Оптимизация молочных производств при использовании установок мембранной фильтрации и микропартикуляции

Источник: ИА DairyNews
Современные предприятия по переработке молока становятся все более и более технологичными.
Оптимизация молочных производств при использовании установок мембранной фильтрации и микропартикуляции

Беглое сравнение технологий производства молочной продукции, которые использовались всего десятилетие назад и того, что используется в настоящее время, позволяет сделать вывод, что современное предприятие более эффективно и более экологично, за счет использования технологий, которые получили свое развитие за последние 10 лет. К таким технологиям можно отнести установки мембранной фильтрации. За последнее десятилетие эти установки совершили гигантский скачок. Это связано и с новыми поколениями мембран, которые появились на рынке. В первую очередь, технологический рывок связан с расширением областей применения мембранных установок и их техническим, равно как и технологическим развитием, которое неизбежно последовало за новыми требованиями рынка.

Потребность в выпуске новых типов продуктов, которые будут сочетать в себе, ранее казавшиеся недостижимыми, свойства: натуральность, экологичность и продолжительный срок хранения. За последние несколько лет эти продукты стали ежедневной реальностью и условия недавнего прошлого «химия или кипячение», практически, «канули в лету».

Переработчики молока уже давно поняли, что продажи стерилизованных йогуртов и десертов, равно как и стерилизованного молока, снижаются.

В настоящее время популярностью у покупателей в Европе начинают пользоваться питьевые йогурты Ласси (индийский напиток со сладким или мятным вкусом, приготовленный из йогурта или пахты), различные питьевые молочные смеси, стабилизированные молочные смеси и аэрированные продукты. Набирает все большую популярность пастеризованное молоко с увеличенным сроком хранения и в России.

Установка микрофильтрации Кизельманн

Широкое использование установок мембранной фильтрации в молочных производствах позволит предприятиям дать достойный ответ требованиям рынка.

Для производства продуктов ежедневного рациона, таких как молоко, все шире используются установки микрофильтрации, проходя через которые, молоко очищается от бактериального загрязнения, что, обеспечивает его товарную сохранность в течение более, чем 20 дней, а в некоторых случаях до месяца.

Установки утрафильтрации позволяют сгущать молочный белок, концентрат которого придает свежим сырам большую вязкость. Также концентрат молочного белка позволяет заменять при производстве йогуртов казеиновые фракции, что помогает предприятию снижать свои производственные расходы.

Полученная при фракционировании молочная сыворотка может быть подвергнута дальнейшей обработке на установках мембранной фильтрации для сгущения сывороточных белков и выделения лактозы.

Установка нанофильтрации Кизельманн для сгущения творожной сыворотки

Также установки ультрафильтрации все чаще находят свое применения на линиях производства свежих сыров. Продуктами фракционирования сырного молока в этом случае будут свежий сыр и лактоза, которая, в свою очередь, при прохождении через установки нанофильтрации и обратного осмоса может быть получена в деминерализованном виде.

Отдельно, стоит упомянуть использование установок ультра- и нанофильтрации для сгущения сывороточных белков. На сегодняшний день, это одно из самых популярных направлений внедрения технологий мембранной фильтрации на российских производствах. Объяснения этому факту лежат на поверхности: при производстве сыра, равно как и при производстве творогов, образуется большое количество сыворотки, которую, в прежние времена, предприятия просто выкидывали. В настоящий момент, технологии переработки и дальнейшего использования сыворотки абсолютно экономически обоснованы. К этим технологиям, помимо сгущения, можно отнести и электродиализ и микропартикуляцию.

Сборка установки нанофильтрации Кизельманн

Даже те предприятия, которые и раньше, собирали и сушили сыворотку начали устанавливать установки мембранной фильтрации для ее предварительного сгущения перед сушкой, т.к. такая операция позволяет снизить потребление энергоносителей и сервисных сред сушильной техники до 30%, тем самым увеличивая прибыль предприятия. Использование установок мембранной фильтрации также эффективно для сгущения концентрата сывороточных белков перед установками электродиализа. Эта операция позволяет существенно повысить производительность таких установок.

Процесс микропартикуляции уже более 10 лет хорошо знаком производителям сыра. В основе процесса микропартикуляции лежит термическое воздействие на сывороточные белки α-лактальбумин и β-лактоглобулин. Под действием температуры происходит денатурация сывороточных белков и их агрегация. После этого, полученная суспензия проходит механическую обработку для формирования аналогичных жировым шарикам, агломератов сывороточных белков. Что крайне важно, для дальнейшего использования микропартикулята в молочном или сырном производстве, это то, что полученная суспензия обладает ярко белым цветом и, при партикулировании сладкой сыворотки, насыщенным сливочным вкусом.

Области применения микропартикулята действительно очень широки: начиная от замещения казеина в продуктах и заканчивая производством спортивного питания. Одним из ярких примеров использования микропартикулята в производстве сыров, может служить замещение микропартикулятом молочного жира, причем получившийся продукт будет иметь существенно меньшее содержание жира без потери своих вкусовых свойств. Иными словами, произведенный с использованием микропартикулята низкожирный сыр (МДЖ 11-17%), обладает такими же вкусовыми свойствами, как и «обычные» сыры с МДЖ 30-40%.

