Цель

Рассмотреть процесс мембранной технологии – обратный осмос – путем направленной и управляемой обработки молочной сыворотки и ее фильтратов через специальные полупроницаемые перегородки (фильтры – мембраны) с размером пор от 0,1 до 1,0 нм, осуществляемый при давлении 3,0- 10,0 МПа с выделением частиц (отсечением) молекулярной массой 100 Дальтон. Обратный осмос позволяет концентрировать все соединения молочной сыворотки и фильтратов, отделяя практически дистиллированную воду (конденсат).

Обсуждение

В системе молекулярно-ситового разделения обратный осмос логически продолжает мембранную обработку фильтратов (пермеатов) нативной, а так же сепарированной молочной сыворотки и их микрофильтратов, ультрафильтратов, нанофильтратов и диафильтратов. В принципе, процесс обратного осмоса должен быть реализован для предварительного концентрирования молочной сыворотки, что исключит ее потери (слив) и расширит спектр использования. Перспективен ОО для обработки соленой молочной сыворотки с удалением нежелательного хлористого натрия, а также для очистки конденсата выпарных установок от отходящих с пеной и вторичным паром компонентов молочного сырья.

Заключение

В целом для молочной отрасли пищевой индустрии АПК обратноосмотическая обработка необходима для реализации замкнутого цикла производства с оборотным водоснабжением.

Aim

Consideration of the membrane technology process – reverse osmosis – by directed and controlled processing of whey and its filtrates through special semipermeable partitions (filter membranes) with a pore size from 0.1 to 1.0 nm, carried out at a pressure of 3.0-10.0 MPa with the release of particles (cutting off) with a molecular weight of 100 Daltons. Reverse osmosis allows you to concentrate all the compounds of whey and filtrates, separating almost distilled water (condensate).

Discussion

In the molecular sieve separation system, reverse osmosis logically continues the membrane treatment of filtrates (permeates) of native, as well as separated whey and their microfiltrates, ultrafiltrates, nanofiltrates and diafiltrates. In principle, the reverse osmosis process should be implemented to pre-concentrate the whey, which will eliminate its loss (draining) and expand the range of use. OO is promising for processing salted whey with the removal of unwanted sodium chloride, as well as for cleaning the condensate of evaporation plants from the components of dairy raw materials that come with foam and secondary steam. Conclusion. In general, for the dairy industry of the food industry of the agro-industrial complex, reverse osmotic treatment is necessary for the implementation of a closed production cycle with a recycled water supply.

Conclusion

In general, for the dairy industry of the food industry of the agro-industrial complex, reverse osmotic treatment is necessary for the implementation of a closed production cycle with a recycled water supply.

А. Г. Храмцов

Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь, Россия

Андрей Г. Храмцов, доктор технических наук, профессор, академик РАН, профессор-консультант кафедры прикладной биотехнологии

E-mail: akhramtcov@ncfu.ru; тел. 89624477823

About the Authors

A. G. Khramtsov

North-Caucasus Federal University Stavropol, Russian Federation

Andrey G. Khramtsov, Dr Technical Sci., Professor, Academician of RAS and Professor-consultant of the Department of Applied Biotechnology

E-mail: akhramtcov@ncfu.ru; тел. +79624477823

1. Володин Д.Н., Евдокимов И.А., Куликова И.К. Процессы ультрафильтрации в рентабельной технологии сыров // Молочная промышленность. 2019. N 9. C. 18-20.

2. Гаврилов Г.Б. Технологии мембранных процессов переработки молочной сыворотки и создания продуктов с функциональными свойствами: монография. М.: Издательство Россельхозакадемии, 2006. 135 c.

3. Гаврилов Г.Б., Просеков А.Ю., Кравченко Э.Ф., Гаврилов Б.Г. Справочник по переработке молочной сыворотки. Технологии, процессы и аппараты, мембранное оборудование. СПб: Профессия, 2015. 176 с.

4. Гордиенко М.Г., Баурин Д.В., Кареткин Б.А., Шакир И.В., Панфилов В.И. Статистическая обработка результатов пассивного и активного эксперимента в биотехнологии. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2015. 108 с.

5. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978. 351 с.

6. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. 272 с.

7. Евдокимов И.А., Володин Д.Н. и др. Обработка молочного сырья мембранными методами // Молочная промышленность. 2012. N 2. С. 4.

