CC BY
21
ПЕРЕРАБОТКА МОЛОКА И МЯСА
1ТЕМА НОМЕРА I
Системы водоподготовки
в производстве восстановленных молочных продуктов
Г.А. Фролов, А.Г. Галстян, А.Н. Петров
ВНИИ молочной промышленности
В последние годы в молочной промышленности отмечено повышение объемов переработки сухих молочных продуктов (СМП). Технологии переработки предполагают наличие предварительного растворения СМП в воде. В практике молочной промышленности данный процесс определяется термином «восстановление» и в значительной степени обусловливает качественные характеристики и количественный выход продукта.
Традиционно считается, что вода, используемая при растворении СМП, должна соответствовать требованиям регламентирующих документов на питьевую воду [4, 8]. Однако в соответствии с результатами исследований [2] эффективность и интенсивность процесса может изменяться в зависимости от значения показателей питьевой воды в рамках разрешенного [4, 8] диапазона. В настоящий момент подобная оценка кинетики растворимости дана применительно к общей жесткости, активной кислотности, буферной емкости воды [2, 3]. Там же отмечено положительное влияние предварительной тепловой, магнитной и акустической обработки воды. По данным других исследователей [5, 6], повышение эффективности процесса наблюдается при наличии в воде отдельных солей.
В практике молочной промышленности водоснабжение предприятий осуществляется из общественной водопроводной сети и/или из артезианской скважины. В зависимости от вида источника состав и свойства воды могут иметь ряд характерных особенностей [9]. Следовательно, решения по водоподготовке предопределяются видом источника и назначением воды [7].
При выборе метода и компоновки системы водоподготовительного оборудования исходят из данных по составу и свойствам исходной и отфильтрованной воды, требуемой производительности, режимов работы и регенерации, габаритов и др. [9].
Данные требования могут предъявляться как к системе водоподготовки в целом, так и быть фрагментированы по
отдельным узлам, определяя последовательность их расположения и суммарную производительность. При этом прослеживается принцип убывания размера фильтруемой (осаждаемой) примеси с каждой последующей стадией. Дальнейшее представление материала реализовано в той же закономерности.
Предварительную фильтрацию от взвешенных частиц (песок, окалина и др.) осуществляют при помощи механических фильтров. В них функцию фильтрующего элемента выполняют металлическая сетка, пакет дисков и др. Регенерация таких фильтров осуществляется обратным потоком воды и производится в ручном или автоматическом режимах. Фильтры такой конструкции обладают большой производительностью. Механическая фильтрация позволяет частично контролировать в воде такие органолептические показатели, как мутность, цветность и запах.
Один из наиболее распространенных видов водоподготовки - реагент-ная (химическая) обработка. Разностороннее действие реагентов определяет многообразие сфер применения: обеззараживание (озон, хлор и его соединения), коагуляция коллоидных взвесей (соли железа и алюминия), окислители соединений марганца и железа (соединения хлора, перманганат калия, озон) и т.п. Таким образом, отбором сочетания и последовательностью применения реагентов можно контролировать состав воды практически по всем параметрам. К качеству исходной воды в большинстве случаев не предъявляется высоких требований, исключение составляет наличие механической взвеси, которая значительно снижает эффективность реагентной обработки (например, хлорирования). Такой способ обработки при наличии системы автоматической подачи реагента и контроля параметров воды обеспечивает надежность и стабильное качество обработки, обладая при этом высокой производительностью. Вледствие реагентой обработки образуется взвесь, для удаления кото-
рой на последующих этапах применяют фильтрование.
Наиболее часто с этой целью используют фильтры засыпного типа. Подбор различных типов засыпки позволяет применять такие фильтры для самого широкого круга задач.
Осветительные фильтры, в которых в качестве фильтрующей среды используют кварцевый песок, обезвоженный алюмосиликат, гидроантрацит и др. Такие фильтры используют для предварительной очистки воды от частиц размерами до 20-40 мкм. Они обладают большой «грязеемкос-тью» и определяют такие органолеп-тические показатели, как цветность и мутность.
Окислительные (каталитические) фильтры, в которых в качестве фильтрующей среды применяют марганцевый цеолит или сорбент (искусственный или специально обработанный природный), содержащий активный диоксид марганца и обладающий высокой удельной поверхностью. Данный тип фильтров позволяет частично регулировать физико-химические показатели, выводя из воды соединения марганца и железа, растворенный сероводород. Работа фильтра невозможна без предварительного окисления данных соединений. Поэтому они совмещены с аппаратами реагентной обработки или аэрационными установками.
Адсорбционные фильтры, в которых фильтрующей средой выступает активированный уголь, в качестве менее эффективной замены которому рассматривают цеолит и искусственные сорбенты. Обладая высокой удельной поверхностью, фильтрующий материал адсорбирует низко- и высокомолекулярные органические соединения, растворенные газы (хлор, сероводород). Использование таких фильтров позволяет убрать побочные эффекты реагентной обработки и улучшить органолептические показатели (вкус, запах, цветность). К недостаткам таких фильтров следует отнести возможность микробиологического зарастания, требующего предварительного обеззараживания, и отсутствие возможности для регенерации, а следовательно, необходимость периодической замены фильтрующего материала.
