Современное состояние переработки молочной сыворотки и получение на ее основе молочного сахара в Казахстане

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современное состояние переработки молочной сыворотки и получение на ее основе молочного сахара в Казахстане

В настоящее время актуальной задачей стало полноценное и рациональное использование сыворотки, которая является ценным лактозосодержащим сырьем. Проблема рационального использования молочной сыворотки не решена полностью как в Казахстане, так и во всем мире. Известно, что при производстве таких молочных продуктов как сыр и творог в молочной сыворотке остается около 50% сухих веществ молока.

Теоретически, с учетом выход молочной сыворотки из 1 т молока, направляемого на высокобелковые продукты, составляет от 65% до 82%: сыры натуральные - 80%; сыры обезжиренные - 65%; сыры низкожирные - 65%; брынза - 65%; творог - 80%; казеин технический - 75%; казеин пищевой - 82%. Это обстоятельство постоянно стимулировало поиск эффективных методов переработки молочной сыворотки на пищевые цели. Сброс сыворотки в водосборные колодцы из-за высоких значений БПК.5 (30-60 г О2 на литр) в большинстве стран, занимающихся переработкой молока, запрещен. сыворотка молочный сахар

Молочное предприятие, перерабатывающее 100 т молока в, сутки, сбрасывает со сточными водами такое же количество органических веществ. Рост потребности в сыре и твороге из цельного и обезжиренного молока, а также в техническом казеине обусловил в последние годы во всем мире концентрацию и увеличение мощностей предприятий, вырабатывающих эти продукты, что, в свою очередь, вызвало увеличение выхода молочной сыворотки. При этом, однако, не произошло адекватного увеличения оборудования для дальнейшей переработки сыворотки.

Лактоза (молочный сахар) присутствует в молоке всех видов млекопитающих. О лактозе стало известно с 1583 года и эти сведения принадлежат алхимику А. Турнейссеру. Есть информация, что в 1615-1633 гг. итальянский монах Ф. Бертолети получал сгущением молочной сыворотки «важнейшую соль молока». Термин «молочный сахар» ввел в обиход венецианский врач Л. Тести в 1694 году. Известный химик К. Шелле в 1780 г. установил, что молочный сахар относится к углеводам и внес его в этот ряд под названием лактоза (lactose) [1].

Лактоза в цикле жизненного метаболизма выполняет в организме не только энергетические, но и пластические, иммунные и другие функции. Например, основоположник медицины Авиценна отмечал, что «сахар молока» кормилицы формирует «тонкие» (н/в смутентные) оболочки головного мозга младенцев, а ее действие липотропно холину. Издавна был известен «сладкий порошок», который получали кочевники из сыворотки молока кобылиц. Он использовался в качестве «чудодейственного средства» для «подкармливания» детей, ослабленных и больных; придания «жизненной силы» и здоровья (иммунитета).

По образному выражению выдающегося физиолога XX века, лауреата Нобелевской премии, академика И.П. Павлова, лактозу следует рассматривать в качестве одного из трех основных компонентов «изумительной пищи, приготовленной самой природой». Состав, свойства, биоценоз лактозы и ее растворов достаточно хорошо изучен и опубликован в открытой печати. В последнее время определена конформация ее аномеров, сделаны расчеты торсионных углов и валентных связей для прогноза химической устойчивости в плане синтеза производных. В то же время поле деятельности физиков, химиков, биологов и технологов в данной области бесконечно -- от загадки соотношения аномерных форм, например, в коровьем и женском молоке, до аномалий растворимости, кристаллизации и информационной емкости [2].

Ресурсы лактозы в производимом на нашей планете молоке (более 600 млн. тонн в год) составляют около 27 млн. тонн (сахароза на уровне 100 млн. тонн). В лактозосодержащем сырье (молочной сыворотке -- более 150 млн. тонн в год) содержится примерно 5,0 млн. тонн лактозы -- это потенциал сырья для производства молочного сахара [5].

Извлечение лактозы из лактозосодержащего сырья не является секретом. В мире освоено многотоннажное производство. Степень извлечения лактозы традиционным методом не превышает 70%. Интенсивная технология позволяет довести степень извлечения лактозы до 90-95%. Организация получения лактозы на принципах безотходной технологии решает экологические проблемы законченного цикла промышленной обработки молочного сырья. Всего, по примерным расчетам (исходя из ассортимента сыров, творога и казеинов) в мире насчитывается более 15000 видов молочной сыворотки.

В нашей стране, видимо, речь идет о сотнях видов. На практике дело имеют обычно с двумя категориями молочных сывороток - сладкой и кислой. Они являются побочными продуктами сыроделия (сладкая сыворотка) или производства творога и казеина (кислая сыворотка). По статистическим данным ЕС: 50% молочной сыворотки используется для корма животным, 25% идет на получение сухой сыворотки, 10% - для получения лактозы (молочного сахара), 9% - для базлактозной сухой сыворотки, остальное - для получения прочих продуктов [3,4]. Например: в России 65,4% сыворотки продается разным хозяйствам, 22,4% сбрасывается в канализацию, 4,1% используется для хлебопечения; 3,8% идет на получение молочного сахара, 2,3% перерабатывается для получения сухой сыворотки, 1,3% используют для получения напитков, 0,7% сыворотки сгущается.

