Введение. В современной науке и практике все чаще используются мембранные процессы. Данная технология способна решать любые задачи по фильтрации, концентрированию и очистке пищевых компонентов. Один из видов мембранных процессов – баромембранная технология, которая используется в разных отраслях, таких как: пищевая, химическая и биотехнологическая промышленность. Одним из перспективных направлений пищевой и биотехнологической отрасли является производство желатина разных марок и категорий. За последнее время в России увеличилось использование мембранных технологий, поэтому рынок мембран плотно закрепился и проходит стадию формирования [1]. Желатин – это водорастворимый белок, имеющий молекулярную массу от 20 до 250 кДа. Желатин получают из кожи и костей животных. Его широко применяют в производстве пищевых продуктов и фармацевтическом производстве. В пищевой промышленности желатин является одним из водорастворимых полимеров, который можно использовать для улучшения стабильности и консистенции пищевых продуктов [2]. Желатин состоит из уникальной последовательности аминокислот. На рисунке 1 представлена химическая структура желатина, которая содержит повторяющиеся последовательности триплетов глицин – X – Y, где X и Y часто представляют собой аминокислоты пролина и гидроксипролина [3].    Рис. 1. Химическая структура желатина Технология производства желатина достаточно сложная и продолжительная по времени. Основные стадии производства могут продолжаться от 15 ч до 12 недель. При этом самым энергозатратным является процесс концентрирования желатиновых бульонов, обычно их концентрируют до содержания сухих веществ от 12 до 35 %. На рисунке 2 представлена классическая схема производства желатина [4, 5].   Обезжиренная кость Дробление на кусочки10–40 мм Обрезки шкуры крупнорогатого скота волосогонного золения Свиные шкуры Деминерализация 4–7 %-й HCl, 7–10 дней Золение оссеина5–15 %-м Ca(OH)2,3–8 нед. Золение5–15 %-м Ca (OH)2,5–12 нед. Промывка водой Кислотная обработка1–5 %-й HCl, H2SO3, H3PO4, H2SO4, 10–30 ч Промывка водой от избытка кислоты Промывка водой 15–30 ч Нейтрализация Экстракция желатина Консервирование бульонов Фильтрация Концентрирование до содержания сухих веществ 12–35 % Застудневание Сушка при t 30–60 °С Дробление  Рис. 2. Классическая схема производства желатина из костного сырья  После стадии экстракции экстрагированные разбавленные растворы желатина концентрируют и фильтруют. Традиционный метод концентрирования – испарение желатиновых бульонов в три стадии: предварительное концентрирование, основное концентрирование и завершающая стадия для высокой концентрации. Традиционный метод имеет некоторые недостатки, такие как потребление большого количества энергии, выброс углеводородов в атмосферу [6].При производстве желатина требуются большие тепловые энергозатраты, так как технология производства связана с отделением влаги, поэтому возникла потребность в изучении повышения эффективности производства желатина методом баромембранных технологий [7, 8].С целью ресурсосбережения предлагается использовать ультрафильтрацию на этапе концентрирования желатиновых бульонов. Ультрафильтрационные установки имеют ряд преимуществ для производства пищевых продуктов, одно из основных – снижение количества вакуум-выпарных аппаратов за счет применения ультрафильтрационных установок, которые в свою очередь удаляют большую часть свободной влаги из желатинового бульона. При всех плюсах имеется и недостаток – высокая стоимость промышленного оборудования для реализации баромембранных технологий на производстве.Цель исследования: изучение влияния условий эксплуатации ульрафильтрационных мембран на концентрационные характеристики растворов желатина.Задачи исследования: дать характеристику используемой ультрафильтрационной установке; установить рабочие параметры для проведения ультрафильтрации желатиновых бульонов; исследовать влияние процесса ультрафильтрации на физико-химические показатели желатинового бульона и продуктов его фильтрации.Объекты и методы исследования. Объектом исследования являлся желатиновый бульон. В экспериментальных исследованиях использовали лабораторную ультрафильтрационную установку МФУ-Р-45-300 (Россия). В качестве фильтрующих элементов использовали полимерные ультрафильтрующие элементы ЭРУ (Россия) в количестве 3 штук. Контролируемое давление находилось в пределах 3,0 Бар, с перепадом в напорном и возвратном коллекторе не более 0,2–0,5 кгс/см2. Содержание белка определяли на анализаторе общего азота (белка) RAPID N ELEMENTAR, работающего по методу Дюма – сжигание пробы с регистрацией общего азота на детекторе теплопроводности. Определение содержания сухих веществ производили на рефрактометре ИРФ-454Б2М. Пробу предварительно разбавляли водой. Результат умножали на коэффициент разведения. Концентрацию ионов водорода (величину рН) определяли экспресс-методом с помощью рН-метра модели Testo 206-pH2. Экспериментальные исследования проводились на базе НИИ биотехнологии Кемеровского государственного университета. Работа выполнена в рамках гранта Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ (НШ-2694.2020.4).