2016 02 19

Энерго- и ресурсосбережение на предприятиях молочной

промышленности

Докладчик – заместитель директора по научной работе РУП «Институт мясо-молочной промышленности»,

к.т.н., доцент Дымар Олег Викторович

19 февраля 2016 года

Международный научно-практический семинар «ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ

МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

Критически важные технологические этапы получения и переработки молока с позиции Low-Heat

2

Первичная обработка молока на ферме

Комплексный подход к обработке сырья для

обеспечения микробиологической

чистотыКонцентрирование и

сгущениеПромежуточное

хранение

Монтаж трубопроводов и СИП

Философия Low-Heat переработки молока

Таким образом, исключительно комплексный подход к реализации данной концепции позволить гарантированно получить продукцию высокого качества, существенно

превосходящую по своим показателям средний уровень продукции, поставляемой на мировые рынки конкурирующими компаниями сегодня и ближайшую перспективу.

Причем все это при существенном, в разы!!! снижении затрат на термообработку

4. Минимальное время промежуточного хранения продукта перед дальнейшей переработкой, особенно при относительно высоких температурах. Минимальное время нахождения продукта в высокотемпературной зоне.

1. Базис технологии – молоко сорта экстра, на ферме обязательно применение поточного охлаждения

2. Бактофугирование и/или микрофильтрация для снижения количества споровых микроорганизмов, обладающих высокой термостойкостью. Пастеризация проводится на минимально допустимых, по санитарным правилам, режимах, с четким контролем температуры и времени обработки. Она в большей степени служит для инактивации ферментов

5. Ключевым моментом является наличие правильно спроектированной, качественно смонтированной, работающей на обоснованных режимах с использованием эффективных средств системы мойки оборудования, которая позволяет быстро и качественно проводить его санитарную обработку не допустив вторичного обсеменения

3. Замена (комбинирование на первых стадиях) термических методов концентрирования на мембранные. Сгущение проводить на вакуум-выпарных аппаратах поточного типа с падающей пленкой и пониженной до 60-65°С температурой в первом корпусе.

4

Качественное молоко-сырье – основа разнообразной, качественной и

недорогой продукции

1. Ветеринарные и зоотехнологические факторы: маститы, ацидозы, заболевания ног, соблюдение правил доения, содержания

2. Санитарная обработка оборудования и качество его монтажа3. Охлаждение молока

Факторы, влияющие на качество и пригодность к дальнейшей переработке молока-сырья

Нормальная бактериальная обсемененность молока здоровой

коровы, при соблюдении санитарных правил составляет до 1 000 КОЕ в 1 мл молока

СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОХЛАЖДЕНИЮ МОЛОКА НА ФЕРМАХВыдержка из Технического регламента

ТС 033/2013 О безопасности молока и молочной продукциигл. VI Требования безопасности при производстве, хранении, перевозке и утилизации сырого молока, сырого обезжиренного молока и сырых сливок.п. 20 Сырое молоко после доения сельскохозяйственных животных должно быть очищено и охлаждено до температуры 4±2 °С в течение не более 2 часов.

6

Как мы видим, даже при исправном емкостном оборудовании для охлаждения молока его микробиологические показатели ухудшаются на порядок – в 5-10 раз, что часто приводит к снижению сортности на ступень или больше

И такие систем у нас в Беларуси уже производятся – «АгроМирГрупп»

ГАРАНТИЯ СОХРАННОСТИ КАЧЕСТВА МОЛОКА

ЕМКОСТНЫЕ ОХЛАДИТЕЛИКРИТИЧЕСКИЙ НЕДОСТАТОК: время охлаждения

молока составляет 4 - 5,5 часов(время дойки 2 - 2,5 ч. + время охлаждения в

емкости 2 - 3 ч.)

ПОТОЧНЫЕ УСТАНОВКИвремя охлаждения молока – 5-10 минут

в емкость для хранения молоко попадает холодным

Вопросы термического воздействия на молоко

7

Методическая основа определения класса термообработки – основана на определении неденатурированного сывороточного белкового азота (НСБА)

Проще говоря, в ходе анализа определяется количество белков сыворотки, не осадившихся на мицеллы казеина при тепловой обработки и оставшихся в коллоидном растворе после кислотного осаждения казеина

Данный показатель интегральный, то есть он характеризует технологический процесс получения сухих продуктов в целом, а не конкретно сушку. Собственно сушка (в настоящее время) на этот показатель влияет крайне слабо. Принципиально возможно и важно определение вклада каждой технологической операции на изменение данного показателя.

