Основные технологические моменты и проблемы переработки сыворотки

Проблема переработки сыворотки актуальна как никогда. Увеличение производства творога и творожных изделий приводит к значительному увеличению количества сыворотки как побочного продукта переработки молока, что приводит к значительному снижению эффективности производства и загрязнению окружающей среды. Известно, что перерабатывается всего лишь 38,0% сыворотки, остальная часть попросту сливается, что значительно ухудшает экологическую обстановку окружающей среды [36]. По оценкам специалистов объем сливаемой сыворотки, в основном творожной, составляет от 1,5 до 3 млн. т. в год. Таким образом, проблема использования сыворотки неразрывно связана с проблемой охраны окружающей среды.

В соответствии с действующими требованиями молочная сыворотка представляет однородную жидкость зеленоватого цвета без посторонних примесей, с чистым, свойственным виду молочной сыворотки, вкусом (для творожной — кисловатый), без посторонних привкусов и запахов. Ультрафильтрат представляют однородную, прозрачную жидкость со слабой опалесценцией [31].

Теоретический объем получаемой сыворотки (выход) составляет примерно 90% от перерабатываемого сырья. На практике с учетом реальных потерь выход нормируется от 65 до 80%. Следовательно, при переработке 1 т молока на белково-жировые продукты получается до 800 л молочной сыворотки. В мире ежегодно получают до 100 млн. т молочной сыворотки. В последние годы объем молочной сыворотки в России заметно снизился и составляет 4−6 млн. т. в год [40].

При производстве биотворога на предприятии ОАО «Компания Юнимилк» Филиала «Молочный Завод «Новосибирский» на 1000 кг готового продукта по рецептуре, используют 3688 кг сырья (без учета потерь). Потери при производстве составляют:

приёмка (очистка, охлаждение, пастеризация, охлаждение) — 0,32%;

подогрев, сепарирование, пастеризация, охлаждение, промежуточное хранение — 6,0%;

нормализация, гомогенизация, пастеризация, охлаждение — 4,89%;

заквашивание, сквашивание, охлаждение, хранение, подогрев колье, охлаждение — 3,85%;

ультрафильтрация — 3,64%.

хранение и фасовка готового продукта — 0%.

Общее количество всех потерь на данных этапах 18,7%.

Таким образом, масса исходного молока с учетом потерь составляет 2998, 3 кг. Это количество необходимого молока для получения 1000 кг биотворога с учетом всех потерь на производстве без добавления в него фруктово-ягодных наполнителей.

В результате вычета количества готового продукта из общего количества молока с учетом всех потерь, получаем количество сыворотки, равное 1998, 3 кг, образующееся при производстве 1 тонны биотворога. Таким образом, при переработке молока с целью получения биотворога, с учетом производственных потерь сырья, получается в среднем 33% готовой продукции и 67% побочного сырья — творожной сыворотки.

Используя полученные данные, мной было подсчитано среднее количество сыворотки, которое сливается в канализацию в различные производственные периоды, с условием того, что среднее количество творога после ультрафильтрации составляет 1250 кг в день. При таком объеме готовой продукции на заводе сливают в канализационные системы следующее количество сыворотки: в день — 2,52 т., в месяц — 76,8 т., ежегодно — 900 т.

Анализ, имеющейся в нашем распоряжении информации, показывает, что проблема полного и рационального использования имеющихся ресурсов молочной сыворотки существует во всех странах с развитым молочным делом, независимо от форм собственности и системы экономических взаимоотношений. По сведениям Международного молочного фонда до сих пор до 50% молочной сыворотки сливается в канализацию и, по данным экспертов, эта тенденция сохранится в ближайшие годы.

Проблема переработки творожной сыворотки непосредственно связана с рациональным, экономически выгодным использованием получаемых из нее продуктов [36].

