Разработка технологической схемы и экономическое обоснование мембранного процесса концентрирования подсырной сыворотки
Автор: Лазарев С.И., Родионов Д.А., Хромова Т.А., Полянский К.К.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Пищевая биотехнология
Статья в выпуске: 4 (90), 2021 года.
Бесплатный доступ
В работе предложена методика инженерного расчёта, на основании которой было предложено использовать для ультрафильтрационного разделения компонентов подсырной сыворотки три последовательно подключенные ультрафильтрационные установки. Данные установки работали в непрерывном цикле, в которых содержались мембранные аппараты с рассчитанными параметрами. В данной работе описана схема получения концентрата сывороточного белка из подсырной сыворотки, образующейся в процессе переработки молока в сычужный сыр. Схема работает на трубчатом ультрафильтрационном аппарате - принят к разработке на ООО «ЧС «ВЕРО». В предложенной нами схеме используется электродиализная установка, так как эта установка имеет больше преимуществ, чем другие. Достоинством электродиализной установки является деминерализация технологических растворов с высоким содержанием сухих веществ (концентрированная сыворотка, желатин, сахарная патока, сироп цикория, глицерин) и переносимость. Производительность выбранной электродиализной установки позволяет довести концентрированный объем до уровня деминерализации 80% примерно за 1 час. В работе подробно описана схема линии концентрирования для ООО «ВЕКША» и ООО «ЧС «ВЕРО» с получением сухого сывороточного концентрата, включающая ультрафильтрационный аппарат трубчатого типа. Так же обоснована величина, определяемая соотношением полученных результатов производства продукции и затрат труда и средств на производство подсырной сыворотки для ООО «ЧС «ВЕРО» и ООО «ВЕКША». Ожидаемый экономический эффект от внедрения линии составит 4200 тыс. руб. для ООО «ВЕКША» и 980 тыс. руб. для ООО «ЧС «ВЕРО» в год в ценах 2021 года.
Ультрафильтрация, подсырная сыворотка, мембрана, деминерализация, электродиализ, установка
Короткий адрес: https://sciup.org/140290635
IDR: 140290635 | DOI: 10.20914/2310-1202-2021-4-101-107
Список литературы Разработка технологической схемы и экономическое обоснование мембранного процесса концентрирования подсырной сыворотки
- Пат. № 2685091, RU, B01D 61/46. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа / Лазарев С.И., Ковалев С.В., Родионов Д.А. № 2018128897; Заявл. 06.08.2018; Опубл. 16.04.2019, Бюл. № 11.
- Волкова Т.А., Свириденко Ю.Я. Перспективные направления переработки молочной сыворотки // Переработка молока. 2014. №. 5. С. 6-9.
- Menchik P., Moraru C.I. Nonthermal concentration of liquid foods by a combination of reverse osmosis and forward osmosis. Acid whey: A case study // Journal of Food Engineering. 2019. V. 253. P. 40-48.
- Dufton G. et al. Positive impact of pulsed electric field on lactic acid removal, demineralization and membrane scaling during acid whey electrodialysis // International journal of molecular sciences. 2019. V. 20. №. 4. P. 797.
- Богомолов В.Ю. и др. Повышение эффективности мембранного концентрирования подсырной сыворотки // Вестник российских университетов. Математика. 2014. Т. 19. №. 3.
- Шипулин В.И., Стрельченко А.Д. Использование белковоуглеводных препаратов на основе изомеризованной деминерализованной молочной сыворотки в колбасном производстве // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. 2011. №. 2. С. 137-140.
- Damar I., Cinar K., Gulec H.A. Concentration of whey proteins by ultrafiltration: Comparative evaluation of process effectiveness based on physicochemical properties of membranes // International Dairy Journal. 2020. V. 111. P. 104823. doi: 10.1016/j.idairyj.2020.104823
- Yogarathinam L.T., Gangasalam A., Ismail A.F., Arumugam S. et al. Concentration of whey protein from cheese whey effluent using ultrafiltration by combination of hydrophilic metal oxides and hydrophobic polymer // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2018. V. 93. №. 9. P. 2576-2591. doi: 10.1002/jctb.5611
- Mansor E.S., Ali E.A., Shaban A.M. Tight ultrafiltration polyethersulfone membrane for cheese whey wastewater treatment//Chemical Engineering Journal. 2021. V. 407. P. 127175. doi: 10.1016/j.cej.2020.127175
- Kukucka M.B., Kukucka N.M. Investigation of whey protein concentration by ultrafiltration elements designed for water treatment //Hemij ska industry a. 2013. V. 67. №. 5. P. 835-842. doi: 10.2298/HEMEMD121016008K
- Wen-Qiong W., Lan-Wei Z., Xue H., Yi L. Cheese whey protein recovery by ultrafiltration through transglutaminase (TG) catalysis whey protein cross-linking // Food chemistry. 2017. V. 215. P. 31-40. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.07.057
- Torkamanzadeh M., Jahanshahi M., Peyravi M., Shokuhi Rad A. Comparative experimental study on fouling mechanisms in nano-porous membrane: cheese whey ultrafiltration as a case study // Water Science and Technology. 2016. V. 74. №. 12. P. 2737-2750. doi: 10.2166/wst.2016.352
- Macedo A., Duarte E., Fragoso R. Assessment of the performance of three ultrafiltration membranes for fractionation of ovine second cheese whey // International Dairy Journal. 2015. V. 48. P. 31-37. doi: 10.1016/j.idairyj.2014.12.003
- Arunkumar A., Etzel M.R. Negatively charged tangential flow ultrafiltration membranes for whey protein concentration // Journal of Membrane Science. 2015. V. 475. P. 340-348. doi: 10.1016/j.memsci.2014.10.049
- Al-Mutwalli S.A., Dilaver M., Koseoglu-Imer D.Y. Performance Evaluation of Ceramic Membrane on Ultrafiltration and Diafiltration Modes for Efficient Recovery of Whey Protein // Journal of Membrane Science and Research. 2020. V. 6. №. 2. P. 138-146. doi: 10.22079/JMSR.2019.115152.1295"
- Rama G.R., Timmers L.F.S.M., Volken de Souza C.F. Ultrafiltration of cheese whey: achieving high protein rejection and sustaining membrane efficiency // Journal of Food Processing and Preservation. 2021. V. 45. №. 11. P. e15908. doi: 10.1111/ifpp. 15908
- Hinkova A. et al. Potential of membrane separation processes in cheese whey fractionation and separation // Procedia Engineering. 2012. V. 42. P. 1425-1436. doi: 10.1016/j.proeng.2012.07.536
- Corbaton-Baguena M.J., Alvarez-Blanco S., Vincent-Vela M.C. Evaluation of fouling resistances during the ultrafiltration of whey model solutions//Journal of Cleaner Production. 2018. V. 172. P. 358-367. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.10.149
- Evdokimov I.A. et al. Ultrafiltration concentrating of curd whey after electroflotation treatment // Foods and Raw materials. 2017. V. 5. №. 1.
- Pontonio E., Montemurro M., De Gennaro G.V., Miceli V. et al. Antihypertensive Peptides from Ultrafiltration and Fermentation of the Ricotta Cheese Exhausted Whey: Design and Characterization of a Functional Ricotta Cheese // Foods. 2021. V. 10. №. 11. P. 2573. doi: 10.3390/foods10112573
