PL247578B1

PL247578B1 - Sposób odzyskiwania składników mleka z wody płuczącej i ich zastosowanie

Info

Publication number: PL247578B1
Application number: PL442607A
Authority: PL
Inventors: Karol Gardocki
Original assignee: Okregowa Spoldzielnia Mleczarska W Piatnicy
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2025-07-28
Also published as: PL442607A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób odzyskiwania składników mleka w procesie wytwarzania serka wiejskiego, w którym mieszanina wody z serwatką z płukania ziarna przepływa przez wirówkę, a odpylona mieszanina wody z serwatką trafia na odwróconą osmozę, gdzie mieszaninę zagęszcza się poprzez odciągnięcie części wody na permeat do ponownego użycia i retentat o dużej zawartości suchej masy, przy czym retentat miesza się z serwatką i kieruje do sproszkowania lub ponownie odpyla się w wirówce mieszaninę serwatki i retentatu z pyłów białka kazeinowego, odpyloną mieszaninę poddaje się nanofiltracji, retentat kieruje się do sproszkowania, a permeat kieruje się do oczyszczalni ścieków. Przedmiotem zgłoszenia jest również zastosowanie odzyskanych składników mleka jako składowej serwatki w proszku.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania składników mleka z wody płuczącej i ich zastosowanie jako składowej serwatki w proszku.

W procesie produkcji serków wiejskich zużywa się duże ilości wody, w celu wypłukania pozostałości serwatki z ziarna twarogowego. W efekcie uzyskuje się olbrzymie ilości wody (średnio ok. 500 m³dziennie) wraz z utraconymi wartościowymi składnikami mleka (białka, laktoza i sole mineralne).

W stanie techniki znane są dokumenty ujawniające sposoby odzyskiwania składników mleka z odpadów poprodukcyjnych różnych produktów mlecznych.

Publikacja M.E.Matthews, Whey Protein Recovery Processes and Products, Journal of Dairy Science, tom 67, wydanie 11, listopad 1984 r., str. 2680-2692, ujawnia przegląd procesów wytwarzania koncentratów białek serwatkowych wraz z ogólną charakterystyką otrzymanych produktów.

Publikacja Chinmay N. Gajendragadkar et ah, Intensified recovery of valuable products from whey by use of ultrasound in processing steps - A review, Ultrasonics Sonochemistry, tom 32, wrzesień 2016 r., str. 102-118, skupia się na analizie różnych aspektów związanych ze zintensyfikowanym odzyskiem ewentualnych wartościowych produktów z serwatki za pomocą ultradźwięków.

Z dokumentu patentowego numer PL 239933 znany jest sposób wytwarzania kwaśnej serwatki w proszku, która jest wzbogacana w białka za pomocą pyłu kazeinowego, kwaśna serwatka w proszku o wysokiej zawartości białka oraz produkt paszowy zawierający kwaśną serwatkę.

W stanie techniki ujawniono szereg sposobów odzyskiwania składników mleka z odpadów poprodukcyjnych, jednak istnieje ciągłe zapotrzebowanie na otrzymywanie produktu z wykorzystaniem materiałów odpadowych powstających podczas produkcji wyrobów mlecznych.

Zagospodarowanie składników mleka z wody płuczącej ziarna twarogowe wykorzystywanej w procesie produkcji ziarna do serka wiejskiego pozwoli na efektywniejsze wykorzystanie produktów ubocznych z tego procesu, a odzyskane składniki mogą posłużyć jako składowa serwatka w proszku. W dotychczasowych procesach permeat z odwróconej osmozy to woda, która jest ponownie użyta w różnych procesach technicznych, retentat z odwróconej osmozy zaś to koncentrat o dużej zawartości suchej masy, który jest przeznaczony na pasze bądź jest utylizowany.