Ионообменные фильтры, в которых в качестве засыпки используют имеющие разнообразный состав и функции синтетические смолы, позволяющие осуществлять умягчение, обессолива-ние, селективную очистку воды и тем самым в широких пределах изменять ее физико-химические показатели. Прошедшая перед этим предварительную обработку вода поступает в
MILK AND MEAT PROCESSING
фильтр для окончательной корректировки своего состава до требуемых показателей.
Набор выполняемых функций не ограничивается приведенными, а совмещение нескольких типов засыпки позволяет создавать фильтры, которые можно позиционировать как универсальные.
Регенерация фильтров засыпного типа осуществляется за счет обратной промывки водой в фильтрах-осветлителях или раствором реагента в ионообменных фильтрах. Автоматическая регенерация проводится по мере необходимости, обеспечивая периодический режим работы для одного и непрерывный - для работающих параллельно или попеременно двух и более фильтров.
Использование засыпных фильтров позволяет создать компактные системы водоподготовки, обладающие высокой автоматизацией процесса. Помимо многофункциональности, появляется возможность формировать системы в соответствии с заданными требованиями по производительности, качеству поступающей и отфильтрованной воды.
Однако в ряде случаев к воде предъявляют более жесткие требование, либо подобные методы экономически или технологически нецелесообразны. Решению подобных задач призваны помочь методы мембранной фильтрации и электродиализные установки.
Если использование воды, полученной методом электродиализа, на данный момент можно назвать скорее перспективными, то установки, работающие на принципе обратного осмоса, обладают высокими производственными характеристиками. Принцип действия обратноосмоти-ческих установок основан на прохождение воды через полупроницаемую мембрану под действием давления, превышающего осмотическую разность давлений между фильтратом (очищенная вода) и концентратом (концентрированным раствором солей). Величина пор в мембране для обратного осмоса позволяет задерживать практически все растворенные вещества и микроорганизмы, позволяя четко нормировать физико-химические и микробиологические показатели. Основное требование при введении в эксплуатацию - отсутствие в воде взвешенных и коллоидных частиц. В противном случае заметно снижается ресурс мембранных элементов. Автоматизация подобных установок позволяет осуществлять контроль солесодержания готовой воды и производить своевременную регенерацию. Такие установки позво-
ляют получать гарантированно высокие показатели качества воды.
Водоподготовка также включает ряд приемов, основанных на воздействии на воду тепловым, магнитным, акустическим полями и УФ-излучением. Последний метод все чаще находит применение на практике в виде ультрафиолетовых стерилизаторов. Проходя через камеру прибора, вода подвергается облучению в УФ-диапазоне, которое вызывает изменения в ДНК бактерий и в конечном счете их гибель. К существенным недостаткам данной технологии следует отнести требования к чистоте воды (прозрачность) и неспособность защитить от повторного микробиологического загрязнения.
Финальную доочистку воды от возможного наличия примесей размером 0,5 - 30 мкм проводят, соответственно, на картриджных фильтрах.
Существенным фактором, определяющим внедрение различных методов водоподготовки в практику молочной промышленности, выступает его рентабельность. Примеры внедрения подобных систем показали, что себестоимость производства 1 м3 воды методами ионного обмена и обратного осмоса составляет соответственно примерно 3 и 10 руб. В то же время использование воды с правильно подобранным составом позволяет значительно повысить эффективность процесса, так на 1 т СМП она может составлять порядка 200400 руб.
Результаты мониторинга качественных показателей восстановленных молочных продуктов, произведенных с применением водоподготовительных систем, позволяют также рекомендовать соответствующее оснащение предприятий, перерабатывающих СМП.
щенный 80-летию со дня рождения Николая Никитовича Липатова. - М.: ГНУ ВНИМИ, 2003.
3. Галстян А.Г., Петров А.Н. Нетрадиционные способы подготовки воды для растворения сухих продуктов//Молоч-ная промышленность. 2006. № 10.
4. ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.
5. Липатов Н.Н., Харитонов В.Д. Сухое молоко. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.
6. Липатов Н.Н., Тарасов К.И. Восстановленное молоко (теория и практика производства восстановленных молочных продуктов). - М.: Агропромиздат, 1985.
7. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. - М.: ДеЛи принт, 2004.
8. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
9. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка: Учеб. пос. для вузов. - М.: Издательство МГУ, 1996.
ЛИТЕРАТУРА
1. Галстян А.Г, Радаева И.А. Функционально-технологические свойства воды при производстве молочных консервов// Молочная промышленность. 2001. № 2.
2. Галстян А.Г., Петров А.Н, Павлова В.В., Туровская С.Н., Степанчен-ко Д.В. Влияние воды на восстанавливаемость сухого молочного сырья/ Сб. науч. трудов, посвя-
МЕШКОЗАШИВОЧНЫЕ
• для зашивания мешков из ткани, полипропилена, бумаги, полиэтилена, джута и т.д.
• стационарные с ленточным транспортером
• портативные (ручные)
Поставка швейных промышленных головок
15 ЛЕТ НА РЫНКЕ!
ДОЗАТОРЫ
• дозаторы для автоматизированного учета и дозирования
• для фасования в открытые и клапанные мешки
• наполнители БИГ-БЭГов
• дозаторы непрерывного действия
X \l О. \ \\-Л I Vk \ \ 1 I
I |\ ^
400078 Волгоград, пр. Ленина, 67/1 (8442) 73-03-79,7346-06 www.iasko.rue-maihiasko@iasko.ru