8

Low-Heat технология переработки молока.Подход к определению класса термообработки молока

по СТБ ISO 6735-2011 (базируется на принципах Американского института сухого молока 1971)

Класс термообработки мг НСБА на 1г сухого молока

Кумулятивный эффект соответствия

Низкотемпературная Больше 6,0 не более 70°С до 2 минут

Умеренная термообработка От 4,5 до 5,9 70-73°С до 5 минут

Умеренно высокотемпературная обработка От 1,5 до 4,4 73-78°С до 20 минут

Высокотемпературная обработка Менее 1,4 88°С до 30 минут

Проблема теплообменников с секцией регенерации

9

Энерго- ресурсоэффективность при сгущении и сушке

10

11

ЭКОНОМИКА ЗАМЕНЫ ВАКУУМ-ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА НА ПОТОЧНЫЕ

Тип ВВУ Затраты пара на 1 т испаренной влаги, т (ГКал)

Затраты тепла на выпаривание при производстве 1

тонны СОМ, ГКал

Затраты ТЭР при производстве 6,6 тыс. т в год, млрд.

руб. (тыс. $ США)

Циркуляционный двухкорпусной то, что работает у нас сейчас 450 (0,23) 2,1 7,1 (740)

5-ти ступенчатый, с термической рекомпрессией пара 150 (0,08) 0,74 2,5 (260)

7-ми ступенчатый, комбинирован-ный с механической и термичес-кой рекомпрессией пара

70 (0,035) 0,32 1,08 (110)

Стоимость до 1,5-2 млн. $ США (мощность 8-10 т исп. вл./ч)

Срок окупаемости по составляющей ТЭР

около 3 лет

Срок службы оборудования 30 и более лет

Использование современного выпарного оборудования позволит улучшить качество продуктов, растворимость, повысить класс термообработки

12

ЭКОНОМИКА ЗАМЕНЫ ВАКУУМ-ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА НА ПОТОЧНЫЕ

В настоящее время на молокоперерабатывающих предприятиях республики функционируют более 90 вакуум-выпарных установок. Средний возраст оборудования более 35 лет

Циркуляционная вакуум-выпарная установка типа ВИГАНД-4000

(разработка 50 гг. ХХ века – основа сушильной технологии Республики

Беларусь XXI века?)

Монтаж современной вакуум-выпарной установки

Производительность по испаренной влаге, кг/час 12 000 8 000 6 000 4 000 2 000

Количество установок 1 57 1 29 2

Совместно с компанией ООО «Вздухоторг» проведен мониторинг минерального состава и физико-химических показателей соковых паров

13

Оценка Белок %

Лактоза%

Фосфор %

Жесткость,моль/м3

Проводимость, мкСм/см

Минералы, мг/дм3

Са Mg K Na

Неудовлетворительно 0,05 0,05 0,010 1,40 200,0 61,0 15,2 119,7 54,5

Удовлетворительно 0,03 0,03 0,004 0,35 29,0 4,0 1,2 1,53 0,5

Отлично следы следы 0,002 0,12 15,5 0,1 0,16 0,38 0,3

Как правило, уровень рН соковых паров колеблется в пределах 5,7–6,5. Повышенный уровень рН свидетельствует о протекающих в калоризаторе протеолитических реакциях, пониженный, указывает на сбраживание лактозы.

Нами предлагается в качестве экспресс-анализа оценки исправности вакуум-выпарного аппарата определение проводимости соковых паров: больше 30 мкСм/см – повод задуматься, больше 100 мкСм/см – искать неисправности.

Экономическая эффективность применения мембранных технологий при переработке молочной сыворотки

Сыворотка 100 т

Сухая Д90 сыворотка 5,5 т

Стоимость 9625 $

Распылительная сушка

Сухая сыворотка 6,2 тБазовая технология

Стоимость 6200 $

Распылительная сушка

Вакуум-выпаривание

Сухая НФ-сыворотка 5,8 т

Стоимость 7250 $

Распылительная сушка

Вакуум-выпаривание/

кристаллизация

Комбинированный

процесс –

экономия 15 ГКал – 850 $.

Деминерализация

Нанофильтрация28 т

Совокупный экономический эффект составляет 4275 $ на 100 т исходной сыворотки

Совокупный экономический эффект составляет 1900 $ на 100 т исходной сыворотки

Дополнительные затраты на процесс

330 $

15

ЭКОНОМИКА УСТАНОВКИ РУКАВНЫХ ФИЛЬТРОВ ВМЕСТО ЦИКЛОНОВ

В настоящее время на молокоперерабатывающих предприятиях республики функционируют более 60 распылительных сушилок.

Производительность, (кг/ч) 2 000 1 500 1 000 500 300

Количество установок 2 1 28 23 3

Средний возраст оборудования более 30 лет Часть прошла модернизацию, но какую?