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania składników mleka w procesie wytwarzania serka wiejskiego, przy czym mieszanina wody z serwatką uzyskana z płukania ziarna przepływa przez wirówkę pozbywając się dużych cząsteczek pyłów białka kazeinowego, a odpylona mieszanina wody z serwatką trafia na odwróconą osmozę, gdzie mieszaninę zagęszcza się poprzez odciągnięcie części wody na permeat stanowiący wodę do ponownego użycia i retentat stanowiący koncentrat o dużej zawartości suchej masy, charakteryzujący się tym, że retentat miesza się z serwatką, następnie mieszaninę bezpośrednio kieruje się do proszkowni, aby zwiększyć wydajność linii, ponownie odpyla się w wirówce mieszaninę serwatki i retentatu z pyłów białka kazeinowego, odpyloną mieszaninę poddaje się nanofiltracji, przy czym retentat z nanofiltracji kieruje się do proszkowni w celu sproszkowania, a permeat kieruje się do oczyszczalni ścieków.

Korzystnie, składnikami mleka są białka, laktoza i sole mineralne.

Korzystnie, sucha masa koncentratu wynosi od 3 do 7% wag., korzystniej 5,2% wag.

Korzystnie, gdy mieszanina retentatu i serwatki odpyla się w wirówce odpylającej o wydajności 35 m³/h i 4830 obr./min.

Korzystnie, gdy wydajność nanofiltracji wynosi 40 000 l/h.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie odzyskanych składników mleka jak opisano w sposobie powyżej jako składowej serwatki w proszku.

Problemem technicznym rozwiązywanym przez wynalazek jest odzyskanie i zagospodarowanie składników mleka z wody płuczącej ziarno twarogowe do serka wiejskiego, za pomocą odwróconej osmozy (RO) i połączenie z kwaśną serwatką. Dzięki doborowi przez Twórców odpowiednich proporcji składników mleka w ilości 10-50% i kwaśnej serwatki w ilości 50-90% możliwe jest skierowanie mieszaniny bezpośrednio do sproszkowania lub przeprowadzenie ponownego procesu zagęszczenia za pomocą nanofiltracji (NF), po uprzednim odpyleniu mieszaniny kwaśnej serwatki z retentatem z odwróconej osmozy (RO) za pomocą wirówki. Retentat pozwala na zmniejszenie stężenia suchej masy, która może zablokować membrany nanofiltracji (NF). Dzięki prostemu, ale nieoczywistemu zabiegowi, z całego procesu udaje się odzyskać jeszcze większe ilości składników, zapewniając większą efektywność i wydajność.

Wynalazek został przedstawiony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat procesu technologicznego przedstawiający sposób odzyskiwania składników mleka z wody płuczącej.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w poniższych przykładach wykonania, które nie mają charakteru ograniczającego.

Przykład 1

Standardowa technologia obróbki wody płuczącej

Mieszanina wody z serwatką uzyskana z płukania ziarna do serka wiejskiego przepływa przez wirówkę odpylającą o wydajności max 35 m³/h, 4830 obr./min., do oczyszczania wody z pyłów, maksymalne zapylenie 0,4 - gdzie następuje pozbycie się dużych cząsteczek pyłów białka kazeinowego. Odpylona mieszanina wody z serwatką trafia na odwróconą osmozę (RO), gdzie następuje zagęszczenie mieszaniny poprzez odciągnięcie części wody. Wydajność zestawu do odwróconej osmozy (RO) to ok. 34 000 l/h. Permeat z odwróconej osmozy (RO) to woda, która jest ponownie użyta w różnych procesach technicznych, retentat z odwróconej osmozy to koncentrat o dużej zawartości suchej masy (sucha masa ~5,2% wag., w tym 0,85% wag. biała, 3,2% wag. laktozy), który jest przeznaczony na pasze bądź jest utylizowany.

