СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЫВОРОТОЧНОГО КОНЦЕНТРАТА Российский патент 2015 года по МПК A23C21/00 A23J1/20 

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к производству концентратов из молочной сыворотки, предназначенных для использования в качестве пищевой добавки в составе различных пищевых, в том числе молочных продуктов.

Невысокий уровень массовой доли сухих веществ в молочной сыворотке (5,6÷6,0%), слабая устойчивость при хранении (сырой при температуре не выше 6°C - не более 24 ч, пастеризованной при температуре не выше 6°C - не более 72 ч) создают трудности для транспортирования, хранения и рационального ее использования.

Одним из перспективных направлений в этом отношении, разрабатываемых как в нашей стране, так и за рубежом, является использование молочной сыворотки в концентрированном виде. Концентрирование позволяет в 3,0-3,5 раза уменьшить объем сыворотки, снизить транспортные расходы, увеличить сроки хранения.

Нанофильтрация - процесс баромембранного концентрирования. Название происходит от двух слов - нано (метр в минус девятой степени) и фильтрация - разделение. Имеется в виду разделение смесей на уровне ничтожно малых размеров частиц (метр в минус девятой степени). Данный процесс позволяет сконцентрировать молочную сыворотку и частично выделить из нее минеральные вещества. На выходе получают не просто концентрированную сыворотку, а деминерализованные сывороточные концентраты с пониженным содержанием минеральных веществ.

Проведенные расчеты затрат энергетических ресурсов показывают, что нанофильтрация в сравнении с концентрированием подсырной сыворотки повсеместно используемым в настоящее время вакуум-выпариванием с термической или механической компрессией вторичного пара обеспечивает значительную экономию энергии.

Так удаление 1 кг испаренной влаги обходилась отрасли в 2013 году в 0,1940 руб./1 кг исп.влаги; а удаление 1 кг влаги при помощи нанофильтрационной установки в 0,0136 руб./1 кг исп. влаги, то есть прямая экономия средств при использовании нанофильтрации в отрасли на один завод средней мощностью 50 тонн перерабатываемой сыворотки составит 1263 руб. в сутки, или 315750 руб. в год, что в 14 раз дешевле по сравнению с вакуум-выпариванием.

При этом нанофильтрация обеспечивает частичную деминерализацию подсырной сыворотки, что снижает нагрузку на удаление минеральных веществ из подсырной сыворотки при использовании электродиализных установок или ионообменного обессоливания в 2-4 раза, при условии, если концентрированная и деминерализованная методом нанофильтрации подсырная сыворотка будет подвергнута в дальнейшем более глубокой деминерализации (от 50 до 90%).

Нанофильтрация дает возможность небольшим молочным заводам получать дополнительную прибыль за счет концентрирования подсырной сыворотки в 3-4 раза на указанных предприятиях и доставки концентрата на «головные» предприятия для централизованной переработки (например, сушки), что позволит сократить соответственно в 3-4 раза транспортные расходы.

Проведенные исследования дали основание прогнозировать повышение хранимоспособности полученного в результате нанофильтрации деминерализованного концентрата подсырной сыворотки. Установлено, что, при массовой доле сухих веществ деминерализованного сывороточного концентрата = 18÷22%, температура его замерзания составляет t_з=-2,3906°C÷-2,8042°C, при этом осмотическое давление концентрата равно P_осм=2,9162÷3,4208 МПа, а активность воды имеет значение a_w=0,97659÷0,97260. Такое значение активности воды деминерализованного концентрата подсырной сыворотки находится на уровне активности воды стерилизованного концентрированного молока [Л.В. Чекулаева, Н.М. Чекулаев. Сгущенные молочные консервы. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 264 с.]. Исходя из вышеперечисленных физических показателей, срок годности деминерализованного концентрата подсырной сыворотки повышается в 6-7 раз.

