Статья, опубликованная в журнале Food and Humanity, представляет метод, который позволяет разделить отходы на воду, безопасную для питья и повторного использования в производстве, и на минеральный концентрат с высоким содержанием калия.
Технология разработана в Центре биотехнологического инжиниринга Северо-Кавказского федерального университета.
Концентрат предназначен для использования в качестве альтернативы обычной соли в кисломолочной продукции, способствуя балансировке уровней натрия и калия в рационе. Представленный метод успешно прошел испытания на различных побочных молочных продуктах и готов к внедрению на предприятиях, где переработка происходит совместно с основным молочным производством.
Во время изготовления сухих молочных компонентов, таких как сухая сыворотка и лактоза, примерно 80% первоначального объёма превращается в отходы в виде водных растворов различных веществ. На протяжении долгого времени не удавалось эффективно использовать эти значительные потоки для получения полезных ресурсов.
Виталий Кравцов, кандидат технических наук и старший научный сотрудник Центра биотехнологического инжиниринга СКФУ, объяснил, что идея возникла в ответ на запрос конкретного молокоперерабатывающего предприятия, которое сталкивалось с образованием отхода - пермеата нанофильтрации молочного сырья. Он отметил, что данная разработка соответствует современным тенденциям в отрасли, где особое значение приобрели концепции устойчивого развития, экономики замкнутого цикла и нулевого сброса жидких отходов.
«Сама нанофильтрация – сегодня базовая технология и для водоочистки, и для производства молочных ингредиентов: её поры настолько малы, что минеральные соли проходят сквозь мембрану избирательно, а кальций – потенциально самый ценный элемент молочной сыворотки – задерживается полностью. Один из важнейших ценных компонентов таких отходов – калий. В балансе с натрием он поддерживает множество процессов в организме, включая работу сердца. Но пропорция в рационе редко бывает правильной: натрий человек получает в избытке с солёными продуктами, а калия поступает заметно меньше», – поясняет Виталий Кравцов.
Для разделения потока исследователи использовали метод обратного осмоса. Под давлением свыше 10 атмосфер раствор пропускают через специальную мембрану, которая задерживает даже низкомолекулярные соединения - такие как органические кислоты, сахара и соли - в то время как основная часть воды проходит сквозь нее. Эта технология была протестирована на различных типах побочных продуктов: выяснилось, что за час можно переработать десятки кубометров отходов, а выходная вода содержит менее 0,02% сухого остатка. Ее можно возвращать в производственный процесс прямо на месте, сокращая расход воды завода, а также она подходит для использования в качестве питьевой.
По словам Кравцова, системы обратного осмоса, широко используемые в пищевой индустрии, отлично подходят для этого метода: в их состав входят набор мембранных модулей, представляющих собой спирально свернутые мембраны с площадью от нескольких десятков до нескольких сотен квадратных метров.
Процесс осуществляется в непрерывном режиме, а его продолжительность определяется только объемом перерабатываемых отходов и ежедневными профилактическими промывками. Еще одним преимуществом является то, что полученная вода не нуждается в дополнительной очистке.
Учёные предлагают использовать оставшийся после фильтрации жидкий минеральный концентрат для замены части поваренной соли в пищевых продуктах.
Этот метод уже был протестирован при изготовлении айрана: благодаря концентрату удалось заменить до половины соли без существенного изменения вкусовых качеств. В дальнейшем такую добавку можно будет внедрять в другие кисломолочные изделия с высоким содержанием соли.
Вторая задача - организация сбыта. В промышленном масштабе объёмы минерального концентрата могут достигать десятков тонн ежедневно, поэтому необходимо заранее создать соответствующий рынок для такой продукции. Уже подготовленные результаты были переданы индустриальному партнеру - Молочному комбинату «Ставропольский».
Виталий Кравцов подчеркнул, что использование молочного минерального концентрата в качестве альтернативы соли открывает широкие возможности для экспериментов с разнообразными продуктами. Однако для успешного внедрения данной технологии крайне важно, чтобы процесс создания нового продукта был интегрирован с основным молочным производством. Такой подход значительно ограничивает число предприятий, способных реализовать подобный проект.
В дальнейшем исследователи планируют расширить ассортимент, включив в него не только кисломолочные продукты, содержащие данный концентрат, но также соусы и изотонические напитки.
Данное исследование было выполнено в рамках проекта Российского научного фонда под руководством доктора технических наук, члена-корреспондента РАН Ивана Евдокимова.
Источник: Северо-Кавказский федеральный университет.
