ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССОВ КРИОКОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ
Authors: И.Б. Плотников , И.А. Короткий , К.Б. Плотников , А.М. Осинцев 
Published: October 2024

Проблема и цель. Значительным потенциалом повышения конкурентоспособности при производстве высокобелковых молочных продуктов (творог, сыр) на малых предприятиях агропромышленного комплекса обладают технологии глубокой переработки сырьевых ресурсов и снижения удельных энергозатрат на выпуск готовой продукции. В последние годы наблюдается рост использования процессов криоконцентрирования в технологиях переработки пищевой продукции. Это связано с преимуществами данного процесса по сравнению с выпариванием под вакуумом. Однако процессы криоконцентрирования требуют другого аппаратурного наполнения и в настоящее время недостаточно изучены. В частности, с точки зрения оценки удельных энергозатрат на проведение процесса кристаллизации при разделительном вымораживании интерес представляет сравнение способов механического воздействия активаторов различного типа на вымораживаемый раствор. Методология. В качестве объекта исследований выступала экспериментальная установка для двойного криоконцентрирования. В данной установке происходит процесс концентрирования сыворотки, состоящий из двух последовательных этапов. Сырьем являлась сыворотка, которая была получена при производстве творога с различных предприятий Кемеровской области - Кузбасса. При производстве творога на всех трех предприятиях использовался кислотный способ. Пробы были отобраны в июне 2023 года. Определение физико-химических показателей образцов сыворотки проводилось в лаборатории реологии КемГУ, г. Кемерово, РФ. Результаты. Применение мешалки в криоконцентраторе позволило существенно интенсифицировать процесс за счет повышения движущей силы процесса, а именно, разности концентраций в приграничной зоне. Анализ экспериментальных исследований показал, что наряду с увеличением скорости протекания процесса криоконцентрирования наблюдается и повышение эффективности процесса ввиду увеличения выхода целевых компонентов по сравнению с криоконцентраторами без перемешивающих устройств. Еще одним преимуществом данной исследуемой конструкции является повышение качества готовой продукции, а именно увеличение концентрации сухих веществ в концентрате, что может снизить энергозатраты на дальнейших стадиях производства. Это стало возможным за счет обновления продукта в пограничной зоне, следовательно, не наблюдался унос целевых компонентов вместе со льдом. Заключение Результаты исследования позволили установить удельные энергозатраты на проведение процесса криоконцентрирования, а также была доказана целесообразность применения перемешивающих устройств в емкостных аппаратах данного типа.

Problem and purpose. Technologies of deep processing of raw materials and reduction of specifc energy consumption for the production of fnished products have signifcant potential to increase competitiveness in the production of high-protein dairy products (cottage cheese, cheese) at small enterprises of the agroindustrial complex. In recent years, there has been an increase in the use of cryoconcentration processes in food processing technologies. This is due to the advantages of this process compared to evaporation under vacuum. However, cryoconcentration processes require a diferent hardware flling and are currently insufciently studied. In particular, from the point of view of estimating the specifc energy consumption for carrying out the crystallization process during separation freezing, it is of interest to compare the methods of mechanical action on the frozen solution of activators of various types. Methodology. An experimental installation for double cryoconcentration was used as an object of research. In this unit, the serum concentration process takes place, consisting of two consecutive stages. The raw material was whey, which was obtained during the production of cottage cheese from various enterprises of the Kemerovo region - Kuzbass. The acidic method was used in the production of cottage cheese at all three enterprises. The samples were taken in June 2023. The determination of the physico-chemical parameters of serum samples was carried out in the Laboratory of Rheology of KemSU, Kemerovo, Russia. Results. The use of an agitator in a cryoconcentrator made it possible to signifcantly intensify the process by increasing the driving force of the process, namely the concentration diference in the border zone. An analysis of experimental studies has shown that along with an increase in the rate of the cryoconcentration process, there is also an increase in the efciency of the process due to an increase in the yield of target components compared with cryoconcentrators without mixing devices. Another advantage of this design under study is to improve the quality of fnished products, namely, an increase in the concentration of solids in the concentrate, which can reduce energy consumption at further stages of production. This was made possible by updating the product in the border zone, therefore, the removal of the target components along with the ice was not observed. Conclusion. The results of the study made it possible to establish the specifc energy consumption for the cryoconcentration process, and the expediency of using mixing devices in capacitive devices of this type was also proved.