Известно применение комбинированного способа выделения белков, лактозы и других органических веществ из соленой подсырной сыворотки, основанного на сочетании процессов ультрафильтрации и обратного осмоса [Bohanon Leo F.; Giersch Glen J. Compositions And Method Of Treatment Of Whey. - Patent number: CA 2293021 Publication date: 2000-06-18], [Yoshimaru A., Serizawa A., Imafuku A., Yamamato H. Method For Producing Processed Milk. - Patent number: JP 2002051699 Publication date: 2002-02-19]. Этот способ американская фирма «Filtration Engineering Ink» назвала «ультра-осмос» и зарегистрировала как торговую марку.

Ранее этот процесс был назван «свободный обратный осмос» [Bernard S. Horton. Anaerobic fermentation and ultra-osmosis // Bull. Of the JDF N 212. Session IV - Modification of lactose (continued) and demineralization. - ch. 12 - P. 77-83], [Bernard S. Horton. Economicsof marketing lactose and lactose byproducts in global treating environment // Bulletion of IDF. - N 289. - 12. - P. 7-9]. Его применили 20 лет назад для предварительного концентрирования и частичной деминерализации сыворотки перед электродиализом. Массовая доля сухих веществ в сырье достигала 18-22%. При этом использовалась мембрана из ацетат целлюлозы. Ее селективность (удерживающая способность) по хлориду натрия составляла около 50%, по лактозе - 98-99%. Исследования на молочной сыворотке показали, что степень деминерализации составляет 20-25% при концентрировании сухих веществ в 1,4 раза. Однако прохождение твердых органических веществ в фильтрат было слишком высоким (поэтому и степень концентрирования не превышала 1,4 раза), селективность (удерживающая способность мембран) низкой, установки были признаны несовершенными и работы прекращены.

В настоящее время появились тонкопленочные композиционные сложносоставные мембраны, которые обладают более высокой избирательной способностью по сравнению со старыми ацетат целлюлозными, а также созданы спиральные мембранные установки, выдерживающие давление до 4,2 МПа (42 бар). Мембраны обладают достаточной механической прочностью и химической стойкостью, выдерживают температуру до 80°C и активную кислотность 2-12 ед. pH [Utilisation of cottage cheese whey after processing by ultra-osmosis / M.N. Nguyen, M. Khan, J.A. Horirigan, K. Kailasapathy. - XXIV Int. Dairy Cong. - Melborn, Australlia. - 1994. - S. 466].

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является способ получения сывороточного концентрата, описанный А.Г. Храмцовым [Лактоза и ее производные / Б.М. Синельников, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева, А.В. Серов; науч. ред. акад. РАСХН А.Г. Храмцов. - СПб.: Профессия, 2007. - С. 303]. В исследованиях Северо-Кавказского ГТУ использовалась нанофильтрационная мембрана из полисульфона с композитными добавками. Исследования проводились в статических условиях с применением мембранной ячейки, изготовленной из нержавеющей стали. Перемешивание осуществляли магнитной мешалкой, давление создавали через рессивер из баллона со сжатым воздухом. Температура концентрирования 20±2°C, давление 2,2±0,1 МПа (21-23 бар). Процесс нанофильтрации осуществляли с использованием лактозосодержащего сырья - подсырной сыворотки. Из подсырной сыворотки удаляли жир и казеиновую пыль сепарированием, после чего сыворотку заливали в приемный бак нанофильтрационной установки и устанавливали давление 2,2±0,1 МПа (21-23 бар). В процессе концентрирования контроль осуществляли по объему выделившегося фильтрата, сбрасывали давление и добавляли равное количество дистиллированной воды в концентрат. Фактор концентрирования составлял 3,5 (примерно 19-21% сухих веществ в концентрате).

Данный способ отличается от предлагаемого величиной рабочей температуры концентрирования - низкая температура снижает производительность установки, в связи с повышением вязкости продукта по ходу процесса и усилением концентрационной поляризации у поверхности мембраны; более высоким значением давления, что ведет, в конечном итоге, к увеличению энергетических затрат при работе на нанофильтрационной установке, а также использованием диафильтрации или разбавления концентрата водой, что приводит к снижению производительности нанофильтрационной установки и к увеличению длительности процесса.

Задачей изобретения является создание эффективного способа концентрирования и одновременной частичной деминерализации подсырной сыворотки, что позволит наиболее полно использовать молочно-сырьевые ресурсы, сократить транспортные расходы, получить дополнительную прибыль от производства и реализации продуктов из сыворотки.

