Цель. Изложение конкретики мембранных технологий молочной отрасли АПК в аспекте возможного Технологического Прорыва на примере микрофильтрации, которая логически находится между обычной фильтрацией молочного сырья через ткань (марлю, лавсан) и ультрафильтрацией – молекулярно-ситовым разделением через специально изготовленные мембраны.
Обсуждение. В ходе исследований использовались данные о применении микрофильтрации и мембранных технологий в технологических процессах молочной промышленности во всех странах мира с развитой молочной промышленностью. Использовались общепринятые в отрасли (сухие вещества, лактоза, молочный жир, белковые соединения, минеральный комплекс, активная и титруемая кислотности), так и оригинальные (газожидкостная и гельпроникающая хроматография, адсорбционная спектрофотометрия), а также специально разработанные («ноу-хау») методы. Математическая (статистическая) обработка результатов исследований проводилась в соответствии с методическими указаниями для статистической обработки результатов пассивного и активного эксперимента в биотехнологии, с использованием компьютерных программ и метода сингулярного разложения.
Заключение. Проведено исследование информации о применении микрофильтрации и мембранных технологий в технологических процессах молочной промышленности в разных странах мира. Применение микрофильтрации в техно-логических процессах молочной промышленности достаточно изучено и реализовано на практике. Например, молоко – удаление бактерий и спор из сырого молока, разделение молочных белков на фракции; сыворотка – удаление бактерий и спор из сыворотки, обезжиривание сыворотки для получения высококачественного концентрата сывороточных белков; сырный рассол – удаление бактерий, спор, дрожжей и плесеней. Селективное разделение процессами микро-фильтрации продолжают изучать и совершенствовать во всем мире. В частности, предложен механизм, базирующийся на сочетании молекулярно-ситового разделения Ферри с закономерностями явления гелевой поляризации. Существует объяснение природы поляризации гелевых слоев на поверхности мембран через модель разделения, основанную на внутреннем сопротивлении мембраны и поляризационного слоя. Следует отметить, что мембранные технологии в молочной промышленности начали свой «жизненный цикл» на примере молочной сыворотки. Установлена возможность кондиционирования всех видов молочной сыворотки микрофильтрацией до технологической обработки в линейку продуктов функционального назначения в комплексе, отдельных компонентов и для их фракционирования. Микрофильтрация обеспечивает биологическую стабилизацию молочной сыворотки с регулированием кислотности. Она позволяет удалять хлорорганические соединения и тяжелые металлы. Заметно снижается аллергенность молочной сыворотки, что использовано на практике при выработке диетических сортов хлеба.
1. Abdulina E.R. Mikrofil'traciya molochnoj syvorotki: dis. na soisk. uch. step. kand. tekhn. nauk [Microfiltration of whey. Dissertation of the Candidate of Technical Sci.]. Stavropol, 1992, 156 p. (In Russian)
2. Bredikhina O.V., Kuzina Zh.I., Bredikhin S.A. Sanitary treatment of membranes af-ter ultrafiltration of brines. Pererabotka moloka [Milk processing]. 2005, no. 5, pp. 26-27. (In Russian)
3. Golubev V.N. Membrane technology prospects. Pishchevaya promyshlennost' [Food industry]. 1990, no. 4, pp. 22-23. (In Russian)
4. Dytnersky Yu.I. Obratnyj osmos i ul'trafil'traciya [Reverse osmosis and ultrafiltra-tion]. Moscow, Chemistry, 1978, 351 p. (In Russian)
5. Emelyanov S.A. Teoreticheskoe obosnovanie i eksperimental'nye issledovaniya tekhnologicheskih aspektov bakterial'noj sanacii molochnogo syr'ya v usloviyah real'nogo biocenoza: avtoref. dis. … doktora tekhn. nauk [Theoretical substantiation and experimental research of technological aspects of bacterial sanitation of dairy raw materials in the conditions of real biocenosis. Abstract of the dissertation of the Dr Technical Sci.]. Stavropol, North-Caucasus State Technical University, 2008, 38 p. (In Russian)
6. Park D.V. Biohimiya chuzherodnyh soedinenij [Biochemistry of foreign com-pounds]. Moscow, Medicine, 1983, 286 p. (In Russian)
7. Smirnov E.R. Razrabotka tekhnologii kondicionirovaniya molochnoj syvorotki: dis. ... kand. tekhn. nauk [Development of whey conditioning technology. Dissertation of the Candidate of Technical Sci.]. Stavropol, 2009, 165 p. (In Russian)
8. Tekhnologicheskie osobennosti pererabotki ul'trafil'trata na molochnyj sahar [Tech-nological features of processing of the ultrafiltrate on milk sugar]. Moscow, Nauchno-issledovatel'skij institut informacii i tekhniko-ekonomicheskih issledovanij myasnoj i molochnoj promyshlennosti, 1991, 44 p. (In Russian)
9. Installations for ultra- and microfiltration of skimmed milk and whey: Express in-formation, foreign experience. Nauchno-issledovatel'skij institut informacii i tekhniko-ekonomicheskih issledovanij myasnoj i molochnoj promyshlennosti. Seriya Mo-lochnaya promyshlennost' [Research institute of information and technical and eco-nomic research of the meat and dairy industry. A series of Dairy industry]. 1987, is-sue 21, pp. 4-5. (In Russian)
10. Hwang S. T., Kammermeyer K. Membrannye processy razdeleniya [Membrane separation processes]. Moscow, Chemistry, 1981, 463 p. (In Russian)
11. Khramtsov A.G. Novacii molochnoj syvorotki [Whey innovations]. Saint-Petersburg, Profession, 2016, 490 p. (In Russian)
12. Cheng Ni. Ceramic microfiltration to produce dairy ingredients for milk protein beverages. USA, North Carolina: Food Science Raleigh, 2019.
