автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии переработки творожной сыворотки с ультрафильтрацией на аппаратах рулонного типа

На правах рукописи

СЕРГЕЕВ СЕРГЕИ ЮРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ С УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЕЙ НА АППАРАТАХ РУЛОННОГО ТИПА

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств Специальность 05.18.12-Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

Ставрополь - 2009

003488560

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет» и ФГУП НИИ «Мир-Продмаш» Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Евдокимов Иван Алексеевич доктор технических наук, профессор Бабенышев Сергей Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Жидков Владимир Евдокимович кандидат технических наук, доцент Куленко Владимир Георгиевич

Ведущая организация: ГУ Краснодарский НИИ хранения и

переработки сельскохозяйственной продукции РАСХН

Защита состоится 23 декабря 2009 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 при ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу: 355028 г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, ауд. 308 К.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета.

Автореферат разослан 23 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

В. И. Шипулин

Общая характеристика работы

Дктуалыюсть 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:

1. Изучить физико-химические показатели творожной сыворотки как объекта ультрафильтрации на полимерных мембранах рулонного типа.

2. Разработать математическую модель, адекватно описывающую основные закономерности процесса ультрафильтрации творожной сыворотки через полимерные мембраны рулонного типа.

3. Исследовать влияние основных технологических параметров процесса ультрафильтрации творожной сыворотки {давление Р, скорость потока V, температура I и продолжительность процесса т) на проницаемость и селектив-' ность полимерных мембран рулонного типа.

4. Создать полупромышленную ультрафильтрационную установку с мембра-

нами рулонного типа и провести оптимизацию основных параметров процесса в промышленных условиях.

5. Определить органолептические и физико-химические характеристики ре-тентата и пермеата, полученных при ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах с мембранами рулонного типа.

6. Предложить комплексную технологию переработки творожной сыворотки на основе ультрафильтрационного разделения в аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа.

7. Разработать технологии напитков и сухого продукта на основе пермеата творожной сыворотки.

8. Разработать рекомендации по совершенствованию процесса мойки и регенерации 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-

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 неделя-2009» (Берлин, 2009) и за участие в X юбилейной агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2008).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в И публикациях, включающих 2 издания, рекомендованных ВАК РФ.

Обьем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,

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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность переработки вторичных молочных ресурсов за счет использования мембранных процессов.

В главе 1 представлен анализ априорной информации и основных особенностей ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки. Проанализированы технологические аспекты переработки творожной сыворотки, позволяющие сохранить нативные свойства сывороточных белков и расширить сферу их применения. На основе анализа состояния проблемы определены научно-технические предпосылки для разработки технологии переработки творожной сыворотки с применением процесса ультрафильтрации, обоснована целесообразность применения аппаратах с мембранами рулонного типа, сформулированы цель и задачи исследований.

В главе 2 представлены организация и методы проведения исследований. Основная часть исследовательской работы выполнена в лабораториях ФГУП НИИ «Мир-Продмаш» (Москва), международной научно-исследовательской лаборатории «Электро - и баромембранные технологии» (Ставрополь), в научно-исследовательской лаборатории ООО «МегаПрофиЛайн», в производственно-технических лабораториях ОАО Молочный завод «Наро-Фоминский» и ОАО МК «Ставропольский».

В соответствии с разработанным планом проведения научных исследований было выбрано сертифицированное лабораторное оборудование и изготовлен полупромышленный образец ультрафильтрационной установки, укомплектованной стандартными мембранами рулонного типа. Принципиальная схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

Разработка технологии шцкшшп сыворотки на основе использования процесса ее з'льц^фцпъгращш на аппаратах рулонного ппта

Исследование основных закономерностей процесса ультра фттырацш георолоноп сыворотки на аппаратах с полимерными мембранами рулонного гша

Разработка aimapaiypHo-гехнологнческой схемы улнрафншырацш творожной сыворош!, определение 1>1гако->тапиесккхарпкте-рисшк регектата ипермеяга

Подбор полимерных мембран рулонного типа для }.ть т] > а <]) I im, т j 1 л ц] п I творолиой сыворотки

Обоснование основных на-правлешШ'пспашовашй ретенша и пермеата творожной сывороил, совершенствование регламента мойки мембран

Разработка математической моден i процесса и оттвищы его основньк параметров при ультрафццьтрацшг гворо;шои сыворогкп на аппаратах с мембранами рулонного типа

определение зависимости проницаемости п севктпвносш полимерных мембран рулонного птл от основньк параметров процесса \ЛЫраф|ПЫрЛЦШ1 творожной сыворотки

Разработка технологии переработки творожной сыворотки на основе применения процесса улътрафнльтрацгш с использованием полимерных мембран в аппаратах

рулонного um

Рисунок 1 - Схема проведения исследований.

На основе анализа литературных данных и результатов собственных экспериментальных исследований установлено, что для ультрафильтрации творожной сыворотки целесообразно использовать полимерные мембраны рулонного типа марок УПМ-50, УПМ-67, УПМ-П, УАМ-150, УАМ-500 и ПЭС-15.

Путем обработки экспериментальных данных на ЭВМ с использованием сертифицированных программ приложения Microsoft Excel и Statistica 6.0 по-

лучена в виде уравнений регрессии математическая модель процесса ультрафильтрации творожной сыворотки на аппарате с полимерными мембранами рулонного типа. Расчетные зависимости в физических величинах адекватно описывают влияние основных параметров процесса на проницаемость и селективность мембран.

Глава 3 посвящена исследованиям и анализу основных закономерностей процесса ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа. Обоснована целесообразность использования метода эмпирических корреляций для разработки математической модели процесса в форме уравнений регрессии, что позволяет решить прикладные задачи прогнозирования зависимостей проницаемости и селективности мембран при ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах рулонного типа. При таком подходе корректность проведения математической обработки экспериментальных данных обеспечивается за счет использования общепринятых методов в стандартных прикладных программах для ПЭВМ. Адекватность полученной модели соо тветствует 95-96 %. В соответствии с разработанным планом проведения исследований определены зависимости проницаемости в и селективности <р полимерных мембран рулонного типа при ультрафильтрации творожной сыворотки от длительности х процесса, соответствующие зависимости представлены на рисунке 2. Анализ полученных графических зависимостей вида 0=%) и <р=С(т) показал, что проницаемость всех трех типов мембран заметно снижается в начальный период и стабилизируется на уровне 1921 кг/м2час через 1,5-2 часа с начала процесса. Скорость снижения проницаемости мембран составляет около 7-8 кг/м2час2. Установлено, что мембрана ПЭС-15, имеющая, в сравнении с УАМ-500 и УАМ-150, самую высокую проницаемость, по белку обеспечивает селективность только на уровне 9294%. Но при комплексной переработке творожной сыворотки целевым продуктом кроме ретентата является и пермеат, а при таком показателе селективности содержание белка в нем будет превышать допустимые значения.

в. кг/Лас.

о ------------

1 23 4 5 67 8 9 10 11 Глас.

Рисунок 2 - Зависимости проницаемости а) и селективности б) мсмбра^

(п-ПЭС-15, • - УАМ-500, А-УАМ-150) от длительности ультрафильтрации творожной сыворотки ((=20-21°С, Р=0,38-0,4 МПа, У=0,32-0,35м/с, С=10,5-11%).

Соответственно дальнейшие исследования были продолжены с применением мембран марок УАМ-500 и УАМ-150, рисунок 3.

Рисунок 3 - Зависимость проницаемости и селективности мембран (• - УАМ-500, А-УАМ-150) от величины рабочего давления при ультрафильтрации творожной сыворотки 0=20-21°С, У=0,32-0,35м/с, С=10,5-11%).

