CC BY
155
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. № 1-2, 1994
- ■ - - - , ._ , . . л. . ...
Zakharova I.I.
alladium catalyst
tulic resistance of igers
у of some food A. Essential oils
Klimakova T.V., es addition effect solutions of
)f mechanism of
Ikakovsky R.F.,
ivated aqueous
, Abralov A.T., ihmedov R.A.,
il modelling and te from SaTomas resterification in
omatization
ssor system for
Murlina V.A, elocity automatic
[uge blade Gtion Control
lov B.l. Forecast
:ription of th« cles in liquid) in
pf table salt in
ized characteristic
Vork
ialists training in ries
itute
637.344.8
ПРОБЛЕМА ПОЛНОГО И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ В УСЛОВИЯХ
РЫНОЧНОЙ
а.г. ХРАМЦОВ
Ставропольский политехнический институт
При производстве белково-жировых продуктов (сыров, творога, казеина) по традиционной технологии возникает проблема полного и рационального использования молочной сыворотки, что обусловлено ее значительными объемами. Ежегодно в мире получают до 100 млн. т молочной сыворотки, из них в Российской Федерации — около 8 млн. т. Для России и стран СНГ проблема использования молочной сыворотки обусловлена низким уровнем промышленной переработки — 50%, в том числе для пищевых целей — только 20%, часть сыворотки сливается в канализацию без обработки, что наносит непоправимый ущерб окружающей среде.
Актуальность проблемы и возможные пути ее решения изложены в многочисленных публикациях как в нашей стране, так и за рубежом (1,2, 3]. Особую значимость имеет монография немецких специалистов Т. Синкевич и К.-Л. Ридель ’’Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе”. Ценность монографии — в квалифицированном и всестороннем рассмотрении всех аспектов по переработке молочной сыворотки и обстоятельном описании возможных путей ее использования. Список литературы включает 1329 наименований.
Большой интерес представляет монография Международной молочной федерации ММФ по проблеме использования молочной сыворотки и ее производных. В монографии рассмотрены сгущение и сушка сыворотки и пермеата; белковые продукты из сыворотки; лактоза и ее производные; гидролиз лактозы; ферментация сыворотки и пермеата; напитки, получаемые из сыворотки.
Из отечественных монографических изданий можно отметить технологическую тетрадь "Переработка и использование молочной сыворотки”, уникальную книгу проф. М.В. Залашко ’’Биотехнология переработки молочной сыворотки” [4], интересную книгу д-ра техн. наук В.А. Павлова "Новые методы переработки молочной сыворотки” [5].
Состояние и перспективы переработки и использования молочной сыворотки в нашей стране и за рубежом подробно рассмотрены в обзоре Э.Ф. Кравченко и др. {6]. Наши воззрения на эту проблему (в соавторстве с проф. П.Ф. Крашенининым, акад. Н.Н. Липатовым и д-ром техн. наук В.Н. Сергеевым) изложены в обзорной информации [7], а также во втором издании монографии "Молочная сыворотка” [8].
ЭКОНОМИКИ
В свое время заметный вклад в решение проблемы внесли М.С. Коваленко [9] и А.А. Розанов [10], опубликовавшие цикл тематических изданий, которые не потеряли своего значения и в настоящее время.
Академиком Н.Н. Липатовым предложена терминологическая идентификация [11]. Дальнейшее развитие ее в работах З.М. Цкитишвили и В.А. Павлова сформировало концепцию молочного сырья и новый термин — молочное белково-углеводное сырье, к которому необходимо отнести молочную сыворотку. Термин отходы непригоден принципиально, синонимы — вторичное, побочное и нежирное молочное сырье — применительно к условиям рыночной экономики целесообразно исключить. Можно полностью разделить мнение Г.А. Кутырина, сделавшего своим девизом слова: "Отходов нет — есть неиспользованные резервы”.
