Отходы производства творога могут стать основой для изготовления отечественной линейки товаров спортивного питания. Российские ученые разработали фильтр из керамики, который позволяет эффективно выделять необходимый белок из молочной сыворотки. Благодаря ему для изготовления протеина можно будет использовать фактически бесплатное отечественное сырье, которое сейчас просто сливают в канализацию.
Таким образом, новая технология еще и позволит снизить количество отходов, наносящих вред окружающей среде. На создание фильтра ученых вдохновила схема устройства, применяемого для извлечения урана.
От ядерного топлива к творогу
Для изготовления 1 т творога необходимо 8 т молока. Оставшиеся 7 т сыворотки идут в отходы. В итоге страдает не только окружающая среда, но и эффективность производства молочных продуктов. Ученые из Уральского федерального университета (вуз — участник проекта «5−100») разработали фильтр, позволяющий выделить из оставшейся сыворотки белки, необходимые для производства спортивного питания.
В чистом виде этого элемента в природе не существует — он входит в состав руд и минералов. При добыче топлива для ядерных реакторов руду сначала измельчают до порошкообразного состояния, затем смешивают с щелочным или серным компонентом.
Далее уран извлекают из раствора с помощью особых сорбентов, которые впитывают именно этот элемент. После чего раствор пропускают через сито — керамическую пластину с крохотными отверстиями. Оно накапливает ураносодержащие компоненты, пропуская остальные элементы раствора.
Российские исследователи предположили, что точно так же можно извлекать и белки из сыворотки, остающейся после изготовления творога. Белковая масса этого кисломолочного продукта примерно на 70% состоит из казеина, остальные же белки сливаются в отходы — но их можно извлечь.
— Молоко представляет собой эмульсию — водный раствор, где плавают молекулы жира и белков, — поясняет доцент кафедры экспериментальной физики Уральского федерального университета Александр Черепанов. — Значит, подобрав правильный размер пор для фильтра, можно «задержать» эти белки и использовать для производства спортивного питания, в частности протеиновых смесей.
Устроен фильтр следующим образом. Через длинный и узкий цилиндр из керамики с порами быстро протекает поток сыворотки. Белки сквозь поры не проходят, оставаясь внутри цилиндра, но на поверхностях стенок не оседают, так как смываются потоком сыворотки.
Похожим образом добывают белок из сыворотки в Германии. Однако у немецких технологов фильтр сделан из полимерной мембраны. Сыворотка протекает сквозь него, оставляя молекулы белков на поверхности мембраны. Поэтому фильтр быстро забивается и нуждается в регулярной чистке.
Конечно, рано или поздно устройство российских ученых также забьется молекулами белков, но керамику легко почистить, например, мощной струей пара. Прослужить такой материал может 20−25 лет. Полимер же легко рвется и приходит в негодность, что заставляет соблюдать осторожность при чистке. Срок его службы в подобных устройствах составляет не более полугода.
Меньше отходов — больше кислорода
Сейчас на мировой рынок спортивного питания Россия свои товары практически не выставляет — самые популярные марки принадлежат США и странам ЕС. Наши компании используют сырье европейских производителей. Разработанный фильтр позволит использовать фактически бесплатное отечественное сырье (то есть, по сути, отходы) для изготовления протеина, что может способствовать созданию качественной и недорогой линейки российского спортпита.
— Сывороточный белок широко используется в спортивном питании, так как содержит все необходимые для организма аминокислоты, — рассказывает старший научный сотрудник Московского государственного университета пищевых производств Ирина Краснова. — Однако сейчас некоторые производители добавляют в протеиновые смеси соевые белки, которые дешевле, но менее ценны по аминокислотному составу.
Если по цене, показателям безопасности и качества (степени очистки, растворимости и др.) созданный концентрат будет выгодно отличаться от импортных аналогов, это позволит разработать российскую линейку конкурентоспособных продуктов спортивного питания, полагает эксперт.
— Сыворотку, остающуюся после производства творога, чаще всего сливают в канализацию, откуда она попадает в водоемы, — поясняет профессор кафедры экологии и промышленной безопасности МГТУ им. Н. Э. Баумана Борис Ксенофонтов. — Белки и жиры, содержащиеся в ней, активно потребляют кислород в процессе окисления. В итоге обитатели водоемов — рыбы и другие живые организмы — гибнут, не получая достаточного количества кислорода для поддержания жизнедеятельности. Поэтому выделение белков из сыворотки и дальнейшее использование в промышленности, безусловно, пойдет на пользу окружающей среде.
В планах исследователей — применение подобных фильтров для создания детского питания и молочных продуктов для компонентов десертов. Устройство позволит сделать их текстуру более легкой и воздушной.
Читайте также: Создан способ получать энергию из снега