Тип фильтра Унос, мг/м3 Унос при

производстве 1 тонны СОМ, кг

Унос за год, (производство 6,6 тыс. т), т

Потеряно продукта

6 $/кг, тыс. $ Циклонный фильтр 50-200

(до 1000) 2,0-8,0 13,2-52,8 78 – 315

Традиционный рукавный фильтр 10-15 0,4-0,6 2,6-4,2 16–24,0

Современный рукавный фильтр 2-5 0,08-0,2 0,5-1,3 3,1–7,8

Стоимость замены циклонных фильтров на рукавные фильтры современной конструкции составляет порядка 500-1000 тыс. $ За счет улавливания продукта годовая экономия составит от 75 до 300 тыс. $. (в реальных условиях эффективность работы циклонов существенно ниже, а экономия будет существенно выше).

Окупаемость мероприятий по замене составит до 5 лет

Дополнительный экологический эффект – снижение выброса пыли и возможность установки систем рекуперации тепла

Комплексное и рациональное использование всех имеющихся

ресурсов – основа стабильно работающего предприятия

16

17

Использование ультрафильтрации при переработке молока

На настоящий момент сложилась ситуация которая позволяет говорить о возможном формировании заказа на производство отечественных УФ-установок и есть основания

говорить о возможности их выпуска с достаточным качеством.

Производство «белковых» продуктов:

- творог - сыр- йогурт- казеин

Производство нормализуемых

по белку продуктов:

- молоко - кефир

- мороженое- сгущенное

молоко- СОМ, СЦМ

Молоко на переработку

УФ установка

ФильтратКонцентрат

Нормализация по белку – повышение производительности творожных и сырных линии без установки новых котлов

Удаление части жидкости для увеличения содержания белка

При такой нормализации удаляется примерно 15-25% фильтрата (пермеата), тем самым увеличивается выход с одного сыроварного котла на те же 15-25 % , то есть основного технологического оборудования. Необходимо только подсчитать, что бы хватало прессов и форм

Ликвидация сезонного колебания содержания белка в молоке

Все сезоны уровень белка постоянный

19

Использование фильтрата для жидких продуктов

Белок в исходном молоке, %

Добавка фильтрата,кг на 1000 кг сырья

Экономия только на сырье, при закупочной цене 0,3 $/кг, $/т.руб.

2,8 0 0,02,9 36 10,8/2203,0 71 21,3/4403,1 107 32,1/6903,2 143 42,9/9003,3 179 53,7/11343,4 214 64,2/13443,5 250 75,0/1575

Стоит еще раз особо подчеркнуть, применение ультрафильтрации позволяет и увеличивать содержание белка в продукте. То есть, переработчики даже из сырья с недостаточным содержанием белка, смогут получать продукцию с его требуемым уровнем. Скажем так, если будет введено требование к питьевому молоку «содержание белка не менее 3,2%», то будет технологическая возможность выпускать целевой продукт.

Питьевое молоко, кефир и другие подобные напитки - минимальное количество белка по стандарту 2,8%, обычно содержат 3,0-3,2 %.

Для нормализации используем безбелковый ультафильтрат (УФ-пермеат).

20

Нормализация при производстве сухого молока

Примечание. Массовая доля сухих веществ в СОМ 96%, нормируемая массовая доля белка в сухом обезжиренном молочном остатке СОМ 34%, массовая доля азотистых соединений в сухом УФ-фильтрате 5,2 %, стоимость 1 кг СОМ 4,0 доллара, стоимость 1 кг сухого фильтрата 1,0 доллар.

Сухое молоко, согласно стандарту, должно в СОМО содержать не менее 34% белка. Обычно этот показатель существенно превышает установленную норму и составляет 36-38% (в отдельных случаях до 42%). В случае нормализации молока фильтратам обезжиренного молока (допускается стандартом кодекса Алиментариуса CODEX STAN 207-1999 и ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции») можем увеличить выход стандартного СОМ/СЦМ за счет привлечения безбелковых сухих веществ обезжиренного молока из ультрафильтрата

Белок в исходном молоке, %

Добавка фильтрата,кг на 1000 кг сырья

Выход нормализованного

СОМ, кг

Дополнительная выручка, $/т.руб.

3,0 0 93,8 03,1 53 97,0 11/2303,2 114 100,7 24/5003,3 175 104,4 37/7773,4 236 108,0 50/10503,5 297 111,7 63/1323

Расчет дополнительной выручки при нормализации по белку от переработки 1000 кг обезжиренного молока в СОМ

Правильный первый шаг в решении задач, связанных с повышением эффективности

Вашего производства…

21

Фризер для выработки мороженого

ГомогенизаторБаромембранная обработка

Вакуум-выпарной аппарат Распылительная сушильная установка

Установка электродиализа

…отработка процессов и технологий в условиях наших лабораторий

Благодарю за внимание!

Дымар Олег Викторович

+375 44 774-53-15 dymarov@tut.by

23

Доклад завершен