Таблица 1
Компоненты, % Энер- гети- чес- кая цен- ность, кДж/ кг
Виды сырья су- хое ве- щест- во мо- лоч- ный жир бел- ки лак- тоза мине- раль- ные ве- щест- ва
Цельное молоко 12,3 3,60 3,2 4,8 0,70 2805
Обезжиренное молоко 8.8 0,05 3.2 4.8 0,75 1440
Пахта 9,1 0,50 3,2 4.7 0,70 1599
Молочная сыворотка 6,3 0.2 0,8 4,8 0,50 1013
Энергетическая ценность сыворотки (табл. 1) составляет — цельного молока. Сравнительные данные состава и свойств различных видов сыворотки приведены в табл. 2, характеристика азотсодержащих соединений сывороток —- в табл. 3, аминокислотный состав белковых фракций —• в табл. 4. В молочной сыворотке обнаружено более 30 макро-, микро- и ультрамикроэлементов, содержание основных из них приведено в табл. 5. В молочную сыворотку переходят практически все витамины молока, а некоторые, например, холин, даже накапливаются. Их содержание приведено в табл. 6. В то же время переход в молочную сыворотку
нитратов и радионуклидов затрудняет ее переработку, что должно быть учтено при использовании.
Таблица 2
Состав и свойства Сыворотка
подсырная (сыр чеддер) творожная казеиновая
Вода, % 93.30 95,58 94.0—95,0
Сухие вещества. % 6,70 6.42 5,4—6,0
Белок, мг/г 0,60 0,53 0,90
Общий азот, мг/г 1,30 1,19 1.20
Небелковый азот, мг/г 0,34 0.34 0,34
Белковый азот, мг/г 0,95 0,85 0.85
Растворимый азот, мг/г 1.30 1.18 1,18
Небелковый азот. % к общему азо-ту 26,20 28,30 —
Лактоза, % 5,00 4,40 3,8—4,20
Зола, % 0,52 0.60 0,70—0,80
Кислота, % молочная лимонная 0.14 1.10 « 0,47 до 0,80 0,10
Плотность при 15'С, кг/м^ 1026 1024—1025 1024—1025
Активная кислотность, pH 6,10 4.70 . 4,5—4.7
Таблица 3
Фракция
Сыворотка
Белковый азот.
% от общего азе
Небелковый азот.
Казеин,
% от белкового азота
Сывороточные белки,
копреципитатная
под- сыр- ная тво- рож- ная казе- ино- вая низ- ко- каль- цие- вая сред-не-кал faun е-вая вы-соко-ка л faun е-вая
77.3 78.6 80,7 41,4 38,4 39,0
22,7 21.4 19.3 58.4 61,5 60.9
10,0 9.6 5.5 10.2 14.2 6.8
90.0 90,4 94,5 97,4 85.7 88.2
ной переваримости, что соответствует концепции адекватного питания. Сыворотка имеет также диетическое и лечебно-профилактическое значение. Повсеместное использование молочной сыворотки в кормовых целях следует рассматривать как вынужденную меру, техническое использование как аномалию, а слив в канализацию как преступление перед обществом и природой. Необходимо иметь нормативы качества молочной сыворотки на государственном уровне (аналогично ОСТ 10-02-02-3-87) с введением градации "для пищевых целей”.
Таблица 4
Аминокислота
Содержание, мг/100 г, в сыворотке
подсырнои
творожной
Аланин 37,1
Аргинин 18,1
Аспарагиновая кислота 81,8
Валин 46,2
Гистидин 13.1
Глицин 16,8
Глютаминовая кислота 140,1
Изолейцин 49,8
Лейцин 81,8
Лизин 71,6
Метионин 13,8
Пролин' 48,4
Серии 40,8
Тирозин _ 19,0
Треонин 50,2
Триптофан 16,3
Фениаланин 24.5
Цистеин 9,6
33,2
18,6
80,0
43.1
15.5
16.2
139.1
38.8
85.1
72.3
14.9 40,8
37.7
23.2
40.7
16.5 27.1
15.4
Таблица 5
Пищевая ценность молочной сыворотки включает все показатели от доброкачественности до пол-
Элементы Содержание, мг/кг, в сыворотке
подсырной творожной
Кальций 225 860
Фосфор 425 630
Магний 58 89
Натрий 350 400
Калий 1090 1330
Витаминь
Водорастворимь
тиамин Bj
рибофлавин I
пиридоксин В
кобаламин В(
пантотеновая кислота Вз
биотин Н
ниацин РР
фолацин Вс
холин
аскорбиновая кислота С
Жирорастворим ретинол А ^-каротин токоферолы Е
Решение п использовани целях, как и можно тольк< ботки. Приме номики в соо и менеджмен разования и< фермерских > ложение МО» гетической U отдельных KOI сти. С учетом но принять с. сыворотку К I ческие цели медицинские; центрацией и на быть расся пользования I низационном молочной сын коммерческой приятиях и в' Промыщлеь ки осуществл: ям: комплекс} ка и извлечен ной сыворотк Первое нап го сухого оста
концепции также дизначение, сыворотки иь как вы-ование как гступление ,имо иметь кн на госу-10-02-02-3-IX целей”.
