Uzdatnianie Wody Serowarskiej: Klucz do Efektywności i Jakości w Przemysle Mleczarskim

Szczegóły: Opublikowano: 16. March 2026

Branża mleczarska odczuła skutki spadku cen wyrobów mleczarskich oraz wzrostu kosztów produkcji. Obecna sytuacja gospodarcza wpływa na produkcję w różnorodny sposób, a wzrost cen surowców stanowi wyzwanie dla firm produkcyjnych. Jednocześnie wprowadzanie coraz bardziej restrykcyjnych przepisów prośrodowiskowych wymaga od przedsiębiorstw dostosowania się do nowych standardów dotyczących emisji CO2 i efektywnego wykorzystania zasobów.

Konieczne modyfikacje w zakresie prowadzenia działalności wiążą się z nakładami finansowanymi, jednak mogą być one jednocześnie szansą na optymalizację kosztów produkcji, które w długoterminowej perspektywie pozwolą wygenerować oszczędności dzięki ograniczaniu strat w produkcji, redukcji zużycia mediów, w tym wody i energii, a także detergentów i ścieków.

Optymalizacja Procesów Produkcyjnych w Branży Mleczarskiej

Nowoczesne linie i urządzenia produkcyjne pozwalają zwiększyć efektywność produkcji przy jednoczesnym dopasowaniu do profilu działalności. Rozwiązania optymalizacyjne z uwzględnieniem bieżących oszczędności, środowiska, jak i lepszej koniunktury w przyszłości, są specjalnością firmy Tetra Pak, która swoim klientom oferuje ponad 100 linii pakujących oraz ponad 1500 urządzeń do przetwarzania płynnej żywności. Tetra Pak pomaga ograniczać rosnące koszty choćby poprzez dostarczanie podzespołów technologicznych, które ograniczają zużycie energii elektrycznej.

Ograniczenie marnotrawstwa energii może odbywać się poprzez zakup jednego elementu linii lub modernizację już posiadanego urządzenia - jest to rozwiązanie, które przy mniejszych nakładach niż w przypadku wymiany całej linii, pozwala znacznie zmniejszyć koszt energii, niezbędnej do funkcjonowania zakładu.

Dążąc do osiągnięcia zerowej emisji gazów cieplarnianych netto w łańcuchu wartości, Tetra Pak nieustannie pracuje nad innowacjami w zakresie wodo- i energooszczędnych linii przetwórczych, przeznaczonych dla branży mleczarskiej. Przykładem jest technologia OneStep zastosowana w linii grzewczej UHT 2.0, która łączy separację, standaryzację, mieszanie, obróbkę cieplną UHT i wiele innych procesów w jednym etapie produkcyjnym, przez co produkcja staje się bardziej wydajna.

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

Rozwiązanie to pozwoliło wyeliminować etapy pasteryzacji oraz przechowywania pośredniego, co skraca czas przetwarzania nawet z dwóch dni do zaledwie kilku godzin, usprawniając proces produkcyjny. Jednocześnie mniejsza liczba zbiorników o niższej pojemności zmniejsza zużycie środków myjących i zajmuje mniej miejsca. Przekłada się to na ograniczenie zużycia mediów oraz pozwala ograniczyć straty.

Innowacyjne Linie Serowarskie

Optymalizacja może dotyczyć także innych wyrobów mleczarskich, np. serów. Stworzone przez Tetra Pak Centrum Produkcyjne w Olsztynie wspiera partnerów w całościowym projektowaniu funkcjonalnych, kompleksowych linii serowarskich, łączących możliwość produkcji różnych rodzajów sera w obrębie jednej linii, co pozwala zróżnicować ofertę produktową przy obniżonych nakładach inwestycyjnych na rozbudowę kilku linii produkcyjnych.

Przykładem jest koncepcja hybrydowej linii serowarskiej do produkcji serów półtwardych, twardych oraz typu mozzarella, zaprojektowana przez wysoko wykwalifikowanych specjalistów z różnych dziedzin, takich jak technologia żywności, konstrukcja maszyn, technologia produkcji i wytwarzania, automatyka i kontrola jakości. W projektowaniu linii hybrydowej uwzględniono urządzenia, których wydajność energetyczna pozwala na ograniczenie kosztów związanych z opłatami za energię elektryczną, ale nie tylko.

