Мембранная фильтрация сыворотки

Мембранная фильтрация как
инструмент создания
эффективного безотходного
сыродельного производства
DSS, A Tetra Pak Company
► Лидер
европейского рынка мембранной фильтрации для
молочной отрасли
► Комплексные
решения для сыродельных, сывороточных и
молочных проектов в молочной отрасли
► Налаженная
система сервиса, обслуживания и оптимизации
производственного процесса
► Пилотные
установки, тестирование и разработка новых
продуктов
► Продажи
мембран и их замена
/2
Основные технологии мембранной
фильтрации
Бактерии, споры,
жировые шарики
Обратный осмос (ОО)
•
Казеин,
Сывороточные белки
Вода
Минералы
Удаляет только воду.
Происходит концентрация
сухих
Нанофильтрация (НФ)
•
Обратный осмос - ОО
Лактоза,
кислоты, небелк.азот
Нанофильтрация- НФ
Удаляет воду и некоторые
минералы. Происходит
концентрация и отделение
компонентов
/3
Основные технологии мембранной
фильтрации
Бактерии, споры,
жировые шарики
Лактоза,
кислоты, небелк.азот
Вода
Минералы
Казеин,
Сывороточные белки
Ультрафильтрация (УФ)
Ультрафильтрация- УФ
• Концентрация белков и
жира
Микрофильтрация (МФ)
•
Микрофильтрация - МФ
Отделение различных белков
и удаление жира и бактерий
/4
Фильтрация молока - возможности
МФ
УФ
НФ или ОО
• Удаление бактерий
• Нормализация по
белку
• ОО концентрация
до 18-22% сухих
(21 бар)
• Отделение жира
для ИМБ 90+%
• КМБ 50
• Фракционирование
белка
• КМБ 65
• Концентрация
казеина
• КМБ 80
(диафильт. 30-75%)
• КМБ 70
• КМБ 85
(диафильт. 100+%)
• Или до 30-32%
сухих (35 бар)
• НФ концентрация
до 20-24% сухих
без жира с
небольшой
деминерализацией
• КМБ 90+
• Сливочные сыры
/5
Сырое молоко
Возможности для сыроделия
UF нормализация
по белку
MF удалениеa
бактерий
стерильные сливки
Обезжирен.
молоко без
бактерий
Высококачественная
сыворотка
MF фракц. белка
Обезж. молоко
богатое казеином
Обезж. молоко
нормализованное
по казеину
Обезж. Молоко
без бактерий
Сырное молоко
MF нормализация
рассола
Высококачестве
нная сыворотка
Варка сыра
Сыворотка
Сыр
Избыток
сливок
/6
MF/UF/RO - фильтрация молока и пермеата
сыворотки
Сыворотка
Обезжиренное
молоко
Микрофильтрация
10°C
Концентрат
казеина
MF пермиат
Буферная
емкость
Ультрафильтрация
10-15°C
КСБ концентрат
 Высокобелковые напитки
 Нормализация по казеину
•Сырное молоко
•Свежий сыр
•Казеин/Казеинат
•Сухие продукты
•Продукты ‘нового поколения’
 ‘Высококачественная сыворотка’
(натуральный сывороточный белок, очень
низкое содержание жира)
 Сухой сывороточный белок СБИ > 90%
белка в сухих
 Сухой сывороточный белок КСБ35-85
 КСБ (жидкий)
UF пермиат
RO
концентрат
Концентрат
лактозы
 Сухая лактоза, пищевая
 Концентрат лактозы (жидкий)
RO пермиат
„Вода”
/7
Нормализация по белку методом УФ преимущества
► Стабильное качество молока
− легкость контроля процесса сыроделия
− одинаковые производственные параметры каждый день
− стабильное высокое качество сыра
− точный объем сыра после каждой ванны
− усовершенствованная точность дозирования/взвешивания
► Снижение объема молока
− оптимизация потребления в установке подготовки молока, в
сырных ваннах, на установках последующей обработки
− экономия сычужного фермента
− увеличение выхода
/8
Нормализация по белку – экономия
сычужного фермента
[Потребление сычужного фермента 20мл/100кг молока]
До:
После:
Снижение объема:
Экономия сычужного
фермента:
Цена сычужного
фермента:
Ежедневная
экономия:
1,000,000 x 3.15% Б
800,000 x 4.00% Б
200,000 кг/день
200,000 x 0.02
100
= 40 кг/день
8 фунтов/кг
8 x 40 = 320 фунтов/день
/9
Нормализация по белку – повышение выхода
Повышение выхода
Пример:
До:
После:
Экономия молока:
0.5% экономия
10 кг молока / кг сыра
9.95 кг молока / кг сыра
1,000,000 x 0.5
100
= 5,000 кг/день
/ 10
Нормализация по белку – переработка молока
Пастеризатор
До:
После:
Производительность
пастеризатора:
Время работы до:
Время работы после:
1,000,000 кг/день x 3.15% Б
800,000 кг/день x 4.00% Б
50,000 кг/ч
1,000,000
50,000 = 20 часов
800,000
50,000 = 16 часов
- Или возможность повысить
производительность на 25% объема
/ 11
Нормализация по белку – сыроделие
Сыродельные ванны
(Оценка: Время фасовки и производства на ванну постоянны)
До:
После:
Существующие
ванны:
Количество ванн
перед:
Количество ванн
после:
1,000,000 кг/день x 3.15% Б
800,000 кг/день x 4.00% Б
20,000 кг
1,000,000
20,000 = 50 ванн
800,000
20,000 = 40 ванн
- или производство на 25% больше
производительность по ваннам
/ 12
Производство ферментированных продуктов
методом УФ
/ 13
Производство ферментированных продуктов
методом УФ - технология
Сливки,
молоко,
об. молоко
Fresh cultured cheese
Permeate
Тепловая обр.
