Ученые СКФУ разработали технологию замкнутого цикла для молочных отходов

Ученые Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) разработали технологию переработки пермеата нанофильтрации — жидкого побочного продукта производства сухих молочных ингредиентов, на долю которого приходится до 80% перерабатываемого молока. Исследование опубликовано в журнале Food and Humanity. Разработка выполнена в Центре биологического инжиниринга СКФУ и позволяет разделять отходы на воду, пригодную для возврата в производственный цикл, и минеральный концентрат, обогащенный калием.

Как пояснил старший научный сотрудник центра, кандидат технических наук Виталий Кравцов, идея возникла из запроса конкретного молокоперерабатывающего предприятия. По его словам, разработка соответствует отраслевой повестке устойчивого развития, экономики замкнутого цикла и «нулевого сброса жидких отходов». Нанофильтрация сегодня является базовой технологией для водоочистки и производства молочных ингредиентов: ее поры избирательно пропускают минеральные соли, но полностью задерживают кальций. Одним из наиболее ценных компонентов таких отходов выступает калий, который в балансе с натрием поддерживает работу сердца и другие процессы в организме, однако в рационе пропорция редко бывает правильной из-за избытка натрия.

Для разделения потока исследователи применили обратный осмос. Раствор под давлением выше 10 атмосфер пропускают через мембрану, задерживающую низкомолекулярные вещества — органические кислоты, сахара и соли, — и пропускающую воду. Технологию протестировали на разных видах побочных продуктов: за час можно переработать десятки кубометров отходов, а вода на выходе содержит менее 0,02% сухого остатка. Ее можно возвращать в производственный цикл на месте, снижая водопотребление завода, или использовать для питья. По словам Кравцова, подходящие для процесса установки обратного осмоса давно применяются в пищевой промышленности: они включают мембранные элементы площадью от нескольких десятков до нескольких сотен квадратных метров, работают непрерывно, а длительность процесса ограничена лишь объемом отходов и ежедневными профилактическими мойками.

Оставшийся после фильтрации жидкий минеральный концентрат ученые предлагают возвращать в продукты вместо части поваренной соли для выравнивания баланса калия и натрия. Подход уже опробовали при производстве айрана: концентратом удалось заменить до половины соли без заметного ухудшения вкуса. В перспективе добавку можно применять в других кисломолочных продуктах, соусах и изотониках. Вторая задача — сбыт: в промышленных масштабах объем концентрата может достигать десятков тонн в сутки, поэтому рынок нужно формировать заранее. Результаты переданы индустриальному партнеру — Молочному комбинату «Ставропольский». Кравцов отметил, что для практической реализации важно совмещение процесса изготовления нового продукта с основным молочным производством, что сужает круг предприятий для запуска проекта. Исследование выполнено в рамках проекта Российского научного фонда под руководством доктора технических наук, члена-корреспондента РАН Ивана Евдокимова.