Najważniejszym elementem tego rozwiązania jest system tac ociekowych do zbierania serwatki, służący jednocześnie jako element transportujący formy. Podczas prasowania końcowego formy serowarskie znajdują się w tacy ociekowej, gdzie zbierana jest cała serwatka z danej formy. Bezpośrednio po każdym cyklu prasowania serwatka zbierana jest do dalszej obróbki. Opróżniona taca jest automatycznie myta, zanim zostanie napełniona nową formą z serem. Dzięki temu urządzenie nie wymaga mycia w systemie CIP (ang. Cleaning-in-place), a jedynie mycia pianowego raz w miesiącu.

Pozwala to nie tylko na efektywną pracę i ograniczenie liczby przestojów w produkcji, ale także zapewnia oszczędności w obszarze zużycia energii oraz środków myjących, co dodatkowo ogranicza wpływ produkcji na środowisko. Wszystko to potwierdza, że rozwiązania optymalizacyjne pozwalają z jednej strony generować oszczędności dla producentów, a z drugiej są spójne ze strategią Zielonego Ładu, będąc jej ważnym elementem.

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Techniki Membranowe w Przetwórstwie Mleka

Trwające już od kilku dekad prace nad technikami filtracji membranowej wciąż przynoszą zadowalające efekty w zakresie rozdziału mieszanin ciekłych. Techniki takie jak nanofiltracja NF, ultrafiltracja UF czy mikrofiltracja MF stanowią obecnie źródło niezwykle cennej, praktycznej wiedzy w zakresie separacji składników mleka i nie tylko. Specjaliści z branży mleczarskiej mogą czerpać wiedzę na temat tych skutecznych metod rozdziału oraz korzystać z wieloletniego doświadczenia dostawców modułów membranowych. Modułem membranowym nazywany jest element instalacji, w którym umieszczona jest membrana - półprzepuszczalna przegroda stanowiąca istotę procesu.

W przemyśle mleczarskim mleko musi zostać przygotowane w odpowiedni, higieniczny i „mikrobiologicznie czysty” sposób - przez wiele lat cel ten osiągano stosując pasteryzację. Przełom przyniosły właśnie techniki separacji membranowej, a zakłady mleczarskie rozpoczęły masową produkcję mleka o przedłużonej trwałości. Mleko o przedłużonej trwałości - w skrócie ESL (Extended Shelf Life), to znany zakładom mleczarskim produkt, który dzięki mikrofiltarcji, zachował smak świeżego mleka oraz trwałość. Co prawda zamknięte w kartonowym opakowaniu mleko UHT może być przechowywane w warunkach temperatury pokojowej przez długie miesiące, to jednak w wyniku procesów pasteryzacji, sterylizacji, mleko traci wiele składników odżywczych, a dodatkowo spada wartość sensoryczna produktu.

W procesie produkcji mleko surowe początkowo schładza się do temperatury około 2-4°C, następnie poddawane jest wirowaniu na wirówkach przy temperaturze 45-60°C i w zależności od założonej przez producenta końcowej zawartości tłuszczu w produkcie, normalizuje się ilość tłuszczu do wymaganego poziomu. Gdy poziom tłuszczu jest satysfakcjonujący, następuje mikrofiltracja, a kolejnym etapem jest homogenizacja mleka. W wyniku procesu homogenizacji prowadzonej w homogenizatorach, kuleczki tłuszczu zawarte w mleku ulegają rozbiciu na wiele mniejszych. Dzięki temu nie następuje podstój tłuszczu. Ponadto produkt zyskuje większą stabilność.

Dobrym rozwiązaniem okazało się połączenie technik membranowych oraz pasteryzacji do produkcji mleka ESL. Efektem tego połączenia powinien być produkt stabilny, pozbawiony mikroorganizmów chorobotwórczych czy martwych komórek. Taki szczelnie zamknięty produkt może być przechowywany w warunkach chłodniczych nawet 21 dni. Zastosowanie mikrofiltracji w produkcji mleka ESL pozwala na usunięcie niepożądanych drobnoustrojów chorobotwórczych przy zachowaniu nieznacznie zmienionej zawartości witamin i minerałów oraz walorów smakowych. Redukcja ilości mikroorganizmów sięga 99,99%.