Помимо очевидных конкурентных преимуществ конечного продукта, использование микропартикулята при производстве сыров позволяет добиться серьезного экономического эффекта. Образуется, практически, замкнутый цикл при производстве сыров – образовавшуюся сыворотку микропартикулируют и возвращают обратно в производство сыра. Объем микропартикулята в сырье для производства сыров (без негативных последствий на характеристики конечного продукта) может достигать 5% для полутвердых и твердых сыров и до 10% для производства сыров типа Моцарелла или Паста Филата.

Понимая, что исторически, на российских производствах в больших количествах присутствует кислая (творожная) сыворотка, а не сладкая (подсырная), компания Кизельманн разработала линию по переработке кислой сыворотки.

Творожная сыворотка имеет непривлекательный зеленоватый цвет и кислый вкус, который обеспечивает молочная кислота. Процесс микропартикуляции сывороточных белков полностью решает вопрос с цветом. Образовавшие суспензию микропартикулированные белки становятся ярко белого цвета, что, теоретически, открывает возможность их использования в линиях производства молочных продуктов. Предварительное сгущение сыворотки на установках ультрафильтрации, перед процессом микропартикуляции до КСБ 60 (содержание сухих веществ 23-25%), частично удаляет молочную кислоту из концентрата, умягчая вкус, и переводя использование микропартикулята из творожной сыворотки в практическую плоскость.

Например, полученный партикулят можно использовать на линиях по производству продуктов творожной группы или домашнего сыра. Объем микропартикулята в сырье (без негативных последствий на характеристики конечного продукта) может достигать 5-8%.

Установка микропартикуляции Кизельманн ЭКОПРОТ+

§   Более высокая температура воздействия
на продукт для деактивации негативного воздействия бактерий и микроорганизмов

§   Высокая скорость температурного воздействия
на продукт

§   Малый внутренний объем установки при высокой производительности

§   Не используются скребки или иные абразивы

§   Возможность изменения рецептуры продукта

§   Высокая экономическая эффективность

До настоящего времени, процесс развития и, соответственно, распространения установок микропартикуляции на молочных производствах был ограничен из-за ряда объективных причин. Во-первых, существовавшие ранее установки микропартикуляции не могли работать с высококонцентрированными белками, во-вторых, температурная обработка проходила на уровне 70-75°С, что негативно сказывалось на сроках хранения микропартикулята, а в-третьих, существовавшие установки обладали большим внутренним объемом. Иными словами, еще недавно предприятие среднего размера не могло себе позволить использование установки микропартикуляции, из-за очень высоких накладных расходов и существенных потерь продукта, а также из-за серьезно ограниченных сроков хранения микропартикулята, что больно ударяло по сбыту конечной продукции. Также, не стоит сбрасывать со счетов, что для равномерного нагрева микропартикулята, как правило, использовались скребковые теплообменники, которые также вносят свою лепту в производственные потери продукта.

Фильтрационное подразделение группы компаний Кизельманн разработало установку микропартикуляции нового поколения ЭКОПРОТ+, которая обладает неоспоримыми преимуществами перед существовавшими до настоящего времени установками, и в работе которой удалось полностью уйти от недостатков других установок микропартикуляции.

Была разработана новая система термической обработки продукта, без использования скребковых теплообменников и прочих абразивных устройств, которые повреждали продукт и вели к его потерям. Установки получили возможность работы с высококонцентрированным сырьем. Теперь не возникает сложностей с переработкой КСБ 80 (с содержанием сухих веществ до 50%). Это открывает новые горизонты по эффективной логистике КСБ, когда никто не платит за перемещение «лишней воды». Нововведения коснулись не только методик нагрева белков, но и уровня термической обработки. Появилась возможность варьировать рабочую температуру нагрева продукта от 90 до 120°С. Опираясь на существующую экспериментальную базу и практику применения установок микропартикуляции, оптимальным диапазоном термической обработки микропартикулята будет 92 - 97°С. Этот режим термообработки позволит избежать, неизменно возникавших ранее проблем с фагами, т.к. при сгущении сыворотки концентрация бактерий также возрастает. Одним из существенных конкурентных преимуществ, стало снижение внутреннего рабочего объема установки, что позволило значительно уменьшить производственные потери продукта. Например, для установки с производительностью до 3000 л/ч внутренний рабочий объем составит 120 литров, что в несколько раз меньше, чем у ранее использовавшихся установок.

Все эти усовершенствования позволили, как минимум, сохранить, а зачастую, улучшить технологические параметры установки. Например, при хорошем качестве сырья, уровень перехода белков в микропартикулят может достигать 95%, при среднем уровне денатурации 80%.

Таким образом, современные требования рынка повлияли самым благотворным образом на техническое и технологическое развитие молочных производств. А новые технологии производства позволили предложить потребителям не только новые типы продуктов, но и существенно снизить расходы на утилизацию, тем самым, повысив свою экономическую эффективность.


Читать остальные статьи месяца.

30.01.2024
В России наметилась устойчивая тенденция сокращения поголовья коров: их количество снижается ежегодно, а в 2023 году достигло исторического минимума. The DairyNews обсудил с экспертами отрасли причины уменьшения молочного стада в России. Участники рынка поделились мнением о происходящем и рассказали, как избежать катастрофических последствий для производства молока, молочных продуктов и говядины.
Читать полностью