Установлено, что при постоянных значениях I, V и С проницаемость в обоих типов мембран существенно увеличиваются с возрастанием рабочего давления до 0,35-0,4 МПа. Дальнейшее повышение этого параметра не оказывает сколько-нибудь важного с практической точки зрения, влияния на увеличение в. Среднее значение проницаемости мембраны УАМ-500 за весь цикл процесса ультрафильтрации творожной сыворотки примерно на 13-15 % выше этого показателя для УАМ-150. Соответственно значение параметра <р для мембраны УАМ-150 на 3-5% выше этого показателя для УАМ-500. Гидроди-

намические условия в аппарате рулонного типа вряд ли можно считать однородными на поверхности мембраны, поскольку поле линейных скоростей разделяемого потока изменяется по длине мембранного канала. Соответственно прогнозирование структуры потока над мембранной поверхностью, проницаемости и селективности мембран не поддается достаточно точному математическому описанию. Это и обусловило необходимость проведения экспериментальных исследований, направленных на определение зависимостей проницаемости и селективности мембран УАМ-150 и УАМ-500 от скорости циркуляции творожной сыворотки в мембранном канале ультрафильтрационного аппарата рулонного типа. Полученные зависимости представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 — Зависимость проницаемости а) и селективности б) мембран

(• - УАМ-500, А-УАМ-150) от скорости циркуляции творожной сыворотки в

мембранном канале аппарата (Г=20-21°С, Р = 0,38-0,4 МПа, С=10,5-11%).

Анализ полученных уравнений вида и <?=1(У) для мембран УАМ-

150 и УАМ-500 при фиксированных остальных параметрах процесса, позволяет считать, что для ультрафильтрации творожной сыворотки оба типа мембран

могут быть использованы. Но важным критерием предпочтения одной марки мембран для ультрафильтрации творожной сыворотки может оказаться ее селективность при различных температурных параметрах процесса. Зависимости проницаемости и селективности мембран УАМ-150 и УАМ-500 от температуры, полученные по данным экспериментальных исследований, представлены на рисунке 5.

Рисунок 5 - Зависимость проницаемости а) и селективности б) мембран (• - УАМ-500, А-УАМ-150) от температуры процесса ультрафильтрации творожной сыворотки (Р = 0,38-0,4 МПа, У=0,32-0,35м/с, С=10,5-11%).

Установлено, что значительный рост проницаемости мембран обоих марок происходит при 10-18°С и 47-55 °С. Такая же зависимость, но снижения отмечена и для селективности мембран. Аналогичный характер кривых получен и для зависимости вязкости творожной сыворотки от температуры, что дает основание полагать о прямой связи проницаемости и селективности мембран с вязкостью разделяемой системы. Увеличение температуры творожной сыворотки способствует снижению уровня концентрационной поляризации в примембранной зоне аппарата и соответственно увеличению проницаемости

мембран, но может привести к потере нативных свойств сывороточных белков и повышает риск роста бактериальной обсемененности творожной сыворотки. Соответственно рекомендуемой температурой процесса следует принять t=14-15°.

Анализ зависимостей (рисунки 3-5) позволяет сделать вывод об идентичности характера изменения проницаемости и селективности мембран УАМ-500 и УАМ-150. Поэтому дальнейшие исследования были продолжены с использованием только мембраны УАМ-500, проницаемость которой выше, чем УАМ-150 при прочих равных условиях. По содержанию сухих веществ в ретентате можно косвенно судить о концентрации в сыворотке задерживаемых мембраной белковых частиц, которая значительной мере определяет кинетические параметры процесса ультрафильтрации. Соответственно были проведены исследования зависимости проницаемости и селективности мембран от массовой доли сухих веществ в разделяемой творожной сыворотке (рисунок 6).

О: I . 1 . ,1 1 .-; • 1 : ; ,1 1 : 1.: : .1 I : I . 1.65 5 6 7 3 9 10 11 12 13 Ч С. %

Рисунок 6 - Зависимость проницаемости (•) и селективности (А) мембраны УАМ-500 от массовой доли сухих веществ при ультрафильтрации творожной сыворотки (ДР = 0,38-0,4 МПа, У=0,32-0,35м/с, 1=14-15 °С).

Установлено, что скорость снижения проницаемости мембраны 11СЛ1С уменьшается при возрастании массовой доли сухих веществ С в разделяемой творожной сыворотке. При значениях С в интервале 11-12% этот параметр практически равен нулю, а начальная проницаемость мембраны уменьшается в 2-2,5 раза. Так же снижается и скорость увеличения селективности мембраны (1ф/с1С. Дальнейшее повышение массовой доли сухих веществ в ретентате при ультрафильтрации творожной сыворотки ведет к росту селективности мембраны свыше (р=97 % и падению проницаемости ниже С=9-10 кг/м2час. Следовательно значение С=12% можно принять как критическое при ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах рулонного типа. Однако следует отметить, что полученная величина массовой доли сухих веществ в ретентате не может рассматриваться как оптимальная по двум причинам. Во-первых, для оптимизации основных параметров процесса необходимо исследовать их комплексное влияние на проницаемость мембраны при заданном уровне ее селективности. А во-вторых с технологической точки зрения содержание сухих веществ в ретентате творожной сыворотки С—12%, может оказаться не соответствующим предъявляемым требованиям производства конечного продукта ее переработки. Поскольку оба эти условия могут противоречить друг другу, то целесообразно сначала оптимизировать основные параметры процесса исходя из условия максимальной проницаемости мембраны при заданном уровне селективности 96-97 %.

Анализ результатов проведенных исследований показал, что эффективность процесса ультрафильтрации творожной сыворотки зависит от следующих основных параметров: длительности процесса, температуры сыворотки, рабочего давление в канале аппарата, скорости циркуляции сыворотки и содержания сухих веществ в ней. С позиций технологии творожной сыворотки необходимо ввести следующие ограничения:

- длительность процесса ультрафильтрации должна определяться временным интервалом в течении которого селективность мембраны достигает уровня 96-

97%. Это соответствует 7-8 часовому рабочему циклу аппарата;

- температура разделяемой в канале ультрафильтрационного аппарата сыворотки не должна превышать 14-15°С. При этом селективность мембраны остается на уровне 96-97%;

- содержание сухих веществ в ретентате не должно быть выше 12%.

Таким образом задача следующего этапа исследований сводится к разработке математической модели, описывающей влияние факторов Р и V на проницаемость и селективность мембраны и определению их оптимальных значений при ультрафильтрации творожной сыворотки. Для решения поставленной задачи был спланирован и проведен полный факторный эксперимент. Целевые функции определялись в виде G=f!(P,V) и <р= f2(P,V), варьируемые параметры - величины рабочего давления и скорости циркуляции разделяемой системы (рисунки 7 и 8).

30 Siáit Rui (ОТШбД ймапцяюищ

G=-23.44И26.32"9У+59.07Р-Э"^"52Уг46Л234\'Р-35.221Р2 «•«жыш^шдаЧим^.г»1

Рисунок 7 - Зависимость проницаемости мембраны УАМ-500 от давления и скорости циркуляции творожной сыворотки в канале ультрафильтрационного аппарата.

ЗОЗийасз Р1й (5ТАТ15Т1СА6.0) 20 »«РЬЦШШ«.®

Г-ШЯШШ МШЖ.Ш Р-11.0757Р гмтШМШЮ&ШНЩ Р!

Рисунок 8 - Зависимость селективности мембраны УАМ-500 от давления и скорости циркуляции сыворотки в канале ультрафияьтрационного аппарата.

Установлено, что при ультрафильтрации творожной сыворотки на проницаемость и селективность мембран превалирующее влияние оказывает величина рабочего давления разделяемой системы в канале баромембранного аппарата. Это можно объяснить тем, что в начале процесса при относительно высоких значениях параметров (КЗ/с5Р и с)()/<1У, а также (I<р/(!Р и (1<р/с1У на поверхности мембраны интенсивно формируется слой так называемых «первичных» отложений. Затем он переходит в состояние близкое к динамическому равновесию и дальнейшее увеличение его толщины и плотности происходит менее интенсивно. Соответственно поток разделяемой системы существенно препятствует формированию только слабо закрепленных, «вторичных» слоев отложений и не может непосредственно воздействовать на «первичные». Рабочее же давление, как движущая сила процесса, обеспечивает трансмембранный перенос и соответственно под его действием находится весь комплекс

«слои отложеиий-мембрана».