Mikrofiltracja to jedna z technik separacji membranowej. W mikrofiltracji, półprzepuszczalną przegrodę stanowi najczęściej porowata membrana ceramiczna. W przypadku stosowania membran do produkcji mleka ESL wykorzystuje się te o średnicy porów z zakresu 0,8-1,4 µm. Innowacyjność w technikach membranowych to także efektywna konstrukcja samych membran i ich kanałów. Zastosowanie kształtu kanałów membran innych niż okrągłe pozwoliło tym samym na efektywne i skuteczne zwiększenie powierzchni filtracji.

Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem

Takie rozwiązanie to znak rozpoznawczy firmy TAMI Industries, która posiada bogate doświadczenie w zakresie dostarczania swoich rozwiązań w przemyśle mleczarskim. TAMI Industries od lat projektuje, wytwarza i wdraża rozwiązania oparte na technikach separacji membranowej. Na rynku można znaleźć także rozwiązania firm GEA, Mlekomat, Alfa Laval, Milk Hydrosan. Ważnym elementem w ciągu technologicznym jest wspomniane odtłuszczenie mleka, ze względu na zapychanie porów membran przez zbyt duże kuleczki tłuszczowe.

Ciśnienienie transmembranowe powstaje w wyniku różnicy ciśnień hydrostatycznych pomiędzy stroną cieczy pompowanej równolegle do powierzchni membrany, a stroną permeatu. Pod wpływem tych czynników jedne składniki mieszaniny (nadawy) przenikają przez membranę tworząc strumień permeatu, pozostałe zaś tworzą zatężony strumień zwany retentatem. Przepływ cieczy zachodzi równolegle do powierzchni membrany. Techniki membranowe są obszarem ciągłych innowacji produktowych i technologicznych.

Producenci membran oferują udoskonalone wyroby pozwalające na realizację nowych aplikacji, bądź też prowadzenie znanych wcześniej procesów w sposób bardziej wydajny i ekonomiczny. Dostawcy instalacji membranowych oferują z kolei nowe rozwiązania techniczne i technologiczne, zwiększając efektywność prowadzonych procesów membranowych. Obserwując tendencje na rynku europejskim i krajowym można zauważyć wzrost zainteresowania wykorzystaniem technik membranowych - zwłaszcza mikrofiltracji - do produkcji m.in. wyrobów mleczarskich o wydłużonym terminie przydatności lub też o lepszych parametrach jakościowych.

Inną z obserwowanych tendencji jest wzrost wykorzystania technik membranowych do produkcji specjalistycznych surowców i półproduktów wykorzystywanych jako dodatki do produktów spożywczych lub suplementów diety. Komponenty te są możliwe do uzyskania m.in. dzięki zaawansowanym technikom separacji membranowej, wykorzystującym najczęściej kombinację kilku ciśnieniowych technik membranowych, m.in. mikro-, ultra- czy nanofiltracji. Coraz częściej także stosowane są procesy hybrydowe, wykorzystujące różne procesy separacyjne, jak np. prądowe techniki membranowe (elektrodializa).

Wspomniana wcześniej mikrofiltracja jest najnowszą i najdynamiczniej rozwijającą się techniką filtracji membranowej w mleczarstwie. Szeroki zakres granic rozdziału membran mikrofiltracyjnych oferuje rozległe możliwości ich zastosowania - nie tylko do coraz powszechniejszych aplikacji z zakresu usuwania bakterii i przetrwalników z mleka, czy też solanki serowarskiej, ale coraz częściej także do frakcjonowania składników mleka, maślanki, czy też słodkiej i kwaśnej serwatki.

