Отходы молочной промышленности

 

 

Содержание

 

 

Введение

 

В процессе промышленной переработки молока на масло, сыр, творог получают побочные продукты - обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку, так называемое "вторичное молочное сырье". По своим биологическим свойствам вторичное молочное сырье не уступает цельному молоку. В цельном и обезжиренном молоке, а также в пахте содержится одинаковое количество белков (азотистых веществ) - 3,2%, лактозы - 4,7% и минеральных веществ - 0,7%, в молочной сыворотке - соответственно 0,8; 4,8 и 0,5%. Наиболее ценными компонентами вторичного молочного сырья являются белки, молочный жир, углеводы, минеральные соли. В нем содержатся также витамины, ферменты, органические кислоты и другие вещества, которые переходят из молока.

В настоящее время большое внимание уделяется более полноценному и рациональному использованию всех составных частей молока в процессе его промышленной переработки. Это обусловлено рядом причин.

В большинстве случаев мероприятия, направленные на экономную, рациональную и глубокую переработку сельскохозяйственного сырья, в частности молока, экономически более выгодны, чем дополнительное получение эквивалентного количества этого сырья в сельском хозяйстве. Кроме того, в большинстве стран мира наблюдается дефицит пищевых белков. Наряду с количественным дефицитом все большую роль играет неполноценность их качества (в основном, аминокислотного состава).

Имеющиеся в природе разнообразные белки отличаются друг от друга различным содержанием аминокислот. Растительные белки, например, содержат недостаточное количество таких важных аминокислот, как лизин, лейцин, изолейцин, метионин, триптофан. Аминокислотный состав белков молока отвечает потребностям человеческого организма наиболее полно. Наряду с высокой биологической ценностью молочные продукты обладают полезными функциональными свойствами, улучшающими качество других пищевых продуктов. С их помощью удается более рационально балансировать и использовать всю совокупность пищевых белков, в том числе белков растительного происхождения.

Наиболее полно требованию оптимального содержания ценных компонентов соответствуют маложирные продукты, полученные из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Так, например, сухие вещества молочной сыворотки содержат 71,7% лактозы, 14% азотистых веществ, 7,7% минеральных веществ, 5,7% жира, 0,9% прочих веществ.

Отличительной особенностью молочных белков является также то, что при их расщеплении образуются пептиды и другие компоненты, которые всасываются непосредственно в кровь. Усвояемость молочных белков человеческим организмом практически полная. Растительные белки таким свойством не обладают. По аминокислотному составу белки молока равноценны белкам мяса, однако в отличие от них не содержат пуриновых оснований, избыток которых вредно влияет на обмен веществ в организме.

Значительные объемы, питательная и биологическая ценность обусловливают необходимость сбора и использования обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Полное и рациональное использование вторичного молочного сырья может быть достигнуто только на основе его промышленной переработки в пищевые продукты, медицинские препараты, кормовые концентраты и технические полуфабрикаты.

В нашей стране накоплен значительный опыт промышленной переработки и использования вторичного молочного сырья: уточнены и углублены данные по пищевой и биологической ценности вторичного молочного сырья и продуктов из него; разработаны основные технологические процессы выделения и использования молочного жира, производства сухих и сгущенных концентратов; отработаны некоторые направления биологической обработки вторичного молочного сырья на пищевые и кормовые цели; разработана технология выделения, обработки и сушки белков молока и их использования в колбасном и кондитерском производстве; создана технология концентрата из молочной сыворотки для производства безалкогольных прохладительных напитков; улучшена техника и технология производства молочного сахара. Расширяется производство разнообразных налитков из пахты и обезжиренного молока, выпуск низкожирной продукции, молочно-белковых концентратов.

Использование этих продуктов в народном хозяйстве позволяет сэкономить муку, свекловичный сахар, фруктовые соки, мясо, натуральное молоко, улучшить биологическую ценность и увеличить объемы выпуска пищевых продуктов. На ряде предприятий молочной промышленности страны внедрена безотходная технология переработки молока с комплексным использованием всех его составных частей.

Освоены и постоянно увеличиваются объемы выработки заменителей цельного молока (ЗЦМ) для молодняка сельскохозяйственных животных с использованием обезжиренного молока и молочной сыворотки.