При ультрафильтрации творожной сыворотки максимальное значение проницаемости мембран достигается в диапазонах рабочего давления и скорости циркуляции разделяемой системы Р=0,39-0,42 МПа и У=0,33-0,37 м/с. А вот оптимальное значение селективности, в пределах 95-97% может быть получено при Р=0,38-0,41 МПа и У=0,31-0,35 м/с. С учетом комплексного влияния параметров Р и V на проницаемость и селективность мембран в качестве оптимальных значений приняты: Р =0,39-0,41 МПа V =0,33-0,35 м/с.

При работе ультрафильтрационных установок происходит постепенное снижение их производительности, что, в первую очередь, обусловлено загрязнением мембран в виде образующихся на поверхности отложений малорастворимых солей и микрочастиц взвесей. Для мойки и регенерации мембран рекомендуется следующий регламент:

• Традиционная «прямая» мойка проводится до восстановления первоначальной проницаемости мембран 60-70% и позволяет очистить рабочую поверхность мембраны от «слабо закрепленных» слоев сформировавшихся отложений. Одновременно циркуляционным потоком при избыточном, но меньшем, чем в канале ретентата, давлении в линии пермеата необходимо смыть отложения с подложки мембраны.

• Осуществляется мойка обратным потоком, при этом оставшиеся на рабочей поверхности мембраны частицы отрываются от нее и смываются за счет циркуляции в линии ретентата. Это позволяет практически полностью удалить «сильно закрепленные» слои отложений на поверхности мембраны.

.« Процесс мойки завершается ополаскиванием всех контуров ультрафильтрационной установки умягченной водой.

Условная схема процесса мойки представлена на рисунке 9.

"сллбо скрепленные слои"

меморш

линия ретентатп

(55"0000»00 -

линия пермеита

сильно скрепленные слои

линия пщммта

Рисунок 9 - Условная схема процесса мойки

После мойки и регенерации мембран для поддержания санитарно-гигиенического состояния ультрафильтрационных установок рекомендуется использовать специальные дезинфицирующие растворы.

В главе 4 на основе полученных результатов исследований основных закономерностей процесса ультрафильтрации творожной сыворотки разработана комплексная технологическая линия (рисунок 10), включающая различные виды оборудования (таблице 1).

$ 4 £

Ё Г С

I- / а

ь ¡щ а

Рисунок 10 - Принципиальная аппаратурно-технологическая схема ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки.

Таблица 1 - Экспликация основного оборудования комплексной линии по переработке творожной сыворотки с применением ультрафильтрации

Наименование оборудования Позиция № Марка

Насос центробежный 1 Г2-ОПА-36-1Ц6,3

Резервуар 4 Я1-ОСВ-5

Счетчик 2 СМЭ-1

Пастеризационно-охладительная установка 3 А1-ОК2Л-5

Сепаратор 5 ОХ-2С

УФ установка рулонного типа 6 ЭРУ-100-1016

Творожную сыворотку принимают по количеству и качеству, пастеризуют при температуре (74±2)°С с выдержкой 15 с, сепарируют при температуре (387±2)°С, охлаждают до температуры около 6°С и при необходимости кратковременно резервируют. Затем направляют в ультрафильтрационную установку с рулонными мембранами марки УАМ-500. После разделения получают ретентат и пермеат, которые охлаждают и направляют на резервирование при температуре около 6°С. Сравнительные физико-химические характеристики творожной сыворотки, пермеата и ретентата представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные сравнительные физико-химические характеристики тво' рожной сыворотки, ретентата и пермеата

Наименование показателя Сыворотка Пермеат Ретентат

Содержание сухих веществ, % 6,4 5,6 11,6

Массовая доля белка, % 0,8 0,24 3,7

Массовая доля лактозы, % 4,7 4,7 4,7

Массовая доля жира, % ОД 0,0 0,6

Массовая доля минеральных солей, % 0,7 0,7 0,7

Нами проведен сравнительный анализ органолелтических показателей ретентата и концентрата сывороточных белков, полученный методом тепловой денатурации (таблица 3).

Таблица 3 - Сравнительная органолептическая оценка ретентата

Показатель Параметры оценки

Ретентат, полученный ультрафильтрацией Концентрат сывороточных белков, полученный тепловой денатурацией

Консистенция Однородная жидкая масса мажущейся консистенции Консистенция грубоватая, крупитчатая

Цвет Молочно-белый с кремовым оттенком Желтовато-кремовый

Запах Кисломолочный, чистый, без посторонних запахов Кисломолочный, чистый, без посторонних запахов

Вкус Чистый, кисломолочный, с сывороточным привкусом, без посторонних вкусов Кисломолочный сывороточный привкус, без посторонних вкусов

Баллы 4,6 3,2

По органолептическим показателям ретентат превосходит концентрат сыво-

роточных белков, полученный методом тепловой денатурации. Это можно объяснить тем, что при ультрафильтрации творожной сыворотки в ретентате (ФК=6-6,2) сохраняются все входящие в ее состав сывороточные белки. Он близок по своему составу к молоку пониженной жирности и имеет высокую биологическую ценность (таблица 4), поэтому использован нами в качестве компонента в технологии творога для детского питания.

Таблица 4 - Аминокислотный состав ретентата и сывороточных белков

Аминокислота Содержание аминокислот, г/100 г белка

Ретентат Нопма1 Белки сыворотки

Глутаминовая кислота 15,2 заменимая 17,1

Лейцин 10,1 7,0 12,3

Аспарагиновая кислота 8,7 заменимая 10,6

Изолейцин 5,9 4,0 6,5

Лизин 5,4 5,5 9,1

Валин 5,2 5,0 5,7

Треонин 4,6 4,0 5,2

Алании 4,5 заменимая 5,3

Серии 4,3 заменимая 5,2

Фенилаланин + Тирозин (3,9+3,0) 6,0 (4,4+3,8)

Аргинин 2,2 заменимая 2,5

Метионин 1,8 2,0 2,3

Гистидин 1,4 заменимая 1,7

Глицин 1,2 заменимая 1,7

1 Потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах (г/100 белка) - рекомендации ФАО/ВОЗ

Творог, обогащенный концентратом сывороточных белков, обладает высокой пищевой и биологической ценностью и включение его в рацион питания способствует повышению резистентности организма к неблагоприятным внешним воздействиям, работоспособности и психологической устойчивости.

С позиции комплексной рациональной переработки творожной сыворотки предложенную схему следует рассматривать как начальный этап фракционирования на ретентат и пермеат. Дальнейшее концентрирование ретентата с использованием нанофильтрационных мембран показало, что массовая доля белка увеличивается до (4,3-4,5)% и его можно использовать для производства функциональных продуктов питания специального назначения. Это, прежде всего, относится к разработке высокобелковых диет для спортсменов, людей занятых тяжелым физическим трудом и при повышенном эмоциональном напряжении.

Пермеат, полученный после ультрафильтрации творожной сыворотки, представляет собой высокоочищенный раствор лактозы (таблица 2). Нами исследовано концентрирование пермеата с использованием нанофильтрационных мембран (порог задержания около 0,4-0,5 кДа) до массовой доли сухих веществ около 24%, в т.ч. лактозы до 22%. Полученный концентрат может быть высушен на распылительной сушилке, однако рациональнее его сгустить в вакуум-выпарной установке до 53-55% СВ, провести кристаллизацию лактозы и только потом высушить. Для этого был разработан поточный кристаллизатор оригинальной конструкции, позволяющий проводить мгновенное охлаждение сгущенного пермеата (темп охлаждения до 35 °С/мин). Как показали исследования, сушка предварительно кристаллизованного пермеата происходит без налипания на стенки, что объясняется не только переходом лактозы из аморфного состояния в кристаллическое (альфа-моногидрат), но также частичной деминерализацией пермеата при нанофильтрации (степень деминерализации до 28,4%). Готовый продукт содержит до 82,0% лактозы и используется в кондитерской промышленности.