Najnowszą aplikacją jest mikrofiltracja serwatki kwaśnej w celu jej odpylenia, odtłuszczenia i redukcji poziomu mikroflory bakteryjnej. Tak przygotowana serwatka jest całkowicie pozbawiona pyłu kazeinowego, odznacza się znaczącą redukcją poziomu OLD, zawiera całość białek serwatkowych i jest doskonałym produktem do dalszego zatężania metodą nanofiltracji lub odwróconej osmozy oraz demineralizacji i odkwaszania przy pomocy elektrodializy. Instalacja mikrofiltracji zastępuje w takim przypadku wirówkę odtłuszczającą, pasteryzator i wirówkę klaryfikującą, pozwalając jednocześnie na uzyskanie lepszych parametrów jakościowych serwatki oczyszczonej. Uzyskiwany w trakcie procesu koncentrat pyłu kazeinowego i tłuszczu o s.m. > 23% stanowi pełnowartościowy produkt do dalszego wykorzystania.

Inaczej, niż w przypadku procesów ultrafiltracji, nanofiltracji, czy odwróconej osmozy, w których dominującą pozycję zajmują membrany polimerowe, w przypadku instalacji mikrofiltracyjnych bardzo często lub też wyłącznie (usuwanie bakterii i przetrwalników z mleka, czy serwatki) wykorzystywane są membrany ceramiczne. Jak dowodzi praktyka przemysłowa, instalacje ceramiczne, pomimo wyższych kosztów inwestycyjnych, okazały się niezawodną i atrakcyjną alternatywą dla układów opartych na membranach polimerowych.

Kilkukrotnie wyższa wydajność filtracji z jednostki powierzchni, wysoka selektywność rozdziału składników, długa żywotność, łatwość i niski koszt regeneracji chemicznej membran to podstawowe zalety membran ceramicznych, które sprawiły, iż membrany te znalazły zastosowanie już w kilkudziesięciu przemysłowych instalacjach w polskich zakładach mleczarskich, Firma Intermasz - Filtracja membranowa, specjalizuje się w aplikacjach szerokiego zakresu technik membranowych w przemyśle mleczarskim.

Membrany polimerowe należą do grupy membran organicznych i otrzymywane są z materiałów takich jak polisulfon, poliamid czy octan celulozy. Podstawowym mankamentem pracy z membranami organicznymi jest ich ograniczona stabilność chemiczna w przypadku kontaktu z roztworami wodnymi o skrajnych wartościach pH oraz z roztworami zawierającymi rozpuszczalniki organiczne. Membrany ceramiczne zaliczane są do grupy membran nieorganicznych stanowiących alternatywę dla membran polimerowych, wykazując większą od nich odporność chemiczną.

Na świecie jest tak naprawdę kilku liczących się producentów membran ceramicznych, podczas gdy polimery wytwarzane są przez licznych producentów. Membrany ceramiczne są chętnie wybierane ze względu na wyższą wydajność filtracji z jednostki powierzchni, wyższą selektywność rozdziału składników mleka, długą żywotność i prostotę regeneracji.

Innym wykorzystaniem technik separacji membranowej jest zatężanie składników przed procesem zagęszczania bądź przed procesem suszenia rozpyłowego, do odtłuszczenia serwatki, frakcjonowania składników mleka, maślanki czy serwatki zarówno słodkiej jak i kwaśnej, frakcjonowania białek mleka przy produkcji koncentratów kazeinowych czy do standaryzacji kazeiny, a także zmniejszenie ilości związków mineralnych pozostałych w serwatce, odzyskiwanie tłuszczu z maślanki.

Dostawcy rozwiązań filtracji membranowej przeznaczonej do zastosowań w przemyśle spożywczym skupiają się również na tym, aby proces przebiegał w warunkach higienicznych, a czystość mikrobiologiczna produktu nie była poddawana w wątpliwość. Niezwykle ważna jest fachowa wiedza, doświadczenie i znajomość procesu, aby w pełni zadowolić klienta z branży spożywczej. Zachowanie standardów i określonych procedur przyczynia się do zachowania jakości, niezawodności i poprawnej pracy oferowanych produktów.

Warto dodać, że procesy membranowe to zaawansowane technicznie rozwiązania. W celu doprowadzenia do jak najbardziej wydajnej, efektywnej filtracji z zachowaniem wysokich standardów higieny i maksymalnego uzysku produktu przy zrównoważonych kosztach eksploatacji, bardzo ważny jest prawidłowy dobór właściwej membrany, która sprosta procesowi filtracji.

