Применение новой технологии получения экстрактов для обогашения хлебобулочных изделий

Рисунок 2. Доли федеральных округов  в России в производстве сыворотки  в 2009—2012 гг

 

Как видно, самыми крупными регионами–производителями  продукции являются Сибирский и  Приволжский федеральные округа, суммарная доля которых в общем  объеме выпуска продукции из сыворотки  в России в 2009—2012 гг. составила 62 %.

На рисунке 3 представлены доли регионов крупнейших производителей сыворотки, объем производства, в которых  в 2009—2012 гг. превысил 10 тыс. т. В первую тройку лидеров по выпуску сыворотки в 2010 г. вошли: Алтайский край, Кировская и Белгородская области. За исследуемый период в каждом из регионов, входящих в первую тройку лидеров, было произведено более 17 тыс. т. сыворотки. Лидер — Алтайский край, доля которого превышает 30 % общероссийского производства данного вида продукции. Производители Кировской области также сократили объемы производства продукции на 6,4 %, а в Белгородской обл. превысили свои показатели предыдущего года на 82,3 % что позволило им занять третье место в рейтинге регионов крупнейших производителей сыворотки. 

 

Рисунок 3. Доли регионов крупнейших производителей сыворотки в России в 2009—2012 гг.

 

 

 В Европе, 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 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).

Структура использования молочной сыворотки в Западной Европе представлена на рисунке 4. 

Рисунок 4. Структура использования  молочной сыворотки в Западной Европе

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 . Долгое время сывороточные продукты не находили широкого применения в российской промышленности. В настоящее время сыворотка все более активно используется в хлебопекарной, кондитерской, молочной, мясоперерабатывающей, косметической промышленности и др. Объемов производства сухой сыворотки, вырабатываемой отечественными предприятиями недостаточно для обеспечения нужд отечественных предприятий, поэтому ее импорт остается на высоком уровне. По данным Центра изучения молочного рынка RussianDairy.com, квота на импорт в Российскую Федерацию молочной сыворотки составляет 5 тыс. тонн.

Таблица 2. Объем импорта в Россию сухой молочной сыворотки, тыс. т.

Наименование	Период, гг
	2007	2008	2009	2010	2011
Сухая молочная сыворотка	54,51	59,02	52,55	46,71	28,36

Объем импорта в Россию сухой  молочной сыворотки представлен  в таблице 2.

Крупнейшими странами — экспортерами сухой сыворотки являются: Белоруссия, Франция, Литва, Польша, Германия. А  крупнейшими поставщиками лактозы  — Нидерланды, Литва, Германия и США.

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.

По результатам исследования аналитики 3A Business Consulting прогнозируют, что к 2014 году мировой рынок сывороточных продуктов (сухой сыворотки, сывороточных белков и их фракций) достигнет 6,4 млрд. долл., ежегодный темп роста рынка составит 4 %. Сегодня этот рынок оценивается в 5 млрд. долл. Глобальный рынок лактозы в настоящее время оценивается в 1,6 млрд. долл., к 2014 году он вырастет почти до 2 млрд долл., ежегодно увеличиваясь на 3 %.

Наиболее быстро растущие рынки  ингредиентов из сыворотки, лактозы  и компонентов из нее это Китай и в целом Азиатский регион. Азиатский, как и весь глобальный рынок ингредиентов из сыворотки сегодня во власти поставщиков из США, ЕС и Океании. Но глубокая переработка сыворотки активно развивается в Южной Америке и Восточной Европе, отмечено в докладе 3A Business Consulting.

Основные игроки в данном сегменте глобального рынка — ведущие  компании на молочном рынке: Lactalis, FrieslandCampina, Fonterra, Arla Foods, Glanbia, Murray Goulburn и Hilmar. Но компании, специализирующиеся на глубокой переработке  сыворотки, такие как Meggle, Euroserum, Milei и Davisco, также играют на рынке существенную роль. Главные мировые потребители  таких продуктов — крупнейшие производители продуктов Nestle и Danone.

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. 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. 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. 

 

 

2.3 Методы переработки молочной сыворотки

 

Конечный вид продуктов из молочной сыворотки определяет и выбор оборудования для производства. Уже с момента, как сыворотка удаляется из сырной ванны, к ней необходимо относиться как к высококачественному продукту и для сохранения ее свойств очень важно соблюдать технологию на всех этапах переработки. Прежде всего, ее освобождают от мелких сырных частиц для упрощения дальнейших операций и для улучшения функциональных свойств конечного продукта (например, растворимости). Далее снижают массовую долю жира до 0,05 %, что продлевает срок эффективной работы фильтрующих мембран, т. к. жир может закупорить поры мембраны. Потом следует тепловая обработка, вид которой зависит от микробиологического качества сыворотки, необходимости ее хранить, транспортировать или сразу перерабатывать, а также от требований, предъявляемых к конечному продукту. Таким образом, получается предварительно обработанная сыворотка – основа для производства разных видов продуктов.

Существуют несколько способов переработки МС: 

• тепловые, 
• центробежные, 
• консервирование, 
• биологические, 
• мембранные (Храмцов, 2004).

Тепловые методы

Тепловые методы используются для  охлаждения МС с целью сохранения ее качества при временном хранении, подогрева – с целью пастеризации, выделения сывороточных белков, проведения некоторых других технологических  операций (Храмцов, 2004).

Охлаждение

Охлаждение предотвращает развитие нежелательных микробиологических процессов при временном хранении сырья и продуктов. В частности, в случаях, когда их переработка, использование или реализация задерживаются. Охлаждение необходимо проводить немедленно после получения МС или ее сепарирования,  не допуская обсеменения посторонней микрофлорой. Наилучшие результаты дает охлаждение в сочетании с предварительной пастеризацией (Храмцов, 2004).

Пастеризация

Процесс пастеризации МС в большинстве  случаев обусловлен необходимостью подавить развитие нежелательной микрофлоры. Источниками микрофлоры могут быть специально вводимые закваски при производстве ОП; возможно также обсеменение посторонней  микрофлорой при сборе и хранении МС. При пастеризации подсырной сыворотки  инактивируются остатки сычужного  фермента, присутствие которого в  ряде случаев нежелательно.