Указанная задача решается применением метода баромембранного фракционирования подсырной сыворотки.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в разработке технологии деминерализованного концентрата подсырной сыворотки путем использования для концентрирования и деминерализации процесса нанофильтрации на композитных (сложносоставных) полимерных мембранах рулонного типа, с размером пор мембран от 1 до 5 нм, с целью уменьшения объемов сыворотки в 3-4 раза; снижения энергетических расходов при переработке в 14 раз; материальных расходов при транспортировании на «головные» предприятия по переработке в 3-4 раза; увеличения сроков хранения сывороточного концентрата в 6-7 раз; снижения нагрузки на электродиализные установки при более глубокой деминерализации в 2-4 раза; совершенствования системы технического контроля производства деминерализованного сывороточного концентрата посредством облегчения труда лаборантов, экономии их рабочего времени за счет замены традиционного метода сухой минерализации органических веществ пробы продукта путем озоления при температуре (450±25)°C, повсеместно применяемого в производственных лабораториях для определения массовой доли золы и занимающего более двух часов времени, на экспресс-вычисление степени деминерализации и массовой доли золы, которое по времени занимает не более 10 минут; сокращения загрязнения окружающей среды компонентами переработки молока путем внедрения безотходной ресурсосберегающей технологии.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства сывороточного концентрата, предусматривающем сбор и сепарирование подсырной сыворотки, пастеризацию и охлаждение, проведение процесса нанофильтрации для концентрирования и деминерализации подсырной сыворотки, пастеризацию деминерализованного концентрата подсырной сыворотки, согласно изобретению процесс нанофильтрации проводят на композитных, сложносоставных полимерных мембранах рулонного типа при температуре от 50°C до 55°C, постепенном повышении давления в канале мембранного аппарата по ходу процесса с 10 до 20 бар, при этом снижают активную кислотность обрабатываемой сыворотки до 5,8-5,9 ед. pH при помощи 20%-ного раствора лимонной кислоты, а степень деминерализации и массовую долю золы сывороточного концентрата определяют, основываясь на закономерностях изменения удельной электропроводности в процессе нанофильтрации, измеряемой при указанных выше параметрах.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что отличительными признаками от прототипа является использование оптимизированных рабочих параметров работы нанофильтрационной установки:

- величины рабочего давления в канале мембранного аппарата от 1,0 до 1,5 МПа (10-15 бар) в начале процесса, и с 1,6 до 2,0 МПа (16-20 бар) в конце процесса, когда увеличение степени концентрирования сыворотки составляет более чем в 2 раза. По мере концентрирования вязкость обрабатываемой сыворотки увеличивается, а на поверхности мембраны образуется пограничный слой в виде геля, в котором содержание фильтруемого вещества значительно выше, чем в основном объеме раствора, что носит название концентрационной поляризации и связано с адсорбцией минеральных солей молочной сыворотки на поверхности и в порах мембран и последующей их прочной связью с высокомолекулярными соединениями, в связи с чем требуется увеличение давления для «проталкивания» сыворотки сквозь мембраны;

- увеличение рабочей температуры процесса нанофильтрации - от 50°C до 55°C с целью повышения проницаемости мембран, так как проницаемость мембран напрямую зависит от вязкости сыворотки - при повышении температуры сыворотки вязкость нелинейно уменьшается, а также снижения концентрационной поляризации;

- установление pH исходной подсырной сыворотки на уровне 5,8-5,9 ед., с целью перевода части коллоидных солей кальция, содержащихся в сыворотке, в ионно-молекулярное состояние; фосфаты кальция приобретают лучшую растворимость и большую степень диссоциации, гидрофосфат кальция переходит в дигидрофосфат, который образует повышенное количество ионов кальция, что, в свою очередь, приводит к снижению закупориваемости мембраны и повышению ее проницаемости.