Specjaliści analizują wiele aspektów takich jak wydajność z jednostki powierzchni, opory filtracji, graniczną rozdzielczość membran, siłę napędową procesu rozdziału, fouling, właściwości membran ze względu na materiał, z którego są wykonane i szereg innych obliczeń, charakterystyk i zależności. Szansą na utrzymanie się na rynku wydają się być nowe produkty, nowi odbiorcy, ciągły rozwój, postęp w zakresie stosowanych technik i technologii.

Techniki separacji membranowej to przyszłość dla przemysłu mleczarskiego, w którą należy zainwestować już teraz.

Stabilizacja Mikrobiologiczna Solanek Serowarskich

Solenie to bardzo ważny etap w procesie technologicznym produkcji serów. Decyduje on o cechach sensorycznych produktu końcowego (smak, twardość), ale także zapewnia mu trwałość i zabezpiecza przed działaniem drobnoustrojów. Proces solenia polega na umieszczeniu sera w roztworze, nazywanym solanką. Istotne są tutaj takie parametry jak stężenie solanki, jej temperatura oraz czas solenia.

Szczególną uwagę należy zwrócić na czystość solanek, ponieważ mogą one stanowić źródło zanieczyszczeń mikrobiologicznych serów. W jaki sposób można się przed tym uchronić? Stopniowe zwiększanie się poziomu zanieczyszczeń w solance jest jednym z najczęściej obserwowanych problemów podczas procesu produkcji sera. Wraz z upływem czasu pojawiają się w niej poszczególne składniki sera, takie jak sól, białka, tłuszcze i laktoza, ale również bakterie.

Proces stabilizacji mikrobiologicznej polega na zastosowaniu różnych metod (fizycznych lub chemicznych) w celu ograniczenia rozwoju niepożądanych mikroorganizmów, które mogą wpłynąć negatywnie na parametry i jakość wyrobu gotowego. Wysoka zawartość soli w solance, która mieści się w przedziale 16-19%, powoduje wzrost jej ciśnienia osmotycznego i obniżenie aktywności wody. W połączeniu z niskim poziomem pH, (sięgającym zwykle 4,8-5,2 a czasami nawet 4,5) oraz niską temperaturą solanki (12-15°C), prowadzi to do stabilizacji mikrobiologicznej roztworu.

Pomimo iż pH nie leży w zakresie optimum wzrostu drobnoustrojów i nie sprzyja ich rozwojowi, pewne grupy bakterii rozmnażają się i rozwijają w niesprzyjającym środowisku. Do tej grupy mikrobów, oprócz pleśni, należą również bakterie z rodziny enterobacteriaceae, zdolne do rozkładu laktozy.

Metody Fizyczne Stabilizacji Solanki

Pasteryzacja: Polega na poddawaniu roztworu solankowego działaniu podwyższonej temperatury. Głównym problemem w jej zastosowaniu jest fakt, iż duże stężenie NaCl w solance, które jest poddawane temu procesowi prowadzi do niszczenia jonów Na+ i Cl-.
Mikrofiltracja: Metoda ta polega na oczyszczaniu roztworu solankowego z zanieczyszczeń z wykorzystaniem systemu filtracyjnego. Jest ona skuteczna, ale warunkiem koniecznym do uzyskania efektu jest zastosowanie odpowiedniej wielkości porów materiału podziałowego.

Metody Chemiczne Stabilizacji Solanek

Metody chemiczne stabilizacji solanek polegają na wprowadzaniu do roztworu różnych substancji chemicznych, które zmieniając parametry solanki zapobiegają ich rozwojowi lub całkowicie je eliminują.

Wprowadzenie dodatkowych ilości chlorku sodu: Jest to najstarsza i najtańsza metoda chemiczna stabilizacji, a jednocześnie gwarantuje skuteczność jeżeli chodzi o uzyskanie zadawalającego efektu mikrobiologicznego.
Wykorzystanie ozonu: Działanie stabilizujące obserwowane jest przy wprowadzeniu gazu aktywnego do solanki na poziomie 6-10 ppm. Jest to stosunkowo tania i skuteczna metoda chemiczna.
Wykorzystanie srebra: Wykorzystanie srebra do usuwania zanieczyszczeń mikrobiologicznych z solanek serowarskich jest metodą bezpieczna oraz skuteczną.
Wykorzystanie nadtlenku wodoru: Jest to metoda tania i bezpieczna, pod warunkiem zastosowania perhydrolu o jakości spożywczej. Skuteczność metody nadtlenkowej można znacząco zwiększyć poprzez połączenie perhydrolu z inną substancją chemiczną, a mianowicie z kwasem nadmlekowym.