Przykład 2

Obróbka wody płuczącej według wynalazku

Mieszanina wody z serwatką uzyskana z płukania ziarna do serka wiejskiego przepływa przez wirówkę odpylającą o wydajności max 35 m³/h, 4830 obr./min., do oczyszczania wody z pyłów, maksymalne zapylenie 0,4 - gdzie następuje pozbycie się dużych cząsteczek pyłów białka kazeinowego. Odpylona mieszanina wody z serwatką trafia na odwróconą osmozę (RO), gdzie następuje zagęszczenie mieszaniny poprzez odciągnięcie części wody. Wydajność zestawu do odwróconej osmozy (RO) to 34 000 l/h. Permeat z RO to woda, która jest ponownie użyta w różnych procesach technicznych, retentat z RO to koncentrat o dużej zawartości suchej masy (sucha masa ~5,2% wag., w tym 0,85% wag. białka, 3,2% wag. laktozy). Retentat z RO jest mieszany z kwaśną serwatką w stosunku 10-50% do 50-90%, w celu rozcieńczenia retentatu, następnie jest on bezpośrednio wysyłany do proszkowni albo zagęszczany za pomocą nanofiltracji (zmniejszenie stężenia koncentracji retentatu, zmniejsza ryzyko blokowania membran NF (nanofiltracji)). W przypadku kierowania mieszaniny serwatki i retentatu do nanofiltracji (NF), mieszanina jest ponownie odpylona z pyłów białka kazeinowego w wirówce odpylającej o wydajności max 35 m³/h, 4830 obr./min., do oczyszczania wody z pyłów, maksymalne zapylenie 0,4 - gdzie następuje pozbycie się dużych cząsteczek pyłów białka kazeinowego. Odpylona mieszanina jest podana na zestaw NF. Wydajność zestawu do nanofiltracji (NF) to 40 000 l/h. Retentat z NF jest kierowany do proszkowni w celu sproszkowania, permeat z nanofiltracji (NF) to woda zawierająca śladowe ilości laktozy i soli mineralnych, która jest przekazywana do oczyszczalni ścieków.

Wynalazek wpisuje się w aktualnie obowiązujące trendy polegające na poszukiwaniu rozwiązań w zakresie odzysku i efektywniejszego wykorzystania odpadów poprodukcyjnych z procesu produkcji ziarna do serka wiejskiego. Zagospodarowanie składników mleka pochodzących z wody płuczącej ziarna twarogowego/wykorzystanie odpadów poprodukcyjnych z tego procesu wpłynie na zmniejszenie produktów ubocznych i kosztów ich utylizacji.

Przed zmianą procesową retentat po RO był odpadem, który był bardzo trudny do utylizacji w oczyszczalniach tlenowych ze względu na duży ładunek (duże stężenia CHZT), duże zapotrzebowanie na tlen, gdyż oczyszczalnia tlenowa zużywa duże ilości energii. Utylizacja w biogazowni rolniczej również jest kosztowna, substrat jest małoenergetyczny a taki odpad ma niski % suchej masy. Transport tak dużych ilości do biogazowni rolniczych jest kosztowny (przewożona jest głównie woda). Utylizacja we własnej biogazowni przemysłowej z kolei to duży koszt zużycia chemii aby pozbyć się głównie fosforu, a jednocześnie mały uzysk biogazu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób odzyskiwania składników mleka w procesie wytwarzania serka wiejskiego, przy czym mieszanina wody z serwatką uzyskana z płukania ziarna przepływa przez wirówkę pozbywając się dużych cząsteczek pyłów białka kazeinowego, a odpylona mieszanina wody z serwatką trafia na odwróconą osmozę, gdzie mieszaninę zagęszcza się poprzez odciągnięcie części wody na permeat stanowiący wodę do ponownego użycia i retentat stanowiący koncentrat o dużej zawartości suchej masy, znamienny tym, że retentat miesza się z serwatką i kieruje do sproszkowania lub ponownie odpyla się w wirówce mieszaninę serwatki i retentatu z pyłów białka kazeinowego, odpyloną mieszaninę poddaje się nanofiltracji, przy czym retentat z nanofiltracji kieruje się do proszkowni w celu sproszkowania, a permeat kieruje się do oczyszczalni ścieków.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składnikami mleka są białka, laktoza i sole mineralne.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sucha masa koncentratu wynosi od 3 do 7% wag., korzystnie 5,2% wag.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina retentatu i serwatki odpyla się w wirówce odpylającej o wydajności 35 m³/h i 4830 obr./min.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wydajność nanofiltracji wynosi 40 000 l/h.
6. Zastosowanie odzyskanych składników mleka jak opisano w sposobie według zastrzeżeń 1 do 5, jako składowej serwatki w proszku.