В случае отсутствия на молочном предприятии условий для концентри-

рования и сушки пермеата нами разработана технология напитков с добавлением стевиазида, который использован в качестве подсластителя при производстве продуктов питания для людей, страдающих диабетом. В состав дисперсной фазы напитков мы вводили различные фруктовые соки и пищевые добавки. Наличие в напитке натурального сока повышает биологическую ценность готового продукта и придает ему высокие вкусовые качества (таблица 5). Для приготовления напитков нами использованы обратноосмотическая вода, концентраты натуральных соков (апельсиновый и яблочный с массовой долей сухих веществ 70-75%) в количестве до 50% и пермеат творожной сыворотки. Таблица 5 - Органолептические показатели напитков на основе обратноосмо-тической воды и пермеата с добавлением стевиазида и лимонной кислоты.

Состав СВ, % Органолептические показатели Баллы

Апельсиновый + вода, стевиазид 9,0 Цвет светло-желтый, прозрачный. Вкус кисло-сладкий, апельсиновый, освежающий. Запах апельсиновый, слабый. 3,63

Апельсиновый + пермеат, стевиазид, лим. кислота 9,2 Цвет светло-желтый, непрозрачный. Вкус кисло-сладкий, апельсиновый, освежающий. Запах апельсиновый, не выраженный. Сывороточный запах и привкус отсутствуют. 3,35

Яблочный +вода 9,0 Цвет светло-янтарный. Вкус кисло-сладкий, яблочный, карамельный, освежающий невыраженный. Запах слабый, невыраженный. 3,52

Яблочный + пермеат, лим. кислота стевиазид. 9,1 Цвет светло-желтый. Вкус кисло-сладкий, невыраженный. Запах яблочный, слабый. Запах яблочный, невыраженный. Сывороточный привкус и запах отсутствуют. 3,25

Дегустационная оценка показала, что сравнительно высокие комплексные баллы получили напитки с использованием концентрата апельсинового сока и несколько ниже - с добавлением яблочного сока, лимонной кислоты и стевиазида.

Таким образом, предлагаемая комплексная технология переработки творожной сыворотки с использованием ультрафильтрации на мембранах рулонного типа позволяет использовать ретентат для производства обогащенного сывороточными белками творога и пермеат для производства напитков или, в качестве альтернативы, сухого лактозосодержащего продукта.

23 ' ВЫВОДЫ

1. На основе изучения физико-химических показателей творожной сыворотки обосновано ультрафильтрационное разделение на аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа.

2. Предложена математическая модель, адекватно описывающая основные закономерности процесса ультрафильтрации творожной сыворотки через полимерные мембраны рулонного типа.

3. Установлены оптимальные значения давления, скорости циркуляции, температуры, продолжительности процесса и содержания сухих веществ в ретента-те при ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах рулонного типа. 3. Создана полупромышленная ультрафильтационная установка с полимерными мембранами рулонного типа и определена эффективность ее работы при оптимальных параметрах процесса ультрафильтрации творожной сыворотки.

5. Разработаны рекомендации по совершенствованию процесса ультрафильтрации творожной сыворотки с использованием аппаратов с полимерными мембранами рулонного типа.

6. Предложен усовершенствованный регламент мойки и регенерации полимерных мембран в аппаратах рулонного типа.

7. Изучены органолептические и физико-химические характеристики ретента-та и пермеата творожной сыворотки, полученных при ультрафильтрации на полупромышленной установке с полимерными мембранами рулонного типа.

8. Разработаны технологии и технические документации напитков и сухого продукта на основе пермеата творожной сыворотки.

9. Установлена и апробирована технологическая линия комплексной переработки творожной сыворотки с использованием процесса ультрафильтрации.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Сергеев, С.Ю. Процессы и методы переработки молочной сыворотки/ С.Ю. Сергеев, И.А. Евдокимов, В.В. Червецов, Т.А. Яковлева// Переработка молока. - 2007. - № 12-С. 9-10.

2. Сергеев, С.Ю. Использование поточных методов кристаллизации лактозы при переработке молочной сыворотки/ С.Ю. Сергеев, В.В. Червецов, Т.А. Яковлева// Научно-практическая конференция «Современные аспекты молочного дела в России», - Вологда, 2007. - С. 23- 24.

3. Сергеев, С.Ю. Поточный охладитель-кристаллизатор/ С.Ю. Сергеев, В.В. Червецов, Т.А. Яковлева //Молочная промышленность - 2008,- № 1 - С. 9-10.

4. Сергеев, С.Ю. Создание экспериментального стенда для исследования высоковязких молочных продуктов в пластинчатом скребковом теплообменнике/ С.Ю. Сергеев, В.В. Червецов, А.С. Сардак// Сборник научных трудов с международным участием, посвященный 50-летию Сибирского НИИ сыроделия «Актуальные вопросы техники и технологии переработки молока», выпуск 5, -Барнаул, 2008.- С. 133-139.

5. Сергеев, С.Ю. Некоторые особенности трансферта технологий молока и молочных продуктов/ С.Ю. Сергеев, Е.Р. Смирнов, А.С. Сардак // Материалы XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука- СевероКавказскому региону» ,-Ставрополь: СевКавГТУ, 2008- том 1- С.206-208.

6. Сергеев, С.Ю. Исследование гидродинамических характеристик струйного смесителя на специально созданном стенде/ С.Ю. Сергеев, В.В. Червецов, И.А. Евдокимов// Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - Ставрополь: - 2009, - № 1 ( 18) - С.73 -76.

7. Sergeev, S.U. Application of the Darsi law for a permeate whey stream/ S.U. Sergeev, S.P. Babenyshev, I.A. Evdokimov// International conférence «Ion transport in organic and inorganic membranes».- Krasnodar. 2009.- p. 19.

8. Сергеев, С.Ю. Перспективы процесса нанофильтрации при переработке молочной сыворотки/ С.Ю. Сергеев, Е.Р. Смирнов, И.А. Евдокимов// Труды юбилейной конференции «Научно-практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания». - Истра: НИИДП, -том 1,2009.-С.74-75.

9. Сергеев, С.Ю. Экологические и экономические аспекты баромембранных технологий в переработке молочного сырья / С.Ю. Сергеев, И.А. Евдокимов, С.П. Бабенышев// Сборник научных трудов «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств».- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008, - С.221-223.

10. Сергеев, С.Ю. Тепловые и гидродинамические характеристики струйного смесителя при контактном охлаждении дестабилизированных высокожирных сливок/ С.Ю. Сергеев, И.А. Евдокимов, В.В. Червецов// Вестник СевероКавказского государственного технического университета. - Ставрополь: -2009,-№ 2 (19) - С.65-68.

11. Сергеев, С.Ю. Особенности формализации описания потока пермеата молочной сыворотки через нанопористую среду/ С.Ю. Сергеев, С.П. Бабенышев// Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. - № 7 - С.37-39.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 20. И .2009 Формат60x84 1/16 Усл. печ. л.- 1,5 Уч.- изд. л. - 1,0

Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ №_Тираж 100 экз.

ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 9 1.1. Творожная сыворотка, необходимость и целесообразность ее баромембранного разделения.

1.2,Особенности баромембранного разделения творожной сыворотки.

1.3. Методы повышения проницаемости мембран при ультрафильтрации белковых растворов.

1.4. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Организация работы и методы исследований.

2.2. Мембраны, оборудование и приборы для экспериментальных исследований.

2.3. Методика подбора ультрафильтрационных мембран.

2.4. Методы определения влияния основных параметров процесса на скорость ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки.

2.5. Разработка методики технологического расчета аппарата для ультрафильтрации творожной сыворотки и определение эффективности процесса

2.6. Обработка результатов экспериментальных исследований.