Результаты исследования. С целью исследования баромембранных технологий в процессе производства желатина использовали ультрафильтрационную установку МФУ-Р-45-300. Данная мембранная фильтрационная система МФУ-Р предназначена для фильтрации различных растворов. Она позволяет получать концентраты или фильтраты растворов, отделяя молекулы различных размеров в зависимости от установленных мембран. Внешний вид ультрафильтрационной установки МФУ-Р-45-300 представлен на рисунке 3.    Рис. 3. Ультрафильтрационная установка МФУ-Р-45-300 Установка оснащена тремя фильтрационными аппаратами, укомплектованными полимерными фильтрационными рулонными элементами ультрафильтрации с размерами пор от 5 до 100 кДа, что позволяет получить белковый концентрат с высокой молекулярной массой. Также установка имеет теплообменник, позволяющий регулировать температуру фильтруемой жидкости. Конструкция позволяет при необходимости производить процесс фильтрации в непрерывном режиме, получая необходимый объем фильтрата или степень концентрации раствора. Технические характеристики ультрафильтрационной установки МФУ-Р-45-300 представлены в таблице.  Технические характеристики ультрафильтрационной установки МФУ-Р-45-300 ПараметрДанныеКоличество аппаратов разделения, одновременно монтируемых на установке, шт.1–3Тип аппаратаАРС-0.25Количество фильтрационных элементов, шт.3Номинальный порог задержания в нанофильтрационном элементе, Да400Рабочее давление, Мпа, не более0,6Температура рабочей среды, оС, не более50pH рабочей среды2–11Минимальный удерживаемый объем установки, л3,0–3,5Напряжение питания, В220Частота тока, Гц50Установочная мощность, кВт1,3Масса, кг55Габаритные размеры, смДлина982Ширина420Высота1261  Для фильтрации использовали полимерные УФ-мембраны ЭРУ, которые обеспечивают разделение исходного продукта на ретентат (концентрат) и пермеат (фильтрат). В своем составе ретентат имеет белки и незначительное количество минеральных веществ, которые переходят в него в процессе фильтрации исходного раствора. При этом пермеат в своем составе имеет отфильтрованные соли и минералы [9]. УФ-мембраны представлены на рисунке 4.    Рис. 4. Полимерные УФ-мембраны ЭРУ Принципиальная схема экспериментальной установки УФ для концентрирования раствора желатина представлена на рисунке 5.    Рис. 5. Принципиальная схема экспериментальной установки УФ для концентрирования раствора желатина: 1 – вход фильтруемой жидкости; 2 – выход фильтрата; 3 – слив концентрата; 4 – выход промывной воды; Е1 – приемная емкость; АР – фильтрационный аппарат; Н1 – циркуляционный насос; М – манометр; Т1 – термометр; Т01 – теплообменник  С целью исследования влияния баромембранных технологий на процесс производства желатина в приемную емкость Е1 помещали полученный экстракционным методом желатиновый бульон в количестве 10 л. Контролируемое давление находилось в пределах 3,0 Бар, с перепадом в напорном и возвратном коллекторе не более 0,2–0,5 кгс/см2.Для изучения эффективности применения ультрафильтрационного метода концентрирования желатиновых бульонов определяли физико-химические показатели желатинового бульона и полученных в ходе фильтрации продуктов (пермеат и ретентат). Результаты представлены на рисунке 6.   Рис. 6. Физико-химические показатели желатинового бульона и продуктов его фильтрации По результатам полученных данных можно сделать вывод, что использование ультрафильтрации полимерными мембранами при давлении в пределах 3,0 Бар в процессе концентрирования желатиновых бульонов дало возможность сконцентрировать раствор по отношению к белкам контрольного образца (исходного желатинового бульона) на 61,97 %, по отношению к сухим веществам – на 62,88 %. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности применения баромембранных технологий, в том числе ультрафильтрационных методов, в технологических процессах производства желатина. Также можно предположить, что использование рассмотренных методов способствует получению более качественного, высокомолекулярного белка – желатина, который востребован в пищевой и биомедицинской промышленностях.Выводы. Таким образом, при использовании баромембранных технологий в процессе производства желатина, а именно в процессе концентрирования на ультрафильтрационной установке МФУ-Р-45-300, оснащенной полимерными фильтрационными рулонными элементами ультрафильтрации с размерами пор от 5 до 100 кДа, при рабочем давление в пределах 3,0 Бар, с перепадом в напорном и возвратном коллекторе не более 0,2–0,5 кгс/см2, удалось сконцентрировать желатиновый раствор по отношению к белкам контрольного образца (исходного желатинового бульона) на 61,97 %, по отношению к сухим веществам – на 62,88 % соответственно. Полученные показатели свидетельствуют о высокой эффективности использования данных технологий в процессе концентрирования желатиновых бульонов.