При этом впервые предлагается экспресс-определение степени деминерализации концентрата и массовой доли золы в любой момент процесса нанофильтрации путем использования закономерностей изменения удельной электропроводности сывороточного концентрата от степени деминерализации и массовой доли золы в данном процессе. Новый метод предлагается взамен длительного и трудоемкого традиционного метода определения золы, который по времени занимает более 2 часов, кроме того, для проведения такого метода лаборатория должна быть оборудована муфельной печью стоимостью более 40 тыс.рублей, электронными весами стоимостью более 20 тыс. рублей, электрической плиткой, эксикатором, набором фарфоровой посуды и другим недешевым лабораторным оборудованием. Данные закономерности изменения удельной электропроводности в зависимости от степени деминерализации, а степени деминерализации в зависимости от массовой доли золы установлены впервые и применимы только для процесса нанофильтрации подсырной сыворотки, проводимом на композитных, сложносоставных полимерных мембранах рулонного типа при температурах от 50°C до 55°C, давлении в канале мембранного аппарата от 10 до 20 бар, активной кислотности обрабатываемой сыворотки 5,8-5,9 ед. pH.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 представлена зависимость удельной электропроводности от степени деминерализации концентрата подсырной сыворотки.

На фигуре 2 представлена зависимость степени деминерализации от массовой доли золы в концентрате подсырной сыворотки.

На фигуре 3 представлена зависимость массовой доли золы от массовой доли сухих веществ в концентрате подсырной сыворотки.

Способ осуществляют следующим образом.

Под сырную сыворотку собирают в промежуточный резервуар. Удаление частиц казеина осуществляют методом фильтрации с использованием вибросита. Сепарирование подсырной сыворотки осуществляют на сепараторе-сливкоотделителе при температуре 40-45°C.

Регулирование pH пастеризованной подсырной сыворотки до значения 5,8-5,9 ед. осуществляют при помощи раствора пищевой лимонной кислоты. Для эффективного осуществления процесса нанофильтрации необходимо использование пищевой лимонной кислоты в низкой концентрации по той причине, что высокая ее концентрация может привести к денатурации сывороточных белков, особенно в условиях работы при повышенной температуре. Концентрацию раствора лимонной кислоты ниже значения 20% допустить нельзя, так как это приведет к разбавлению сыворотки и снижению эффективности процесса регулирования pH. Установлено, что для понижения pH на 0,1 ед. на 1 т сыворотки необходимо добавить 250 мл раствора лимонной кислоты 20%-ной концентрации.

Пастеризацию подсырной сыворотки осуществляют при температуре 70-74°C с выдержкой 15-20 с. Пастеризованную подсырную сыворотку охлаждают до температуры 50°C.

Концентрирование и деминерализацию подсырной сыворотки проводят при температуре от 50°C до 55°C и постепенном повышении давления в канале мембранного аппарата по ходу процесса с 1,0 до 2,0 МПа (с 10 до 20 бар) до массовой доли сухих веществ 18-22% на нанофильтрационных установках с композитными, сложносоставными полимерными мембранами рулонного типа.

Контроль уровня деминерализации при нанофильтрации предлагается осуществлять кондуктометром-солемером. Перевод значения удельной электропроводности, измеренной кондуктометром-солемером в мСм/см, в степень деминерализации концентрата предлагается производить при помощи графика, представленного на фигуре 1.

Первоначальное повышение электропроводности концентрируемой сыворотки объясняется повышением массовой доли сухих веществ, а уменьшение электропроводности после достижения определенной степени деминерализации (~30%) в концентрате подсырной сыворотке объясняется:

- уменьшением степени диссоциации веществ в концентрируемой сыворотке с ростом степени концентрирования;

- увеличением вязкости концентрируемой сыворотки в результате повышения массовой доли сухих веществ;

- сокращением скорости движения ионов, вследствие взаимодействия их зарядов, увеличивающегося при уменьшении среднего расстояния между ионами.

Этим можно объяснить тот факт, что при различной степени деминерализации в концентрате сыворотки может быть одно и то же значение удельной электропроводности. В данном случае следует ориентироваться на массовую долю сухих веществ концентрата, которая находится в линейной зависимости от массовой доли золы (фигура 3), а массовая доля золы в свою очередь находится в линейной зависимости от степени деминерализации концентрата (фигура 2). При массовой доле сухих веществ менее 15,6% степень деминерализации находят по восходящей (I части) кривой на фигуре 1, при массовой доле сухих веществ более 15,6% степень деминерализации находят по нисходящей (II части) кривой.