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ ТВОРОЖНОЙ

СЫВОРОТКИ

3.1. Теоретический расчет длительности процесса ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки.

3.2. Теоретические аспекты прогнозирования проницаемости ультрафильтрационных мембран.

3.3. Исследование проницаемости и селективности мембран при ультрафильтрации творожной сыворотки в аппаратах рулонного типа

3.4. Оптимизация процесса ультрафильтрации творожной сыворотки с учетом межфакторного взаимодействия.

3.5. Регенерация мембран и санитарная обработка ультрафильтрационного оборудования.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ ПРИ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ В

АППАРАТАХ РУЛОННОГО ТИПА

4.1. Изучение состава и основных физико-химических свойств пермеата творожной сыворотки.

4.2. Исследование физико-химических и органолептических показателей ре-тентата творожной сыворотки.

4.3. Изучение реологических характеристик ретентата и пермеата творожной сыворотки

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЦЕССА УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ

5.1. Аппаратурно-технологическая схема ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки

5.2. Разработка комплексной технологической схемы переработки пермеата и ретентата творожной сыворотки

5.3. Технологические особенности производства напитков и сухого продукта на основе пермеата творожной сыворотки

5.4. Экологическая, социальная и экономическая значимость разработанного процесса ультрафильтрации и технологий переработки творожной сыворотки

Выводы.

Постоянное наращивание объемов и ассортимента выпускаемых продуктов питания не может в полной мере решить глобальную проблему обеспечения продовольственной безопасности человеческой цивилизации, поскольку 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, очень часто попадая в окружающую среду, оказывают на нее самое негативное воздействие. Между тем основная их часть, например творожная сыворотка, является ценным вторичным сырьем [33]. Однако более полное его использование сдерживается с одной стороны недостаточным развитием материальной базой перерабатывающих производств, а другой - практически полным отсутствием новейших серийных образцов отечественного оборудования, изготовленного на основе последних достижений науки.

Развитие нанотехнологий, в частности мембранной, позволяет значительно увеличить степень переработки вторичного сырья пищевой промышленности и одновременно способствовать снижению доли выбросов в окружающую среду. Особенно это актуально для дальнейшего формирования системы комплексной переработки творожной сыворотки [104].

Многочисленные данные, как литературных источников [15,43,47,53,59,60,77] так опыт промышленного использования баромем-бранной техники в России [87,92] показывают, что основными отличительными особенностями мембранных процессов являются низкая температура, небольшие габариты оборудования, малая?его энергоемкость.

Таким образом, наиболее перспективными технологиями XXI века с точки зрения экономики и экологии являются технологии, использующие мембранные методы обработки сырья.

Актуальность работы. При баромембранном разделении высокомолекулярных жидких полидисперсных систем, в том числе и творожной сыворотки, возникает до сих пор пока до конца не решенная проблема. Это так называемая концентрационная поляризация, характеризующаяся, в первую очередь, формированием в примембранной зоне аппарата слоя повышенной концентрации частиц дисперсной фазы разделяемой системы. Уровень их концентрации оказывает определяющее влияние на кинетику процесса баромембранного разделения, особенно на проницаемость и селективность мембран. Количественное определение уровня концентрационной поляризации достаточно сложно, не намного проще и расчет основных параметров процесса ультрафильтрации творожной сыворотки. И в том, и в другом случае, как правило, необходимо проведение относительно большого объема предварительных экспериментальных исследований. А это связано с ощутимыми материальными затратами даже для крупного промышленного предприятия по переработке молока. Исходя из этого можно считать, что дальнейшая разработка теоретических основ и совершенствование процесса баромембранного разделения творожной сыворотки, как одного из самых распространенных видов высокомолекулярных жидких полидисперсных систем молочной промышленности является актуальной научной задачей.

Непрерывный рост, как мировых, так и внутренних цен на основные виды энергоносителей, повышение требований к качеству готовой продукции стали объективной реальностью всего современного перерабатывающего производства. А если принять во внимание и ужесточение конкуренции с импортируемыми продовольственными товарами, проблема разработки и внедрения новых энергосберегающих технологий в молочной промышленности становиться особо остро. На большинстве перерабатывающих предприятий, производящих молочную продукцию, достаточно эффективная в условиях крупнотоннажного производства мембранная техника не применяется по ряду объективных причин. Во-первых, из-за отсутствия адаптированного для малотоннажных предприятий технологического регламента и технических условий невозможно наладить выпуск сертифицированной продукции. Во-вторых, машиностроение не выпускает серийных образцов соответствующего оборудования, позволяющего скомпоновать высокоэффективные технологические линии комплексной переработки вторичного сырья. Отдельные попытки передовых предприятий самостоятельно решить эти задачи наталкиваются на недостаточное научное обеспечение собственных инженерных служб.

Исходя из вышеизложенного можно заключить, что необходима разработка и внедрение новейших технологий, которые позволят решить существующие проблемы. Основой повышения качества готовой продукции и снижения ее себестоимости является выделение из сырья всех ценных компонентов. В настоящее время одним из перспективных направлений в решении этой задачи является использование процесса ультрафильтрации такого вида вторичного молочного сырья, как творожная сыворотка. Проведенные нами предварительные исследования показывают, что мембранная технология в принципе позволяет при наличии соответствующего оборудования переработать творожную сыворотку без остатка. Однако недостаточный объем теоретических и экспериментальных данных в области ее баромембранного разделения обуславливает необходимость проведения собственных исследований процесса ультрафильтрации. На основании вышеизложенного можно сформулировать следующие методологические основы и положения исследовательской работы. Гипотеза.

Эффективность баромембранного разделения творожной сыворотки повышается при использовании полимерных мембран в ультрафильтрационных аппаратах 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 ретентата 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 сухих 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. Разработана техническая документация на технологию напитка на основе пермеата и на технологию производства сухого пермеата на основе ультрафильтрационного разделения творожной сыворотки. Предложен регламент мойки и регенерации полимерных мембран в аппаратах рулонного типа. Апробация работы.

Основные результаты работы доложены и обсуждены на всероссийской научно-практической конференции «Функциональные молочные продукты - залог здоровья нации» (Адлер, 2007), научно-практической конференции «Современные аспекты молочного дела в России», (Вологда, 2007), XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», (Ставрополь, СевКавГТУ, 2008), юбилейной международной конференции посвященный 50-летию Сибирского НИИ сыроделия «Актуальные вопросы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2008), юбилейной конференции «Научно-практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания» (Истра: НИИДП, 2009), международной научно-практической конференции «Ионный транспорт в органических и неорганических мембранах» (г. Краснодар, 2009). Материалы диссертации используются в учебном процессе подготовки специалистов факультета биотехнологии пищевых продуктов СевКавГТУ.

Автором получены дипломы министерства сельского хозяйства РФ за участие в российской экспозиции на международной выставке «Зеленая не-деля-2009» (Берлин, 2009) и за участие в 10-й юбилейной агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2008). Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 11 публикациях, включающих 2 издания, рекомендованных ВАК РФ.

ВЫВОДЫ

1. На основе изучения физико-химических показателей творожной сыворотки обосновано ультрафильтрационное разделение на аппаратах с полимерными мембранами рулонного типа.

2. Предложена математическая модель, адекватно описывающая основные закономерности процесса ультрафильтрации творожной сыворотки через полимерные мембраны рулонного типа.

3. Установлены оптимальные значения давления, скорости циркуляции, температуры, продолжительности процесса и содержания сухих веществ в ре-тентате при ультрафильтрации творожной сыворотки на аппаратах рулонного типа.

3. Создана полупромышленная ультрафильтационная установка с полимерными мембранами рулонного типа и определена эффективность ее работы при оптимальных параметрах процесса ультрафильтрации творожной сыворотки.

5. Разработаны рекомендации по совершенствованию процесса ультрафильтрации творожной сыворотки с использованием аппаратов с полимерными мембранами рулонного типа.