Таблица 4
в сыворотке )орожной 33.2 18,6
80,0
43.1
15.5
16.2
139.1
38.8
85.1
72.3
14.9 40,8
37.7
23.2
40.7
16.5 27,1
15.4
Таблица 5
сыворотке
ворожной
860
630
89
400
Таблица 6
Витамины Содержание, мкг/кг, в сыворотке
подсырной творожной
Водорастворимые
тиамин В} 315 363
рибофлавин В2 1389 1107
пиридоксин Вб 524 478
кобаламин В[2 29 ю.
пантотеновая кислота Вз 4,4 2,9
биотин Н 100 20
ниацин РР 1760 1050
фолацин Вс 520 100
холин 160000 140000
аскорбиновая кислота С 500 500
Жирорастворимые
ретинол А 22 110
^-каротин 13 75
токоферолы Е 227 315
Решение проблемы полного и рационального использования молочной сыворотки в пищевых целях, как и любого вида молочного сырья, возможно только на основе ее промышленной обработки. Применительно к условиям рыночной экономики в соответствии с положением маркетинга и менеджмента следует учитывать фактор ценообразования исходного сырья, реалий появления фермерских хозяйств и мини-заводов. Первое положение может быть реализовано с учетом энергетической ценности, содержания и стоимости отдельных компонентов, их биологической ценности. С учетом вышеприведенных положений можно принять следующий уровень цен на молочную сыворотку к цельному молоку: кормовые и технические цели 15%'; пищевые продукты 30—50%; медицинские препараты 50—65%. Наряду с концентрацией и централизацией производства должна быть рассмотрена проблема рационального использования сыворотки мини-сырзаводов. В организационном плане переработка и использование молочной сыворотки могут быть осуществлены на коммерческой основе на приватизируемых предприятиях и в частном бизнесе.
Промышленная переработка молочной сыворотки осуществляется по двум основным направлениям: комплексное использование всего сухого остатка и извлечение отдельных компонентов из молочной сыворотки.
Первое направление: полное использование всего сухого остатка молочной сыворотки — включает
получение напитков, сгущенных и сухих продуктов.
В условиях рыночной экономики особый интерес отрасли может вызвать получение алкогольных напитков, сгущенных концентратов с сахарозой и глюкОзо-галактозных сиропов; сухих молочных продуктов на основе молочной сыворотки, обезжиренного молока и пахты типа Белакт, СМП, УК-1 и УК-2. Целесообразно реализовать многочисленные рецептуры напитков (квас и кумыс) с наполнителями и ароматизаторами, мороженого из молочной сыврротки, сыра норвежского типа мюзост и месмор, прессованных таблеток и драже.
Сгущение и сушка сыворотки позволят сгладить сезонность производства молочного сырья.
Второе направление: извлечение отдельных компонентов из молочной сыворотки -— включает получение молочного жира (подсырных сливок), сывороточных белков и лактозы.
Белковые продукты из сыворотки в нативном или денатурированном виде пока не нашли массового применения в пищевых целях, хотя вполне заслуживают этого.
Производство молочного сахара традиционно для отрасли. Необходимо, чтобы его качество отвечало уровню, соответствующему требованиям стандарта Ф АО/ВОЗ.
Технология получения и использования минерального комплекса молочной сыворотки не отработана, хотя исследования, проведенные П.Ф. Кра-шенининым, дали обнадеживающие результаты.
Перспективно получение витаминного комплекса молочной сыворотки и свободных аминокислот — лизина и метионина, а также ферментов — лактопероксидазы и лактоферрина, апробированное за рубежом.