8. Жидков В.Е., Горностаева Ж.В., Чернышева Ю.С. и др. Теоретические и методологические основы качества и безопасности продовольственных товаров. Ставрополь: Сервисшкола, 2019. 108 с.

9. Золоторёва М.С., Топалов М.С. Мембранные процессы в технологии переработки сыворотки // Переработка молока. 2014. N 5. С. 10-12.

10. Кочаров Р.Г., Каграманов Г.Г. Расчет установок мембранного разделения жидких смесей. М.: РХТУ им. Менделеева, 2001. 128 с.

11. Меркель А.С., Храмцов А.Г., Эчер И.И., Евдокимов И.А. Переработка вторичного молочного сырья деминерализация молочной сыворотки после обработки обратным осмосом // Вестник СКФУ. 2015. N 1. С. 65-69.

12. Нестеренко П.Г. Научно-технические основы технологии сгущенных сывороточных концентратов: дис. … доктора техн. наук: 05.18.04. Москва, 1994. 229 с.

13. Павлов В.А., Милль Б.Е., Беюх Г.А., Зародин Г.С. Применение методов обратного осмоса и электродиализа при получении молочного сахара хлоркальциевого осаждения. Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1981. 35 с.

14. Павлов В.А. Технология молочного сахара из сыворотки термохлоркальциевого осаждения: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.18.04. Ленинград, 1982. 21 с.

15. Полянский К.К. Перспективы переработки молока и молочных продуктов обратным осмосом // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационное предпринимательство в цифровой экономике: опыт регионов», Воронеж, 24-25 апреля, 2020. С. 159-165.

16. Пономарев А.Н., Ключников А.И., Полянский К.К. Основные направления мембранных технологий при переработке молочной продукции: монография. Воронеж, 2011. 390 с.

17. Пономарев А.Н., Мельникова Е.И., Станиславская Е.Б., Самойлова В.Н. Молоко, как сырье для производства пищевых ингредиентов. Часть 2. Минорные компоненты на основе фракционирования белков и липидов молока // Молочная промышленность. 2021. N 5. C. 40-42. DOI: 10.31515/1019-8946-2021-05-40-42

18. Сенкевич Т., Ридель К.Х. Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе. М.: Агропромиздат, 1989. 315 с.

19. Синельников Б.М., Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Серов А.В. Лактоза и её производные. СПб.: Профессия, 2007. 768 с.

20. Тамим А.И. Мембранные технологии в производстве напитков и молочных продуктов. СПб.: Профессия, 2016. 420 с.

21. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки. М.: ДеЛиПринт, 2004. 587 с.

22. Храмцов А.Г. Феномен молочной сыворотки. СПб.: Профессия, 2011. 804 с.

23. Храмцов А.Г. Новации молочной сыворотки. СПб.: Профессия, 2016. 490 с.

24. Чеботарев Е.А., Храмцов А.Г., Новиков О.П. Сепарирование подсырной сыворотки: Обзорная информация. М., 1980. 22 с.

25. Al-Mutwalli Sama A., Dilaver Mehmet, Koseoglu-Imer Derya Y. Performance Evaluation of Ceramic Membrane on Ultrafiltration and Diafiltration Modes for Efficient Recovery of Whey Protein // Journal of Membrane Science and Research. 2020. Vol. 6. P. 138-146. DOI: 10.22079/JMSR.2019.115152.1295

26. Babenyshev Sergey, Mamay Dmitriy, Bratsikhin Andrey, Borisenko Alexandr, Mamay Angelina, Amanova Sholpan. Concentration of cottage cheese whey permeate by nanofiltration // Journal of Hygienic Engineering and Design. 2021. Vol. 33. P. 243-248.

27. Babenyshev S., Nesterenko P., Bratsikhin A., Zhidkov V., Mamay D., Maximenko A. Hydrodynamics and mass transfer with gel formation in a roll type ultrafiltration membrane // Foods and Raw Materials. 2018. Vol. 6. N 2. P. 350-357. DOI: 10.21603/2308-4057-2018-2-350-357

28. Chamberland Julien, Benoit Scott, Doyen Alain. Integrating reverse osmosis to reduce water and energy consumption in dairy processing: a predictive analysis for Cheddar cheese manufacturing plants // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 38. 101606 DOI: 10.1016/J.JWPE.2020.101606