6. Разработаны рекомендации по совершенствованию процесса мойки и регенерации полимерных мембран рулонного типа.

7. Изучены органолептические и физико-химические характеристики ретентата и пермеата творожной сыворотки, полученных при ультрафильтрации на полупромышленной установке с полимерными мембранами рулонного типа.

8. Разработаны альтернативные технологии и технические документации напитков и сухого продукта на основе пермеата творожной сыворотки.

9. Скомплектована и внедрена технологическая линия комплексной переработки творожной сыворотки с использованием процесса ультрафильтрации.

118

1. A.c. 1528526 (СССР). Способ концентрирования клеточных суспензий / Л. А. Антонов, В. М. Кротенков, А. Б. Лимитовский и др.. Опубл. 15.12.89, Бюл. № 46.

2. A.c. 1646533. Способ ультрафильтрации молочной сыворотки/ А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. П. Бабенышев и др.; опубл. 1991, Бюл. № 17.

3. A.c. 1722382. Способ ультрафильтрации молочной сыворотки/ А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. П. Бабенышев и др.; опубл. 1992, Бюл. № 12.

4. А. с. 908305 СССР, МКИ5 A23J1/20, А23С21/00. Способ очистки творожной сыворотки от белковых веществ Текст. / А.Г. Храмцов, Г.И. Холодов, А.И. Чеботарев, Т.А. Камышкова (СССР). 2892703 ; заявл. 07.03.80, опубл. 28.02.82. - 2с.

5. Аветесян, М. Г. Процесс ультрафильтрации пахты на аппаратах с плоскими фильтрующими элементами : дис. . канд. техн. наук / М. Г. Аветесян.-М., 1987.-151 с.

6. Аксельрод, Л.С. Фильтрация через пористые среды/ Л.С. Аксельрод, В. И. Федоренко // Химическое машиностроение. 1977. — № 8. - С. 131-136.

7. Алексеева, Н.Ю. Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности / Н.Ю. Алексеева, В.П. Аристова и др.//Справочник: ВО «Агропромиздат», 1986.-286с.

8. Бабенышев, С. П. Баромембранное разделение жидких полидисперсных систем : монография / С. П. Бабенышев, И. А. Евдокимов / СевКавГТУ . — Ставрополь, 2007. 123 с.

9. И.Баренблатт, Г. И. О движении взвешенных частиц в турбулентном потоке / Г. И. Баренблатт // Прикладная математика и механика. 1953. - Т. 17, вып. З.-С. 261-274.

10. Белки / под ред. Г. Нейрата, К. Бейли. М. : Изд-во иностранной литературы, 1956. - Т. 2. - 224 с.

11. Борисова, М. А. Адсорбция сывороточного альбумина на макропористых силикателях / М. А. Борисова и др.7/ Журнал физической химии. 1969. -Т. 43, №2.- С. 529-531.

12. Брок Т.Д. Мембранная фильтрация / Т.Д. Брок: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.-464 с.

13. Васин, С. И. Фильтрация полидисперсных растворов через неоднородную мембрану / С. И. Васин, А. Н. Филиппов // Докл. Всерос. науч.-техн. конф.-выставки «Высоко-эффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации». М., 2003. - С. 229-234.

14. Великанов, М. А. К вопросу о гравитационной теории движения наносов / М. А. Великанов // Известия АН СССР / ОТН. 1951. - № II. - С. 51-58.

15. Воробьев, A.A. Дисбактериозы актуальная проблема медицины Текст. / A.A. Воробьев, H.A. Абрамов, В.М. Бондаренко, Б.А. Шендеров // Вестник РАМН. - 1997. - №3. - с.6.

16. Голубева, JI.B. Мягкое мороженое с использованием продуктов мембранной технологии Текст. / JI.B. Голубева // «Холод народному хозяйству» : тез. докл. Всесоюзной научно-техн. конф. - Ленинград, 1991.-е. 286.

17. Горбатова, К.К. Биохимия молока и молочных продуктов Текст. / К.К. Горбатова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 344 с.

18. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования экспериментов Текст. / Грачев Ю.П. М.: Пищевая промышленность, 1997. - 200 с.

19. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация / Ю. И Дытнер-ский. М. : Химия, 1978. - 351 с.

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

21. Дытнерский, Ю. И. Концентрационная поляризация в мембранных процессах / Ю. И. Дытнерский, Е. А. Дмитриев // ТОХТ. 1984. - Т. 18, №2.1. С. 241-243.

22. Дытнерский, Ю. И. Явление концентрационной поляризации при разделении растворов солей обратным осмосом / Ю. И. Дытнерский, Е. А. Дмитриев // Химическая промышленность. 1979. - № 7. - С. 53-56.

23. Дьяченко П.Ф., Суарес-солис В. Технологии фруктово-сывороточных напитков.// Молочная промышленность. 1984. - №7.- С.27-29.

24. Евдокимов, И.А., Бабенышев, С.П. Перераспределение частиц дисперсной фазы жидких полидисперсных систем при ультрафильтрационном разделении/ И.А.Евдокимов, С.П. Бабенышев// Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. - № 7 - С. 77-79.

25. Евдокимов И.А., Бабенышев С.П. Ультрафильтрация неосветленной молочной сыворотки/ И.А.Евдокимов, С.П. Бабенышев// Известия ВУЗов. Пищевая технология № 8, 1995.- с. 28-32.

26. Евдокимов, И.А. Стратегия переработки молочной сыворотки в отечественных условиях/ И.А. Евдокимов // Переработка молока. -2009, № 4.- С. 38-40.

27. Зб.Зверев, C.B. Ультрафильтрация молока на керамических фильтрах/ C.B.

28. Зверев и др. // Переработка молока. -2009, № 5.- С. 58-59. 37.3ябрев, А.Ф., Кравцова, Т.А. Производство творога с применением ультрафильтрации/ А.Ф. Зябрев, Т.А. Кравцова// Переработка молока. -2008, № 10,- С. 46-47.

29. Иванова Л.И. Основные тенденции развития мембранной технологии в СССР// Тр. ин-та / ВНИКНИ. Использование мембранных процессов приразработке технологий новых молочных продуктов. 1987. С. 3-8.

30. Измайлова В. Н. Структурообразование в белковых системах / В. Н. Измайлова, П. А. Ребиндер. — М. : Наука, 1974. 276 с.

31. Инихов, Г.С. Методы анализа молока и молочных продуктов Текст. / Г.С. Инихов, Н.П. Брио. М.: Пищевая промышленность, 1971. - 423 с.

32. Калашникова, JI. П. Исследование ультрафильтрационной обработки под сырной сыворотки / JI. П. Калашникова, Л. В. Андреевская // Молочная промышленность. — 1970. — № 11. С. 16-18.

33. Канунникова, Е.И. Очистка керамических мембран в установке ультрафильтрации/ Е.И. Канунникова// Переработка молока. 2008, № 12. - С. 32-33.

34. Карбахш М., Перль X. Мембранные процессы в медицине и биотехнологии // Научно-технический журнал по химии и химической технологии. 1987. - Т. 32. - № 6. - С. 669-673.

35. Карелин, Ф. Н. Мембранное разделение // Тез. докл. 2-й Всесоюз. конф. по мембр. методам разделения смесей. Владимир, 1977. - С. 42-44.

36. Карпычев, В. А. Гидромеханические процессы технологической обработки молочных продуктов / В. А. Карпычев, Е. В. Семенов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 239 с.

37. Кассандрова О.Н. Обработка результатов наблюдений / О.Н. Кассандрова, В.В. Лебедев. М.: Наука, 1970. - 103 с.

38. Конаныхин, A.B. Мембранная технология производства белково-углеводных концентратов Текст. / A.B. Конаныхин, В.В. Мурашов // Молочная промышленность. 1993. - №2. - с.32.

39. Кравченко, Э.Ф. Исследование процессов очистки молочной сыворотки Текст. / Э.Ф. Кравченко // Сыроделие. 2000. - №2. - с. 28-29.

