Ученые создали инновационный метод извлечения чистой воды из молочных производственных остатков. При пропускании через специальную полупроницаемую мембрану отходы разделяются: выделяется вода и образуется насыщенный раствор полезных минералов. Этот раствор способен частично заменять поваренную соль в продуктах, обогащая их жизненно важным калием. Новшество поможет предприятиям значительно уменьшить потребление воды и параллельно создавать ценный пищевой компонент. Результаты работы, выполненные при грантовой поддержке Российского научного фонда (РНФ), опубликовал журнал Food and Humanity.
Проблема ценных отходов молочной индустрии
Производство молочных ингредиентов — сухой сыворотки, лактозы — оставляет огромные объемы неиспользуемых остатков. Они достигают примерно 80% от общего объема сырья, то есть колоссальные ресурсы просто утилизируются. Эти отходы в основном состоят из воды, несущей органические кислоты, мочевину, аммоний и прочие соединения. Однако среди них присутствуют и необходимые человеку минералы, особую значимость среди которых имеет калий. Работа сердца и других органов напрямую зависит от правильного баланса калия и натрия в организме. С пищей люди часто получают избыток натрия (особенно из соленых продуктов), тогда как источники калия ограничены, что ведет к дисбалансу этих элементов.
Решение от Северо-Кавказского федерального университета
Ученые из Северо-Кавказского федерального университета (Ставрополь) предложили экологичную технологию для переработки молочных отходов. Они используют метод обратного осмоса, чтобы производить чистую воду и ценный минеральный концентрат. Технология продавливает раствор через мембрану, задерживающую крупные молекулы солей, сахаров и органических кислот, но пропускающую воду. В отличие от домашних фильтров, эти промышленные мембраны функционируют под высоким давлением (в десятки раз больше атмосферного).
Эффективность и чистота
Эксперименты с разными типами молочных отходов при давлениях от 8 до 55 атмосфер доказали высокую производительность методики обратного осмоса. Установка эффективно очищает десятки кубических метров отходов ежечасно. Прошедшая очистку вода содержит менее 0,02% сухого остатка, что удовлетворяет критериям для повторного внедрения в технологические процессы молокоперерабатывающих предприятий.
Ценный концентрированный остаток
Ученые изучили состав жидкости, концентрирующейся после фильтрации. Оказалось, этот остаток богат ценными элементами, прежде всего калием. Исследователи предложили использовать данный концентрат частично взамен поваренной соли при изготовлении известного кисломолочного напитка айрана. Это инновационное решение позволяет снизить содержание натрия в продукте, заменив его ионами дефицитного калия, тем самым повысив его пользу для здоровья.
Практическое применение и вкусовые качества
Тесты подтвердили: до 50% поваренной соли в айране возможно заместить минеральным смесью без ухудшения его органолептических характеристик. Эти данные указывают на потенциал использования концентрата для оптимизации состава других кисломолочных категорий, традиционно содержащих существенное количество натрия.
Перспективы для отрасли от Ивана Евдокимова
"Наша разработка открывает молочной промышленности возможность не только минимизировать отходы и сократить затраты на водоснабжение, но и разрабатывать инновационные кисломолочные продукты с пониженным уровнем натрия. Ключевой задачей является масштабирование процесса: ежесуточный выход минерального концентрата на стандартном заводе может достигать десятков тонн, что требует формирования стабильного рынка для обогащенной этой добавкой продукции. Мы планируем создать целую линейку продуктов на базе молочного минерального концентрата — это могут быть напитки, соусы, изотоники. Впереди также ответственная работа по решению вопросов, связанных с промышленной адаптацией результатов, например, обеспечение стабильности регенерированной воды в условиях промышленного хранения", — делится планами руководитель проекта при поддержке РНФ, д.т.н. Иван Евдокимов, заведующий кафедрой технологии молока и молочных продуктов имени академика А.Г. Храмцова СКФУ.
