Перспективы безотходного производства молочной сыворотки

В настоящее время люди широко пользуются всеми благами цивилизации, первоосновой которых являются химические, пищевые, механические и другие технологии. Все эти блага цивилизации, с одной стороны, разгружают человека, делают его жизнь легче и комфортнее, а с другой стороны, наукой не создано абсолютно безотходных технологий, и применение их в любом производстве неизменно ведет к загрязнению окружающей среды (атмосферного воздуха, питьевых водоемов, земельных угодий).

Масса опаснейших для здоровья человека веществ в составе питьевой воды, загрязненного атмосферного воздуха, продуктов питания возвращается назад к человеку, подвергая его жизнь большой опасности, вызывая нарушения обмена веществ, онкологические и другие заболевания.

Резкое ухудшение экологической обстановки во всем мире, связанное с техническим прогрессом, а также недостаток или избыток отдельных компонентов пищи, привели к появлению новых и резкому увеличению числа известных болезней, связанных с неправильным питанием.

Выходом из создавшегося положения является обеспечение людей продуктами питания, обладающими способностью не только питать человеческое тело, насыщая его необходимыми аминокислотами, липидами, углеводами, витаминами и минеральными веществами, но и нейтрализовывать негативные факторы, влияющие на здоровье человека через его пищу.

Такие пищевые продукты должны обладать целым рядом специфических свойств.

• 1.    Они не должны наносить вред здоровью людей, то есть не должны содержать потенциально опасных компонентов, и содержащиеся компоненты должны присутствовать в количествах, не приводящих к перегрузкам человеческий организм в процессе переваривания и усвоения пищевого продукта.

• 2.    Такие продукты должны содержать компоненты, способные, попадая внутрь организма, нейтрализовывать максимум токсичных по отношению к здоровью человека элементов, не влияя при этом на питательные элементы.

• 3.    Продукт должен максимально усваиваться за максимально короткое время, не требуя для этого длительных многодневных процессов медленного расщепления.

• 4.    Эти продукты не должны быть сезонными, то есть должны обладать доступностью в течение всего года и не требовать при этом каких-либо специфических условий хранения, труднодостижимых в бытовых условиях.

• 5.    Такие продукты должны удовлетворять потребности всех слоев населения – от детей до стариков.

• 6.    Эти продукты не должны иметь высокую цену, чтобы быть доступными для людей с любым достатком.

Перспективным технологическим приемом является также поиск и внедрение в производство субстанций природного происхождения, обладающих одновременно технологической и физиологической функциональностью, а также создание комбинированных по составу продуктов функционального питания.

Вовлечение в сферу производства продуктов, традиционно считавшихся отходами пищевого производства, также позволяет расширить ассортимент продукции пищевого, технического и кормового назначения. Одновременно возникает возможность организации малоотходного и безотходного производств.

Таким образом, безотходные (малоотходные) производства являются главным направлением в решении вопросов охраны окружающей среды, так как дают, как правило, одновременно существенный экономический эффект.

В материалах Европейской экономической комиссии ООН и декларации о малоотходных и безотходных технологиях, принятой в 1979 году на совещании по общеевропейскому сотрудничеству в области охраны окружающей среды, малоотходная и безотходная технология определяется как практическое применение знаний, методов и средств для того, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду. Из определения следует, что малоотходная технология решает двуединую задачу: эффективного использования природного сырья и продуктов его переработки, с одной стороны, и охраны окружающей среды от различного рода загрязнений, отходов – с другой.

Задачи о реализации безотходных технологий вытекают из следующих положений:

• -    наибольшая часть загрязнений окружающей среды является следствием недостаточного развития промышленной технологии;

• -    неиспользованные отходы производства – это потери природных ресурсов;

• -    получение и использование вторичного сырья (отходов) с увеличением потребности в естественных материалах может стать важным источником повышения производительности общественного труда;

• -    предпосылкой для рационализации промышленных технологий является выработка технико-экономических решений по «замкнутым» технологиям (кругооборот материалов);

• -    единый и экономический путь решения основных проблем в области обмена веществ между человеком и природой должен осуществляться в масштабах государства.

Также и в молочной отрасли, в процессе промышленной переработки молока получают, так называемое "вторичное молочное сырье", одним из которого является молочная сыворотка – это продукт, образующийся из молока при производстве сыров, творога и казеина [1].