40. Красовский Г.И. Планирование экспериментов / Г.И. Красовский, Г.Ф. Филаретов. Минск.: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с.

41. Крашенинин, П.Ф. Молочная сыворотка и направления её рациональногоиспользования : обзор, инфор. / П.Ф. Крашенинин и др. М.: АгроНИИ-ТЭИММП, 1992-29с.

42. Крусь Г.Н., Шалыгина A.M., Волокитина З.В. Методы исследования молока и молочных продуктов. М.: Колос, 2000. - 368 с.

43. Кузина, Ж.И., Косьяненко, Т.В., Маневич, Е.Б. Особенности санитарной обработки ультрафильтрационных установок/ Ж.И. Кузина, Т.В. Косьяненко, Е.Б. Маневич// Переработка молока. -2009, № 4.- С. 16-17.

44. Ладодо, К.С. Питание здорового и больного ребенка Текст. / К.С. Ладо-до, Л.В. Дружинина. М.: Баян, 1994. - 198с.

45. Лайтфут Э. Явления переноса в живых системах / Э. Лайтфут. М. : Мир, 1977.-520 с.

46. Лафишев, А.Ф. Разработка технологии белково-жирового продукта на основе цельного молока и несепарированной подсырной сыворотки Текст.: автореферат дис. . канд. техн. наук. : 05.18.04: защищена 25.06.2003 /Лафишев Артур Фуадович Ставрополь, 2003. - 19с.

47. Липатов, Н. Н. Моделирование процесса образования четвертичных структур белковыми фракциями мясных систем // Известия вузов. Пищевая технология. —1986. №3. - С. 66-71.

48. Липатов, H.H. Мембранные методы разделения молока и молочных продуктов Текст. / H.H. Липатов, В.А. Марьин, Е.А. Фетисов. М.: Пищевая промышленность, 1976. — 168 с.

49. Математическое моделирование процесса микрофильтрации с помощью вероятностно-ситового механизма / А. Н. Филиппов, В. М. Старов, С. В. Глейзер, А. А. Ясминов // Химия и технология воды. 1990. - Т. 12, № 6. -С. 483-488.

50. Мац, А. Н. Сравнение отечественных и импортных мембран в опытах по разделению биологических материалов / А. Н. Мац, Н. П. Перепечкина //1 Всесоюз. конф. по мембранным методам разделения смесей : тез. докл. / МХТИ.-М., 1973. С.15-16.

51. Мизякин, И.Д. Использование молочной сыворотки и ее концентратов Текст. / И.Д. Мизякин // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1983. - №8. - С.7-8.

52. Немеровская, А. Полезная и слаще сахара./ А.Немеровская// Вестник ЗОЖ № 18(246) 2003-С. 18-19.

53. Павлов, В.А. Новые методы переработки молочной сыворотки Текст. / В.А. Павлов. М.: Агропромиздат, 1990. - 148 с.

54. Павлов, В.А. Проблема рационального использования белково-углеводных компонентов молока Текст. / В.А. Павлов // Известия ВУЗов. Пищевая технология. 1989. - №3. - с. 11.

55. Пастухова, З.М. Молочная сыворотка ресурс производства пищевых продуктов Текст. / З.М. Пастухова // Пищевая промышленность. - 1988.- № 9 с. 48-49.

56. Пасынский, А. Г. Белки, их специфические свойства / А. Г. Пасынский. -М.: Госхимиздат, 1955 276 с.

57. Патент 541296 USA МКИ C07G7/00, A23J3/08. Способ приготовления белка из осветленной молочной сыворотки Текст. РЖ Химия: Разд. Р.- 1997. -С.6.

58. Патент 1528526. Способ концентрирования клеточных суспензий / JI.A. Антонов, В. М. Кротенков, А. Б. Лимитовский и др.. -Опубл. 5.12.89, Бюл. №46.

59. Патент 2119378. Аппарат для мембранного разделения / Б. А. Лобасенко. В.Н. Иванец, Ю. В. Космодемьянский и др.. Опубл. 27.09.98,Бюл. №27.

60. Патент № 2332252. Способ подготовки керамической мембраны для ультрафильтрации молочной сыворотки. Заявка № 2006115130. Приоритетизобретения 02 мая 2006г. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 27 августа 2008г.

61. Переработка молочной сыворотки с применением мембранных методов разделения./ Н.Я. Дыкало, Э.Ф. Кравченко, A.B. Конаныхин и др. // Обзорная информация «Молочная промышленность» М.: ЦНИИТЭИмясо-молпром, 1984. - 39 с.

62. Поверхностные явления в жидкостях и жидких растворах / В. Н. Измайлова, П. А. Ребиндер Л. : Изд.-во ЛГУ, 1972. - В. I. - С. 41-59.

63. Покровский, A.A. О биологической и пищевой ценности продуктов питания Текст./ A.A. Покровский// Вопросы питания 1975. - №3. - С. 25-40.

64. Полянский, К. К. Сухой углеводно-минеральный концентрат молочной сыворотки / К. К. Полянский, Е. И. Мельникова, В. И. Долниковский, Л. В. Голубева // Молочная промышленность. 1992. - № 6. - С. 24-25.

65. Пористая структура, селективность и производительность ядерных фильтров с ультратонким селективным слоем / П. Ю. Апель, В. М. Колонков. В. И. Кузнецов и др.. // Препринт Объединенного института ядерных исследований, 18-84-60. Дубна, 1984.

66. Пчелин, В. А. Поверхностные свойства белковых веществ / В. А. Пче-лин. М.: Гизлегпром, 1951. - 146с.

67. Раманаускас Р.И. Применение ультрафильтрации на сыродельном заводе // Экспресс-информация. Мол. пром-ть. М.: 1984. - Вып. 8. - С. 10-14.

68. Рогачев, И. И. Об аномально ранней турбулизации коллоидных растворов / И. И. Рогачев // Коллоидный журнал. 1954. - Т. 16, вып. 6. - С. 464469. С. 46-47.

69. Сенкевич, А. Г. Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе Текст. / Г. Сенкевич, K.J1. Ридель. М.: Аг-ропромиздат, 1989. - 269с.

70. Сергеев, С.Ю. Особенности формализации описания потока пермеата молочной сыворотки через нанопористую среду сырья / С.Ю. Сергеев, С.П. Бабенышев// Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. - № 7 - С.37-39.

71. Сравнительное изучение пульсационных режимов микрофильтрации ви-русно-белковых суспензий / Н. Б. Иванов и др. // Тез. докл. 4-й Всесоюз. конф. по мембранным методам разделения смесей. М., 1987. - Т.5. - С. 3-4.

72. Суворов М.А. Эксплуатация опытно-промышленного образца ультрафильтрационной установки А1-ОУС на Владимирском молочном комбинате Информация. - М., 1984. - Вып. 8. - С. 17-23.

73. Суюнчев, О. А. Особенности технологии освежающего напитка на основе сыворотки и минеральной воды / О. А. Суюнчев, Ч. М. Батдыев // Вестник СевКавГТУ. Серия «Продовольствие». 2005. - № 1. - С. 25-26.

74. Суюнчев, O.A., Евдокимов, И.А., Бабенышев, С.П. Мягкие сыры с УФ-концентратами./ O.A. Суюнчев, И.А. Евдокимов, С.П. Бабенышев// Сыроделие и маслоделие. 2007, №1 с. 21-22.

75. Суюнчев, О. А. Особенности технологии освежающего напитка на основе сыворотки и минеральной воды / О. А. Суюнчев, Ч. М. Батдыев // Вестник СевКавГТУ. Серия «Продовольствие». 2005. - № 1. - С. 48.

76. Технология молока и молочных продуктов / Г.В. Твердохлеб, З.Х. Дила-нян, Л.В. Чекулаева, Г.Г. Шилер. М.: Агропромиздат, 1991. - 468 с.

