Применение новой технологии получения экстрактов для обогашения хлебобулочных изделий

Сыворотка особенно полезна людям, страдающим заболеваниями органов ЖКТ: гастритами, колитами,  панкреатитами, энтероколитами, дисбактериозом, запорами. Польза молочной сыворотки для кровеносной системы также велика, она способствует профилактике атеросклероза, показана при гипертонии, ишемической болезни сердце, при нарушениях кровообращения в головном мозге.

Стоит рассказать и о косметических  свойствах сыворотки. Эту жидкость используют в основе многих масок  для кожи лица и шеи, ею ополаскивают волосы, чтобы они лучше росли  и не выпадали. Сыворотка молока – ценный заживляющий продукт, который  поможет при солнечных ожогах.

 

2.2 Современное состояние и перспективы переработки молочной сыворотки

 

Переработка молочной сыворотки в  России, несмотря на многочисленные разработки в этой области, сдерживается по нескольким причинам. Среди них 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.

Структура использования молочной сыворотки в России (рис. 1) за последние 15 лет претерпела значительные изменения. Резко сократилось производство продуктов переработки сыворотки: молочного сахара-сырца - в 3,6 раза (до 2,2 тыс. т), рафинированного - в 24 раза (до 0,07 тыс. т), сыворотки сгущенной без  сахара - в 22 раза, сыворотки сгущенной  с сахаром - в 5 раз. Значительно уменьшился выпуск обогащенной молочной сыворотки (в 2002 г. -13 тыс. т), хорошо зарекомендовавшей  себя при откорме свиней. В целом  снизилась доля промышленной переработки  молочной сыворотки: в 1991 г. - 39 %, в 2002 г.- 35 %, в 2003 г. - 26 % (636 тыс. т из 2447 тыс. т).

 

 

 

В Европе (рис. 2), занимающей лидирующее положение в мире по производству молока, наблюдается положительная  динамика объемов предназначенной  для переработки сыворотки за счет увеличения производства сыра и  казеина. Европейская сыродельная  промышленность производит 6,8 млн. т. сыра в год, и прогнозируется рост объемов производства на 2 %. Европейская промышленность дает сырье для 3 млн. т. лактозы и 0,39 млн. т белков сыворотки. Основными производителями сыворотки в Европе являются "Лакталис/Лактозерум" (Франция)-5 млн. т, "Боркуло Домо Ингридиент" (Нидерланды) - 4,2 млн. т., "ДМВ Интернешнл" (Нидерланды) -3.0 млн. т. "Арла Фудс" (Дания/Швеция) -2,9 млн. т. и "Евросерум" (Франция) -2,5 млн. т.Эти фирмы занимаются глубокой переработкой сыворотки, что экономически выгодно и приносит прибыль. Все они объединены в Европейскую ассоциацию переработчиков сыворотки (EWPA) и совместно с другими странами один раз в 3-4 года проводят международные конференции по молочной сыворотке. Последняя, 4-я конференция по сыворотке проводилась в середине сентября 2005 г. в Чикаго (США). На нее собрались более 350 специалистов со всего мира, которые представляли научные учреждения, учебно-исследовательские центры, фирмы, выпускающие продукцию из сыворотки, и компании, производящие оборудование. Конференция была посвящена получению продуктов из сыворотки, которые оказывают существенное влияние на здоровье человека и профилактику заболеваний. Необычность этой конференции состояла в том, что примерно половина докладов была сделана специалистами-медиками из медицинских научных центров, университетов, клинических лабораторий, исследовательских центров, занимающихся созданием продуктов здорового питания.

Представляет интерес анализ переработки  сыворотки в одной из ведущих  молочных стран - США (рис. 3).

 

 

По информации ММФ, в ближайшее  время предполагается увеличение производства сухой сыворотки, концентратов сывороточных белков, казеина и лактозы (Европейский  Союз, США, Новая Зеландия, Австралия, Аргентина, Канада), что позволит сократить  сбросы в окружающую среду и увеличить  объемы производства продуктов питания. Переработка молочной сыворотки  в Европе направлена в первую очередь  на производство продуктов питания (рис. 4). За рубежом считается, что  организация сушки сыворотки, даже при высоком уровне стоимости  энергоносителей, гораздо выгоднее, чем экологические штрафы за слив молочной сыворотки без обработки  в водоемы. Для анализа динамики последних лет в производстве сухой сыворотки в качестве примеров выбраны несколько стран (рис. 5). Следует обратить внимание, что объемы производства сухой сыворотки практически  остаются на одном уровне, поскольку  на данный момент гораздо больший  интерес представляют высокие технологии переработки сыворотки. И эти  тенденции касаются всех ведущих  молочных стран мира.

Основной путь решения проблемы комплексной переработки молочного  сырья видится в создании безотходных  технологий сыра, творога и казеина. В настоящее время известны два  подхода по переработке сыворотки: полное использование сухих веществ; раздельное использование составных  компонентов. Первый подход реализуется по двум направлениям. Первое - использование натуральной сыворотки как ингредиента хлебобулочных изделий, напитков и желе, десертов и мороженого, а также для приготовления питательных сред, кормов и удобрений, моющих средств, косметики и оздоровительных ванн.

При кажущейся простоте использования  необработанной сыворотки в качестве корма сельскохозяйственным животным или удобрений приходится констатировать, что не все так просто. Например, попытки использовать для удобрения  полей как непосредственно сыворотку, так и сточные воды молочных заводов, содержащие значительный процент сыворотки, показали, что при концентрации сыворотки в сточных водах более 10 % происходит угнетение роста многих сельскохозяйственных культур, зависящее от типа почв и вида растения. Помимо всего прочего, использование сыворотки в необработанном виде неперспективно с точки зрения транспортировки и быстрой порчи при повышенных температурах, особенно в летний период, когда в России образуются наибольшие объемы сыворотки.

Второе направление полного  использования сухих веществ  сыворотки более перспективно. Оно  дает возможность получать: сгущенные  и сухие сывороточные концентраты, сухую деминерализованную сыворотку, сухую безлактозную сыворотку, сухую  сыворотку с наполнителями, блочную  сыворотку (продукты с промежуточной  влажностью), гранулированную сыворотку. Полное использование компонентов  сыворотки базируется на обезвоживании  путем выпаривания под вакуумом и сушки. Представляет интерес сгущение сыворотки до высоких концентраций (более 70 % сухих веществ), так как  стоимость сушки на порядок дороже выпаривания. При этом можно получать продукты с промежуточной влажностью. Например, оборудование "Paraflash", разработанное фирмой "Ангидро" (Дания), предполагает сгущение сыворотки или пермеата до 70-80 % сухих веществ. Эффективность применения различных технологических схем переработки сыворотки на сгущенные концентраты характеризуется и различной прибылью предприятий. С этих позиций, например, производство сгущенной очищенной сыворотки с содержанием сухих веществ 30 % менее экономично (рентабельность продукта 12,5 %), чем применение биотехнологии сгущенной гидролизованной сыворотки (рентабельность 41,1 %). Раздельное использование компонентов сыворотки позволяет получить: подсырные сливки, казеиноальбуминную массу, концентраты сывороточных белков, молочный сахар, концентраты белков с полисахаридами (пектин, хитозан), минерализат солей. Одно из традиционных направлений переработки молочной сыворотки - производство молочного сахара. Как было отмечено ранее, его в России производится очень мало. Утверждение, что это очень энергоемкий процесс и производство молочного сахара невыгодно, несколько противоречит европейским понятиям. Например, более 50 лет существует частная фирма Meggle (Германия), которая в центре Европы производит молочный сахар (лактозу) различных видов. Причем объемы собственной сыворотки только 0,5 млн. т. в год. а привозной - 4,5 млн. т. в год.

В последние годы уделяется усиленное  внимание глубокой переработке молочной сыворотки - получению производных  из отдельных компонентов (гидролизаты  молочного жира и белков, производные  лактозы - лактулоза. лактитол, тагатоза, галактоолигосахариды и др.). Следует  отметить, что производные лактозы - галактоолигосахариды и лактулоза - это превосходные компоненты при составлении рецептур здоровой пищи, так называемых продуктов функционального питания. Все направления глубокой переработки молочной сыворотки связаны с биотехнологией, позволяющей получать широкую гамму продуктов. К ним относятся: органические кислоты и спирт этиловый; микробный жир, белок одноклеточных микроорганизмов и биоЗЦМ; ферменты, аминокислоты и витамины; глюкозогалактозный сироп (ферментативный гидролиз); метан, биогаз, углекислый газ; антибиотики и антиоксиданты. За рубежом на основе глубокой переработки молочной сыворотки выпускается широкий ассортимент продуктов энтерального питания, которые обеспечивают поддержание и реабилитацию пищевого статуса здоровых и больных людей. Следует подчеркнуть, что экономически выгодно получать из сыворотки высокоочищенные белковые компоненты. Например, мировая потребность только в одном из минорных белков - лактоферрине - оценивается в 5 млрд. долл. США. Интересен опыт по кооперации при переработке сыворотки, когда сырье свозится на одно предприятие. К примеру, из поступающей с молокоперерабатывающих заводов сыворотки на фирме Meggle производится лактоза, на "ДМВ" - сухая сыворотка, в Белоруссии (Пружаны)-этиловый спирт, на австрийском фирме Fresenius Kabi -лактулоза. В Германии около 240 заводов утилизируют сыворотку с получением биогаза. Ряд российских предприятий и фирм владеют опытом по переработке молочной сыворотки. В Ставрополе выпускаются комбинированный сухой продукт "Ставропольский", напитки, хлебобулочные изделия, плавленые сыры, майонез; в Бежецке - ЗЦМ и деминерализованная сыворотка, в Рубцовске - сухая сыворотка, в Ипатово -молочный сахар и бифидогенные кормовые добавки - БИКОДО.

