Переработка молока с использованием мембранных методов

16/12/17

Мембранная фильтрация сегодня находит широкое применение в молочной промышленности и играет решающую роль в разработке и производстве новых, инновационных продуктов и пищевых ингредиентов. На многих молочных предприятиях мембранная фильтрация давно и успешно используется для сгущения молока и сыворотки, очистки солевого раствора, разделения молока и сыворотки на фракции, выделения белковых компонентов и является привлекательной альтернативой традиционным процессам переработки.

Мембранная фильтрация - это технология фильтрации с помощью полу­проницаемых мембран, позволяющая произвести разделение эмульсии (молоко, сыворотка) на составляющие. Создаваемая разница в давлении заставляет частицы, которые меньше, чем пора мембраны, проникать через мембрану («пермеат»), в то время как оставшиеся компоненты задерживаются («ретентат», «концентрат»). Входящий поток продукта направляется параллельно мембране, что не позволяет загрязняться поверхности мембраны во время процесса разделения компонентов. Этот процесс называется поточной фильтрацией. В зависимости от плотности мембраны, процессы разделяют на обратный осмос (RO), нанофильтрацию (NF), ультрафильтрацию (UF) и микрофильтрацию (MF).

Наиболее широкое применение в молочной отрасли получила мембранная фильтрация в сфере переработки молочной сыворотки.

Посредством установки RO можно произвести предварительное сгущение сыворотки до 4 раз. Пермеат в данном случае представляет собой технологическую воду, используемую в дальнейшем для мойки оборудования, наружной мойки цехов или иных целей. Концентрат сыворотки проходит дальнейшую переработку или используется на корм скоту.

При сгущении сыворотки посредством NF происходит частичная деми­нерализация, что делает переработку соленой подсырной сыворотки более эффективной и экономически целесообразной. Сыворотка, переработанная посредством RO или NF, может быть направлена на дальнейшее производства сухого порошка.

Ультрафильтрация позволяет сконцентрировать сывороточные белки наряду с отделением минералов и лактозы. Обычно установки UF используются для производства белкового сывороточного концентрата (WPC) с содержанием белка в сухих веществах от 34 до 85 %. Используя дополнительную переработку, например хроматографию или MF, можно полностью изолировать белки и получить сывороточный белковый изолят (WPI), представляющий только белковую фракцию. Как на WPC, так и на WPI имеется неограниченный спрос в Европе, а в некоторых странах WPC и WPI являются биржевыми товарами.

Обратный осмос широко используется для предварительной концентрации молока перед отправкой на вакуум-выпарную установку для получения сухого молока, что значительно сокращает объем выпариваемой влаги, освобождает дополнительный ресурс вакуум-выпарных установок и снижает энергопотребление. При использовании UF для концентрации молока получается концентрат с высоким содержанием белка, с параллельным отделением лактозы и минералов. Концентрат используется для производства различных видов белкового концентрата (MPC) или (при дальнейшей изоляции белков) для производства молочного белкового изолята (MPI).

Стандартизация белка. Обычно содержание белка в молоке варьируется от 2,8 до 3,6%, но оно легко стандартизируется посредством установки UF. Данная технология стандартизации белка несет существенные экономические выгоды и широко используется при производстве йогуртов, сухого молока, сыров и прочих продуктов. Например, при производстве сыров часто используется технология, при которой производится UF-сгущение молока, в результате которого содержание белка в смеси повышается (частично удаляется вода из молока), после чего, в соответствии с технологическими параметрами соотношения белок - жир, на сепараторе доводится необходимое содержание жира и смесь подается в сыроизготовители. В итоге мы получаем обогащенную смесь и 20 - 25% экономию по использованию электроэнергии, пара, заквасок, применяемых на меньшее количество смеси с тем же выходом готового продукта. Особенно большое значение стандартизация белка имеет для производителей сухих молочных продуктов, при производстве которых благодаря понижению уровня белка до требуемых норм можно добиться значительной экономии сырья и направить отделенные белки на производство сопутствующих товаров.

Микрофильтрация - относительно новая технология для молочного производства. Она обеспечивает возможности для регулирования содержания казеина в молоке или для удаления микроорганизмов. Компания поставляет установки MF по разделению белковых фракций. Чрезвычайно важное значение это имеет для производителей казеина, поскольку предварительное отделение казеиновой фракции от альбуминовой и глобулиновой позволяет получить сгущенный концентрат, в который переходит весь казеин. Отфильтрованный пермеат представляет собой «идеальную сыворотку», которая не прошла никакой температурной обработки, в нее не вносились никакие закваски и консерванты, что делает этот продукт чрезвычайно ценным, поскольку сохранены все первоначальные свойства сывороточных белков. Это очень важно для производителей КСБ (WPC).

Установки UF с пластинчатыми мембранными элементами дают возможность производить широкий спектр молочных продуктов, таких, как йогурты и крем-сыры , творожные и сливочные сыры, продукты для детского питания посредством полной концентрации молока. После ферментации продукт сгущается до необходимого уровня, проходит окончательную обработку, в ретентат добавляют культуры, сычужок и прочие компоненты и отправляют прямо на упаковку.

Специальный концепт - установка по очистке солевого раствора методом MF - позволяет получить абсолютно чистый рассол в солильных бассейнах и избежать образования на поверхности сыра «черных точек», «цветения», плесени.

Таким образом, мембранные методы дают широкие возможности для сгущения молока и сыворотки, разделения их на фракции и получения новых видов молочных продуктов, позволяют перерабатывать кислую творожную или казеиновую сыворотку. Имея, например, 100т сыворотки/молока в сутки, в результате концентрации посредством мембранных установок можно получить 30т концентрата и 70т воды, которая может быть возвращена в технологический процесс для мойки оборудования или в качестве питания котлов. Это обеспечивает экономию на энергозатратах и затратах по газу / пару при последующем сгущении на вакуум-выпарных аппаратах, а также позволяет снизить водозабор на предприятии.

Сгущение молока и сыворотки дает возможность предприятиям, не имеющим своих собственных мощностей по сушке, которым приходится транспортировать сыворотку на другие предприятия, существенно (приблизительно в 3 - 4 раза) снизить затраты на ее транспортирование.

 

Комплексное использование различных методов мембранной фильтрации на предприятиях открывает широкие возможности в производстве новых видов молочных продуктов: новые виды сыров, творогов, питьевых молочных продуктов для диабетиков. Производство всех этих продуктов с использованием современных мембранных технологий позволяет значительно снизить производственные затраты на разработку и внедрение новых технологий производства.