Теоретически сущность технологии молочного сахара сводится к извлечению лактозы из молочной сыворотки или её ультрафильтратов, т.е. ее выделению с очисткой от балластных веществ (несахаров): жира, белков минеральных солей. Концентрация лактозы при этом повышается в 20 раз (с 4,5% в исходной сыворотке до 90-99 % в готовом продукте), а содержание несахаров снижается в сотни раз [5]. Производство рафинированного и/или фармакопейного молочного сахара из сахара-сырца включает процесс растворения, рафинации, последующей выкристаллизации лактозы с сушкой и размолом.

Качество исходного сырья и степень промывки кристаллов определяют уровень качества готовой продукции. Для производства лактозы (молочного сахара) используется 100% молочная сыворотка, из которой 38% получается молочный сахар-сырец, альбуминное молоко (22%), меласса (39%), которое возвращается в основное производство молочного сахара и потери составляют 1% [6]. Известен традиционный способ производства молочного сахара, предусматривающий сгущение очищенной или неочищенной сыворотки, с последующей кристаллизацией лактозы, центрифугированием и сушкой. Недостатками данных способов являются длинная технологическая цепочка, большие потери лактозы, значительные энергозатраты, загрязнение окружающей среды.

Совершенствование технологии может быть достигнуто применением мембранных методов. Известны следующие мембранные процессы, применяемые в молочной промышленности: баромембранные, электромембранные, электродиализ, электроактивация, микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос. Производство молочного сахара на основе глубокой очистки сыворотки мембранными методами (ультрафильтрация, электродиализ) с распылительной сушкой сиропов позволяет получить молочный сахар пищевой категории качества в аморфной форме.

Спрос на молочный сахар постоянно растет, что стимулирует расширение и развитие его производства, повышение качества продукта [3]. Цена 1 кг молочного сахара, например, в России составляет 75-135 рублей (225-405 тенге). Молочный сахар применяется в фармацевтической (78%), молочной (10%), ликероводочной (4%), кондитерской (1%), хлебобулочной (1%) промышленности и непищевых производствах (6%). Основными причинами неполного использования сыворотки являются резкая сезонность в ее получении, быстрая порча и недостаточная стойкость выработанных из нее продуктов, сравнительно высокая стоимость кормовой единицы сыворотки и затруднения, связанные с ее транспортировкой. В Казахстане ассортимент вырабатываемой из молочной сыворотки продукции достаточно ограничен.

Приостановилось производство молочного сахара-сырца. Основным способом переработки сыворотки на сегодняшний день является сушка. В нашей стране переработка молочной сыворотки, несмотря на многочисленные разработки получения новых продуктов на основе сыворотки, сдерживается по ряду причин, среди которых можно выделить: незначительные инвестиции в молочную промышленность, отсутствие средств на внедрение современных технологий и покупку оборудования, недостаточные информация о преимуществах продуктов из сыворотки и реклама здорового образа жизни, отсутствие массового производства многофункциональных продуктов на основе молочной сыворотки, либерализм экологической службы в отношении сброса сыворотки в сточные воды.

В связи с этим, актуальной является проблема создания технологии молочного сахара в кристаллическом виде из ультрафильтрата сыворотки. Целью настоящей работы является разработка безотходной технологии кристаллического молочного сахара из ультрафильтрата подсырной и творожной сыворотки, позволяющей получать продукт различного уровня качества, в зависимости от требований потребителей.

На каждом молочном предприятии есть общие и частные проблемы, связанные с переработкой сыворотки. Для начала выясним, какой вид сыворотки на предприятии, каковы ее объемы. Затем приступим к технологическому анализу. Выясним, каково обеспечение площадями, технологическим оборудованием, энергоресурсами (паром) и электрической энергией, водо- и хладоснабжением, инженерное обеспечение (технический персонал), месторасположение предприятия, а также кто является потенциальным потребителем продукции из сыворотки. Когда закончим анализ основных составляющих, приступим к созданию рациональной технологии переработки сыворотки. Рациональность - это когда относительно устойчивая совокупность трех перечисленных выше составляющих определяет наиболее выгодную и прибыльную стратегию молочного предприятия путем реализации определенных технологий переработки молочной сыворотки. Эта стратегия может быть осуществлена как в виде сбыта натуральной сыворотки, так и в виде внедрения технологии получения молочного сахара или определенного сочетания технологий переработки.

Список литературы

1. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А. Интенсивная технология молочного сахара. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 227 с.

2. Храмцов А.Г. Феномен молочной сыворотки; -СПб.: Профессия, 2011. -804с.

3. Лабинов В.В. Состояние и тенденции молочной промышленности России. Производство молока в мире. // Современные аспекты молочного дела в России. - 2010.

4. Радаева А. И. Рациональная переработка сыворотки / И.А. Радаева, А. Н. Петров, // Молочная промышленность. - 2001. - №5.

5. Евдокимов И.А. Современное состояние и перспективы развития в области рационального использования молочной сыворотки. Северо-Кавказский Государственный Технический Университет. - 2010.

6. Manju Pathak. Germinating Seeds: Source of Probiotics / Manju Pathak // World Applied Sciences Journal. 2013.-№26. с.224-231.

Размещено на Allbest.ru