Новые технологические процессы предусматривают полное использование всех составных частей молока, комплексную его переработку в различные пищевые и кормовые продукты и полуфабрикаты. На предприятиях создаются специализированные цехи и участки по переработке вторичного молочного сырья. Разрабатываются комплексы оборудования и технологические линии по переработке обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки с использованием традиционных и новых методов обработки, таких как электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрация, ферментативный катализ. Новое в науке и технике учитывается при разработке типовых проектов или проектов реконструкции предприятий молочной промышленности.

За рубежом в последнее десятилетие наметилась четкая тенденция к увеличению производства и потребления низкожирных молочных продуктов, при выработке которых широко используется вторичное молочное сырье. Из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки вырабатывается разнообразный ассортимент налитков для непосредственного потребления и полуфабрикатов для изготовления десертов, пудингов, мороженого, желированных продуктов. Расширяются биологические методы обработки сыворотки, такие как гидролиз лактозы до более сладких моносахаров, что расширяет сферу ее применения в кондитерских изделиях, мороженом и напитках. На кормовые цели обезжиренное молоко и молочная сыворотка направляются в обработанном виде (сгущение, сушка, биологическая конверсия) преимущественно на производство заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных и комбикормов-стартеров.

Однако в целом проблема полного и рационального использования вторичного молочного сырья не решена как в нашей стране, так и за рубежом. Значительные объемы обезжиренного молока возвращаются для скармливания животным, а часть молочной сыворотки не используется.

Использование вторичных ресурсов сырья молочной промышленности является общегосударственной задачей, поскольку при их переработке может быть получено значительное количество полноценных пищевых продуктов, технических полуфабрикатов, кормовых изделий [1].

 

1. Отходы молочной  промышленности

 

Основным отходом молочной промышленности является сыворотка, которая получается в результате переработки цельного и обезжиренного молока на сыр, творог и технический казеин. Химический состав сыворотки показан в табл.1. Его значительные колебания зависят от состава исходного сырья и способа отделения белка.

 

Таблица 1

	Сухого вещества,%	Белка, %	Молочного сахара, %	Жира, %	Золы, %	Калорийность 1 кг, кал
Сыворотка подсырная	6,5	0.4	4,8	0,4	0,5	233
Сыворотка творожная	6,0	0,5	4,0	0,3	0,7	217

 

Основные компоненты сыворотки (жир, молочный сахар, белок, соли) особенно ценны тем, что находятся в мелкодиспергированном состоянии, вследствие чего наиболее легко усваиваются организмом. В сыворотке находятся легко усвояемые организмом белки - альбумин и глобулин, а также ценные для организма фосфолипиды и витамины. Если калорийность молока принять за 100%, то калорийность подсырной сыворотки составляет 37, а творожной 34%. В зависимости от вида и типа вырабатываемого продукта изменяется количество получающейся сыворотки:

 

Вырабатываемый продукт	Количество получающейся сыворотки в среднем,%
Твердые сыры жирные	81
Твердые сыры полужирные	76
Твердые сыры тощие	71
Мягкие сыры	На 5 - 7% меньше, чем при выработке твердых сыров
Tворог тощий	Около 75

 

На основе расчета установлено, что предприятия молочной промышленности при производстве сыра, творога и казеина получают сыворотки около 4 млн. т. Кормовая ценность сыворотки составляет более 500 тыс. т кормовых единиц. 1

Основными причинами неполного использования сыворотки являются резкая сезонность в ее получении, быстрая порча и недостаточная стойкость выработанных из нее продуктов, удаленность получения сырья от мест сбыта этих продуктов, сравнительно высокая стоимость кормовой единицы сыворотки и затруднения, связанные с ее транспортировкой [2].

 

2. Использование  сыворотки за рубежом

 

Использование отходов молочной промышленности за рубежом в разных странах различно. Наибольший интерес представляет опыт использования отходов в США, ФРГ и некоторых других странах.

В штате Висконсин (США), в котором получают наибольшее количество сыворотки, в 1953 г.29% от годового ее количества, составляющего 2633 т, переработано на молочным сахар и сгущенную или сухую сыворотку. Запрещение спуска сыворотки в канализацию способствовало увеличению количества перерабатываемой сыворотки.

Такому направлению в использовании отходов молочной промышленности способствовали концентрация производства на более крупных заводах и значительный технический прогресс в области совершенствования оборудования, применяемого для производства побочных продуктов из отходов молочной промышленности. ыпарные аппараты, работающие с принудительной циркуляцией, обеспечивают высокую скорость испарения, гарантируют продукт от пригорания к поверхности нагрева и работают с минимальными потерями на унос.

