Инновационная деятельность: проблемы, практика коммерциализации (сборник)

Как известно, главная проблема молочной промышленности России – это молочная сыворотка – побочный продукт при производстве сыра и творога. Практически каждое молокоперерабатывающее предприятие сливает ее в канализацию, нанося огромный ущерб окружающей среде. Однако при грамотной организации ее переработки сыворотка будет приносить предприятиям не миллионные штрафные санкции, а миллионные доходы. Наиболее перспективным направлением переработки сыворотки, без сомнения, является производство молочного сахара, т. к. свыше 70 % ее сухих веществ составляет лактоза. Обладающая высокой пищевой, биологической и лечебной ценностью, лактоза широко востребована во многих отраслях промышленности и на нее всегда был, есть и будет высокий спрос.

Ежегодное производство лактозы в мире достигло 660 тыс. т, тогда как объем ее производства в нашей стране снижается, а потребность в ней чаще всего обеспечивается дорогостоящими поставками из-за рубежа. Единственная причина падения производства лактозы – несовершенство существующих кристаллизационных аппаратов, имеющих большую продолжительность процесса кристаллизации и значительные потери кристаллизуемого вещества, остающегося в маточном растворе. Кроме того, они требуют немалых производственных площадей и значительных энергозатрат. Поэтому разработка высокоэффективного способа производства молочного сахара является актуальной и своевременной задачей, а также полностью соответствует приоритетам национальных проектов в области АПК.

Проектом предлагается принципиально новый способ производства лактозы, апробированный на специально изготовленной модельной установке, которая предполагает замену дорогостоящего водяного охлаждения на воздушное. Установка не имеет аналогов в мире, а ее конструкция защищена патентом РФ (Патент на изобретение № 2300572 «Устройство для кристаллизации лактозы»).

На рис. 1 представлены фотография и схема установки. Это двухкорпусный кристаллизатор с воздушным охлаждением и подогревом и внутренней циркуляцией раствора. В одном корпусе осуществляется охлаждение путем непосредственного барботирования холодного воздуха в кристаллизат, а во втором – подогрев для увеличения степени насыщения раствора. При этом происходит интенсивное перемешивание без специально предназначенного для этого устройства.

Для получения холодного воздуха разработано специальное вихревое устройство, основанное на эффекте Ранка – Хильша (рис. 2). Его конструкция предполагает получение на выходе не только холодного, но и горячего воздуха, который выгодно использовать для подсгущения кристаллизата. В связи с этим стало возможным перерабатывать кристаллизат с концентрацией СВ 30 % вместо общепринятых 55 %, так как в одном корпусе идет его интенсивное выпаривание и, как следствие, вместо традиционного вакуум-выпарного аппарата с огромным энергопотреблением для приготовления кристаллизата стало возможным применять нанофильтрацию, которая потребляет в десятки раз меньше энергии, что существенно снизит себестоимость готового продукта по сравнению с традиционным его производством.