13. Fauquex P.-F. Development d'un reacteur enzymatique lit fluidise a melangent statique. Hydrolyse du lactose du petitlait en presence de proteins. Ecole Polуtech-nique Federale. Lusanne, 1983, th. 498.
14. Haeusel R. et. al. Fractionation of main whey proteins and potential indusrial fea-sibility. Europen Dairy Magazine. 1990, no. 2, pp. 4-15.
15. Hartinger Martin, Heidebrecht Hans-Jürgen, Schiffer Simon, Dumpler Joseph and Kulozik Ulrich. Foods. Milk protein fractionation by means of spiral-wound microfiltra-tion membranes: effect of the pressure adjustment mode and temperature on flux and protein permeation. 2019 Jun.; 8(6):180.11.
16. Hedstroem S., Hermansson H., Lindau J. Method of pretreating milk in microfiltra-tion. Patent WO, no. 02069724, 2002.
17. Heidebrecht H.J., Toro-Sierra J., Kulozik U. Concentration of immunoglobulins in mi-crofiltration permeates of skim milk: impact of transmembrane pressure and tem-perature on the IgG transmission using different ceramic membrane types and pore sizes. Foods. 2018. Jun 28; 7(7) MDPI AG.
18. Horton Bernard S. Anaerobic fermentation and ultra-osmosis. Bull. of the JDF, no. 212, session IV. Modification of lactose (continued) and demineralization, ch. 12, pp. 77-83.
19. Kosikowski F.V., Mistry V.V. Cheese and fermented milk foods. 1997, vol. 1, 1058 p.
20. Lee D.N., Merson R.L. Prefiltration of cottage cheese whey to reduce fouling of ultrafil-tration membranes. Food Sci. 1976, v. 41, no. 2, pp. 403-410.
21. Maubois J.-L. Application of membrane techniques in the dairy industry. Bulletin of the IDF. 1989, no. 244, pp. 26-29.
22. Maubois J.-L. et al. Industrial fractionation of main whey proteins. Bulletin of the IDF. 1987, no. 212, pp. 154-159.
23. Merin U. Bacteriological aspects of microfiltration of cheese whey. Dairy Sci. 1986, no. 2, pp. 153-160.
24. Morel F., Cohen-Maurel E. Systeme Bactocatch «La sterilisation froide» pour demain. Process. 1990, no. 1056, pp. 50-52.
25. Nelson B.K., Barbano D.M. A microfiltration process to maximize removal of se-rum proteins from skim milk before cheese making. Dairy Sci. 2005.88:1891-1900.
26. Plot M., Fauquant J., Madec M-N., Maubois J-L. Preparation of serocolostrum by mem-brane microfiltration. Lait 84 (2004) 333-341.
27. Rektor A., Vatai G. Membrane filtration of mozzarella whey. Desalination. 2004, vol. 162, pp. 279-286.
28. Rizvi Syed S.H., Brandsma R.L. Microfiltration of skim milk for cheese making and whey proteins. Patent US, no. 2003077357, 2003.
29. Verruck S., Sartor S., Marenda F.B. et al. Influence of heat treatment and microfil-tration on the milk proteins properties. Adv. Food Technol. Nutr. Sci. Open J. 2019;5(2):54-66.
