В СКФУ разработали способ получать воду и минеральный концентрат из молочных отходов

При производстве сухих молочных ингредиентов, в том числе сухой сыворотки и лактозы, около 80 % исходного объема может уходить в жидкие побочные продукты. Один из таких потоков — пермеат нанофильтрации, водный раствор веществ, прошедших через мембрану. Ученые Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) разработали способ разделять его на воду для возврата в производственный цикл и минеральный концентрат, обогащенный калием.

Работа началась с запроса молокоперерабатывающего предприятия, рассказал старший научный сотрудник Центра биотехнологического инжиниринга СКФУ, кандидат технических наук Виталий Кравцов. Задача состояла в том, чтобы найти применение пермеату, который образуется на производстве, и сократить сброс жидких отходов.

Как разделяют жидкий поток

Нанофильтрация применяется в водоочистке и производстве молочных ингредиентов. По объяснению Кравцова, мембрана избирательно пропускает минеральные соли, а кальций задерживает полностью. В образующемся пермеате остается калий — один из компонентов, представляющих интерес для дальнейшего использования.

Для переработки пермеата исследователи применили обратный осмос. Раствор под давлением выше 10 атмосфер пропускают через мембрану, которая задерживает органические кислоты, сахара и соли, а пропускает преимущественно воду.

Способ протестировали на разных видах побочных продуктов. По данным исследователей, за час можно переработать десятки кубометров такого сырья. Вода на выходе содержит менее 0,02 % сухого остатка. Как отмечают разработчики, она не требует доочистки, подходит для питья и может возвращаться в производственный цикл непосредственно на предприятии, снижая его водопотребление.

Для процесса подходят установки обратного осмоса, которые уже используют в пищевой промышленности. Они оснащены спиральными мембранными элементами с площадью мембран от нескольких десятков до нескольких сотен квадратных метров. Переработка идет непрерывно; продолжительность работы зависит от объема поступающего сырья и необходимости ежедневных профилактических моек.

Концентрат вместо части соли

Оставшийся после фильтрации жидкий минеральный концентрат ученые предлагают использовать в кисломолочных продуктах вместо части поваренной соли. По словам Кравцова, это позволит корректировать соотношение натрия и калия в рационе: натрий часто поступает в избытке с солеными продуктами, тогда как калия потребляется меньше.

Подход уже проверили при производстве айрана. Концентратом удалось заменить до половины поваренной соли без заметного ухудшения вкуса. В дальнейшем исследователи рассматривают его применение в других кисломолочных напитках, а также в соусах и изотониках.

Что нужно для внедрения

Результаты работы передали индустриальному партнеру — Молочному комбинату «Ставропольский». По оценке разработчиков, технология готова к внедрению на предприятиях, где переработку побочных продуктов можно совместить с основным молочным производством. Кравцов отметил, что это условие существенно ограничивает круг потенциальных участников проекта.

Отдельная задача — использование всего объема концентрата. В промышленном масштабе его выход может достигать десятков тонн в сутки, поэтому спрос на продукты с такой добавкой необходимо формировать заранее. Рецептуры для разных продуктов также требуют дальнейших экспериментов.

Исследование выполнено в рамках проекта Российского научного фонда под руководством доктора технических наук, члена-корреспондента РАН Ивана Евдокимова.