983 حدود 80000 متر مربع سطوح غشایی مشغول کار بودند که عمدتا در ایالات متحده برای تبدیل آب پنیر به پروتئین آب پنیر تغلیظ مورد استفاده قرار داشتند. تمایل برای استفاده از فراپالایش در فرایند آب پنیر رو به افزایش می باشد. امروزه تقریبا سالانه 9 درصد آب پنیر تولیدی در جهان به وسیله سیستم فراپالایش به مقدار 70000 _ 40000 تن کنسانتره پروتئینی آب پنیر( با توجه به مقدار پروتئین موجود در آنها) تبدیل می گردند.

1 _ تولید پنیرهای سخت و نیمه سخت، تلاش های اولیه برای تولید این نوع پنیرها توسط فراپالایش چندان موفق نبوده است. ممکن است بتوان با بهبود تجهیزات و افزایش تجارب در مقیاس های آزمایشگاهی، به موفقیت هایی در این زمینه دست یافت.

2 _ تولید کنسانتره محصولات جدید، کنسانتره های فراپالایش شده شیر را میتوان به عنوان دست مایه ای برای تولید کنسانتره های جدید شیر قرار داد.

3 _ فراپالایش شیر در مزارع دامپروری، آزمایشات در فرانسه و آمریکا حاکی از امکان پذیر بودن استفاده از فراپالایش در مزارع دامپروری می باشد. متعاقبا شیر تغلیظ شده را برای ساختن پنیر به کارخانه های اصلی می برند. پساب ( Permeat ) حاصله نیز در دامداری برای تغذیه دام ها بکار برده می شود.

4 _تهیه پروتئین آب پنیر هیدرولیز شده برای مصارف دارویی

5 _ جداسازی پروتئین های شیر، با تفکیکی جزء به جزء پروتئین های شیر برای مصارف ویژه.

6_ بیو راکتورهای غشایی( ترکیبی از تخمیر میکروبی یا هیدرولیز آنزیمی وعملیلت جداسازی مداوم محصولات از محیط، توسط فراپالایش )  این تمهید میتواند کارایی تخمیر و محصولات آنزیمی را افزایش می دهد. با استفاده از آب پنیر یا پساب بعنوان محیط کشت تخمیری، محصولات مختلفی را میتوان تولید نمود.

7 _ جداسازی جزء به جزء پروتئین های هیدرولیز شده و تهیه پپتیدها برای مصارف تغذیه ای خاص یا کارکرد های صنعتی، برای مثال یک مورفوپپتید و یا یک پپتید با کشش سطحی بالا را میتوان از بتا کازئین هیدرولیز شده، بوسیله بکارگیری فراپالایش تهیه نمود

دورنمای کاربردهای فراپالایش در صنایع لبنی :

گسترش کاربرد های صنعتی :

فعالیت های رو به گسترش :

تاریخچه :

محدودیت های فن آوری غشایی را میتوان به شرح زیر برشمرد :