Одной из ведущих тенденций последних  лет в развитии молочной промышленности в нашей стране и за рубежом  является широкое использование  мембранных методов обработки. Они  открыли возможности для получения  новых видов молочных продуктов  и повлекли за собой коренное изменение  технологий переработки сыворотки. Не меньший интерес с точки зрения перспективности мембранных процессов имеет электродиализ. С его помощью решаются две проблемы, свойственные молочной сыворотке: высокая минерализация и солоноватый вкус; высокая кислотность. Например, обработанная методом электродиализа творожная сыворотка со степенью деминерализации 70 % не создает трудностей при распылительной сушке. Получаемая деминерализованная сухая сыворотка используется в производстве мороженого, детского питания, кондитерских изделий, напитков и др. Что касается прогноза на будущее, то, по мнению европейских ученых, его можно представить в виде пирамиды. В ее основании - объемы переработки сыворотки; пласты вверх - технологии различного уровня, от традиционных до мембранных; вершина пирамиды - специфическая изоляция и глубокое фракционирование. Интерес к молочной сыворотке во всем мире продолжает расти. В первую очередь это касается технологий глубокой переработки молочной сыворотки, которые позволяют получать продукты, подобные лекарственным препаратам.

 

Состояние рынка молочной сыворотки в России и за рубежом

Молочная сыворотка — побочный продукт, образующийся при производстве творога, сыра, казеина. С молочной сывороткой теряется самая ценная часть (до 30 %) белков молока – иммунные белки, развивающие защитные функции организма человека и сельскохозяйственных животных, а также порядка 95 % высококачественного молочного сахара-лактозы . Поэтому перед отечественными и зарубежными производителями молочной продукции переработка вторичного молочного сырья (молочной сыворотки) является актуальной задачей. Вовлечение в хозяйственный оборот вторичных ресурсов позволяет не только повышать доходность предприятий, но и решать проблемы экологического характера.

Более 54 % объема выработки натуральной сыворотки составляет подсырная (сладкая) сыворотка. Второе место принадлежит подтворожной (кислой) сыворотке, не более 1 % занимает казеиновая сыворотка. Столь незначительная доля обусловлена стремительно уменьшающимися в течение последних нескольких лет объемами производства казеина.

Прогнозируемые объемы получения  молочной сыворотки до 2015г представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Наименование	Период, гг
	2011	2012	2013	2014	2015
Подсырная сыворотка	2800	2900	3030	3175	3340

 

 

Более половины ресурсов натуральной  сыворотки — 59 % продается молокоперерабатывающими заводами на корм сельскохозяйственным животным. Порядка одной пятой объема производимой сыворотки сливаются на поля, в сточные воды. Лишь 25 % объема производимой сыворотки направляется на переработку, при этом доля промышленной переработки молочной сыворотки снижается. Так по данным Федеральной службы государственной статистики, в 2010 году Российскими предприятиями было произведено 258498,04 т. сыворотки против 287988,69 т. в 2009 г., или 89,8 % к соответствующему периоду 2009 года.

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

В России ассортимент вырабатываемой из молочной сыворотки продукции  достаточно ограничен. Резко сократилось  производство продуктов переработки  сыворотки: молочного сахара-сырца, сыворотки сгущенной без сахара, сыворотки сгущенной с сахаром, обогащенной молочной сыворотки. Основным способом переработки сыворотки на сегодняшний день является сушка .

Сыворотка молочная сухая вырабатывается из несоленой подсырной, творожной, казеиновой молочнокислотной сыворотки. Готовый продукт используют в  качестве белково-углеводной добавки  при выработке пищевых продуктов, в комбикормовой промышленности, в производстве заменителей цельного молока и других кормовых средств. Сухая  сыворотка содержит 95 % сухих веществ, в том числе лактозы — 60 %.

Основные направления использования  молочной сыворотки в России представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура использования  молочной сыворотки в России

 

Переработка молочной сыворотки в  России, несмотря на многочисленные разработки в этой области, 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 .

На рисунке 2 представлены доли федеральных  округов в общероссийском производстве сыворотки в 2010 году.