29. Marx Melanie, Bernauer Simone, Kulozik Ulrich. Manufacturing of reverse osmosis whey concentrates with extended shelf life and high protein nativity // International Dairy Journal. 2018. Vol. 86. P. 57-64. DOI: 10.1016/j.idairyj.2018.06.019

References

1. Volodin D.N., Evdokimov I.A., Kulikova I.K. The ultrafiltration processes in the profitable cheese technology. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry]. 2019, no. 9, pp. 18-20. (In Russian)

2. Gavrilov G.B. Tekhnologii membrannyh processov pererabotki molochnoj syvorot-ki i sozdaniya produktov s funkcional'nymi svojstvami: monografiya [Technologies of membrane processes for processing milk whey and creating products with functional properties: monograph]. M., Publishing house of the Russian Agricultural Academy, 2006, 135 p. (In Russian)

3. Gavrilov G.B., Prosekov A.Yu., Kravchenko E.F., Gavrilov B.G. Spravochnik po pererabotke molochnoj syvorotki. Tekhnologii, processy i apparaty, membrannoe oborudovanie [Handbook of whey processing. Technologies, processes and devices, membrane equipment]. Saint-Petersburg, Profession Publ., 2015, 176 p. (In Russian)

4. Gordienko M.G., Baurin D.V., Karetkin B.A., Shakir I.V., Panfilov V.I. Statisticheskaya obrabotka rezul'tatov passivnogo i aktivnogo eksperimenta v biotekhnologii [Statistical processing of results of passive and active experiments in biotechnology]. Moscow, D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia Publ., 2015, 108 p. (In Russian)

5. Dytnersky Yu.I. Obratnyj osmos i ul'trafil'traciya [Reverse osmosis and ultrafiltration]. Moscow, Chemistry Publ., 1978, 351 p. (In Russian)

6. Dytnersky Yu.I. Baromembrannye processy. Teoriya i raschet [Baromembrane processes. Theory and calculation]. Moscow, Chemistry Publ., 1986, 272 p. (In Russian)

7. Evdokimov I.A., Volodin D.N., Golovkina M.V., Zolotareva M.S., Topalov V.K., Anisimov S.V., Veziryan A.A., Klepker V.M., Anisimov G.S. Processing of raw milk by membrane methods. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry]. 2012, no. 2, pp. 34-37. (In Russian)

8. Zhidkov, V.E., Gornostaeva Z.V., Chernysheva Y.S. et al. Teoreticheskie i metodologicheskie osnovy kachestva i bezopasnosti prodovol'stvennyh tovarov [Theoretical and methodological bases of quality and safety of food products]. Stavropol, Service school Publ., 2019, 108 p. (In Russian)

9. Zolotoryova M.S., Topalov M.S. Membrane processes in whey processing technology. Pererabotka moloka [Milk processing]. 2014, no. 5, pp. 10-12. (In Russian)

10. Kocharov R.G., Kagramanov G.G. Raschet ustanovok membrannogo razdeleniya zhidkih smesej [Calculation of installations for membrane separation of liquid mixtures]. M., Mendeleev University of Chemical Technology of Russia Publ., 2001, 128 p. (In Russian)

11. Merkel A.S., Khramtsov A.G., Echer I.I., Evdokimov I.A. Processing of secondary milk raw materials demineralization of milk whey after treatment with reverse osmosis. Vestnik SKFU [Vestnik SKFU]. 2015, no. 1, pp. 65-69. (In Russian)

12. Nesterenko P.G. Nauchno-tekhnicheskie osnovy tekhnologii sgushchennyh syvorotoch-nyh koncentratov: dis. … doktora tekhn. nauk [Scientific and technical foundations of the technology of condensed whey concentrates. Dissertation of the Dr Technical Sci.]. Moscow, 1994, 229 p. (In Russian)

13. Pavlov V.A., Mill B.E., Beyukh G.A., Zarodin G.S. Primenenie metodov obratnogo osmosa i elektrodializa pri poluchenii molochnogo sahara hlorkal'cievogo osazhdeniya. Obzornaya informaciya [Application of reverse osmosis and electrodialysis methods in the production of milk sugar by calcium chloride precipitation. Survey information]. Moscow, 1981, 35 p. (In Russian)

14. Pavlov V.A. Tekhnologiya molochnogo sahara iz syvorotki termohlorkal'cievogo osazhdeniya: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk [The technology of milk sugar from the serum of calcium chloride precipitation. Abstract of the Candidate of Technical Sci.]. Leningrad, 1982, 21 p. (In Russian)