Badania wykazały, że skuteczność mieszaniny nadtlenku wodoru z kwasem mlekowym w stabilizacji solanek jest blisko 100-krotnie wyższa niż zastosowanie w metodzie tylko nadtlenku. Mechanizm działania mieszaniny polega na tym, że kwas nadmlekowy jest przez mikroby pochłaniany dokładnie na tej samej drodze, jaką wykorzystują one przy odżywianiu kwasem mlekowym. Kwas nadmlekowy jest bezpieczny dla bakterii fermentacji mlekowej, jako że te nie wykorzystują kwasu mlekowego jako organicznego źródła węgla w procesie odżywiania. Do wykonania stabilizacji mikrobiologicznej polecane jest zastosowanie preparatu Hysepta M1-FG TM, który jest roztworem zawierającym aktywny tlen oraz kwas nadmlekowy. Produkt jest wytwarzany wyłącznie z substratów jakości spożywczej (ang. food grade).

Pojemność buforowa solanki (w aspekcie pH) zwiększa się wraz z jej wiekiem. Należy również zachować minimalny czas dezynfekcji przed wprowadzeniem kolejnej porcji serów do stabilizowanej za pomocą preparatu solanki. Dezaktywacja grzybów strzępkowych i wirusów, w tym bakteriofagów, wymaga około 15 minut.

Przykłady Zastosowań i Innowacji

Holenderska farma serowarska Novelle Kaas zapewniła bezpieczną produkcję serów z surowego mleka dzięki zastosowaniu metody raslyzacji - technologii oszczędzającej energię i wodę, opracowanej przez duńską firmę Lyras. Metoda zapewnia wysokie bezpieczeństwo żywności oraz doskonały smak, ponieważ naturalne witaminy, enzymy i białka w serze pozostają nienaruszone. Raslyzacja wykorzystuje kombinację światła UV i przepływu turbulentnego do skutecznej dezaktywacji bakterii.

W gospodarstwie mleczarskim w zachodnich Niemczech, które przetwarza mleko na miejscu, stosowane są starannie dobrane produkty marki WEICON, przynoszące bezpośrednie korzyści również technologii rolniczej. Produkty WEICON z certyfikatem NSF są używane w mleczarni, gdzie obowiązują surowe przepisy dotyczące higieny.

Czujniki przewodności, takie jak LDL101 i LDL220, odgrywają ważną rolę w monitorowaniu jakości wody w różnych procesach, od uzdatniania wody ultraczystej po monitorowanie zasolenia wody chłodzącej i optymalizację procesów CIP.

Tabela 1. Przykłady zastosowania czujników przewodności ifm w przemyśle mleczarskim i spożywczym

Zastosowanie	Czujnik	Korzyści
Monitorowanie jakości ultraczystej wody	LDL101	Zapewnienie czystości wody kluczowej dla jakości produktu i niezawodności procesu.
Monitorowanie wydajności filtra w systemach czyszczenia części	LDL101	Zapewnienie stałej jakości wody ultraczystej.
Monitorowanie poziomu zanieczyszczenia środka czyszczącego	LDL220	Oszczędność zasobów poprzez wielokrotne wykorzystanie środka czyszczącego.
Monitorowanie stężenia soli w wodzie chłodzącej	LDL2xx	Automatyczny pomiar stężenia soli, eliminacja kosztownych korekt.
Optymalizacja procesów CIP	LDL220	Informacje o postępie cyklu czyszczenia, zapobieganie zanieczyszczeniu produktu.
Wyraźna separacja faz w systemach CIP	LDL100	Zwiększona wydajność systemów CIP.

tags: #uzdatnianie #wody #serowarskiej