Some aspects of the multi-stage method of production of dry dairy products
Authors: Кузнецов Павел Владимирович , Габриелова Валентина Тихоновна 
Published: August 2021

Последовательное сочетание различных методов обезвоживания является одним из традиционных направлений при организации эффективного производства концентрированных, сгущенных и сухих молочных продуктов. Этот подход призван обеспечить заданные качества конечного продукта при минимальных энергозатратах технологии. Расчеты подобных многоэтапных процессов в силу высокой сложности постоянно являются предметом исследований. Оценка влияния стадийности обезвоживания при выработке концентрированных, сгущенных и сухих молочных продуктов на энергоемкость процесса является целью данной работы. Объектами исследования были жидкие, концентрированные и сухие молочные продукты, а также параметры процессов их обезвоживания. Ведение процесса сушки в две стадии позволяет получить экономию энергии до 10-15 %. Предварительная обработка исходного продукта мембранными методами (ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос) также дает возможность получать определенный эффект в энергозатратах. Применительно к распылительной сушке молочных продуктов широкое применение находит процесс, включающий предварительную концентрацию исходного продукта тем или иным мембранным методом, сгущение продукта методом вакуум-выпаривания, распылительную сушку горячим воздухом до влажности, на 2-4 % превышающую требуемую, окончательную досушку продукта в «псевдокипящем» слое до требуемой влажности и, наконец, охлаждение продукта также в «псевдокипящем» слое. На основании условий материального и энергетического баланса получено выражение для оценки удельных затрат в процессе многостадийного обезвоживания, позволяющее проводить сравнительную оценку затрат на производство сухих молочных продуктов, определять целесообразность их создания или реконструкции, исходя из планируемых объемов переработки и финансовых возможностей. Целевыми функциями, описывающими процесс обезвоживания, следует рассматривать функции, описывающие изменение влажности продукта, удельные затраты энергии на обработку продукта и качество конечного продукта.

A consistent combination of different methods of dehydration is one of the promising directions in the organization of the production of concentrated, condensed and dry dairy products. This ensures the desired quality of the final product at the lowest possible energy consumption. Calculations of such multi-stage processes, due to their high complexity, are constantly the subject of ongoing research. The purpose of this paper is to assess the effect of the stages of dehydration in the production of concentrated, condensed and dry dairy products on the energy intensity of the process. The objects of the study were liquid, concentrated and dry dairy products, as well as the parameters of their dehydration processes. Conducting the drying process in two stages allows you to get energy savings of up to 10-15 %. Pretreatment of the initial product by membran methods (ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis) also makes it possible to obtain a certain gain in energy consumption. In relation to the spray drying of dairy products, a process is widely used, including the preliminary concentration of the initial product by one or another membrane method, the thickening of the product by vacuum evaporation, spray drying with hot air to a humidity 2-4 % higher than the required, the final drying of the product in the «pseudo-boiling» layer to the required humidity and, finally, the cooling of the product also in the «pseudo-boiling» layer. Based on the conditions of the material and energy balances, an expression is obtained for estimating the unit costs in the process of multi-stage dewatering, which allows for a comparative assessment of the costs of producing dry dairy products, determining the feasibility of its creation or reconstruction, based on the planned processing volumes and financial capabilities. The target functions describing the dewatering process should be considered functions describing the change in product moisture, the specific energy consumption for processing the product, and the quality of the final product.