90-95°C
Thermisation
Packing
Fermentation
Охлаждение для
ферментации
Закваска
Ultrafiltration
Ферментация
Тепловая обр.
55 °C
Pasteurisation
Cooling
Mixing
Storage
Охлаждение
для UF
Кислый
пермеат
Ультрафильтрация
38-50°C
Последующая
обработка
Десерты (A)
Кварк (B)
Skim milk
Whole milk
Cream
Сливочный
сыр (C)
/ 14
Производство ферментированных сыров
Низкая и средняя жирность
Высокая жирность
UF ретентата
(A & B)
Сливки,
фрукты,
овощи
UF ретентата,
(С)
Охлаждение
20-22°C
Тепловая обр.
80-85°C
Соль
Смешивание
Гомогенизация
Хранение
Охлаждение
Смешивание
стабилизатор,
сок, сливки
Смешивание
Пастеризация
Охлаждение
N2 или CO2
добавки
Гомогенизация
Добавки,
фрукты, овощи.
Смешивание
Упаковка
Холодная
полка
Кварк
Лабни
Мягкий сыр
Сыр для запекания
Сливочный сыр
Упаковка
Охлаждение
Холодная полка
Упаковка
Сбивание
Смешивание
Холодная полка
Творожные
десерты
Упаковка
Холодная полка
Сливочный сыр
3 месяца срок хр.
Сливочный сыр
4 недели срок хр.
/ 15
Производство ферментированных продуктов
методом УФ - преимущества
► Возможность
производства всех продуктов на одной
и той же установке независимо от содержания жира
► Непрерывный, простой и более гибкий процесс по
сравнению с процессом производства на сепараторе
► Процесс менее чувствителен к вариации уровня pH
► Более гомогенный продукт
► Больше выход – сывороточные белки остаются в
продукте
► Легче расширить установку ультрафильтрации
/ 16
Фильтрация сыворотки - возможности
МФ
УФ
НФ или ОО
ОО или НФ пермеата
• Удаление
бактерий
• КСБ 35
(8-10% сух.)
• ОО концентрация
до 18-20% сухих
• Отделение
жира для
ИСИ 90+%
• КСБ 50-75
(15-25% сух.)
• ОО
концентрация
до 18-20% сух
• Фракциониро
вание белка
• КСБ 80-84
(диафильтр.
25-30% сух.)
• ИСБ 90+
(диафильтр
25-30% сух.)
Сладк. или
кислая сывор.
Сладк. или
кислая сывор.
• НФ
концентрация
до 20-26% сух
деминерализа
ция около
35%
• НФ концентрация
до 20-26% сухих
деминерализация
около 35%.
