Введение к работе
з
Актуальность проблемы. С каждым годом растет объем и ассортимент продуктов питания, однако современное производство рационально использует только около 15-25% природного сырья. Остальная часть в лучшем случае перерабатывается на различные виды кормов или удобрения. Так называемые отходы производства, особенно молочного, попадая в окружающую среду, оказывают на нее негативное воздействие. Между тем основная их часть, в частности творожная сыворотка, является ценным вторичным молочным сырьем. Мембранная технология позволяет значительно увеличить степень его переработки и соответственно снизить объемы выбросов. Однако имеющиеся в настоящее время теоретические и экспериментальные данные в этой области не позволяют широко использовать баромембранное оборудование в молочной промышленности, что обуславливает необходимость и актуальность проведения дальнейших научных исследований процесса ультрафильтрации творожной сыворотки.
Целью диссертационной работы является разработка технологии и процесса ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки на аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить физико-химические показатели творожной сыворотки как объекта ультрафильтрации на полимерных мембранах рулонного типа.
Разработать математическую модель, адекватно описывающую основные за-
кономерности процесса ультрафильтрации творожной сыворотки через полимерные мембраны рулонного типа.
Исследовать влияние основных технологических параметров процесса ультрафильтрации творожной сыворотки (давление Р, скорость потока V, температура t и продолжительность процесса т) на проницаемость и селективность полимерных мембран рулонного типа.
Создать полупромышленную ультрафильтрационную установку с мембра-
4 нами рулонного типа и провести оптимизацию основных параметров процесса в промышленных условиях.
Определить органолептические и физико-химические характеристики ре-тентата и пермеата, полученных при ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах с мембранами рулонного типа.
Предложить комплексную технологию переработки творожной сыворотки на основе ультрафильтрационного разделения в аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа.
Разработать технологии напитков и сухого продукта на основе пермеата творожной сыворотки.
Разработать рекомендации по совершенствованию процесса мойки и регене-
рации полимерных мембран рулонного типа. Объекты исследований - образцы творожной сыворотки, полученной при производстве творога и творожных изделий на ОАО Молочный завод «Наро-Фоминский», Гомельском молочном комбинате и ОАО МК «Ставропольский». Предмет исследований - процесс ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки на полимерных мембранах рулонного типа и комплексная технология переработки с применением процесса ультрафильтрации. Научная новизна. Научно обоснована целесообразность переработки творожной сыворотки с применением ультрафильтрации на аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа. Изучены состав и свойства пермеата и ре-тентата творожной сыворотки, полученных на аппаратах с мембранами рулонного типа. Определены основные закономерности и получены расчетные зависимости, адекватно описывающие в физических величинах влияние основных параметров процесса на проницаемость и селективность мембран при ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа. Установлены оптимальные значения продолжительности, температуры, рабочего давления и скорости циркуляции в процессе ультрафильтрации творожной сыворотки. Изучено влияние концентрации су-
5 хих веществ в творожной сыворотке на продолжительность процесса ультрафильтрации на аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа. Определены рациональные технологические параметры поточной кристаллизации лактозы в сгущенном пермеате творожной сыворотки.
Практическая ценность. Разработаны рекомендации и обоснован выбор полимерных мембран рулонного типа для ультрафильтрации творожной сыворотки. Разработана и внедрена комплексная технологическая линия и технология переработки творожной сыворотки с применением ультрафильтрационной установки на Гомельском молочном комбинате. Предложен регламент мойки и регенерации полимерных мембран в аппаратах рулонного типа. Разработана техническая документация «Напитки сокосодержащие на основе пермеата творожной сыворотки» (ТУ 9222-010-00087656-2009) и «Сухой пермеат творожной сыворотки» (ТУ 9222-009-00087656-2008).
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях «Функциональные молочные продукты - залог здоровья нации» (Адлер, 2007), «Современные аспекты молочного дела в России» (Вологда, 2007), «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2008), «Актуальные вопросы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2008), «Научно-практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания» (Истра, 2009), «Ионный транспорт в органических и неорганических мембранах» (Краснодар, 2008, 2009).
Автором получены дипломы Министерства сельского хозяйства РФ за участие в российской экспозиции на международной выставке «Зеленая неде-ля-2009» (Берлин, 2009) и за участие в X юбилейной агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2008).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 публикациях, включающих 2 издания, рекомендованных ВАК РФ. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,
6 четырех глав и приложений, включает в себя аналитический обзор, методическую часть, анализ результатов собственных исследований, выводов и списка использованных литературных источников. Основной текст изложен на 138 страницах, содержит 9 таблиц и 35 рисунков. Список литературы насчитывает 135 наименований, в том числе 21 иностранных источников.
