Выпаривание молока и сыворотки: экономика, портфель, автоматизация

Спрос на концентрированные молочные ингредиенты — сухое молоко, сывороточные белки, лактозу — устойчиво растёт на перспективных экспортных направлениях: в странах Африки, Юго-Восточной Азии, Ближнего Востока. Для белорусских производителей, которые всё активнее ищут альтернативу традиционным рынкам сбыта, — это реальное окно возможностей, но войти в него можно только с качественным продуктом и конкурентной себестоимостью. О том, как современные технологии выпаривания влияют на экономику производства и продуктовый портфель, — Асим Кумар НАЯК, вице-президент по техническим вопросам компании SSP Private Limited, одного из ведущих мировых производителей оборудования для молочной промышленности.

Больше, чем технологическая операция 

Выпаривание — одна из ключевых стадий переработки молока и сыворотки. Но если смотреть шире, именно здесь сырье превращается в продукты с высокой добавленной стоимостью — сухое молоко, сухую молочную сыворотку, сгущенное молоко, белковые концентраты. Здесь формируется основа продуктового портфеля предприятия, и здесь же закладываются главные статьи операционных затрат. Как правило, молоко концентрируют с 8,5–10,0 % сухих веществ до 45–50 %, в то время как сыворотка может достигать 55–60 % сухих веществ, что значительно снижает энергозатраты на сушку. 

Современные выпарные системы — уже не просто оборудование для удаления воды. Они решают три задачи, важные для всего предприятия: 

• снижение себестоимости за счет рекуперации энергии;

• расширение продуктового портфеля — один комплекс позволяет выпускать продукты разных классов и назначений; 

• сокращение зависимости от персонала через глубокую автоматизацию процессов. 

Испаритель с падающей плёнкой: отраслевой стандарт 

В основе большинства современных выпарных систем для молочной промышленности — пленочный испаритель с падающей пленкой (FFE). Принцип прост: молоко или сыворотка тонкой пленкой стекает по внутренней поверхности вертикальных трубок, пока снаружи конденсируется пар, передавая тепло для испарения. 

Именно эта конструкция стала отраслевым стандартом — и не случайно. Очень короткое время контакта продукта с нагревательной поверхностью минимизирует термическое воздействие, что критично для сохранения молочных белков. Равномерная тонкая пленка обеспечивает высокую эффективность теплопередачи. В результате — максимальная производительность при минимальном ущербе для качества продукта. 

По сравнению с молоком, выпаривание сыворотки сопряжено с особыми трудностями: 

• высокое содержание лактозы → склонность к отслаиванию; 

• повышенная вязкость при большом количестве твердых частиц; 

• риск кристаллизации. 

Чтобы справиться с этими проблемами, в системах используются: 

• пленочные испарители (начальные стадии); 

• финишная группа (заключительная концентрация). 

Такое сочетание обеспечивает стабильную работу и высокую концентрацию твердых частиц. 

Экономика: где возникает экономия 

Ключевой рычаг — количество ступеней выпаривания. Каждая дополнительная ступень повторно использует пар, образовавшийся на предыдущей, сокращая потребление энергии. Дополнительный эффект дают технологии рекомпрессии пара — термическая (TVR) и механическая (MVR). Они позволяют повторно использовать вторичный пар внутри системы, еще больше снижая потребление энергии без ущерба для качества продукта.

Сравнение двух типовых конфигураций (расчет: 20 часов в сутки, 300 дней в году) приведено в таблице 1.

Более сложная система окупает себя за счёт операционной экономии — и чем дороже энергоносители, тем быстрее. Это важно учитывать уже на этапе проектирования или модернизации: выбор конфигурации определяет экономику предприятия на годы вперёд.

Продуктовый портфель: одна установка — разные продукты и рынки 

Современная выпарная система позволяет производить сухое молоко разных функциональных классов — в зависимости от температурного режима обработки (таблица 2). Это открывает доступ к различным сегментам рынка без смены оборудования.

Обладая более чем сорокалетним опытом и более чем 700 установками по всему миру, технологии выпаривания SSP составляют основу современных молочных заводов.

