Установки A-LIMА-BIS. Мембранные технологии в переработке молока

Все более важным стимулом для развития молочных технологий становится экономика. Предприятия стремятся минимизировать расходы за счет глубокой переработки молока и сыворотки, снижения себестоимости инженерных сред, оптимизации издержек на экологию. Директор, член правления ООО «Aлима-Бис», кандидат технических наук Януш КРОЛЛ рассказал, как мембранные технологии помогают бизнесу.

Введение

В связи со стремительным развитием технологии переработки молока молочная промышленность столкнулась с вызовом, связанным с вопросом совершенствования производственной базы в соответствии с изменяющимися условиями. Это необходимо для успешного конкурирования на рынке. К молочным продуктам предъявляются все новые требования, касающиеся их качества. Кроме того, важным фактором, стимулирующим развитие процессов переработки молока, является экономия на производстве, то есть уменьшение расходов и полное использование всех ценных компонентов молока. Это касается и побочных продуктов молокопереработки, например сыворотки, которая образуется в процессе изготовления сычужных (сладкая) и творожных (кислая) сыров.

Очередной фактор, заставляющий молочников инвестировать в совершенствование технологических процессов, — снижение себестоимости инженерных сред, в том числе воды, и оптимизация издержек по выполнению молочными заводами требований охраны окружающей среды, включая очистку сточных вод.

Осуществить эти цели можно с помощью мембранных технологий. Благодаря постоянному совершенствованию, их можно применять практически на всех этапах переработки сырья и побочных продуктов молокопереработки, в процессе регенерации воды и т. д.

Мембранные технологии в молочном производстве

Все чаще в производстве молочной продукции применяются не единичные мембранные процессы, а их  совокупность, что позволяет оптимизировать переработку и максимально использовать все компоненты молока.

Кроме того, возможен высокий уровень стандартизации самого процесса и готового продукта как по составу, так и по качеству, по физико-химическим свойствам. И, конечно, мембранные технологии находят широкое применение в производстве сыров.

Стандартизация содержания белка в сырном молоке

Поскольку в молоке содержание жира колеблется, а в готовом продукте оно должно быть постоянным, для сырного молока обычно стандартизируют содержание жира. Однако в течение года изменяется содержание не только жира, но и белка. Последнее сказывается на качестве сыра. Из-за этого производственные параметры сыра приходится приспосабливать к изменяющемуся составу.

Единственная технология, с помощью которой можно проводить стандартизацию содержания белка без применения добавок (таких, как сухое молоко, казеин и концентрированные белки), — процесс ультрафильтрации.

Он позволяет удалить определенный объем безбелковой фракции из молока (пермеата) и отрегулировать содержание белка в нем.

Обычно регулирование проводят в сырном молоке при температуре его приемки (5–8) °С, а также в обезжиренном молоке. Технологический процесс может быть либо непрерывным, либо периодическим (в котором подготавливаются определенные порции молока). Конечное содержание белка должно быть на уровне 3,6–4,0 %.

Увеличение общего содержания белка в сырном молоке от 3,25 до 3,80 % одновременно вызовет уменьшение его объема примерно на 20,0 %.

Стандартизация содержания белка в сырном молоке, без сомнения, приносит пользу, а именно:

— получается больше сыра в сыроизготовителе;
— автоматизируется производственный процесс без необходимости изменений его параметров из-за изменяющегося состава молока;
— более эффективно используется оборудование;
— продукция получается стандартного и одинакового качества.

Кроме стандартизации состава молока, предназначенного для производства сыра, данный процесс можно применять при изготовлении йогурта (увеличение содержания сухих веществ), сухого (стандартизация содержания белка за счет добавки пермеата, то есть сижение общего содержания белка) и питьевого молока.

Микрофильтрация при фракционировании белков

Процесс микрофильтрации позволяет фракционировать обезжиренное молоко на молоко со стандартным или с повышенным содержанием казеина (ретентат) и на сыворотку без жира и казеина (пермеат). Поскольку  фракционирование с применением микрофильтрации не требует высокой термической обработки, бактерий и энзимов-коагулянтов, каждая из фракций содержит исключительно белки неизмененного вида, а это интересно с точки зрения их использования.

Полученный таким образом пермеат — это фракция сывороточных белков, является обезжиренной стерильной сывороткой. Данный продукт — совершенное сырье в производстве белковых изолятов стандартного и высокого качества.

Вторую фракцию, полученную в процессе микрофильтрации (ретентат), можно использовать в производстве сыров (например, для стандартизации содержания казеина) или продукции из казеина (казеинатов).

