Кислая молочная сыворотка: инновационная технология переработки

Компанией ЗАО Мембранинес Технологиос ЛТ разработана новая технология и комплекс оборудования для переработки кислой молочной (творожной) сыворотки, концентрированной после установок нанофильтрации до качества СД-70 или СД-90 по ГОСТ Р 56833-2015 «Сыворотка молочная деминерализованная».

Традиционный способ переработки кислой молочной сыворотки предусматривает предварительное внесение в неё щелочного реагента для корректирования рН обрабатываемого раствора до значений 5.8-6.0 и последующее обессоливание с использованием классического электродиализа с монополярными ионообменными мембранами. Отличием предлагаемого инновационного метода является использование в разработанной интегрированной технологии как классических двухтрактных электродиализных аппаратов с монополярными мембранами, так и электромембранных трехтпоточных и/или двухпоточных аппаратов с биполярными мембранами. Такая технология позволяет:

- практически полностью отказаться от применения щелочных реагентов в процессе деминерализации сыворотки;

- значительно уменьшить количество неизбежных отложений белка на мембранах, поскольку процесс в большей своей части происходит при низких значениях рН;

- сократить количество регенераций оборудования и – соответственно - расходуемых для этих целей реагентов;

- снизить в несколько раз объем сбрасываемых сточных вод на очистные сооружения (солевого концентрата после деминерализации);

- организовать побочное производство полезного компонента (лактата кальция) для последующего получения молочной кислоты пищевого качества (в качестве опции).

Основные параметры перерабатываемого сырья:

рН = 4.3-4.6, кислотность То = 90-130; СВ 16-18%, массовая доля белка 1,7-1,9 %, зола 0,8-1,2%

Краткое описание технологической схемы.

Сыворотка, концентрированная после нанофильтрации, предварительно подготавливается перед электромембранной обработкой обычным способом – сепарация и фильтрация на микрофильтрах, затем подача в промежуточный резервуар-сборник. В этом резервуаре производится однократная коррекция рН перерабатываемой сыворотки до значения 5.0-5.3 щелочным реагентом (3-7% раствором NaOH; предпочтительнее использовать NH4OH – разрешенный к применению при получении СД-90). Объем рабочего раствора, подвергаемый однократной коррекции, должен соответствовать часовой производительности перерабатывающего комплекса.

Объем сыворотки с корректированным рН далее подается на деминерализацию с применением электродиализных аппаратов первой ступени, на которых в проточном режиме (за один проход) удаляется до 60-75% диссоциированных солей.

После переработки сыворотки на двухтрактных электродиализаторах первой ступени с монополярными мембранами, частично деминерализованная сыворотка подается на:

- 1опция: электромембранный биполярный двухпоточный аппарат (с биполярными и катионитовыми мембранами) или

- 2 опция: электромембранный биполярный трехпоточный аппарат (с биполярными, катионитовыми и анионитовыми мембранами).

Причем в первой опции рН сыворотки повышается с 5.0-5.3 до значений 5.8-6.0, а рН солевого концентрата соответственно понижается.

Во второй опции концентрат возвращается в поток дилюата и обессоливается, рН сыворотки повышается с 5.0-5.3 до значения 5.8-5.9, а в кислотном потоке образуется раствор, содержащий смесь молочной кислоты и неорганических кислот, с преобладающим содержанием первой. В случае постепенной нейтрализации данного раствора известковым молоком, до достижения концентрации лактата кальция 14-16 % с последующим выделением его кристаллизацией, может быть получена молочная кислота пищевого качества по известной технологии.

После электродиализного аппарата с биполярными мембранами первой ступени сыворотка поступает на деминерализацию на электродиализные аппараты второй и третьей ступеней, где в однопроходном режиме удаляется 60-75% (от исходного значения) солей на каждой ступени, причем после второй ступени сыворотка соответствует требованиям для дальнейшего получения СД-70, а после третьей ступени - для получения СД-90.

После деминерализации на электродиализных аппаратах второй и третьей ступеней деминерализованная сыворотка подается в емкость-накопитель для дальнейшего сгущения или сушки, а солевой концентрат вместе с новой порцией предподготовленной концентрированной сыворотки после нанофильтрации - подается на биполярный двухпоточный электромембранный аппарат с катионитовыми мембранами или трехпоточный аппарат с биполярными, катионитовыми и анионитовыми мембранами (в качестве опции). При этом в первом случае рН сыворотки повышается с 4.3-4.6 до значения 5.0-5.3, а рН солевого концентрата соответственно понижается. Во втором случае концентрат подается в дилюатный тракт и обессоливается, рН сыворотки повышается с 4.3-4.6 до значения 5.0-5.3, а поток в кислотном тракте является общим с биполярным трехпоточным электромембранным аппаратом первой ступени.

После электромембранного аппарата второй ступени с биполярными мембранами, сыворотка с откорректированным рН и солевой концентрат поступают на деминерализацию на электродиализные аппараты первой ступени.

Переработка сыворотки может производиться как в проточном (однопроходном), так и в циркуляционно-порционном режимах,

Замена солевых концентратов производится при достижении солесодержания TDS>160 -180 г/л.