Отдельного рассмотрения заслуживают вопросы экологичности молочной сыворотки. Подсчитано, что для окисления одной молекулы лактозы необходимо 12 молекул кислорода. Обеднение водоемов кислородом приводит к гибели рыбы. Именно поэтому считается, что организация сушки молочной сыворотки (даже несмотря на высокие затраты энергоресурсов) выгоднее, чем экологические штрафы за слив ее без обработки и загрязнение окружающей среды.

Решение проблемы полного и рационального использования молочной сыворотки в пищевых целях, как и любого вида молочного сырья, возможно только на основе ее промышленной обработки. Применительно к условиям рыночной экономики, в соответствии с положением маркетинга и менеджмента, следует учитывать фактор ценообразования исходного сырья, реалий появления фермерских хозяйств и мини-заводов. Первое положение может быть реализовано с учетом энергетической ценности, содержания и стоимости отдельных компонентов, их биологической ценности [36].

Промышленная переработка молочной сыворотки осуществляется по двум основным направлениям: комплексное использование всего сухого остатка и извлечение отдельных компонентов.

В настоящее время все большее значение приобретают сгущение и сушка сыворотки. Консервы из вторичных продуктов переработки молока широко применяются при производстве различных молочных продуктов (плавленых сыров, мороженого, кисломолочных продуктов) [47].

Полное использование всего молочного остатка молочной сыворотки связано с выработкой напитков, сгущенных и сухих продуктов. Сгущение и сушка позволяют сгладить сезонность производства молочного сырья (рис. 3.1).

СЫВОРОТКА.

Рис. 3.1. Блок-схема основных направлений использования и переработки молочной сыворотки

Таким образом, в распоряжении отрасли находится достаточно большое количество отработанных технологий пищевых продуктов из сыворотки. Для научного поиска имеются неограниченные тематические возможности. Проблема заключается в координации работ и финансировании.

Обобщая полученные данные и информационные источники, можно выделить следующие основные направления использования и переработки сыворотки.

• 1. Биотехнологическая обработка творожной сыворотки. Творожная сыворотка в результате биотехнологической обработки обогащается БАВ (биологически активными веществами), чистыми культурами молочнокислых бактерий и используется в натуральном виде в качестве кисломолочного напитка [36]. Также можно добавлять в нее различные фруктово-ягодные наполнители, либо кусочки фруктов.
• 2. Получение сгущённой сыворотки с массовой долей сухих веществ 22%.

Предприятие производит сгущение сыворотки при условии наличия ресурсов по комплексной переработке данного сырья, или производят необходимые операции по первичной обработке и сдают сыворотку на более крупные заводы, специализирующиеся на данном направлении.

При наличии небольших объемов сыворотки (30−50 т в сутки) эффективно использовать обратный осмос с целью концентрирования сыворотки и транспортировки концентрата на крупные предприятия для дальнейшей переработки [46].

Основные этапы технологического процесса по производству сгущённой сыворотки с массовой долей сухих веществ 22% включают:

• — учёт и охлаждение;
• — очистку от сывороточной пыли;
• — резервирование;
• — пастеризацию;
• — сепарирование;
• — обратный осмос;
• — хранение, отгрузка.

Включение в технологическую цепочку процесса деминерализации (перед установкой обратного осмоса) позволяет использовать сыворотку и на собственном производстве, например, цельномолочной продукции.

При этом снижается себестоимость обработки сыворотки и уменьшается время окупаемости оборудования, ввиду того, что из технологического процесса обработки сыворотки исключается операция выпаривание второй ступени и сушки.

3. Получение деминерализованной (сухой и концентрированной) сыворотки.

Из-за повышенного содержания минеральных веществ и высокой кислотности творожной сыворотки ее использование при производстве некоторых продуктов питания ограничено.

Поэтому, деминерализация сыворотки — основная операция при переработке молочной сыворотки для последующего ее использования на пищевые цели [45].

Деминерализацию сыворотки можно проводить с помощью ионного обмена, электродиализа (процесс изменения концентрации электролита в растворе под действием электрического тока. Электродиализ применяют для выделении солей из растворов), а также нанофильтрации (для частичного обессоливания) [35].