Сочетание температурного режима DSI (Direct Steam Injection) и выдержки позволяет точно контролировать функциональные свойства сухого молока (таблица 3).

Рынки Африки и Юго-Восточной Азии — крупнейшие импортеры сухого цельного и обезжиренного молока, где оно используется и как самостоятельный продукт, и как сырье для местной пищевой промышленности. Ближний Восток предъявляет высокие требования к стабильности качества и срокам хранения. Гибкость выпарной системы — возможность переключаться между классами продукта — становится прямым конкурентным преимуществом при работе с разными рынками. 

Переработка сыворотки в Беларуси давно стала нормой — 100 % объема идет в дело. Но норма и максимум — не одно и то же. Современные выпарные системы позволяют выйти за пределы стандартных сывороточных продуктов: белковые концентраты и лактозные фракции с высокой степенью очистки востребованы в спортивном питании и фармацевтике — сегментах с другой маржинальностью и другими экспортными перспективами.

Автоматизация: точность, воспроизводимость, независимость от человеческого фактора 

Современные выпарные комплексы строятся на базе ПЛК (программируемых логических контроллеров) и SCADA (систем диспетчерского управления и сбора данных) — систем, которые непрерывно контролируют и автоматически регулируют все критические параметры процесса: температуру, давление, расход, уровень вакуума. 

Что это дает на практике: 

• стабильность процесса: параметры выдерживаются точно — вне зависимости от смены, оператора или изменений в составе сырья;

• воспроизводимость качества: исключается человеческий фактор там, где он наиболее критичен — при управлении термическим режимом и концентрацией; 

• автоматическая мойка (CIP): цикл очистки запускается и выполняется без участия персонала — сокращается время простоя и обеспечивается стабильная гигиена;

• удаленная диагностика: специалисты поставщика подключаются к системе и устраняют неполадку дистанционно — это особенно важно там, где сервисная инфраструктура ограничена или поставщик находится далеко. 

Автоматизация также напрямую влияет на численность персонала: процесс ведется в автоматическом режиме, оператор контролирует, а не управляет вручную. 

Надёжность и микробиологический контроль 

Микробиологические риски в производстве — это рекламации, возвраты, потеря контрактов. На экспортных рынках, особенно в странах с жесткими требованиями к импортируемому продовольствию, микробиологические показатели становятся условием входа на рынок, а не просто внутренним стандартом. 

Современные выпарные системы снижают эти риски на уровне самой технологии, без дополнительных организационных усилий. Микробиологический контроль, особенно спорообразующих бактерий, — важнейшая функция систем выпаривания молочных продуктов (термофильный нагрев, DSI и контроль спор). В современных системах используется быстрый нагрев от 45 до примерно 70 °C перед применением DSI. 

Быстрый нагрев продукта перед концентрированием подавляет вегетативные микроорганизмы и частично — споры. Это не дополнительная опция, а стандартная часть процесса. Равномерное распределение продукта по поверхности теплообмена и автоматизированные CIP-циклы исключают накопление загрязнений — главного источника микробиологических рисков при длительной работе. 

Что важно при выборе системы 

Выбор конфигурации выпарного комплекса — это всегда баланс между инвестициями и операционной отдачей. 

Среди ключевых параметров: 

• операционная экономия — насколько снижается расход энергии по сравнению с текущей или альтернативной конфигурацией; 

• продуктовая гибкость — какие классы продуктов и рынки открывает данная система; 

• степень автоматизации — как изменяются потребность в персонале и зависимость от человеческого фактора;

• надежность и поддержка — насколько быстро устраняются нештатные ситуации, и есть ли удаленный доступ поставщика. 

По мере развития молочной промышленности передовые технологии выпаривания, подобные разработанным компанией SSP Private Limited, будут всё более востребованы для удовлетворения растущего спроса на высококачественные молочные ингредиенты во всем мире.

SSP Pvt Limited 
www.sspindia.com 
Региональное представительство: www.ssp-belarus.by