Молочные предприятия ежедневно производят огромные объемы сточных вод, в которых содержатся патогенные микроорганизмы, органические соединения, питательные вещества и другие загрязнители. Эти воды требуют обязательной очистки перед сбросом, поскольку несут угрозу здоровью людей и экологии. Обычно такие предприятия строят собственные очистные сооружения, чтобы справляться с изменчивым составом и большим количеством загрязненных стоков.
В последние годы в центре внимания исследователей оказалась технология нанопузырьков. Маниша Мохан, профессор и обладатель кафедры Альфреда по молочному производству в Университете штата Южная Дакота (SDSU), совместно с магистрантом FNU Акшитом, изучила потенциал нанопузырьков для очистки сточных вод на молочных заводах. Технология быстро распространилась в различных отраслях: от медицины до агротехнологий и водоочистки. Впервые Мохан столкнулась с нанопузырьками в Новой Зеландии, где их применяют для продления срока хранения рыбы после вылова.
Нанопузырьки поразительно малы — примерно в 2 500 раз меньше зерна соли. Их получают при помощи специального генератора: жидкость прокачивается через устройство, где благодаря гидродинамической кавитации в зонах низкого давления образуются мельчайшие пузырьки газа. В отличие от обычных пузырей, нанопузырьки не всплывают, а остаются стабильно взвешенными в жидкости месяцами. За счет большого отношения площади поверхности к объему они активно взаимодействуют с растворенными веществами, ускоряют окислительные процессы и улучшают разрушение органических загрязнений.
В лабораторных исследованиях Мохан и Акшита применение нанопузырьков в сточных водах молочных производств дало заметные результаты: биохимическая потребность в кислороде (БПК) снизилась на 10,6%, химическая потребность в кислороде (ХПК) — на 5,77%, количество взвешенных частиц уменьшилось на 16,5%, а содержание растворенного кислорода выросло на 134%. Такие показатели свидетельствуют о более эффективном и экологичном процессе очистки воды.
В 2024 году один из крупнейших переработчиков молока в Южной Дакоте — компания Valley Queen Cheese в городе Милбанк — стала первым предприятием, внедрившим очистку сточных вод с помощью нанопузырьков. Результат оказался настолько успешным, что теперь на заводе полностью отказались от применения химикатов при очистке, а эффективность работы очистных сооружений существенно увеличилась.
Использованный на заводе генератор нанопузырьков был приобретен у коммерческого производителя, однако команда Мохан выявила направления для дальнейшей доработки технологии с учетом специфики молочной промышленности. Для этого SDSU объединила усилия с Инженерным колледжем имени Джерома Дж. Лора, чтобы разработать специализированный и более эффективный генератор нанопузырьков для пищевых производств.
Сейчас ученые сосредоточены на создании комплексных и устойчивых решений для пищевой промышленности, стремясь не только повысить эффективность очистки, но и снизить общее воздействие на окружающую среду. Весной прошлого года Мохан и Акшит опубликовали обзор применения нанопузырьковой технологии в молочной промышленности в журнале Trends in Food Science & Technology.
Внедрение нанопузырьков в отрасли открывает новые перспективы для экологически безопасных и экономичных технологий водоочистки. Как отмечает команда исследователей, «мы стремимся к тому, чтобы каждый этап пищевой переработки был максимально эффективным и устойчивым».
Изображение носит иллюстративный характер
В последние годы в центре внимания исследователей оказалась технология нанопузырьков. Маниша Мохан, профессор и обладатель кафедры Альфреда по молочному производству в Университете штата Южная Дакота (SDSU), совместно с магистрантом FNU Акшитом, изучила потенциал нанопузырьков для очистки сточных вод на молочных заводах. Технология быстро распространилась в различных отраслях: от медицины до агротехнологий и водоочистки. Впервые Мохан столкнулась с нанопузырьками в Новой Зеландии, где их применяют для продления срока хранения рыбы после вылова.
Нанопузырьки поразительно малы — примерно в 2 500 раз меньше зерна соли. Их получают при помощи специального генератора: жидкость прокачивается через устройство, где благодаря гидродинамической кавитации в зонах низкого давления образуются мельчайшие пузырьки газа. В отличие от обычных пузырей, нанопузырьки не всплывают, а остаются стабильно взвешенными в жидкости месяцами. За счет большого отношения площади поверхности к объему они активно взаимодействуют с растворенными веществами, ускоряют окислительные процессы и улучшают разрушение органических загрязнений.
В лабораторных исследованиях Мохан и Акшита применение нанопузырьков в сточных водах молочных производств дало заметные результаты: биохимическая потребность в кислороде (БПК) снизилась на 10,6%, химическая потребность в кислороде (ХПК) — на 5,77%, количество взвешенных частиц уменьшилось на 16,5%, а содержание растворенного кислорода выросло на 134%. Такие показатели свидетельствуют о более эффективном и экологичном процессе очистки воды.
В 2024 году один из крупнейших переработчиков молока в Южной Дакоте — компания Valley Queen Cheese в городе Милбанк — стала первым предприятием, внедрившим очистку сточных вод с помощью нанопузырьков. Результат оказался настолько успешным, что теперь на заводе полностью отказались от применения химикатов при очистке, а эффективность работы очистных сооружений существенно увеличилась.
Использованный на заводе генератор нанопузырьков был приобретен у коммерческого производителя, однако команда Мохан выявила направления для дальнейшей доработки технологии с учетом специфики молочной промышленности. Для этого SDSU объединила усилия с Инженерным колледжем имени Джерома Дж. Лора, чтобы разработать специализированный и более эффективный генератор нанопузырьков для пищевых производств.
Сейчас ученые сосредоточены на создании комплексных и устойчивых решений для пищевой промышленности, стремясь не только повысить эффективность очистки, но и снизить общее воздействие на окружающую среду. Весной прошлого года Мохан и Акшит опубликовали обзор применения нанопузырьковой технологии в молочной промышленности в журнале Trends in Food Science & Technology.
Внедрение нанопузырьков в отрасли открывает новые перспективы для экологически безопасных и экономичных технологий водоочистки. Как отмечает команда исследователей, «мы стремимся к тому, чтобы каждый этап пищевой переработки был максимально эффективным и устойчивым».
