Dairy industry Dairy industry Молочная промышленность 1019-8946 70622 10.21603/1019-8946-2023-5-2 Статья ARTICLE Статья Reverse osmotic purification of permeates obtained by nanofiltration of dairy raw materials Обратноосмотическая очистка пермеатов, полученных при нанофильтрации молочного сырья Гавриш Алексей Викторович Gavrish Alexey V. gavrish@mokostav.com Анисимов Георгий Сергеевич Anisimov George S

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Кравцов Виталий Александрович Kravtsov Vitaly A. kravtsov@mokostav.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-5396-1548 Евдокимов Иван Алексеевич Evdokimov Ivan A. ievdokimov@ncfu.ru Мамай Дмитрий Сергеевич Mamay Dmitry S. dmamai@ncfu.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь Россия North Caucasus Federal University Stavropol Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Россия North-Caucasus Federal University Russian Federation Северо-Кавказский федеральный университет Россия North-Caucasus Federal University Russian Federation 10 10 2023 10 10 2023 5 16 18 05 09 2023 https://moloprom.kemsu.ru/en/nauka/article/70622/view

Пермеат нанофильтрации молочного сырья (НФП) в современной промышленности не рассматривается как отход, из которого целесообразно извлекать ценные компоненты. Его использование, к примеру, для мойки оборудования или восстановления сухих продуктов проблематично из‑за высокого остаточного содержания сухих веществ. В силу этих обстоятельств НФП до сих пор не обладал практической значимостью и не был детально охарактеризован в научной литературе. Изучены состав и свойства НФП, полученного на промышленном оборудовании. Основные его компоненты — лактоза и типичные минеральные вещества молока, за исключением кальция и магния, содержание которых не превышало 10 мг / кг. Очистка НФП проведена путем фильтрации через обратноосмотическую мембрану. Исследованы образцы воды, полученные после очистки НФП при давлении 20–55 бар и разных факторах концентрирования. Удельная электропроводность воды изменялась в диапазоне 34–273 мкСм / см в зависимости от давления и степени концентрирования. Расчет себестоимости обратноосмотической очистки НФП с учетом расхода электроэнергии, сервисных и моющих средств, амортизации оборудования и мембранных элементов показал, что по себестоимости вода, полученная из НФП, сопоставима с обратноосмотической, полученной фильтрацией сетевой воды, при объемах переработки НФП более 200 м3 / сут.

Permeate of nanofiltration of dairy raw materials (NFP) in modern industry is not considered as a waste from which it is advisable to extract valuable components. Its use, for example, for washing equipment or restoring dry products is problematic due to the high residual content of dry substances. Due to these circumstances, the NFP has not yet had practical significance and has not been described in detail in the scientific literature. The composition and properties of NFP obtained on industrial equipment have been studied. Its main components are lactose and typical mineral vemilk, with the exception of calcium and magnesium, the content of which did not exceed 10 mg / kg. NFP purification was carried out by filtration through a reverse osmotic membrane. Water samples obtained after NFP purification at pressure were studied 20–55 bar and different concentration factors. The specific electrical conductivity of water varied in the range of 34–273 microns / cm depending on the pressure and degree of concentration. Calculation of the cost of reverse osmotic purification of NFP, taking into account the consumption of electricity, service and detergents, amortization of equipment and membrane elements showed that, at cost, the water obtained from the NFP is comparable to the reverse osmotic obtained by filtration of mains water, with the volumes of processing of the NFP more than 200 m3 / day.

 мембранная фильтрация нанофильтрация обратный осмос сточные воды водоочистка membrane filtration nanofiltration reverse osmosis wastewater water treatment Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, соглашение № 075-11-2022-021 от 07.04.2022 г.

Conlon, W. J. Pilot field test Data for prototype ultra low pressure reverse osmosis elements / W. J. Conlon// Desalination. 1985. Vol. 56. № C. P. 203-226. Conlon, W. J. Pilot field test Data for prototype ultra low pressure reverse osmosis elements / W. J. Conlon// Desalination. 1985. Vol. 56. № C. P. 203-226. Kelly, P. M. (National D. P. R. C. C. (Ireland)), Horton B. S., Burling H. Partial demineralization of whey by nanofiltration/ P. M. Kelly, B. S. Horton, H. Burling. 1992. Kelly, P. M. (National D. P. R. C. C. (Ireland)), Horton B. S., Burling H. Partial demineralization of whey by nanofiltration/ P. M. Kelly, B. S. Horton, H. Burling. 1992. Kelly, J. Nanofiltration of whey: quality, environmental and economic aspects / J. Kelly, P. Kelly// Int J Dairy Technol. 1995. Vol. 48. № 1. Kelly, J. Nanofiltration of whey: quality, environmental and economic aspects / J. Kelly, P. Kelly// Int J Dairy Technol. 1995. Vol. 48. № 1. Van der Horst, H. C. Use of nanofiltration for concentration and demineralization in the dairy industry: Model for mass transport / H. C. Van der Horst [et al.]// J Memb Sci. 1995. Vol. 104. № 3. P. 205-218. Van der Horst, H. C. Use of nanofiltration for concentration and demineralization in the dairy industry: Model for mass transport / H. C. Van der Horst [et al.]// J Memb Sci. 1995. Vol. 104. № 3. P. 205-218. Nielsen, E. N. Improving electrodialysis separation efficiency of minerals from acid whey by nano-filtration pre-processing / E. N. Nielsen [et al.]//Int J Dairy Technol. 2022. Vol. 75. № 4. P. 820-830. Nielsen, E. N. Improving electrodialysis separation efficiency of minerals from acid whey by nano-filtration pre-processing / E. N. Nielsen [et al.]//Int J Dairy Technol. 2022. Vol. 75. № 4. P. 820-830. Simonič, M. Nanofiltration of the Remaining Whey after Kefir Grains» Cultivation// Membranes (Basel). 2022. Vol. 12. № 10. Simonič, M. Nanofiltration of the Remaining Whey after Kefir Grains» Cultivation// Membranes (Basel). 2022. Vol. 12. № 10. McCarthy, W. P. Application of nanofiltration for the removal of chlorate from skim milk / W. P. McCarthy [et al.]// Int Dairy J. 2022. Vol. 128. McCarthy, W. P. Application of nanofiltration for the removal of chlorate from skim milk / W. P. McCarthy [et al.]// Int Dairy J. 2022. Vol. 128. Dumpler, J. Milk ultrafiltrate analysis by ion chromatography and calcium activity for SMUF preparation for different scientific purposes and prediction of its supersaturation / J. Dumpler [et al.]// Int Dairy J. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 68. P. 60-69. Dumpler, J. Milk ultrafiltrate analysis by ion chromatography and calcium activity for SMUF preparation for different scientific purposes and prediction of its supersaturation / J. Dumpler [et al.]// Int Dairy J. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 68. P. 60-69.