Пастеризацию концентрата деминерализованной сыворотки осуществляют при температуре 63-67°C с выдержкой 25-35 мин.

Охлаждение концентрата деминерализованной сыворотки осуществляют до температуры не выше 6°C.

Готовый концентрат используют как пищевую добавку при производстве, например, сухой деминерализованной сыворотки, или альбумина молочного, или цельномолочных и кисломолочных напитков, или других пищевых продуктов.

Исходным этапом в разработке технологии сывороточного концентрата является оптимизация рабочих параметров нанофильтрации.

Исследованиями установлено, что величина рабочего давления для проведения процесса нанофильтрации составляет от 10 до 20 бар (1,0-2,0 МПа). Более низкая величина давления снижает производительность установки и затягивает процесс по времени, что неприемлемо при переработке такого скоропортящегося сырья, как молочная сыворотка. Более высокая величина рабочего давления не оказывает значимого влияния на проницаемость мембран, но повышает энергетические затраты и опасна с точки зрения возможности механического повреждения мембран.

Также установлено, что удельная проницаемость нанофильтрационных мембран увеличивается с возрастанием рабочей температуры процесса, что связано с понижением вязкости концентрируемой сыворотки при увеличении температуры. Наибольшая проницаемость наблюдается при температуре процесса от 45°C и выше. Однако температура процесса ниже 50°C благоприятствует росту микрофлоры, в том числе патогенной. Рабочая температура процесса выше 55°C приводит к денатурации термолабильных фракций сывороточных белков. По этой причине оптимальной рабочей температурой процесса нанофильтрации на композитных полимерных мембранах рулонного типа следует считать температуру от 50°C до 55°C.

На поверхности НФ-мембран во время проведения процесса нанофильтрации образуется пограничный слой в виде геля, в котором содержание фильтруемого вещества значительно выше, чем в основном объеме раствора. Это явление носит название концентрационной поляризации. В ходе процесса образование гелевого слоя принимает необратимый характер. Связано это с адсорбцией минеральных солей подсырной сыворотки на поверхности и в порах мембран и последующей их прочной связью с высокомолекулярными соединениями. Особую роль в этом играет фосфат кальция, содержащийся в подсырной сыворотке. Исследованиями установлено, что для увеличения удельной проницаемости мембран необходимо понижение активной кислотности обрабатываемой подсырной сыворотки. Понижение pH сыворотки до значений 5,5-5,9 ед. pH приводит к тому, что часть коллоидных солей кальция переходит в ионно-молекулярное состояние, фосфаты кальция приобретают лучшую растворимость и большую степень диссоциации. Гидрофосфат кальция переходит в дигидрофосфат, который по сравнению с гидрофосфатом образует повышенное количество растворимых ионов кальция, что, в свою очередь, приведет к тому, что соли кальция не будут закупоривать поры мембран, и проницаемость их при этом возрастет.

Исследованиями установлено, что с целью интенсификации процесса нанофильтрации оптимальным значением активной кислотности является диапазон (5,85±0,05) ед. pH, что соответствует значениям титруемой кислотности исходной подсырной сыворотки (20±1)°T. Более низкое значение активной кислотности неприемлемо, так как концентраты впоследствии рекомендуется использовать для производства молочных и других пищевых продуктов.

Также установлено, что для регулирования pH лучше использовать разрешенный к применению в составе пищевых продуктов регулятор кислотности, например лимонную кислоту. Для эффективного осуществления процесса нанофильтрации необходимо использование раствора пищевой лимонной кислоты в низкой концентрации по той причине, что высокая ее концентрация может привести к денатурации сывороточных белков, особенно в условиях работы при повышенной температуре. Концентрацию раствора лимонной кислоты ниже значения 20% допустить нельзя, так как это приведет к разбавлению сыворотки и снижению эффективности процесса регулирования pH. Исследованиями установлено, что для понижения pH на 0,1 ед. необходимо на 1 л сыворотки добавить 0,25 мл раствора лимонной кислоты 20%-ной концентрации. Сущность ее воздействия основана на переводе части коллоидных солей кальция, содержащихся в сыворотке, в ионно-молекулярное состояние, с тем, чтобы фосфаты кальция приобрели лучшую растворимость и большую степень диссоциации, что, в свою очередь, приведет к тому, что соли кальция не будут закупоривать поры мембран, и проницаемость их при этом возрастет.

