Среди первостепенных проблем, которые предполагается решить на основе внедрения мембранных процессов в реальный сектор экономики РФ, особо подчеркнута переработка молочной сыворотки. Мембранные технологии могут значительно повысить выход готовой продукции и , соответственно, снизить долю выбросов в окружающую среду. Эффективность производства, как известно, оценивают, в первую очередь, по экономическим показателям. Мембранные установки, несмотря на достаточно высокую стоимость, могут окупаться в короткие сроки (4-12 месяцев).
Использование мембранных технологий позволяют реализовать:
- фракционирование отдельных компонентов и получение их определенного соотношения (возможность регулирования состава и свойств)
- безотходность технологии при сравнительно небольших энергозатратах;
- экологичность применяемых технологических операций и процессов;
- минимальное воздействие на сырье;
- создание на основе молочной сыворотки новых молочных продуктов с пониженной калорийностью и повышенной биологической ценностью.
Нанофильтрация (НФ) - это процесс позволяющий не только сконцентрировать молочное сырье, но и частично выделить из него минеральные вещества. На выходе, в зависимости от реализации НФ - процесса, получают сывороточные концентраты с массовой долей сухих веществ 18-24 % и уровнем деминерализации 20-40 %.
Применительно к России, особенно актуальным является использование нанофильтрации при переработке молочной сыворотки в сгущенные и сухие концентраты. Учитывая относительно невысокое содержание сухих веществ в молочной сыворотке (в 2 раза меньше чем в натуральном молоке) и связанную с этим высокую энергоемкость традиционных способов, направленных на удаление влаги (вакуум-выпаривание и сушка), актуальной задачей являться поиск энергоэкономных способов концентрирования. Вот почему на российских предприятиях, где повсеместно используются вакуум-выпарные аппараты циркуляционного типа, а также сушильные установки, веденные в эксплуатацию более 20-ти лет назад, нет альтернативы освоению нового способа концентрирования молочной сыворотки, а именно нанофильтрации. Дополнительным преимуществом НФ является возможность осуществления процесса пр и низких температурах, что очень важно для сохранения нативных свойств термолабильных фракций белков (альбуминов и глобулинов), а так же возможность одновременной частичной деминерализации сыворотки (удельный вес зольных элементов в составе которой почти в 2 раза выше, чем в молоке). Указанные преимущества позволяют одновременно регулировать состав и свойства получаемого сывороточного концентрата.
Неоспоримым плюсом освоения метода НФ является возможность организации предконцентрирования молочной сыворотки на предприятиях малой и средней мощности, не располагающих достаточными техническими средствами для использования вакуум-выпарного оборудования.НФ дает возможность небольшим молочным заводам России получать дополнительную прибыль за счет предконцентрирования сыворотки на этих предприятиях и доставки концентрата на "головные" предприятия для централизованной переработки (например, сушки), что позволит не только наиболее использовать сырьевые ресурсы, но и сократить в 3-4 раза транспортные расходы.
Как любой новый процесс, внедряемый в технологическую схему промышленной переработки молочной сыворотки, нанофильтрация требует адаптации к свойствам используемого сырья.Эффективность осуществления процесса НФ зависит, с одной стороны, от состава молочной сыворотки, а с другой стороны, от конструктивных особенностей НФ-установки и, в частности, используемых мембран.
В соответствии с реалиями настоящего времени во ВНИИМС совместно с компанией ООО "Альтаир" проводятся комплексные исследования, направленные на установление закономерностей процессов концентрирования и де минерализации подсырной сыворотки методом нанофильтрации с целью выявления критериальных показателей селективности и проницаемости мембран, определения оптимального уровня содержания сухих веществ и деминирализции ретената.
Для предоставления исследований представлена пилотная установка ООО "Альтаир" для концентрирования молока и продуктов его переработки, оснащенная мембранным рулонным фильтрующим элементом РФ Э 45-300, изготовленным на основе НФ-мембранны российского производства.
В таблице приведены результаты исследований по нанофильтрации подсырной несоленой
сыворотки,полученные при давлении насоса 19 бар и температуре процесса 50-55 0С
| Показатели | Исходная сыворотка | Ретенат (концентрат) | Пермеат (НФ-фильтрат) |
| плотность, кг/м3 | 1022 ± 0001 | 1084 ± 0010 | 1002±0002 |
| рН | 5,85 ± 0,05 | 5,80 ± 0,05 | 5,08 ± 0,10 |
| массовая доля сухих веществ, % | 6,17 ± 0,13 | 22,25 ± 1,00 | 1,08 ± 0,02 |
| удельная электропроводность, мСм/см | 6,97 ± 0,37 | 6,71 ± 0,04 | 7,04 ± 0,05 |
| степень концентрирования | 3,62 ± 0,02 | ||
Полученные сывороточные концентраты обладают хорошими органолептическими показателями, что обеспечивают возможность их использования в составе различных пищевых продуктов, в том числе молочных. Это позволит предприятиям получать значительную прибыль за счет вовлечения в состав пищевых продуктов менее затратных, но менее качественных сывороточных концентратов, что очень актуально в условиях дефицита молокосырья и повышения стоимости молока изготовляемого.
Резюмирую вышеизложенное, следует оценить все преимущества процесса нанофильтрации молочной сыворотки:
- снижается массовая доля минеральных веществ в ретенатах, в результате чего "теряются" сывороточные тона во вкусе продуктов из сыворотки;
- значительно сокращаются эксплуатационные затраты на проведение процессов сгущения сушки, так как часть влаги удаляется на стадии фильтрации;
- снижаются транспортные расходы при доставке предконцентрированной и частично деминерализованной молочной сыворотки на централизованные предприятия;
- исключается загрязнение окружающей среды компонентами молока, так как все его составные части используются в полном объеме.
В.Н. Санков, директор ООО "Альтаир"
А.Г. Коломийцев, технический директор ООО "Альтаир"
Т.А. Волкова, зав. лабораторией использования вторичного молочного сырья и экологии ГНУ ВНИИМС.