Технология производства сухой деминерализованной сыворотки основана на удалении из натуральной сыворотки солей с помощью электродиализа, с последующим сгущением и сушкой [35].

Основные этапы технологического процесса:

• — приёмка, учёт и хранение сыворотки с массовой долей сухих веществ 22%;
• — пастеризация, раскисление (для творожной);
• — деминерализация (степень 70%);
• — сгущение до массовой доли сухих веществ 45%;
• — кристаллизация;
• — сушка и упаковка.

При производстве сгущённой сыворотки из технологического процесса исключается операция сушки.

Деминерализованная сыворотка является незаменимым компонентом в производстве продуктов детского питания, особенно для детей раннего возраста; напитков повышенной биологической ценности, мороженого, плавленых сыров, кондитерских и хлебобулочных изделий [45].

Для продуктов диетического и детского питания, степень деминерализации молочной сыворотки желательна (80−90)%.

4. Производство лактозы и ее производных.

Лактоза — ценный углевод, является основным ингредиентом сыворотки. Уникальная биологическая ценность лактозы обусловила необходимость получения ее в виде специального продукта — молочного сахара.

Получить молочный сахар можно:

• 1. Сгущением очищенной или неочищенной молочной сыворотки с последующей кристаллизацией лактозы из пересыщенных вследствие охлаждения растворов.
• 2. Сушкой глубоко очищенной молочной сыворотки.

Технологический процесс производства молочного сахара с использованием мембранных методов обработки состоит из следующих операций:

• — сбор сыворотки и охлаждение;
• — отделение жира и очистка от казеиновой пыли;
• — пастеризация обезжиренной сыворотки;
• — (хранение не более 6 ч при 4±1⁰С);
• — очистка от сывороточных белков с помощью установок ультрафильтрации;
• — получение концентрата лактозы 22% СВ деминерализованной 35% на установке нанофильтрации;
• — получение концентрата лактозы 28% СВ деминерализованной 70% с помощью электродиализа;
• — сушка.

Пищевой молочный сахар широко используется при производстве лекарственных препаратов, продуктов детского питания на молочной основе, при производстве молочных и овощных консервов, антибиотиков, при изготовлении кондитерских изделий, сухих соков, майонеза, пастообразных сыров, ароматизаторов, жевательной резинки и других пищевых продуктов [36].

На данном предприятии наиболее рентабельным будет являться использование сыворотки в натуральном виде при производстве напитков, в качестве прикорма для животных и сырья для изготовления кормовых добавок. Сушку сыворотки на данном предприятии производить нецелесообразно и экономически невыгодно вследствие небольшого объема производства и соответственно небольшого выхода сыворотки. Сушка требует больших затрат на энергоресурсы и оборудование. Предложенные способы использования сыворотки не требует больших затрат в сравнении с другими предлагаемыми способами переработки сырья.

5. Использование в кормлении животных. В настоящее время большое значение приобретает использование сыворотки при выращивании телят, поросят, птицы вместо обезжиренного молока. Поскольку в сыворотке мало белка, то изыскиваются способы его увеличения за счет биологического обогащения. При скармливании телятам вместо обезжиренного молока обогащенной сыворотки прирост живой массы увеличивается на 10…11%. Сыворотку используют при производстве заменителей цельного молока. Кормовая добавка полученная путем переработки сыворотки является ценным продуктом и может вводиться в состав комбикормов для любых видов сельскохозяйственных животных и птицы. Она позволяет расширить кормовую базу и снизить себестоимость.

Сейчас в России работают несколько производителей кормовых добавок, которые заменяют традиционные каротиносодержащие составляющие комбикормов. Среди кормовых добавок и дополнительных видов сырья различают: «премиксы», минеральные, витаминные, аминокислотные добавки, БВМД (белково витаминно-минеральная добавка), рыбную, мясокостную муку и т. д. В целом рынок можно охарактеризовать как растущий и инвестиционно привлекательный [40].

