Электродиализ сыворотки как перспективное направление молочной промышленности

Сыворотку принято считать вторичным отходом молочного производства, дальнейшее использование которого ресурсоёмко и не всегда целесообразно. Наши перерабатывающие предприятия только начинают задумываться об использовании сыворотки в своём производстве, в то время как в развитых странах сыворотка — ценнейшее сырьё для производства продуктов питания.

Между тем, переоценить роль молочной сыворотки практически невозможно — область её применения огромна. Сыворотка используется в молочном, кондитерском производствах, в косметологии и фармацевтике, спортивном питании, в сельском хозяйстве. Сыворотка богата лактозой, ценнейшими молочными белками и аминокислотами.

Ещё несколько лет назад сыворотка в России практически не использовалась в производстве по причине высокого содержания минеральных веществ и молочной кислоты, а фактически сбрасывалась в канализацию.
С одной стороны, предприятия теряли ценное производственное сырьё, с другой — наносили колоссальный ущерб окружающей среде, заболачивая почву и водоёмы.
Сегодня, на фоне жесточайшего дефицита сырого молока во всём мире, в т. ч. в России, перспективными направлениями использования сыворотки считаются возврат её в технологию и организация производства сухих концентратов сыворотки. Реализация этих направлений напрямую связана с осуществлением процесса деминерализации молочной сыворотки, при котором кардинально меняются органолептические и физико-химические характеристики сыворотки, но сохраняется её повышенная биологическая ценность.

В Америке в последнее время наметилась следующая тенденция: сыродельный завод строится не ради получения сыра, а ради получения сыворотки, потому что в развитых странах на сегодня она используется в огромном спектре различных продуктов, — рассказывает директор по качеству ООО «Мстинское молоко» Татьяна Ефимцова. — Америка сегодня — крупнейший поставщик сухой сыворотки, причём именно с использованием на начальной стадии переработки деминерализации этой сыворотки при помощи, прежде всего, электродиализа. А в России опыт использования электродиализа пока невелик. У нас отсутствует даже нормативно-техническая документация на продукцию на основе деминерализованной сыворотки, есть лишь ТУ на сухую деминерализованную сыворотку. А ведь наиболее выгодно вернуть сыворотку в производство, заменив ею часть молочного сырья.

По мнению производителей молочной продукции, российские отраслевые институты должны более широко освещать вопрос переработки молочной сыворотки путём проведения семинаров, конференций, круглых столов, с тем, чтобы донести до производителей информацию о новых технологических схемах переработки сыворотки, о продуктах, изготовленных на основе деминерализованной сыворотки.

Недостаточная информация о преимуществах продуктов из сыворотки и рекламы здорового образа жизни, отсутствие массового производства многофункциональных продуктов на основе молочной сыворотки привели к тому, что ценное молочное сырьё в России пока не используется полноценно, как это делается в западных странах с развитой молочной промышленностью.

Электродиализ не является новым направлением для нашей страны. Ещё в СССР электродиализные установки широко использовались для опреснения воды. Были и попытки применить их в молочной промышленности для деминерализации сыворотки, однако к успеху они не привели, т.к. сыворотка и вода — разные растворы, а значит, должны быть конструктивные отличия между электродиализными установками, предназначенными для сыворотки и для воды.

ЭДУ «ISTOK-MILK» — электродиализная установка нового поколения, которая впервые в России разработана специально для молочной промышленности компанией ООО «Инновационное предприятие «Щёкиноазот» совместно с ГНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия Россельхозакадемии (г. Углич).

«Над этим проектом мы работали около трёх лет, — рассказал сотрудник ООО «Инновационное предприятие «Щёкиноазот» Игорь Рождественский. Анализ рынка показал, что переработка молочной сыворотки — одно из наиболее перспективных направлений развития электродиализа».

ЭДУ «ISTOK-MILK» состоит из следующих основных блоков: электродиализный модуль, в котором и происходит процесс деминерализации сыворотки; блок гидравлики с набором оборудования; система управления с источником питания.

Электродиализный модуль — это мембранный пакет из чередующихся катионо- и анионоселективных ионообменных мембран, пространство между которыми называется рабочими трактами.

По одним из них циркулирует деминерализуемая сыворотка, по другим — раствор, принимающий ионы — рассол.

По обеим сторонам мембранного пакета расположены электроды — аноды и катоды, на которые подаётся напряжение, за счёт чего в пакете образуется электрическое поле.

Проходя через чередующиеся мембраны, анионы и катионы переходят из трактов сыворотки в рассольные тракты, концентрируясь в последних.

Множество приборов контролируют давление, температуру, состав сыворотки и другие показатели. Контроль уровня деминерализации молочной сыворотки в процессе электродиализа осуществляется по показателям удельной электропроводности.