15. Polyansky K.K. Prospects for the processing of milk and dairy products by reverse osmosis. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii "Innovacionnoe predprinimatel'stvo v cifrovoj ekonomike: opyt regionov", Voronezh, 24-25 aprelya 2020 [Proceedings of the international scientific and practical conference "Innovative entrepreneurship in the digital economy: the experience of the regions", Voronezh, 24-25 April 2020]. Voronezh, 2020, pp. 159-165. (In Russian)

16. Ponomarev A.N., Klyuchnikov A.I., Polyansky K.K. Osnovnye napravleniya mem-brannyh tekhnologij pri pererabotke molochnoj produkcii: monografiya [The main directions of membrane technologies in the processing of dairy products: monograph]. Voronezh, 2011, 390 p. (In Russian)

17. Ponomarev A.N., Melnikova E.I., Stanislavskaya E.B., Samoilova V.N. Milk as a raw material for the production of food ingredients. Part 2. Minor components based on fractionation of milk proteins and lipids. Dairy Industry, 2021, no. 5, pp. 40-42. (In Russian) DOI: 10.31515/1019-8946-2021-05-40-42

18. Senkevich T., Riedel K.H. Molochnaya syvorotka: pererabotka i ispol'zovanie v agropromyshlennom komplekse [Milk whey: processing and use in the agro-industrial complex]. M., Agropromizdat Publ., 1989, 315 p. (In Russian)

19. Sinelnikov B.M., Khramtsov A.G., Evdokimov I.A., Ryabtseva S.A., Serov A.V. Laktoza i eyo proizvodnye [Lactose and its derivatives]. Saint-Petersburg, Profession Publ., 2007, 768 p. (In Russian)

20. Tamim A.I. Membrannye tekhnologii v proizvodstve napitkov i molochnyh produktov [Membrane technologies in the production of beverages and dairy products]. Saint-Petersburg, Profession Publ., 2016, 420 p. (In Russian)

21. Khramtsov A.G., Nesterenko P.G. Tekhnologiya produktov iz molochnoj syvorotki [Whey products technology]. M., DeLiPrint Publ., 2004, 587 p. (In Russian)

22. Khramtsov A.G. Fenomen molochnoj syvorotki [Whey phenomenon]. Saint-Petersburg, Profession Publ., 2011, 804 p. (In Russian)

23. Khramtsov A.G. Novacii molochnoj syvorotki [Whey innovations]. Saint-Petersburg, Profession Publ., 2016, 490 p. (In Russian)

24. Chebotarev E.A., Khramtsov A.G., Novikov O.P. Separirovanie podsyrnoj syvorotki: obzornaya informaciya [Separation of cheese whey: overview information]. M., 1980, 22 p. (In Russian)

25. Al-Mutwalli Sama A., Dilaver Mehmet, Koseoglu-Imer Derya Y. Performance Evaluation of Ceramic Membrane on Ultrafiltration and Diafiltration Modes for Efficient Recovery of Whey Protein. Journal of Membrane Science and Research, 2020, no. 6, pp. 138-146. DOI: 10.22079/JMSR.2019.115152.1295

226. Babenyshev Sergey, Mamay Dmitriy, Bratsikhin Andrey, Borisenko Alexandr, Mamay Angelina, Amanova Sholpan. Concentration of cottage cheese whey permeate by nanofiltration. Journal of Hygienic Engineering and Design. 2021, vol. 33, pp. 243-248

27. Babenyshev S., Nesterenko P., Bratsikhin A., Zhidkov V., Mamay D., Maximenko A. Hydrodynamics and mass transfer with gel formation in a roll type ultrafiltration membrane. Foods and Raw Materials, 2018, vol. 6, no. 2, pp. 350-357. DOI: 10.21603/2308-4057-2018-2-350-357

28. Chamberland Julien, Benoit Scott, Doyen Alain. Integrating reverse osmosis to reduce water and energy consumption in dairy processing: a predictive analysis for Cheddar cheese manufacturing plants. Journal of Water Process Engineering, 2020, vol. 38, 101606. DOI: 10.1016/J.JWPE.2020.101606

29. Marx Melanie, Bernauer Simone, Kulozik Ulrich. Manufacturing of reverse osmosis whey concentrates with extended shelf life and high protein nativity // International Dairy Journal. 2018. Vol. 86. P. 57-64. DOI: 10.1016/j.idairyj.2018.06.019