Технологические процессы обработки молочной сыворотки традиционно рассматриваются в общем плане с цельным молоком, хотя они имеют специфические особенности. Так как 'сепарирование жирной молочной сыворотки затруднено из-за наличия значительного количества так называемой ’’казеиновой пыли”, разработан саморазгружаю-щийся сепаратор типа ОХС с двойным пакетом тарелок, обеспечивающий разделение и осветление сыворотки. Для выделения денатурированных сывороточных белков создан сепаратор модели ОТС. К сожалению, создание поточной линии на его базе не было завершено. За рубежом на этом принципе многие годы успешно работает линия ”центри-вей”.
Тепловая обработка молочной сыворотки ограничена порогом денатурации сывороточных белков при 65—70° С, что требует создания специальных установок для пастеризации с очищаемой поверхностью. Применение метода барботирования паром экономически неоправдано, экологически небезопасно.
Сгущение молочной сыворотки всегда связано с заметным пенообразованием. Проведенные исследования позволили совместно со специалистами масло-жировой промышленности разработать не-
дорогой пеногаситель "Афромин”, который рекомендуется для внедрения.
Сушка молочной сыворотки менее эффективна в сравнении с цельным и обезжиренным молоком. К тому же ее затрудняет присутствие свободной молочной кислоты, особенно в творожной и казеиновой сыворотках. Для устранения этих затруднений перед сушкой в сыворотку вносят наполнители-обогатители: обезжиренное молоко, муку, измельченные соевые семена и др. Практический интерес представляет получение на основе молочной сыворотки продуктов с промежуточной влажностью в гранулах и брикетах, в соответствии с теоретическими основами этого способа, разработанного школой акад. И.А. Рогова.
В последние годы особый интерес проявляется к мембранным методам обработки молочной сыворотки (мембранная технология): гельфильтрация, гиперфильтрация (микро-, ультра-, обратный осмос), электродиализ, ионный обмен, флотация, сорбция-десорбция. Данные методы малоэнергоемки, сохраняют нативные свойства компонентов сыворотки и экологически чисты. Однако широкое внедрение этих прогрессивных методов в нашей стране сдерживается технической отсталостью и громоздкостью применяемого аппаратурного оформления, отсутствием совершенных мембран и моющих средств. В условиях рынка это приводит к компрометации идеи и демонтажу установок.
Переработка молочной сыворотки биологическими методами — биологическая конверсия лактозы, гидролиз сывороточных белков, извлечение биологически активных соединений. В подсырной сыворотке сохраняется значительная часть ферментного препарата и накапливаются чистые культуры молочно-кислых бактерий. Творожная сыворотка в результате биотехнологической обработки готова к употреблению в натуральном виде как кисломолочный напиток.
Все биологические методы направленного воздействия на молочную сыворотку и ее компоненты обоснованы и рекомендуются для реализации с учетом спроса и экономических соображений. Особое значение имеют работы по культивированию на молочной сыворотке бифидобактерий, получению препаратов типа "бифидус-фактор” (лактуло-за, БАВ и др.), гидролизу лактозы, производству этилового спирта и синтезу протеинов (дрожжевого белка). По всей видимости, при надлежащей доработке технологии и наличии иммобилизованной лактазы можно реально ожидать прорыва в способах обработки сыворотки с получением полноценного заменителя сахарозы в виде глюкозо-га-лактозного сиропа. Усилия ВНИИМС (Ю.Я. Сви-риденко) и других организаций по этому вопросу заслуживают всесторонней поддержки.
Таким образом, в распоряжении отрасли находится достаточно большое количество отработанных и апробированных технологий получения пищевых продуктов из молочной сыворотки. Типовые решения с набором необходимого оборудования и
системой организации производства активно прорабатываются в НИИКИМ.
Проблема переработки молочной сыворотки непосредственно связана с рациональным, экономически выгодным использованием получаемых из-нее продуктов.