Информация с контроллера выведена на плазменную панель управления либо на монитор стационарного компьютера, на котором отображается технологическая схема процесса, состояние всех исполнительных механизмов, анимация пути протекания жидкостей.

От оператора требуется только осуществлять контроль за работой установки, что облегчается наличием голосового сопровождения операций.

Система управления с источником питания

ЭДУ «ISTOK-MILK» компактна и занимает небольшую площадь. Система управления расположена в непосредственной близости к производственным блокам, что значительно упрощает контроль за технологическим процессом.

Преимущества ЭДУ «ISTOK-MILK»:

• эффективное энергопотребление;
• более низкая цена в сравнении с зарубежными аналогами;
• автоматическая система управления;
• современные материалы, повышающие надёжность и долговечность установки;
• блочность конструкции, позволяющая минимизировать занимаемую площадь.

Итак, перед многими предприятиями отрасли стоят две проблемы: нехватка молочного сырья и утилизация сыворотки, и обе они могут быть решены при помощи комплексной технологии переработки молочной сыворотки с использованием электродиализного оборудования, позволяющего максимально снизить содержание минеральных веществ и молочной кислоты в сыворотке. При этом предоставляется возможность наращивать производство в целом и значительно снизить себестоимость готовой продукции.

Раньше мы просто сливали сыворотку в канализацию, — признаётся генеральный директор ООО «Мстинское молоко» Андрей Ганьковский. — Из-за устаревшего очистного оборудования в нашем городе мы очень сильно загрязняли воду, местное ЖКХ уже предъявляло нам претензии по этому поводу и выставляло немаленькие штрафы. Теперь мы можем перерабатывать сыворотку на своём предприятии, не сливая её в канализацию. Кроме того, за счёт замены части молочного сырья деминерализованной сывороткой нам удалось расширить ассортимент выпускаемой продукции и нарастить объёмы уже имеющейся продукции. При этом изготовленные нами продукты на базе деминерализованной сыворотки отличаются высокой биологической ценностью и потребительскими свойствами, не уступающими потребительским свойствам традиционных молочных продуктов.

На основании данных, полученных при эксплуатации ЭДУ «ISTOK-MILK», установлено, что затраты на процесс деминерализации сыворотки не превышают 4% себестоимости продукции, а срок ее окупаемости — менее одного года.

Сегодня «Мстинское молоко» перерабатывает до двух тонн сыворотки ежедневно и планирует увеличить эти объёмы — с ЭДУ «ISTOK-MILK» здесь связывают большие надежды.
«У нас небольшое предприятие, и стоимость установки для нас была ощутима. Более того, у нас уже были взяты кредиты на момент заключения договора с «Инновационным предприятием «Щёкиноазот», — говорит Андрей Ганьковский. — Но ребята пошли нам навстречу. Мы договорились, что выплатим стоимость установки по частям примерно за два года, т. е. фактически они предоставили нам беспроцентный кредит, за что мы им очень благодарны».

Мы пошли на такой шаг, т.к. это наша первая установка, — пояснил Игорь Рождественский. — В данном случае тут сошлись два взаимных интереса. Конечно, риски присутствовали с обеих сторон. Но эти риски оправдались.

Процесс эксплуатации ЭДУ «ISTOK-MILK» для заводчан не является сложным: на установке работает один оператор (аппаратчик), а контролирует процесс администратор (технолог). Процесс обучения провели специалисты «Инновационного предприятия «Щёкиноазот», которые оказали всестороннюю техническую, технологическую и научную поддержку.

По условиям заключенного договора между «Мстинское молоко» и «Инновационное предприятие «Щёкиноазот» в течение трёх месяцев проводились тестовые испытания «ISTOK-MILK», на протяжении которых сотрудники «Щёкиноазот» находились непосредственно на предприятии и лично контролировали процесс. Техническое обслуживание будет проводиться поставщиком раз в год.

Отдельно хотелось бы отметить, что ребята из «Щёкиноазот» оперативно реагируют на все возникающие у нас в процессе работы вопросы и замечания. У нас сложилось полное взаимопонимание и хорошее взаимодействие как со специалистами компании, так и с руководством «Инновационного предприятия «Щёкиноазот», — рассказал Андрей Ганьковский. — Я считаю, что нам очень повезло с партнёром.

Это действительно так, — подтверждает Татьяна Ефимцова. — Их внутренняя моральная ответственность за своё детище безгранична. Такие отношения, как у нас сложились со «Щёкиноазот», — редкость. Предприятие, которое впервые выпустило оборудование, часто оставляет этого «ребёночка» без особого внимания. Но «Инновационное предприятие «Щёкиноазот» полностью заинтересовано в том, чтобы их установка работала, чтобы мы получали тот результат, который мы оговаривали и который изложен у нас в технической документации.