Вопросами технологии переработки молочной сыворотки и использования полученных из нее продуктов посвящены обширные исследования ученых стран СНГ А.Г. Храмцова, В.В. Молочникова, Ю.Я. Свириденко, П.Г. Нестеренко, A.A. Храмцова (мл), Н.Н.Липатова, И.А. Евдокимова, Э.Ф. Кравченко, JI.A. Остроумова, Н.Б. Гавриловой, А.М. Попова и др., а также наших соотечественников М.К. Алимардановой, Ф.Т.Диханбаевой, Г.Е. Есиркеп.

Проблема полного и рационального использования молочной сыворотки существует во всех странах с развитой молочной промышленностью. Это обусловлено значительными объемами молочной сыворотки, получаемой по традиционной технологии при производстве белково-жировых продуктов. В странах, характеризующихся современной технической базой (США, Канада, Германия, Франция, Швеция), молочная промышленность перерабатывает 50-95% сыворотки. В России ее промышленная переработка составляет около 50%. В нашей стране переработка отходов молочного производства развита не на высоком уровне, из общего числа выхода молочной сыворотки от молочных производств, на пищевые цели, используется менее 20%. Часть сыворотки сливается в канализацию без обработки, что наносит непоправимый ущерб окружающей среде (сброс в водоем 1 м3 сыворотки загрязняет 600 м3 воды).

Необходимость полной переработки молочной сыворотки и снижения её потерь обусловлена не только экономической целесообразностью выпуска новых молочных продуктов, но также и необходимостью охраны окружающей среды [1].

Поставлены конкретные программы по использованию вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности:

• -    производство нового поколения кисломолочных продуктов из обезжиренного молока и пахты с использованием бифидобактерий, обладающих повышенной биологической ценностью, диетическими свойствами и лечебно-профилактической направленностью, для функционального питания;

• -    производство напитков из молочной сыворотки на основе брожения или сквашивания, обогащения экстрактами тонизирующих трав, тонизирующими соками и сатурации;

• -    интенсивная технология молочного сахара с увеличением выхода продукта в 1,5 -1,6 раза, сокращением длительности технологического цикла и энергоемкости в 2,0 - 2,5 раза;

• -    получение производных лактозы, в т.ч. этилового спирта (1 л из 50 кг сыворотки), гидролизатов лактозы, лактулозы и лактитола;

• -    разработка ресурсосберегающих технологий пробиотического, пастообразного ЗЦМ на основе молочной сыворотки с организацией экологически чистого и эффективного производства.

Объекты и методы исследований

Объектами исследования являлись молочная сыворотка двух видов: подсырная и творожная. В лаборатории кафедры ТПП АТУ и Казахской академии питания РК проведены анализы по определению состава молочной сыворотки(СТ РК 1060-2002), как основы для производства кисломолочных напитков.

Определено содержание основных составных частей в молочной сыворотке.

Количество сухого вещества определяли методом высушивания влаги в сушильном шкафу по ГОСТ 3626-73. Для этого бюксу с 20 г хорошо промытого и прокаленного песка помещали в сушильный шкаф и выдерживали в сушильном шкафу при температуре 1050С в течение 30-40 мин. После этого бюксу охлаждали в эксикаторе 40 мин и взвешивали. Затем в эту же бюксу пипеткой вносили 10 см3 молочной сыворотки, взвешивали. Последующие взвешивания проводили после высушивания в течении 1 часа в сушильном шкафу до тех пор, пока разность между двумя последовательными взвешиваниями была равна 0,001г [2]. Далее проводили расчеты.

Содержание молочного жира по ГОСТ 5867-90 определяли методом центрифугирования, для этого в два жиромера отмерили серную кислоту, затем в каждый жиромер отмерили исследуемый продукт при помощи пипетки вместимостью 10,77 см3, осторожно сливая его по стенке жиромеров. Для очистки сыворотки от белковых частиц пробу нагревали до 350С и фильтровали через ватный фильтр. Дозатором добавляли по 2 см3 изоамилового спирта, закрывали жиромеры пробками, встряхивали до полного растворения белковых частиц, устанавливали пробкой вниз на 5 мин в водяную баню при температуре 650С, вынув из бани, ставили в центрифугу. Центрифугировали три раза по 5 мин. После третьего центрифугирования пробки вынимали из жиромера, помещали на 5 мин в водяную баню. Вынув жиромер из бани и регулируя большой пробкой, устанавливали нижнюю границу жира на нулевом делении шкалы и быстро произво-дили отсчет жира. Данные определяли расчетным способом [2].

