Разработка линии переработки молочной сыворотки баромембранными методами
В проекте представлена инновационная баромембранная технология переработки молочной сыворотки по принципу безотходного производства. Определены основные режимные параметры процесса, позволяющие перейти непосредственно к проектированию и созданию инновационной баромембранной установки для переработки сыворотки предложенным методом.
Основная область применения результатов исследования – переработка сыворотки предприятиями молочной промышленности. В проекте решается проблема утилизации сыворотки молочными предприятиями и построения цикла безотходного производства высококачественных пищевых продуктов на основе сыворотки и ее концентратов.
Так как молочная сыворотка богата многими ценными компонентами, комплексная переработка сыворотки позволяет получать уникальные и дорогие продукты – чистую лактозу, сухую деминерализованную молочную сыворотку и т. д., но организация такого производства сложна, так как требует больших финансовых вложений. В качестве альтернативы предложено концентрировать молочную сыворотку без какой-либо предварительной подготовки, что повышает окупаемость вложений и создает дополнительную прибыль молочному предприятию за счет реализации продуктов переработки сыворотки. Сывороточный концентрат, с содержанием 20% и более сухих растворенных веществ, может использоваться как самостоятельный продукт во многих отраслях пищевой промышленности, а также на собственном предприятии.
В основу проекта положена научная идея концентрирования молочной сыворотки с помощью баромембранных технологий, в частности ультрафильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса, которые позволяют получать высококачественный продукт. При этом в концентрате остаются в нативном состоянии все белковые вещества, так как процесс протекает без нагрева сыворотки и значительно снижаются затраты энергии по сравнению с концентрированием методом выпаривания.
В проекте решена проблема необходимости тщательной подготовки сыворотки перед подачей в мембранный блок, обусловленная конструкцией мембранных элементов рулонного или спирального типа, применяемых зарубежными и отечественными разработчиками мембранного оборудования.
Установлено, что процесс концентрирования должен состоять из двух стадий – ультрафильтрации на первом этапе и нанофильтрации (обратном осмосе) на заключительном этапе. При этом процесс ультрафильтрации необходимо осуществлять с применением керамических мембран, которые не требуют подготовки сыворотки, имеют срок эксплуатации в 3–5 раз больше по сравнению с полимерными и значительно проще регенерируются.
В лабораторных условиях проведены экспериментальные исследования, подтверждающие эффективность предложенных технологических решений, а также разработан специальный гидродинамический режим («эффект однократного импульса»), значительно снижающий негативное влияние концентрационной поляризации на процесс разделения сыворотки.
Разработанная инновационная баромембранная технология переработки сыворотки позволяет полностью исключить какую-либо подготовку сыворотки перед подачей в мембранный блок, за счет чего снижаются затраты предприятия и повышается производительность линии. Проект позволяет перейти непосредственно к созданию мембранной установки для переработки сыворотки в две стадии: ультрафильтрации и нанофильтрации (обратного осмоса) и внедрению данной инновационной технологии и оборудования для ее осуществления в агропромышленный комплекс России.
