ЭлБиб

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

10/2012

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ТЕМА НОМЕРА

Роль и эффективность

мембранных процессов

при модернизации

пищевой промышленности

Ключевые слова:

мембранные про

цессы; ультрафильтрация; микро

фильтрация; нанофильтрация; об

ратный осмос.

Key words:

membrane processes,

ultrafiltration, microfiltration, reverse

osmosis.

УДК 541.18.045

Создание конкурентоспособной

российской экономики в условиях

затяжного глобального кризиса и

членства в ВТО возможно только за

счет внутренних кредитно финансо

вых источников и освоения новых (пя

того и шестого) технологических укла

дов [1], основу которых наряду с дру

гими составляют и нанобиотехноло

гии, развивающиеся в системном

единстве с мембранной технологией

(МТ).

Решением Правительственной ко

миссии по научно технической поли

тике МТ получила статус

критической

технологии федерального уровня

(КТФУ). При этом МТ одна из немно

гих, которая обеспечивает развитие

других КТФУ, например, «Биотехно

логия», «Экология и рациональное

природопользование», «Новые мате

риалы» и др.

В мировой науке и практике суще

ствует широкий класс мембранных

процессов (МП),

различающихся, в

основном, свойствами мембран

(диаметром пор, используемыми ма

териалами) и движущими силами,

включающий [2]:

баромембранные (БМП) – обрат

ный осмос (ОО), нанофильтрацию

(НФ), ультрафильтрацию (УФ) и мик

рофильтрацию (МФ);

электромембранные (ЭМП) – элек

тродиализ, электрофорез, транспорт

ное обеднение, непрерывный ионный

обмен и электроосаждение;

испарение через мембрану (ИМ) и

мембранную дистилляцию (МД);

диализ, пьезодиализ и разделение

на жидких мембранах;

мембранное диффузионное газо

разделение (МГД).

Основные преимущества БМП

(наиболее распространенных МП)

предопределяются отсутствием на

гревания, фазовых переходов, а так

же неприменением дополнительных

реагентов и теплоносителей. Они

объективно позволяют сохранять в

нативном биологически активном

состоянии белки, аминокислоты, ви

тамины, ферменты и другие биоло

гические ценные (активные) веще

ства (БАВ), а следовательно, произ

водить продукты питания повышен

ной пищевой и биологической цен

ности. При использовании МП дос

тигаются: углубление переработки и

исправление некачественного сырья

и воды; вовлечение вторичного,

обедненного и нетрадиционного сы

рья; холодная «стерилизация»;

уменьшение потерь сырья и продук

тов питания при хранении за счет со

здания в складах газовой среды оп

тимального состава, а также резкое

уменьшение энергозатрат (напри

мер, по сравнению с выпариванием

в 4–5 раз).

Входящая в ядро новых укладов

современная биотехнология может

эффективно развиваться только в си

стемном единстве с МП, обусловлен

ной необходимостью выделять, очи

щать и концентрировать продукты

микробиосинтеза с сохранением БАВ.

Для этих целей в последние годы ин

тенсивно создаются и внедряются

мембранные биореакторы

(МБР),

основанные на оптимальном сочета

нии биореакторов (ферментеров,

дрожжегенераторов, аэротенков, ме

тантенков) с мембранными модулями

и установками (МУ).

В МБР биохимические реакции про

текают одновременно с выделением

(разделением) их продуктов на полу

проницаемых мембранах. Они выгод

но отличаются как от систем с иммо

билизованными (на различных носи

телях и мембранах) ферментами и

микроорганизмами, так и от биореак

торов для глубинного культивирова

ния микроорганизмов и/или для гид

ролиза (ферментолиза, автолиза)

высокомолекулярных соединений,

дрожжей и других микроорганизмов.

От первых – тем, что ферменты (или

микроорганизмы продуценты) нахо

дятся в растворе и биохимические

процессы не лимитируются медленно

протекающими процессами диффу

зии, а от вторых – возможностью сме

щения биосинтеза или гидролиза в

сторону образования целевых продук

тов [3].

Целесообразность и эффективность

применения МП в пищевой и перера

батывающей промышленности дока

заны отечественными и зарубежными

исследованиями и особенно опытом

промышленного их применения в

высокоразвитых странах мира, где

практически все предприятия этих от

раслей используют МУ на тех или

иных стадиях.

Перспективные области применения

МП укрупненно представлены в таб

лице (за исключением общих для всех

отраслей). К последним относятся:

подготовка воды, непосредственно

вводимой в алкогольные и безалко

гольные напитки, для восстановления

(разведения) соков, молока и др. [4–

6], а также для паровых и водогрей

ных котлов [7];

очистка оборотной воды и стоков в

аэротенках и метантенках [8];

регенерация моющих растворов

бутылко банко моечных машин;

создание оптимальной газовой сре

ды в складах и хранилищах (фруктов,

ягод, овощей, зерна и готовой продук

ции).

На основе собственных исследова

ний и анализа литературы специали

сты лаборатории мембранных техно

логий (ЛМТ) ВНИИПБТ считают целе

сообразным дополнительно выделить

следующие перспективные сферы и

направления НИОКР по использова

нию МП.

1. Разделение гидролизатов (авто

лизатов, ферментолизатов) дрожжей

Saccharomyces, Torula

Candida

на

фракции с различной ММ, которые в

зависимости от последней имеют спе

цифический вкус с преобладанием в

различных сочетаниях оттенков хлеб

ного, мясного, сладкого, кислого, ос

трого, жареного и горького. Это созда

ет возможность при оптимизации со

става пищевых продуктов того или

иного типа (включая органолептику и

вкус) подбирать гидролизат с соответ

ствующей ММ.

Следует отметить важность созда

ния отечественного крупнотоннажного

производства таких гидролизатов

прежде всего для мясной промышлен

ности, так как они позволяют заменять

запрещенные Дополнением № 8 к

СанПиН 2, 3, 2.1078 01 с 01.07.2008 г.

В.Л. Кудряшов

, канд. техн. наук

ВНИИ пищевой биотехнологии

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека