Утилизация отходов молочной промышленности

 

 Целесообразно использовать  сыворотку на получение молочного  сахара в количестве, потребном  для медицинской промышленности, с целью полного прекращения импорта его, а также на выработку пищевых продуктов - киселя, кваса, шипучих напитков, сывороточной пасты и сыра, т.е. наиболее полно использовать ценные сухие вещества сыворотки для пищевых целей.

Витаминные препараты. В Ленинградском  технологическом институте пищевой промышленности была разработана технология производства сухой обогащенной рибофлавином молочной сыворотки. Она заключается в следующем. К сыворотке при рН 5,5 - 6,5 прибавляют 1% глюкозы и 0,5 - 1% дрожжевого автолизата. Смесь пастеризуют при температуре 95°С в течение 15 - 20 мин. Затем среду охлаждают до 28 - 30°С и инокулируют дрожжеподобным микроорганизмом Eremathecium Ashlyii, синтезирующим витамин В2 (рибофлавин) в виде 1% -ной суспензии мицелия 2 - 3-суточной культуры, выращенной на сусло-агаре. Культуру выращивают в ферментаторах глубинным методом при аэрации в течение 4 - 5 дней. По окончании ферментации массу высушивают и получают сухой обогащенный рибофлавином препарат, который можно использовать как корм или для обогащения ряда пищевых продуктов.

 По разработанному во ВНИМИ  методу на основе молочной  сыворотки получают поливитаминный  концентрат путем выращивания  пропионовокислых бактерий, ацидофильной  палочки и дрожжей. Биосинтез  указанными микроорганизмами комплекса  различных витаминов (в особенности B12, пантотеновой и никотиновой кислоты), а также биологически активных соединений типа стимуляторов и антибиотиков позволяет получить препарат, обладающий ценными биологическими свойствами и используемый для витаминизации молока и молочных продуктов.

 Микроорганизмы культивируют  раздельно, а затем смешивают  их в равных количествах и  высушивают. Пропионовокислые бактерии  культивируют при 30°С в течение  трех суток на молочной сыворотке,  куда добавляют 5% гидролизованного  молока и 0,5% дрожжевого автолизата.

 Культуру ацидофильной палочки  выращивают в течение 16 час  на стерильном обезжиренном молоке  при 37°С. Выращивание дрожжей  на молочной сыворотке проводят  в течение трех суток при  30°С.

 В полученном препарате содержание  витамина В12 составило от 13,5 до 44 мкг/кг, фолиевой кислоты - 1027 мкг/кг, B1 - 15,41 мг/кг, В2 - 1080 мг/кг. Препарат находит широкое применение как при витаминизации молочных продуктов, так и в медицине и животноводстве в качестве профилактического и лечебного средства при желудочно-кишечных и других заболеваниях.

 Белково-витаминные концентраты.  На молочной сыворотке выращивают  кормовые дрожжи, а также получают  белково-витаминный концентрат, имеющий  следующий химический состав,% к  сухому веществу: белков - 32, жиров - 5, молочного сахара - 25, безазотистых экстрактивных веществ - 32, минеральных веществ (кальция, фосфора) - 16, молочной кислоты - 4. В порошкообразном концентрате содержится большое количество витаминов: В1 - 7,2, В2 - 42-49; РР - 123-193, В12 - 0,22, пантотеновой кислоты - 84 - 99; биотина - 0,11; пиридоксина - 8,2 мг/кг.

 Выработка концентрата проводится  по технологической схеме, разработанной  Лефрансуа (Франция). Молочная сыворотка  хранится в трех баках, откуда  насосом подается на пастеризацию, после чего поступает в баки для смешивания с питательными солями. Из баков производится питание двух ферментаторов, где осуществляется непрерывное выращивание специальной культуры дрожжей, утилизирующих содержащиеся в сыворотке в первом баке лактозу, а во втором - молочную кислоту при непрерывной аэрации среды.

 В ферментаторах постоянный  уровень жидкости (эмульсии) поддерживается  с помощью специального устройства, включаемого в действие импульсом  от давления воздуха в трубопроводах,  которое соответствует давлению столба жидкости в каждом аппарате.

 Смесь, обогащенная дрожжами, поступает из обоих ферментаторов  в двухкорпусный выпарной аппарат,  где она сгущается до содержания 20 - 25% сухих веществ. Сгущенный  продукт насосом подается в  распылительную сушилку и в виде светло-желтого порошка - концентрата с содержанием 5% влаги и поступает на упаковку.

 По такой схеме смонтированы  комплектные установки на Острогожском, Вильнюсском и Знаменском маслодельных  заводах с переработкой на  каждой до 40 м3 сыворотки и получением до 2 т концентрата в виде порошка.

 По этой схеме из 1 т сыворотки  можно получить 45 - 48 кг концентрата,  в том числе 13 - 15 дрожжей, 10 - 12 молочного сахара, 13 недрожжевых  белков и других веществ и  8 кг солей.

 На выработку 1 кг концентрата  расходуются: 8 г фосфорной кислоты (в пересчете на фосфорный ангидрид. Р2Ог5); 35 г аммиачного азота в виде мочевины и сульфата аммония; не более 0,52 квт электроэнергии; 12 кг пара; менее 100 л воды; 200 г мазута. Обслуживают установку два человека. Применение концентрата снижает расход кормов при увеличении привеса.

 Во ВНИМИ разработан способ  получения из сыворотки жидких  кормовых дрожжей - белково-витаминного  продукта, содержащего до 25% белка.  Такой продукт вполне заменяет  обезжиренное молоко при выпойке  телят. Примерная стоимость установки производительностью 300 тыс. т перерабатываемой сыворотки в год - 12 тыс. руб. Необходимо усовершенствовать технологию и оборудование и широко внедрить в промышленность метод получения из сыворотки кормовых дрожжей.

 При использовании только половины сыворотки на выращивание кормовых дрожжей можно получить дополнительно 60 тыс. т мяса в год.

Сывороточный сироп. В производственных условиях из сыворотки вымораживанием получен концентрированный сироп, содержащий 11,8% сухих веществ (сгущение в 2,3 раза).

 

 Сыворотку, полученную при  выработке творога, кислотностью 65°Т с содержанием 5,2% сухих  веществ вымораживали при температуре  - 4°С на фризере ОФН до сметанообразной  консистенции. Полученную массу  отфильтровывали через фильтросетку и помещали на пресс-тележку для отделения сывороточного сиропа от кристаллов льда. Потери сухих веществ в отпрессованной и промытой массе составляли 1,4%.

 При двух - или трехкратном  вымораживании сыворотки можно  получить более концентрированный  сироп с содержанием 25 - 30% сухих веществ. Концентрированный сироп может быть использован для получения молочного сахара, молочной кислоты, сгущенной и сухой сыворотки, а также в хлебопекарной промышленности.

 На предприятиях молочной  промышленности Воронежской области изготовляют сухой препарат ЗЦМ, применяемый для выпойки телят с целью сокращения расхода цельного молока. Его вырабатывают из обезжиренного молока, дезодорированного саломаса, фосфатидного концентрата, витаминов и солянокислого биомицина по технологии, разработанной ВНИИ жиров и ВНИИ животноводства.

 Биологический препарат СКР  получают, высушивая подсгущенное  обезжиренное молоко, заквашенное  специальными культурами молочнокислых  бактерий. Он используется при  силосовании кукурузы, кормовых  бобов, сахарной свеклы и других кормовых культур.

 Биологический препарат БАК  получают также путем сушки  обезжиренного молока или молочной  сыворотки, заквашенных ацидофильными  культурами молочнокислых бактерий  с добавлением микроэлементов (солей  кобальта, меди, цинка, железа) и витаминов (A, В1, B12, С, D2). Этот препарат применяют для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний, а также для улучшения роста и развития молодняка сельскохозяйственных животных и птицы.

 Низин. Из молочной сыворотки  методом вымораживания получают концентрат, содержащий антибиотические вещества типа низина. Последний обладает бактериостатическими свойствами. Из концентрата после обработки спиртом (или ацетоном) и сушки при 30°С получают нативный низин. Установлено, что как концентрат, так и раствор нативного низина (2000 мг/л) пригодны дли обработки мясных полуфабрикатов.

 Подвергнутые обработке полуфабрикаты  полностью сохраняли органолептические  качества после 24-часовой выдержки  при температуре около 20°С, тогда  как необработанные полуфабрикаты пришли в полную негодность.

 В последнее время работают  над увеличением содержания белка  во многих пищевых и кормовых  продуктах.

 Творожную сыворотку получают  на низовых заводах, находящихся  на значительном отдалении от  сельхозхозяйствах, что создает затруднения в ее транспортировке [2].

 

 

3. Переработка вторичного молочного сырья

 

3.1 Химический состав, физические свойства и биологическая  ценность вторичного молочного  сырья

 

3.1.1 Химический состав

 

 Основными и наиболее ценными  компонентами вторичного молочного сырья являются белки, липиды (молочный жир) и углеводы (лактоза). Кроме основных компонентов во вторичное молочное сырье переходят минеральные соли, небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, органические кислоты, т.е. почти все соединения, обнаруженные в настоящее время в молоке. Содержание основных компонентов в обезжиренном молоке, пахте и молочной сыворотке в сравнении с цельным молоком (в %) приведено в таблица 3.

 

Таблица 3- Содержание основных компонентов

Компоненты	Цельное молоко	Обезжиренное молоко	Пахта	Молочная сыворотка
Массовая доля,% сухого вещества	12,3	8,8	9,1	6,3
В том числе: молочного жира	3,6	0,05	0,5	0,2
белков	3,2	3,2	3,2	0,8
лактозы	4,8	4,8	4,7	4,8
минеральных веществ	0,7	0,75	0,7	0,5

 

Особенностью молочного жира вторичного молочного сырья является высокая  степень дисперсности. Кроме молочного  жира обезжиренное молоко, молочная сыворотка  и особенно пахта содержат фосфатиды (лецитин, кефалин, сфингомиелин) и стерины (холестерин и эргостерин).

 К белковым азотистым  соединениям, содержащимся в обезжиренном  молоке, пахте и молочной сыворотке,  относятся казеин, лактоальбумин,  лактоглобулин, автоглобулин и  псевдоглобулин. Они содержат все  незаменимые аминокислоты, а также  аланин, аспарагиновую кислоту, глицин, глютаминовую кислоту и др. Некоторые незаменимые аминокислоты, например, лейцин, изолейцин, метионин, лизин, треонин триптофан, представлены в белках молочной сыворотки даже в большем количестве, чем в белках молока (казеине). Во вторичном молочном сырье и особенно в молочной сыворотке присутствуют также небелковые азотистые вещества в виде мочевины, мочевой кислоты, гиппуровой кислоты, креатина и пуриновых оснований.

 В обезжиренном молоке, пахте и молочной сыворотке  углеводы представлены главным образом молочным сахаром (лактозой) и продуктами его гидролиза (глюкозой и галактозой). Имеются сведения о незначительных количествах пентозы (арабинозы) и лактулозы.

 Минеральные вещества  присутствуют во вторичном молочном  сырье в виде органических и неорганических соединений. Состав минеральной части обезжиренного молока, пахты и сыворотки представлен катионами калия, натрия, магния, кальция и анионами лимонной, фосфорной, молочной, соляной, серной и угольной кислот. В сыворотке минеральных веществ несколько меньше, чем в обезжиренном молоке и пахте, так как некоторая часть солей переходит в основной продукт (сыр, творог, казеин).

 В состав вторичного  молочного сырья входят также  микро - и ультрамикроэлементы:  железо, кобальт, мышьяк, йод, кремний, германий.

 Органические кислоты  во вторичном молочном сырье  представлены лимонной, молочной  и нуклеиновой, витамины - водорастворимыми (С, В1, В2, В12, РР, пантотеновая и  аскорбиновая кислоты) и жирорастворимыми (А, Д, Е).

 Ферменты, содержащиеся во вторичном молочном сырье, можно разделить на гидролазы и фосфорилазы, ферменты расщепления, окислительно-восстановительные ферменты, ферменты переноса и ферменты изомеризации. При тепловой обработке обезжиренного молока, пахты или сыворотки при температуре выше 75°С ферменты обычно разрушаются [3].

 

3.1.2 Физические свойства

 

 Обезжиренное молоко. В результате  сепарирования цельного молока  происходит его разделение на  сливки (жировую часть) и обезжиренное  молоко (нежировую часть). Обезжиренное молоко отличается от цельного большим содержанием сухого обезжиренного молочного осадка (СОМО) и меньшим количеством жира. Так, если в цельном молоке на одну часть жира приходится 2,2-2,4 СОМО, то в обезжиренном - 90 - 170.

 Содержание сухих веществ  в обезжиренном молоке зависит  от содержания их в цельном  и может колебаться от 8,2 до 9,5%.

 Основные физические свойства  обезжиренного молока характеризуются  следующими данными: плотность  1030 - 1035 кг/м3, вязкость (1,71 - 1,75).10-3 Па. с, теплоемкость 3,978 кДж/ (кг.К), теплопроводность 0,429 Вт/ (м. К). В связи с незначительным содержанием жира плотность обезжиренного молока выше плотности цельного молока, составляющей в среднем 4028 - 1032 кг/м3, а вязкость меньше вязкости цельного молока примерно на 8-15%. Энергетическая ценность обезжиренного молока меньше по сравнению с цельным в 2 раза вследствие малого количества содержащегося в нем жира.