77. Тарасевич, Ю. И. Адсорбция альбумина на кремнеземе / Ю. И. Тарасевич, В. А. Смирнова, Д. И. Монахова // Коллоидный журнал. 1978. -Т. 40, № 6. - С.1244—1248.

78. Фетисов Е.А. Теоретическое обоснование оптимальных условий эксплуатации ультрафильтрационных мембран. Деп. в АгроНИИТЭИ мясомол-пром , 1986. -№431. -С. 12.

79. Фетисов Е.А. Предотвращение загрязнения мембран белком в процессе ультрафильтрации молочного сырья // Тр. ВНИКМИ / Использование мембранных процессов при разработке технологии новых молочных продуктов. М., 1987. -С. 3-8.

80. Фетисов Е.А., Лялин В. А. Основные направления в создании оборудования для гиперфильтрации: Обзор. М.: ЦНИИТЭИ легпище-маш. - 1976. -44 с.

81. Филиппов, А. Н. Формирование гель-слоев на поверхности ультрафильтрационных мембран (Теория и эксперимент) / В. М. Старов, А. Н. Филиппов, В. А. Лялин, И. В. Усанов // Химия и технология воды. -1990. Т. 12, № 4. - С. 300-305.

82. Хванг, С. Т. Мембранные процессы разделения / С. Т. Хванг, К. Кам-мермейер. М. : Химия, 1981. - 464 с.

83. ЮЗ.Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки Текст.: Учебное пособие. М.: ДеЛи принт, 2004.- 587с.

84. Храмцов, А.Г. Безотходная технология в молочной промышленности Текст./ А.Г. Храмцов, П.Г. Нестеренко .-М.: Агропромидат, 1989.-279 с.

85. Храмцов, А.Г. Производство и использование концентратов молочнойсыворотки Текст. / А.Г. Храмцов, Д.Н. Лодыгин, И.А. Евдокимов, П.Г. Нестеренко. М.: АгроНИИТЭИММП, 1990. - 32с.

86. Храмцов, А.Г. Экспертиза вторичного молочного сырья и получаемых из него продуктов: учебное пособие. Текст. / А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева и др. Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - 130 с.

87. Храмцов, А.Г. Молочная сыворотка Текст. / А.Г. Храмцов. М.: Агро-промиздат, 1990. - 240с.

88. Храмцов, А.Г., Рябцева, С.А., Евдокимов, И.А. Мировые тенденции в переработке сыворотки/ А.Г. Храмцов, С.А. Рябцева, И.А. Евдокимов // Переработка молока. -2009, № 5. С. 18-20.

89. Чагаровский А.П. Ультрафильтрационная обработка молочного сырья и тенденции дальнейшей его переработки // Обзорная информация. Молочная промышленность. М.: ЦНИИТЭИ мясомол-пром,1986. -57 с.

90. Чагаровский А.П., Круглик В.И. Изучение структуры и свойств ультрафильтрационных мембран второго поколения // Тр. ВНИКМИ / Использование мембранных процессов при разработке технологии новых молочных продуктов. -М., 1987. С. 91-96.

91. Чагаровский А.П., Липатов H.H., Фетисов Е.А., Щедушнов Е.В. К выбору наиболее экономичных режимов процесса ультрафильтрации.- В кн.: Материалы республиканской конференции молодых ученых по вопросам пищевой промышленности. — Тбилиси,1980. -186 с.

92. Чагаровский, А. П. Исследование технологического процесса производства домашнего сыра из концентрата обезжиренного молока, полученного ультрафильтрацией : автореф. дис. . канд. техн. наук / А. П. Чагаровский. М., 1979. - 25с.

93. Школьников Е.И., Ковтунов С.Н., Волков В.В. Уточнение выражений для проницаемости пористого слоя при вязком течении газов и жидкостей под действием перепада давления. Коллоид. Журн., Т. 58, №4(1996),-с. 553.

94. Щербина, Б. В. Научные основы процесса ультрафильтрации белковых растворов из животного сырья: дис. д-ра техн. наук / Б. В. Щербина; Московский ордена Трудового Красного Знамени институт прикладной биотехнологии. М., 1989. - 420 с.

95. Baker, J. S. Biofouling in membrane systems / J. S. Baker, L. Y. Dudley // -A review. Desalination. 1998. - V. 118. - P. 81-90.

96. Bruine, S. Overview of concentration polarization in ultrafiltration / S. Bruine // Desalination. 1980. - V.35. - P. 1-3, 223-242.

97. Brynda, E. Adsorption of human serum albumin and fibrinogen onto a polyethylene film./ E. Brynda, V. Moiseev // J. Bioengineering 1978. - V. 2,1. N 5. P. 411-416.

98. Brynda, E. Irreversible adsorption of human serum albumin onto a polyethylene film/ E. Brynda, V. Moiseev//Medical Polymers: Chemical Problems I7th microsymposium on macromolecules Prague 1977.-p. 61-63.

99. Cheruan, M. A study of the fouling phenomenon during ultrafiltration of Cottage cheese whey / M. Cheruan, U. Merin // Abstracts of Papers, American Chemical Society. 1979. - V. 1. - P. 128

100. Dried milk protein products Text. / P.M. Kelly // "Y Soc. Daiiy Technol.". -1986.-№3.-p. 81-85.

101. Dullien F.A.L. Porous media: Fluid transport and Porous structure. Academic Press, (1979).-P. 121-126.

102. Eykamp, W. Fouling of membranes in food processing / Eykamp W. // Symp. Ser. 1978. - V. 72 - P. 233-235.

103. Filippov A. N. The Theory of Ultra- and Micro-Filtration of Aqueous Solutions Complicated by Blocking of Membranes Pores in Time / A. N. Filippov, S. I. Vasin. // 5-th American Congress on Membrane Science and Technology.-2005.-P.90.

104. Filippov, A. Sieve mechanism of microfiltration / A. Filippov, V. M. Starov,

105. D. R. Lloyd, S. Chakravarti, S. Glaser // J. Membrane Sei. 1994. - V.89. -P. 199-213.

106. Fox, P.F. Milk proteins: molecular, colloidal and functional properties Text. / P.F. Fox, D.M. Mulvihill // J. Dairy Sei. 1982. - №4. - p. 679-693.

107. Geilman, W. G. Production of an Electrolyte Beverage from Milk Permeate / Wayne G. Geilman, D. Schmidt, C. Herfurth-Kennedy, J. Path, J. Cullor // J. Dairy Sei. 1992. - vol. 75. № 9. - P. 2364-2369.

108. Hahn, R. Bovine whey fractionation based on cation-exchange chromatography Text. / R. Hahn, P.M. Schulz, C. Schaupp et al. // Journal of Chromatography A 795. 1998. - p. 277-287.

109. Hidding, J. Effect of varioaspre preheatments on the ultrafiltration of sweet whey at about 55° C / J. Hidding, R. De Boer // Milhwissenschaft. -1981. -V. 11-P. 657-663.

110. Hollstroom B. Description of Rotating Ultrafiltration Modul // Desalination. -1978. Vol. 1. - No3. P. 273-279.

111. Kim, S. W. Bole of Protein and Patty Acid Adsorption on Platelet Adhesion and Aggregation at the Blood- Polymer Interface / S.W. Kim, S. Wisnewski,

112. E. S. Lee, M. L. Winn // J. Biomed. Mater. Res. 1977. - 8, № 1. P. 23-31.

113. Tomas D.G. Ultrafiltration of suspensions // Ind. Eng. Chem. Fundamentals — 1987. Vol. 12. - No 4. - P. 396-422.

114. Towell, J. A Theoretical considerations of membranes fouling and its treatment with immobilized enzymes for protein ultrafiltration / J. A. Howell, O. Velicangil // J. Appl. Polum. sci. 1982. - V. 27, N I. - P. 21.

115. Wilf I. New membrane research and development achievements / I. Wilf// Desalination and Water Reuse. 2001. - V. 10/1. - P. 28-33.