Наша промышленность выпускает оборудование для ультрафильтрации сыворотки или только пользуемся импортным?
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 затем используют в производстве сыра. Другим важным направлением является получение новых продуктов из сыворотки на основе концентратов с высоким содержанием сывороточных белков.
УФ сыворотки позволяет получать белковые концентраты с содержанием белка от 30 до 95 %. В ходе концентрирования происходит также отделение раствора лактозы и солей.
Предварительная обработка сыворотки перед УФ включает осветление (отделение остатков жира и казеина) и пастеризацию с целью подавления заквасочных культур.
Установлено /5/, что оптимальным режимом подготовки сыворотки перед УФ является тепловая обработка при 58-62 0С с выдержкой 60 мин. и доведение рН обрабатываемого продукта до 5,5-6,0. В этом случае происходит инактивация фосфата кальция, который сильно засоряет мембраны.
Фирма Sartorius провела экономическую оценку применения УФ на примере изготовления из подсырной сывортки протеинового порошка с содержанием белка 70% /6/. УФ сыворотки осуществляли на установке производительностью 20 м3/сут. по исходному продукту. Рабочая поверхность мембран в установке составляла 30 м2, а ее стоимость – DM150,000. Расход сыворотки равнялся 165 кг на 1 кг протеинового порошка, стоимость которого колебалась на рынке в пределах 2,6-4,2 DM/кг в зависимости от накладных расходов и спроса. Фирма имела ежегодный доход до DM90,000. Следует отметить, что УФ оборудование фирмы Sartorius является одним из самых дорогих на мировом рынке ($2500/м2 ). Обычно удельная стоимость мембран из расчета стоимости установки составляет за рубежом – $600 –$1000/м2 для полимерных мембран и – $4500 –$6000/м2 – для керамических мембран.
Широкий ассортимент молочных продуктов на основе сыворотки выпускается в Новой Зеландии и Австралии /4/. В 1987г. 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. т 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.
За рубежом в 1983г. было продано УФ установок для молочной промышленности с суммарной поверхностью фильтрации около 100000 м2 мембран, в том числе для сыворотки - 80000 м2 и 19000 м2 – для молока. В середине 90-х годов уже продавалось в год для ультрафильтрации в молочной промышленности около 230 тысяч м2 мембран на сумму более 50 млн. долларов /1/.
В настоящее время, около 9 % мирового производства сыворотки обрабатывается путем УФ, из которой получают 50000-80000 т концентратов сывороточного белка в год в зависимости от содержания белка в сухом продукте. В середине 80-х годов производилось около 150000-200000 т/год различных мягких сыров с использованием УФ, например, в Дании и Франции с применением УФ вырабатывается около 30 % общего объема натуральных сычужных сыров /2/.
В России первые отечественные промышленные установки для ультрафильтрации молока и сыворотки появились в середине 80-х годов на нескольких заводах: НПО «Углич», Владимирском молочном комбинате, Воронежском городском молочном заводе, производственно-экспериментальном заводе ВНИКМИ. Суммарная поверхность мембран в этих установках составляла около 1000 м2. В установках чаще всего использовались плоско-камерные модули, эксплуатация которых при температурах 50-55 0С приводила со временем к короблению полимерных опорных пластин и нарушению герметичности системы. Помимо этого, были серьезные проблемы с восстановлением производительности мембран при регенерации и мойки, а также с их дезинфекцией вследствие несовершенства мембранных материалов и конструкции модулей.
В тот период, учитывая важность проблемы применения УФ для молочной промышленности, была разработана Программа развития отрасли до 2000г. и принято специальное постановление Совета Министров (1985г.), в соответствие с которыми планировалось перерабатывать к 2000г. с использованием УФ около 5,5 млн. тонн молока в год. Для этого потребовалось бы 22000 м2 мембран. Работы по использованию ультрафильтрации в молочной промышленности в России практически прекратились, начиная с начала 90-х годов из-за отсутствия бюджетного финансирования и начавшегося финансового кризиса в стране. В 2000 г. вновь стал появляться интерес со стороны отечественных производителей молочных продуктов к ультрафильтрации .