Сладк. или
Сладк. или кислая
кислая сыворотка сыворотка
/ 17
Оптимизация стоимости Вашей сыворотки
ИСБ
КСБ 35-80%
Деминерализованная сухая
сыворотка
Сухая сыворотка
УФ пермеат/
Лактоза
Сыворотка
Оптимизация транспортных затрат
Повторное использование восстановленной воды
/ 18
От сыворотки к КСБ
КСБ80
Белки
Сыв
КСБ35
019_EN/2014-04-02
Вода
Жир
Лактоза
19
Public
/ 19
КСБ/ИСБ – особенности
Функциональные характеристики
► Повышение
пищевой ценности
различных продуктов
► Оптимизация вязкости и вкусовых характеристик
► Легкость растворения
► Гелеобразная текстура при нагреве
► Работает как эмульгатор
► Увязывает воду
► Стабилизирует пенообразование
/ 20
КСБ/ИСБ – применение
Использование в следующих продуктах:
► Спортивное питание
− Формирователи мускул
− Протеиновые коктейли
► Молочные продукты
− Йогурты
− Сыр
− Мороженое
► Детское
питание
► Кондитерская индустрия
−
−
► Мясная отрасль
− Придание текстуры
− Увеличение выхода
− Легкость внесения
► Майонез и соусы
− Заменитель желтка
− Придание текстуры
− Замена жира
− Связывание воды
Десерты и конфеты
Хлебобулочная промышленность
/ 21
Требования к предварительной обработке
сыворотки
Шаг
Цель
• Предотвращает снижение потока и блокировку спейсеров:
Общая предварительная
подготовка
- средняя производительность выше
Удаление сырной пыли
►
Обязательно, (< 0.1% пыли)
- длиннее производственное время между мойками
- короче и дешевле мойка СIP
Сепарирование жира
Обязательно, ( 0.05% жира)
• Предотвращает агломерацию жира в УФ:
- выше средняя производительность
- длиннее производственное время между мойками
- короче и дешевле мойка CIP
• Достигается более высокое соотношение TOP/TS в КСБ
Тепловая обработка
Опция, (например 72°C / 15 секунд)
• Повышает бактериологическое качество с минимальным воздействием на
белки
• Предотвращает ферментацию / скачок pH во время и после УФ
pH регулировка
Опция
• Увеличивает растворимость кальция и фосфатов:
- меньше воды для диафильтрации
- Снижение риска залипания кальция
Нагрев и выдержка
Опция, (только для теплого процесса УФ)
(65°C, 30-60 мин)
• Осаждение фосфата кальция перед процессом УФ:
- Выше средний поток
• Более высокое бактериологическое качество
/ 22
Мембранная фильтрация сыворотки
Производственные температурные характеристики
► Производственный процесс при 10 - 15°C
− Оптимизация качества продукта
− Меньше загрязнений и нагара
− Требуется большая площадь мембранной поверхности
− Возможность эксплуатации до 20 часов между мойками
► Производственный процесс при 30 - 50°C
− Максимальная скорость потока
− Эксплуатация до 10 часов между мойками
(больше не стандарт)
/ 23
Мембранная фильтрация сыворотки
Основные характеристики УФ сыворотки*
Сыворотка
КСБ 35%
КСБ 50%
КСБ 60%
КСБ 70%
КСБ 80%
Жир
0.05
0.3
0.6
1.0
1.9
2.20
Всего белков
0.80
3.5
7.25
11.75
22.0
24,0
Небелковый
азот
0.20
0.25
0.28
0.28
0.30
0.40
Лактоза
4.75
5.1
5.2
5.3
4.6
1.5
Зола
0.50
0.7
0.85
1.0
1.50
1.30
Всего сухих
6.10
9.6**
13.9**
19**
~30***
~30-34***
Фактор
концентрации
-
5.5
12
20
37.5
44
Колво/Жидкость
50,000 л/ч
9,100 л/ч
4,170 л/ч
2,500 л/ч
1,350 л/ч
1,140 л/ч
* Данные для холодного процесса для сладкой сыворотки для получения необходимого КСБ в сухом продукте
** При предварительной концентрации на ОО или НФ можно достичь более высокого уровня сухих в ретентате для КСБ 35 / 50 / 60
*** Ретентат может идти напрямую на сушку – Применяется вода диафильтрации
/ 24
Характерные методы концентрации для
сыворотки и пермеата
ОО или НФ
сыворотки
HiRO™ или ZeRO™
сыворотки
ОО или НФ пермеата
• ОО концентрация
до 18-20% сухих
• Концентрация до 24-26%
сухих
• ОО концентрация
до 20-22% сухих
• НФ концентрация
до 20-22% сухих
деминерализация
около 35%
• Опционная частичная
деминерализация может
быть встроена в процесс
• НФ концентрация
до 20-22% сухих
деминерализация
около 35%
• Сладкая или
кислая сыворотки
• Сладкая или кислая
сыворотка
• Сладкий или
кислый пермеат
/ 25
Оптимизация процесса переработки
сыворотки
► Используйте
КСБ/ИСБ как добавку к пищевым или молочным
продуктам
► Экономьте затраты на транспортировку
► Повторно используйте воду и снижайте сбросы
► Превратите сыворотку в прибыльный бизнес
/ 26
BrineClear
► Высокое
качество сыра
► Рециркуляция
рассола
► Эффективное
удаление
микроорганизмов
► Естественный
баланс
компонентов рассола
► Экономичный
процесс
► Безопасное
автоматизированное
производство
► Простота
установки и
запуска
/ 27
Микрофильтрация сырного рассола
Подача
Бактерии: 200,000 /мл
Белки: 0.043%
Соль: 22.3%
Рассольная
ванна
Пермеат
Бактерии: 400 /мл
Белки: 0.043%
Соль: 22.3%
BrineClear™
Ретентата
0.5 - 1.0% объема рассола
/ 28
Спасибо!
DSS, A Tetra Pak Company
www.tetrapak.ru
www.dss.eu/ru
Анна Кириллова
+7 916 151 61 11
Anna.Kirillova@tetrapak.com