Эффективность применения процесса ультрафильтрации в аграрно-промышленном комплексе

Из всех видов мембранного разделения ультрафильтрация нашла наиболее разнообразное применение.

В технологии сахарного производства одним из перспективных направлений является очистка диффузионного сока сахарной свеклы от механических включений и веществ с размерами частиц, превышающих размер молекулы сахара с помощью процесса пульсационной ультрафильтрации. Это позволяет получать чистый, свободный от коллоидов фильтрат, идущий непосредственно на кристаллизацию сахарозы. При этом выход сахара увеличивается на 0,04% к массе свеклы по сравнения с типовой схемой очистки.

Ульрафильтрация успешно заменяет пастеризацию пива. При этом из пива удаляются бактерии и высокомолекулярные вещества, ухудшающие его качество и снижающие стабильность. Стоимость обработки пива ультрафильтрацией в 2,5 раза меньше чем пастеризация.

Ульрафильтрация — наиболее часто применяемый мембранный процесс при переработке молочного сырья, ультрафильтрации подвергают цельное молоко, обезжиренное молоко, предварительно сквашенное молоко, а также сыворотку.

Предварительное концентрирование молока путем УФ увеличивает массовую долю сухих веществ в среднем с 12,5% до 16% и позволяет удвоить производительность последующих стадий. При концентрировании цельного молока в 2 раза в технологическую цепочку включается только УФ — система, а основные операции производства сыра осуществляются по общепринятой технологии.

Использование УФ молока повышает выход сыра, например, в производстве сыра Фега расход молока сокращается с 8,5 до 6,5 кг/кг сыра. Кроме того, УФ концентрирование позволяет сократить расход молоко свертывающего фермента (до 60%) и бактериальной закваски, уменьшить время созревания сыра и продолжительность технологического процесса, а также автоматизировать процесс производства и контроля.

В странах с развитой молочной промышленностью (США, Дания, Австралия. Франция и др.) разрабатываются новые технологии производства сыра с использованием концентратов, получаемых ультрафильтрацией.

При производстве сыра и казеина получается около 90% сыворотки от общего объема перерабатываемого молока. Одним из направлений применения УФ является получение белковых концентратов из сыворотки, которые зачем используют в производстве сыра. Другим важным направлением является получение новых продуктов из сыворотки на основе концентратов с высоким содержанием сывороточных белков.

Широкий ассортимент молочных продуктов на основе сыворотки выпускается в Новой Зеландии и Австралии. В 1987 г. в Австралии 26% получаемой сыворотки обрабатывалось с помощью УФ. Крупнейшая по переработке молока компания Rangitaiki Plains Dairy обрабатывает в год 218 тыс. т молока, в результате чего образуется более 100 тыс. г. сыворотки. Для получения сывороточного белка, казеина и лактозы компания использует установки фирмы DDS (Дания). В технологической схеме производства предусмотрены две УФ установки, каждая из которых имеет поверхность мембран 351 м2 и производительность 450 м3/сут. Из 1000 л сыворотки получают 950л пермеата и 40-50 л концентрата, содержащего 14-15% СВ, из которых 11,5-12,5% составляет белок. Далее концентрат нейтрализуют, дополнительно концентрируют и высушивают до содержания влаги 4%. Полученные сывороточные концентраты используют для приготовления сливочного мороженого, выработки сыров и поставляют на экспорт.

Творог, изготовленный с применением процесса улмрафильтрации, отличается от традиционных продуктов своей структурой и большей кремовой консистенцией. Иго вкусовые качества намного лучше, чем в твороге, изготовленном традиционным способом с одинаковым содержанием жира. Важным достоинством новой технологии является то, что при получении творога из обезжиренного молока за счёл повышенного содержания белков его вкусовые и питательные качества выше даже по сравнению с творогом, полученным традиционным способом из нормализованного по жиру молока. Из-за сохранения сывороточных белков вы

ход продукции увеличивается в среднем на 15%. При традиционных методах получения творога с сывороткой уходят сывороточные белки, которые относятся к биологически активным продуктам, а также часть казеиновых белков. Новая технология получения творога, основанная на ультрафильтрации сквашенного молока, обеспечивает сохранение в получаемом твороге сывороточных белков в наливном состоянии и полное выделение казеиновых белков.

При производстве творога методом ультрафильтрации из восстановленного молока выход продукции, вкусовые и питательные качества творога, внешний вид не отличается от творога полученного тем же методом из цельного молока. Уникальная технология ультрафильтрации при производстве творога позволяет максимально сохранить в получаемом твороге наливные сывороточные белки, что определяет его особые биологические и питательные свойства, такой творог содержит оптимальное количество кальция и фосфора. Творог предназначен для питания детей в возрасте с шести месяцев при искусственном и смешанном вскармливании, профилактического лечебного питания детей различных возрастных групп, отстающих в физическом развитии, ослабленных, больных, в до и после операционном периоде, после перенесенных заболеваний, при анорексия и снижении аппетита, с избыточной массой тела и ожирением. Также творог, полученный таким методом, можно использовать в качестве исходного сырья для производства масс, творожных сырков, плавленых сыров и др., при этом себестоимость подобного продукта будет значительно ниже.

Компактность установок ультрафильтрации, незначительный расход химических реагентов и простота обслуживания позволяют обеспечить более низкую себестоимость осветленной воды при ее высоком качестве. Себестоимость осветленной воды, обработанной ультрафильтрационным методом, зависит от производительности установки и качества исходной воды. Для небольших коммерческих установок (производительность менее 100 м3/ч) себестоимость очищенной воды составляет 1,5…3,5 руб/м3. Для крупных установок (производительность более 100 м /ч) себестоимость очищенной воды меньше: 0,5…2,0 руб/м3.

Таким образом, использование мембранных методов значительно упрощает традиционные технологические процессы, позволяет рационально использовать сырье, вспомогательные материалы, электрическую и тепловую энергию, повышает экологическую чистоту производства.