Установлено, что удельная проницаемость нанофильтрационных мембран нелинейно зависит от массовой доли сухих веществ обрабатываемой подсырной сывороткой. По мере увеличения массовой доли сухих веществ в деминерализованном концентрате подсырной сыворотки проницаемость мембран снижается. Исследованиями установлено, что рациональным и оптимально допустимым значением массовой доли сухих веществ подсырной сыворотки является значение 18-22%. Дальнейшее увеличение массовой доли сухих веществ в НФ-концентрате не имеет смысла с экономической точки зрения, поскольку процесс нанофильтрации затягивается во времени, проницаемость или пропускная способность мембран, вследствие повышения вязкости продукта и усиления концентрационной поляризации у поверхности мембраны, стремится к нулю. Более низкая массовая доля сухих веществ экономически нецелесообразна при переработке сыворотки в сывороточные концентраты, так как впоследствии приведет к увеличению энергетических затрат при концентрировании, например, сгущением или сушкой.

Впервые предлагается экспресс-определение степени деминерализации и массовой доли золы концентрата сыворотки в любой момент процесса нанофильтрации. Метод основан на установленной закономерности изменения удельной электропроводности от степени деминерализации, а степени деминерализации от массовой доли золы. Данные закономерности применимы только для процесса нанофильтрации подсырной сыворотки, проводимом на композитных, сложносоставных полимерных мембранах рулонного типа при температурах от 50°C до 55°C, постепенном повышении давления в канале мембранного аппарата по ходу процесса с 10 до 20 бар, активной кислотности обрабатываемой сыворотки 5,8-5,9 ед. pH.

Готовый деминерализованный концентрат подсырной сыворотки для увеличения срока хранения должен быть подвергнут тепловой обработке, пастеризации при щадящих для термочувствительных сывороточных белков режимах - при температуре 63-67°C с выдержкой 25-35 мин.

Основные характеристики готового продукта - деминерализованного концентрата подсырной сыворотки, полученного по предлагаемой технологии, показаны в таблице 1.

Пример 1.

Подсырную сыворотку, полученную при производстве голландского сыра, с массовой долей сухих веществ 6,06% и активной кислотностью 6,3 ед. pH в количестве 100 л собирают в промежуточную емкость. Удаление частиц казеина осуществляют методом фильтрации с использованием вибросита. Сепарирование подсырной сыворотки осуществляют на сепараторе-сливкоотделителе при температуре 40-45°C. Регулирование pH пастеризованной подсырной сыворотки до значения 5,8 ед. осуществляют при помощи 20%-ного раствора лимонной кислоты. Для понижения pH до 5,8 ед. на 100 л сыворотки необходимо добавить 125 мл раствора лимонной кислоты 20%-ной концентрации.

Пастеризацию подсырной сыворотки осуществляют при температуре 72-74°C с выдержкой 20 с. Пастеризованную подсырную сыворотку охлаждают до температуры 50°C.

Концентрирование и деминерализацию подсырной сыворотки проводят на нанофильтрационной установке при температуре от 50°C до 52°C и постепенном повышении давления по ходу процесса с 1,0 до 2,0 МПа (10-20 бар) до массовой доли сухих веществ 20,25%. Удельная электропроводность готового сывороточного концентрата, определенная при помощи кондуктометра-солемера, составляет 6,44 мСм/см, при этом степень деминерализации, найденная по фигуре 1, составляет 42,5%. При данной степени деминерализации, массовая доля золы, найденная по графику, представленному на фигуре 2, составляет 1,045%. Массовая доля сухих веществ при этом составляет 20,25% (фигура 3). Пастеризацию концентрированной деминерализованной сыворотки осуществляют при температуре 65-67°C с выдержкой 30 мин. Охлаждение деминерализованного концентрата осуществляют до температуры не выше 6°C. Выход готового концентрата - 26,04 кг. Фактор концентрирования составляет 20,25:6,06=3,34.