На крупных предприятиях обычно устанавливаются выпарные аппараты непрерывного действия. В США также широко распространена сушка на пленочных двухвальцовых сушилках.

Тоннельный способ сушки сыворотки используется для производства корма для животных и заключается в сгущении сыворотки под вакуумом до содержания 70%, сухих веществ, внесения затравки и выдерживания ее для кристаллизации молочного сахара с последующей сушкой его и размолом.

На заводе фирмы Foremost (США) молочную сыворотку сушат в закрытой системе с минимальными потерями сухого продукта. Сгущенную сыворотку насосом подают в сушильную башню (диаметр 6,1 м) распылительной сушилки при скорости вращения турбины 13 тыс. об/мин. Количество подаваемого воздуха составляет около 420 м3/мин при температуре 114 - 147°С. Сухой продукт с содержанием 15% влаги из башни поступает на вибрирующие лотки, расположенные в двух камерах для досушивания, куда подается воздух с температурой 114 - 120°С (расход воздуха составляет около 100 м3/мин). Из камер продукт поступает через циклон на мельницу, откуда направляется в два сборных коллектора, на виброконвейер, сито и на расфасовку.

Пыль из отработанного воздуха из башни и камер досушивания улавливается через систему циклонов, направляется в резервуар с водой и используется для кормовых целей.

Из сгущенной сыворотки вырабатывают сухую, содержащую 92 - 94% сухих веществ, 6 - 8 влаги, 65 - 68 молочного сахара и 4 - 5% жира. Сухие молочные продукты можно непосредственно скармливать скоту, однако целесообразнее при их высушивании добавлять отруби, свекловичный жом, барду, овощную стружку и др. Можно изготовлять полутвердый корм (в бочках), а также сухой в порошке или брикетах.

При выработке жидкого корма сыворотку пастеризуют при 65 - 72°С, затем сгущают до содержания в ней 30-35% сухих веществ и смешивают с отрубями, при этом содержание сухих веществ доводится до 60 - 65%.

При выработке сухого корма сыворотку сгущают до концентрации 60-65% сухих веществ, а затем помещают в сушилку, перемешивают с отрубями, обезвоживают. Отруб вносятся из расчета получения в корме 90% сухих веществ. Сухие сывороточные отруби содержат белка 14; жира 2 - 3,5; углеводов 56 - 60; клетчатки 6 - 8; золы 6 - 8 и влаги до 10%.

В Англии сыворотка используется на выработку лактозы, применяемой в фармацевтической промышленности, и на производство сухой сыворотки.

В Норвегии сгущенная сыворотка вырабатывается в виде концентрата (блоков) с содержанием 91,7% сухих веществ в том числе. Брикетированный корм может долго храниться. Из сыворотки изготовляют ацидофильную бактериальную массу - концентрат клеток ацидофильной палочки или других молочнокислых культур, которые применяются как стимуляторы жизнедеятельности в сельском хозяйстве с целью получения дополнительных привесов молодняка, и используются также для лучшего сохранения силосованных кормов.

Разработана технология изготовления ацидофильной бактериальной массы, а также специальных биологических препаратов. Сыворотка может использоваться как среда для выращивания кефирных грибков. По данным польских исследователей, оптимальные условия для их выращивания следующие: температура культивирования 25°С, рН среды 6,5. Для нейтрализации молочной кислоты в сыворотку добавляют мел (СаСО3). В этих условиях использование сухого вещества сыворотки составляет 16, лактозы - 23%. Выход биомассы кефирных грибков (на сухое вещество) - 11 г/л сыворотки. Белки сыворотки могут быть использованы как главный питательный компонент в концентрированных кормах.

В Дании белок из сыворотки выделяется центрифугированием по следующей схеме. Свежая сыворотка из приемника засасывается в вакуум-камеру, в которой поддерживается вакуум 408 - 535 мм рт. ст. Для удаления углекислого газа и воздуха. Затем сыворотку специальным насосом подают в трехсекционный пластинчатый аппарат, где она нагревается последовательно до 65, а далее до 93°С. Горячая сыворотка выдерживается в приемнике в течение 20 мин. при непрерывном перемешивании. Выделившиеся за это время затвердевшие белки отделяются в автоматически разгружающейся центрифуге.