In den letzten Jahren wurden Graphenoxidmembranen hauptsächlich zur Meerwasserentsalzung und Farbstofftrennung eingesetzt. Membranen haben jedoch ein breites Anwendungsspektrum, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie.
Ein Forschungsteam des Global Aquatic Innovation Center der Shinshu-Universität hat die Anwendung von Graphenoxidmembranen in Milch untersucht. Diese Art von Membran bildet üblicherweise eine dichte Schmutzschicht (Kohlenstoff, „Graphenoxidmembranen für laktosefreie Milch“ auf Polymermembranen).
Die von Laktose und Wasser durchdrungene Graphenoxidmembran wird verschlossen; Fette, Proteine und Makromoleküle verbleiben in der Milch.
Graphenoxidmembranen bilden poröse Ablagerungsschichten, wodurch ihre Filtrationsleistung besser erhalten bleibt als bei handelsüblichen Polymermembranen. Die einzigartige chemische Zusammensetzung und der Schichtaufbau der Graphenoxidmembran ermöglichen eine verbesserte Durchlässigkeit für Laktose und Wasser, während Fett, Proteine und einige Mineralstoffe zurückgehalten werden. Dadurch bleiben Textur, Geschmack und Nährwert der Milch im Vergleich zu handelsüblichen Polymerfolien besser erhalten.
Dank der einzigartigen Schichtstruktur der porösen Ablagerungsschicht und der Graphenoxidmembran ist die Laktosekonzentration und der Laktosepermeationsfluss deutlich höher als bei kommerziellen Nanofiltrationsmembranen. Durch die Verwendung einer Trägermembran mit einer Porengröße von 1 μm als Graphenoxidmembran wird die irreversible Kontamination reduziert. Dies führt zur Bildung einer porösen Ablagerungsschicht, die eine höhere Wasserrückgewinnungsrate nach der Milchfiltration ermöglicht.
Diese wegweisende Arbeit unterstreicht die hervorragenden Antifouling-Eigenschaften und die hohe Selektivität gegenüber Laktose und demonstriert die Anwendung von Graphenoxidmembranen in der Lebensmittelindustrie, insbesondere in der Milchindustrie. Das Verfahren birgt das große Potenzial, Zucker aus Getränken zu entfernen und gleichzeitig andere Inhaltsstoffe zu erhalten, wodurch deren Nährwert gesteigert wird.
Die hohen Antifouling-Eigenschaften organischer Lösungen (wie Milch) machen sie auch für andere Anwendungen (z. B. Abwasserbehandlung und medizinische Anwendungen) ideal. Die Gruppe plant, die Anwendung von Graphenoxidfilmen weiter zu erforschen.
Diese Arbeit basiert auf den vorherigen Forschungsergebnissen der Gruppe, insbesondere der Entwicklung von gesprühten Graphenoxidmembranen („Effektive NaCl- und Farbstoffrückhaltung von hybriden Graphenoxid/Graphen-Schichtmembranen“) zur Meerwasserentsalzung mittels natürlicher Nanotechnologie. Die Membran weist durch das Aufbringen weniger Graphenschichten eine erhöhte chemische Stabilität auf und zeigt nach fünf Tagen Betrieb eine stabile Filtrationsleistung. Darüber hinaus ist das Sprühbeschichtungsverfahren hinsichtlich der Skalierbarkeit sehr vielversprechend.
Diese wegweisende Arbeit unterstreicht die hervorragenden Antifouling-Eigenschaften und die hohe Selektivität gegenüber Laktose und demonstriert die Anwendung von Graphenoxidmembranen in der Lebensmittelindustrie, insbesondere in der Milchindustrie. Das Verfahren birgt das große Potenzial, Zucker aus Getränken zu entfernen und gleichzeitig andere Inhaltsstoffe zu erhalten, wodurch deren Nährwert gesteigert wird.
Die hohen Antifouling-Eigenschaften organischer Lösungen (wie Milch) machen sie auch für andere Anwendungen (z. B. Abwasserbehandlung und medizinische Anwendungen) ideal. Die Gruppe plant, die Anwendung von Graphenoxidfilmen weiter zu erforschen.
Diese Arbeit basiert auf den vorherigen Forschungsergebnissen der Gruppe, insbesondere der Entwicklung von gesprühten Graphenoxidmembranen („Effektive NaCl- und Farbstoffrückhaltung von hybriden Graphenoxid/Graphen-Schichtmembranen“) zur Meerwasserentsalzung mittels natürlicher Nanotechnologie. Die Membran weist durch das Aufbringen weniger Graphenschichten eine erhöhte chemische Stabilität auf und zeigt nach fünf Tagen Betrieb eine stabile Filtrationsleistung. Darüber hinaus ist das Sprühbeschichtungsverfahren hinsichtlich der Skalierbarkeit sehr vielversprechend.
Veröffentlichungsdatum: 20. Juli 2021
