Проблема переработки молочной сыворотки одна из наиболее актуальных в молочной промышленности. Увеличение производства творога, творожных изделий сыров приводит к значительному увеличению количества сыворотки как побочного продукта переработки молока, что приводит к значительному снижению эффективности производства и загрязнению окружающей среды. По данным международной молочной федерации объем сливаемой сыворотки, в основном творожной, составляет от 1,5 до 3 млн. тонн в год [1].
Академик РАСХН А.Г. Храмцов утверждает: «Необходимость, целесообразность и возможность промышленной переработки молочной сыворотки в настоящее время у профессионалов молочного дела всего мира не вызывают сомнений. Задача состоит в том, как это с наименьшими затратами практически осуществить» [2].
Молочная сыворотка обладает высокой пищевой и биологической ценностью, содержит около 50 % сухих веществ молока, энергетическая ценность, в значительной части за счет высокого содержания лактозы, составляет 36% от цельного молока. Сывороточные белки, которые являются важным компонентом молочной сыворотки, оптимально сбалансированы по аминокислотному набору. Минеральные соли сыворотки практически идентичны солям цельного молока и содержат «защитные» комплексы антисклеротического действия. В целом сыворотку можно охарактеризовать следующей формулой: «минимум калорий при максимуме биологической ценности» [3].
Основная цель нашего исследования состояла в разработке надежного и безопасного технологического процесса концентрирования молочной сыворотки с наименьшими экономическими затратами.
Проанализировав различные способы концентрирования молочной сыворотки, а именно: вымораживание, ультрофильтрация, микрофильтрация, обратный осмос, выпаривание и прямой нагрев был сделан вывод о целесообразности реализации процесса получения концентрированной молочной сыворотки с помощью прямого (омического) нагрева.
Нагрев в данном случае выполняется с помощью переменного электрического тока, который пропускается через жидкость, обладающую электрическим сопротивлением. По сравнению с обычным процессом варки продукт нагревается не с помощью горячей поверхности, а равномерно по всему поперечному сечению. При этом скорость нагрева пропорциональна квадрату напряженности электрического поля и электрической проводимости. Скорость нагрева можно менять, варьируя расстояние между электродами и их площадь, а также приложенное напряжение. Важную роль также играет и электрическая проводимость самого продукта и ее зависимость от температуры, которая возрастает с увеличением температуры, а удельное сопротивление, соответственно уменьшается.
При прямом нагреве наблюдается стабильность электрических процессов, что в свою очередь способствует непрерывности процесса, упрощает систему автоматизации и позволяет регулировать напряжение на активной нагрузке в пределах от 0 до 220 В. Мощность нагрузки при этом может быть любой в пределах от 25 до 1000 Вт., а электропотребление напрямую зависит от заданной температуры, которую можно легко регулировать при помощи регулятора напряжения.
Таким образом, технологический процесс концентрации молочной сыворотки с помощью прямого нагрева является одним из самых надежных и безопасных способов получения продукта с необходимыми свойствами, так как легко поддается управлению. А аппаратурное оформление данного процесса не требует дорогостоящего оборудования.
Экономическая и экологическая целесообразность применения данного технологического процесса состоит в использовании молочной сыворотки для производства ценных и полезных продуктов питания.