Со своей стороны, сотрудники ООО «Инновационное предприятие «Щёкиноазот» полностью удовлетворены ведением технологического процесса деминерализации сыворотки на ООО «Мстинское молоко».
«Мы очень довольны тем, как люди относятся к установке, потому что персонал предприятия вникает во все тонкости работы с завидной дотошностью, — говорит Игорь Рождественский. — Ребята работают уже профессионально — в последний месяц тестовых испытаний мы фактически не участвовали в технологическом процессе, всё происходило без вмешательства с нашей стороны. Наша работа заключалась лишь в наблюдении и фиксировании показателей».

Приобретению ЭДУ «ISTOK-MILK», конечно, предшествовал длительный процесс раздумий, когда перед ООО «Мстинское молоко» впервые встал вопрос о необходимости переработки сыворотки. Руководство предприятия изучало различные возможности переработки сыворотки и рассматривало не одну компанию в качестве поставщика необходимого оборудования.

Когда мы приобрели это предприятие в 2003 году, объём производства был невелик — мы перерабатывали около 20−30 тонн молока в месяц. Постепенно объёмы стали увеличиваться: на сегодня объём переработки составляет до 20 тонн молока в сутки, и вопрос с экологией встал очень остро, — рассказал Андрей Ганьковский. — Малая Вишера — небольшой город, очистные сооружения здесь в плачевном состоянии, со стороны ЖКХ к нам стали предъявляться претензии. Тогда мы и задумались о том, что вместо того, чтобы извлечь дополнительную финансовую прибыль от использования сыворотки в качестве дополнительного источника молочного сырья, мы выбрасываем эти деньги в канализацию, да ещё платим штрафы. Долго размышляли, рассчитывали, взвешивали «за» и «против». Встреча с представителями ООО «Инновационное предприятие «Щёкиноазот» на выставке «Молочная индустрия» в прошлом году стала решающей. Мы начали переговоры, а через некоторое время нас пригласили на «Щёкиноазот», чтобы мы собственными глазами увидели оборудование. Мы привезли с собой образцы нашей сыворотки, при нас провели процесс деминерализации в тестовом режиме и получили на выходе результаты, которые нас удовлетворили.

Специалисты «Инновационного предприятия «Щёкиноазот» воплотили в нашей установке все наши пожелания, — рассказала Татьяна Ефимцова. — ЭДУ имеет функционал как деминерализации, так и раскисления, причём безреагентного раскисления. Это особенно важно для нас, потому что компания, в которую мы обращались раньше, предлагала именно путь реагентного раскисления. В итоге была подобрана установка с учётом всех заданных нами параметров. Мы полностью удовлетворены.

После ввода в промышленную эксплуатацию ЭДУ «ISTOK-MILK» ООО «Мстинское молоко» решило свои проблемы с местным ЖКХ и получило большие возможности как по расширению своего ассортимента, так и по увеличению объёмов производства при снижении себестоимости продукции и сохранении высокого качества продукции.

В настоящее время предприятие поставляет свою продукцию, в основном, в Санкт-Петербург и Новгород, но уже имеет планы выхода на московский рынок: мощности и условия производства позволяют это сделать, а качество выпускаемой продукции достойно составит конкуренцию на рынке, т.к. эта продукция — экологически чистая и натуральная.

Большие планы на будущее имеет и ООО «Инновационное предприятие «Щёкиноазот».
Сегодня это единственное предприятие в России, выпускающее не только мембранное оборудование (электродиализные установки), но и основные комплектующие к ним — ионообменные мембраны, электроды из платинированного титана, — причём стоят они втрое дешевле зарубежных аналогов, хотя не уступают им по качеству. Кроме того, являясь дочерним предприятием крупнейшего российского Холдинга — Объединённой Химической Компании «Щёкиноазот», — перед «Инновационным предприятием «Щёкиноазот» поставлена задача — стать инжиниринговой компанией, предлагающей не только оборудование, но и технологии под «ключ».

Для этого есть все предпосылки:

• партнёрские отношения с отраслевым институтом — ГНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия Россельхозакадемии (г. Углич), с ведущей электродиализной школой — ГОУ ВПО «Воронежский ГУ» (г. Воронеж);
• солидная механическая и конструкторская база Объединённой Химической Компании «Щёкиноазот»;
• высокопрофессиональный кадровый состав компании.

На «Мстинское молоко» ЭДУ «ISTOK-MILK» зарекомендовала себя успешно, руководство предприятия строит большие планы по расширению объёмов переработки сыворотки. Ближайший проект «Инновационного предприятия «Щёкиноазот» — установка для ОАО «Тульский молочный комбинат».

Новое предприятие — новый проект. Мы разрабатываем установки для каждого конкретного производства, с учётом многих индивидуальных параметров Заказчика.