Пример 2.

Подсырную сыворотку, полученную при производстве костромского сыра, с массовой долей сухих веществ 6,0% и кислотностью 6,4 ед. pH в количестве 100 л собирают в промежуточную емкость. Удаление частиц казеина осуществляют методом фильтрации с использованием вибросита. Сепарирование подсырной сыворотки осуществляют на сепараторе-сливкоотделителе при температуре 43-45°C. Регулирование pH пастеризованной подсырной сыворотки до значения 5,9 ед. осуществляют при помощи 20%-ного раствора лимонной кислоты. Для понижения рН до значения 5,9 ед. на 100 л сыворотки необходимо добавить 125 мл раствора лимонной кислоты 20%-ной концентрации.

Пастеризацию подсырной сыворотки осуществляют при температуре 72-74°C с выдержкой 20 с. Пастеризованную подсырную сыворотку охлаждают до температуры 53°C.

Концентрирование и деминерализацию подсырной сыворотки проводят при температуре от 53°C до 54°C и постепенном повышении давления по ходу процесса с 1,0 до 2,0 МПа (10-20 бар) до массовой доли сухих веществ 20,0% на нанофильтрационной установке. Удельная электропроводность готового концентрата, определенная при помощи кондуктометра-солемера, составляет 6,58 мСм/см, при этом степень деминерализации, найденная по фигуре 1, составляет 41,0%. При данной степени деминерализации, массовая доля золы, найденная по графику, представленному на фигуре 2, составляет 1,043%. Массовая доля сухих веществ при этом составляет 20,0% (фигура 3). Пастеризацию концентрированной деминерализованной сыворотки осуществляют при температуре 65-67°C с выдержкой 35 мин. Охлаждение деминерализованного концентрата осуществляют до температуры не выше 6°C. Выход готового концентрата - 25,78 кг. Фактор концентрирования составляет 20,0:6,0=3,33.

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к производству сывороточных концентратов. Способ предусматривает сбор и сепарирование подсырной сыворотки, пастеризацию и охлаждение, проведение процесса нанофильтрации на композитных полимерных мембранах рулонного типа при температуре от 50 до 55^оС, постепенном повышении давления в канале мембранного аппарата по ходу процесса с 10 до 20 бар, при этом снижают активную кислотность сыворотки до 5,8-5,9 ед. рН при помощи 20%-ного раствора лимонной кислоты, определение степени деминерализации и массовой доли золы в зависимости от изменения удельной электропроводности сывороточного концентрата по ходу процесса, пастеризацию готового концентрата. Изобретение позволяет уменьшить объемы сыворотки, увеличить срок хранения концентрата, снизить нагрузки на электродиализные установки, совершенствовать систему технического контроля производства концентрата путем снижения времени на определение степени деминерализации и массовой доли золы, увеличить проницаемость используемых мембран и сократить загрязнение окружающей среды компонентами переработки молока. 3 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ производства сывороточного концентрата, предусматривающий сбор и сепарирование подсырной сыворотки, пастеризацию и охлаждение, проведение процесса нанофильтрации для концентрирования и деминерализации подсырной сыворотки, определение степени деминерализации и массовой доли золы сывороточного концентрата, пастеризацию деминерализованного концентрата подсырной сыворотки, отличающийся тем, что процесс нанофильтрации проводят на композитных полимерных мембранах рулонного типа при температуре от 50 до 55°C, постепенном повышении давления в канале мембранного аппарата по ходу процесса с 10 до 20 бар, при этом снижают активную кислотность обрабатываемой сыворотки до 5,8-5,9 ед. рН при помощи 20%-ного раствора лимонной кислоты, а степень деминерализации и массовую долю золы определяют в зависимости от изменения удельной электропроводности сывороточного концентрата по ходу процесса.