Фракционирование белков молока — достаточно новая технология. Она предоставляет большие возможности для получения абсолютно новой продукции с измененными свойствами и широким спектром применения. Именно это направление использования мембранных процессов будет стремительно развиваться в ближайшие годы.

Oчистка соляного рассола

Один из самых важных процессов, влияющих на качество сыра, — посолка. Для обеспечения правильного хода процесса посолки необходим контроль за его качеством. Оптимальным является метод, который:

— удалит микроорганизмы, такие как плесни, дрожжи, патогенные бактерии (staphylococus, listeria и др.), micrococus-производимые пигменты, lactobacilus-производимые газы и др.;
— не изменит химический состав рассола (сывороточные белки, фосфат кальция, pH);
— не вызовет денатурализацию сывороточных белков;
— уменьшит до минимума потери соли и воды;
— удалит физические примеси;
— прост и надежен;
— не внесет никаких посторонних частиц либо компонентов в рассол или сыр.

На практике применяются разные методы контроля качества рассола. Один из наиболее интересных и одновременно выполняющих указанные выше требования — метод микрофильтрации. Сегодня это лучшая технология очистки и контроля за качеством рассола.

Преимущества данного метода:

— почти 100%-ная очистка от плесени и дрожжей;
— очень высокий уровень (более 99,4 %) удаления бактерий и спор;
— удаление мертвых клеток и физико-химических примесей;
— нет изменений химических свойств рассола;
— простой, эластичный и непрерывный.

Мембранные технологии для регенерации воды

Важнейшие элементы производственных затрат — затраты на инженерные среды, в том числе на воду. Поэтому важно оптимизировать расход воды и экономно использовать запасы. На многих заводах в результате мембранных процессов (RO, NF) (концентрация сыворотки, пермеата после ультрафильтрации молока) и процессов сгущения (молока, сыворотки, пермеата после ультрафильтрации с использованием вакуум-выпарных аппаратов) образуется очень большое количество воды, которую после соответствующей обработки можно вернуть в технологические процессы. Это значительно уменьшает расход воды и таким образом снижает производственные затраты.

Пример

При переработке в течение одного дня 300 000 кг сыворотки с содержанием 5,5 % сухого вещества при помощи сгущения на установке обратного осмоса RO до 18,0 % сухого вещества получим около 208 000 кг пермеата. При дальнейшем концентрировании сыворотки до содержания сухого вещества 60 % образуется примерно 64 000 кг конденсата. Итак, из 300 000 кг сыворотки можно получить около 272 000 кг так называемой воды из молока.

Как упоминалось выше, невозможно напрямую использовать пермеат или конденсат для производственных процессов, окончательной промывки либо в качестве технической или охлаждающей воды. Это связано, с одной стороны, с составом данных продуктов и, прежде всего, с наличием небелкового азота NPN и минеральных солей, а с другой — с микробиологическими загрязнениями.

Для того, чтобы обеспечить необходимую химическую и микробиологическую чистоту, нужно правильно их обрабатывать-очищать.

Очистка воды осуществляется с использованием мембранных технологий, основанных на процессе обратного осмоса — RO-Polisher. Он позволяет практически полностью убрать химические и биологические загрязнители, содержащиеся в пермеате или конденсате.

С помощью мембранной технологии можно получать микробиологическую воду хорошего химического состава, снижать производственные затраты за счет применения молочной воды, которую можно также использовать:

— для технологических процессов;
— для CIP-мойки, включая окончательное ополаскивание;
— в качестве технической воды для отопления;
— как охлаждающий компонент.

Мембранные биореакторы — будущее в очистке сточных вод

Мембранные биореакторы (MBR) с погружными мембранными модулями — стандарт для будущего поколения биологической очистки сточных вод, поскольку обладают двумя важными преимуществами — высоким уровнем очищения сточных вод и значительно меньшим объемом очистительных установок. Помимо широкого применения при очистке промышленных сточных вод, технология MBR в настоящее время используется также в коммунальных
очистных сооружениях.

Есть несколько причин в пользу применения MBR, одни из самых важных — следующие:

• увеличение мощности существующих очистных сооружений;
• максимальное использование имеющейся инфраструктуры;
• высокое качество фильтрата — возможность повторного использования очищенной воды (также возможен прямой сброс очищенной воды в природные водоемы);
• эффективная очистка;
• устойчивость к изменениям в производстве.

Следует отметить, что для значительной экономии воды применение MBR — наиболее выгодное решение.

Источник: ПРОДУКТ.BY