Полученная на основе молочной сыворотки кормовая добавка должна быть в сухом виде, поэтому для ее получения необходимо специализированное оборудование. Расчет стоимости оборудования необходимо начинать исходя из производственных объемов молочной сыворотки. Особенностью оборудования является то, что оно может применяться как при производстве кормовой добавки, также при различных технологиях возможно получение других продуктов переработки, к примеру можно применить и при заготовке сухого молока на производстве. Окупаемость данного проекта, учитывая экономику и реализацию кормовой добавки, составляет около 1 года.

При использовании сушки происходит упаривание в 10 раз. Сухая кормовая добавка, полученная в результате переработки сыворотки, является очень ценным продуктом, с высоким содержанием питательных веществ и может вводиться в состав комбикормов для любых видов сельскохозяйственных животных и птицы.

Сушка молочной сыворотки с учетом энергии связи влаги всегда менее эффективна в сравнении с цельным и обезжиренным молоком. К тому же ее затрудняет свободная молочная кислота, особенно в творожной сыворотке. Для устранения этих трудностей перед сушкой в сыворотку вносят наполнители-обогатители: обезжиренное молоко, муку, сою и др. Практический интерес представляет получение на основе молочной сыворотки продуктов с промежуточной влажностью в гранулах и брикетах.

Указать нормы выпаивания сыворотки животным. кормление животных твор. сыв-тки Сыворотку с профилактической целью выпаивают новорожденным телятам с молозивом при первых трех выпойках по 10−15 см3.

Таблица 3.1 Нормы ввода молочной сыворотки в комбикорма для различных групп животных, %:

Нормы ввода в комбикорм:

Телята 15−20%.

Поросята 20−25%.

Птица 5%.

Необходимым условием реализации направлений использования сыворотки, получаемой на данном предприятии, является соблюдение санитарно-гигиенических требований и норм при резервировании, хранении и транспортировании сыворотки. Указать эти нормы.

При использовании предложенных способов снижается себестоимость обработки сыворотки и уменьшается время окупаемости оборудования, ввиду того, что из технологического процесса обработки сыворотки исключается операции выпаривания и сушки.

Также данная технология позволяет расширить кормовую базу и улучшить экологическую ситуацию региона. Реализация молочной сыворотки не будет делом проблематичным, т.к. этот продукт является биологически полноценным и полезным при добавлении его в корма животным. Проект переработки сыворотки будет рентабельным даже в том случае, если сыворотку реализовывать хозяйствам на корм животным, или предприятиям, специализированным на производстве кормовых добавок на основе молочной сыворотки.

Увеличение производства молочных продуктов приводит к значительному увеличению количества сыворотки как побочного продукта переработки молока, что приводит к снижению эффективности производства и загрязнению окружающей среды, т.к. большую часть сыворотки — полноценного белкового продукта — сливают в канализацию, выплачивая немалые штрафы. Одним из наиболее перспективных способов является переработка сыворотки в ценную кормовую добавку.

Таким образом, рациональное и полное использование вторичного молочного сырья обеспечивает безотходную переработку молока и производство высококачественных, конкурентоспособных молочных продуктов, отвечающих современным направлениям молочной промышленности страны.

Рекомендации:

• · Необходимо разрабатывать мероприятия для утилизации отходов.
• · Разрабатывать новые линии для переработки сыворотки.
• · Совершенствовать имеющиеся и разрабатывать новые линии переработки сырья на основе малоотходных технологий.
• · Разрабатывать новые виды и ассортимент, в качестве примера могут быть новые наполнители, такие как брусника, крыжовник, вишня-клюква.

Молочная сыворотка (подсырная, творожная или казеиновая сыворотка) — побочный продукт переработки молока, полученный при производстве сыра (подсырная сыворотка), творога (творожная сыворотка) и казеина (казеиновая сыворотка); по регламенту!!!