Согласно СТ РК 1060-2002 определяли содержание молочного сахара, минеральных веществ, водорастворимых витаминов.

Результаты и их обсуждение

В области производства молочных продуктов особую актуальность приобретает создание и совершенствование новых технологий, обеспечивающих направленное формирование функциональных свойств молочных продуктов. Большие перспективы для получения таких продуктов, в частности напитков, скрыты в использовании молочной сыворотки. С одной стороны сыворотка является вторичным молочным сырьем и с другой стороны биологически богатым компонентом молока, что характеризует её, как ценнейший первичный сырьевой ресурс для производства многих продуктов питания [3].

Биологическая ценность молочной сыворотки обусловлена содержащимися в ней белковыми азотистыми веществами, углеводами, липидами, минеральными солями, витаминами, органическими кислотами, что характеризует ее, как биологически активную жидкость. Сывороточные белки богаты дефицитными незаменимыми аминокислотами, что позволяет отнести их к наиболее биологически ценной части белков молока. Находящийся в сыворотке в количестве 0,1-0,3 % жир более диспергирован, чем в молоке, что положительно влияет на его усваиваемость.

Разнообразен минеральный состав молочной сыворотки. В ней содержатся практически все соли и микроэлементы молока, преобладают калий, натрий, кальций, магний, железо, микроэлементы. Минеральные вещества в сыворотке находятся в состоянии молекулярного раствора или в коллоидном – в виде солей органических и неорганических кислот[3]. В таблице 1 показано абсолютное содержание основных составных элементов в молочной сыворотке.

Таблица 1 – Содержание основных составных частей в молочной сыворотке

Составные части	Единица измерения	значение
		Творожная сыворотка	Подсырная сыворотка
Сухие вещества	%	6,3	6,4
Белки	%	0,9	0,55
Молочный жир	%	0,3	0,05
Молочный сахар	%	4,5	4,8
Минеральные вещества, в том числе:	%	0,6	0,5
К	%	0,19	0,16
Mg	%	0,02	0,01
Ca	%	0,04	0,043
Na	%	0,05	0,05
P	%	0,04	0,04
Cl	%	0,1	0,11

Значительна витаминная ценность сыворотки. В ней остаются почти все водорастворимые витамины молока, а в некоторых случаях их оказывается больше, чем в молоке, за счет синтеза молочно- кислыми бактериями [3]. В молочную сыворотку переходит примерно до 50% жирорастворимых витаминов молока (таблица 2).

Таблица 2 - Содержание витаминов в молочной сыворотке, мкг/кг

Сыворотка	β- каротин	В 1	В 2	В 6	В 3	В 12	С
Подсырная	13	315	1389	524	4,4	29	500
Творожная	75	263	1107	478	2,9	10	500

В результате проведенных исследований видно, что содержание сухих веществ как в творожной, так и в подсырной сыворотке варьируется в пределах 6,3-6,4%, содержание молочного жира и сахара отмечается в пределах 0,1-0,5%, содержание минеральных веществ как в творожной, так и в подсырной сыворотке находится на одном уровне.

Из таблицы 2 видно, что содержание водорастворимых витаминов не сильно отличается в исследуемых материалах, а витамин С находится в одинаковом количестве, как в творожной, так и в подсырной сыворотке в количестве 500 мкг/кг. Анализируя результаты данных исследований, можно сказать, что химический состав творожной и подсырной сыворотки не сильно отличается друг от друга.

Заключение

Одним из путей решения проблемы по рациональному использованию отходов молочной промышленности, является выпуск продуктов на основе молочной сыворотки с натуральными ингредиентами, приносящими пользу здоровью людей, повышающими его сопротивляемость заболеваниям, способные улучшить многие физиологические процессы в организме, позволяющие человеку долгое время сохранять активный образ жизни[4]. Организация производства этих продуктов возможна на действующих молочных предприятиях Республики Казахстан.

С точки зрения биологической, витаминной ценности молочную сыворотку можно использовать как основу для разработки инновационных технологий кисломолочных напитков, функционального и диетического значения, с использованием новых видов заквасок и добавлением фитосырья, как дополнением для расширения безотходного производства молочной промышленности.