Молочная сыворотка и все продукты ее переработки находят применение в хлебопекарной и частично кондитерской промышленности, в производстве мороженого, десертов, заменителей меда, продуктов детского питания, пищевого уксуса и молочной кислоты. В современных условиях особое значение имеет широкое применение молочной сыворотки и продуктов из нее в хлебопечении. Отечественный и зарубежный опыт показывает возможности замены муки, обогащения хлеба и интенсификации процесса тестоприготовления, исключения картофельной болезни за счет внесения молочной сыворотки в натуральном, сгущенном и сухом виде. Возможно, наступило время, когда в России весь хлеб должен выпекаться с молочной сывороткой. Здесь нужны активная научная проработка технологов молочной отрасли и хлебопечения и повсеместное внедрение в практику.
Косвенные способы пищевого применения молочной сыворотки включают ее кормовое использование непосредственно, в виде компонентов, обогащенных продуктов, силосования и заменителя цельного молока ЗЦМ. Выдающимся достижением биотехнологии является получение из молочной сыворотки Био-ЗЦМ, Промикса и Провилакта. По нашему мнению, молочная сыворотка в принципе может быть использована на заводах белко-во-витаминных концентратов БВК взамен углеводородов нефти и таким образом будут сняты экологические проблемы.
Промышленная обработка и рациональное использование позволяют полностью разрешить проблему молочной сыворотки на специализированных предприятиях. В условиях рынка это могут сделать только хорошо подготовленные или переподготовленные на современном уровне специалисты. Что касается фермерских хозяйств и мини-сырзаводов, то предварительная проработка вопроса показывает целесообразность получения из молочной сыворотки белково-жирового продукта типа сырной массы "Кавказ” и ферментированных напитков — молочного пива и шампанского.
Отдельного рассмотрения заслуживают вопросы экологичности и аллергенности молочной сыворотки. Сводные данные по БПК и ХПК молочной сыворотки и продуктов из нее в сравнении с другими видами молочного сырья приведены в табл. 7 и 8. Подсчитано, что для окисления одной молекулы лактозы необходимо 12 молекул кислорода. Обеднение водоемов кислородом приводит к гибели рыбы. Именно поэтому считается, что организация сушки молочной сыворотки даже при высоком мировом уровне стоимости энергоносителей выгоднее, чем экологические штрафы за слив молочной сыворотки без обработки в водоемы.
Сухое молоко Обезжиренное ) Сливки
Молочная сыво]
Вода после про»
Сточные воды предприятий I
Сточные ВОДЫ Д1
Биологически О'
Вода чистых во;
Подсырная сыво
Творожная сывс
Сухая подсырна (сушка распьи
Частично обессі сухая сьіворої
Лактоза пищевя
Сухая сьшоротю полученная м электродная и; распылением, деминерализа
Молочная сыво| после электро
Вода после элек
Сывороточный ( концентрат
Проблема а нёпереносимс ления может гической обрг
Й 1-2, 1994
■ивно про-
зротки не-, экономи-«емЫХ ИТ
ее перера-!карной и и, в произ-елей меда,
I уксуса и овиях осо-ше молоч-юпечении. юказывает я хлеба и уговления, :чет внесе-м, сгущен-1ЛО время, пекаться с тивная на-отрасли и е в практи-
;нения мо-юе исполь-ипонентов,
[ замените-я достиже-е из молоч-ровилакта. •ка в принтах белко-лен углевосняты эко-
;альное ис-1вшить про-лизирован-это могут ! ИЛИ пере-:специали-гв и мини-отка вопро-
!НИЯ из МО-родукта тегированных ского.
ют вопросы ой сыворот-[ молочной )авнении с зиведены в ения ОДНОЙ екул кисло-приводит к гея, что ор-и даже при ергоносите-!фы за слив юдоемы.
Таблица 7
Среда 5/7/С5, мг/л
Сухое молоко 130000
Обезжиренное молоко 70000
Сливки , 420000
Молочная сыворотка 40000
Вода после промывки масла 20000
Сточные воды предприятий молочной промышленности 1000
Сточные воды домашнего хозяйства 100—500
Биологически очищенные воды 95
Вода чистых водоемов 5 Таблица 8
Среда Массовая доля СВ, % ХПК, г/л
Подсырная сыворотка 6,1 65
Творожная сыворотка 5,8 60
Сухая подсырная сыворотка (сушка распылением) 95,0 кг ХПК/кг продукта
Частично обессахаренная сухая сыворотка 97.0 1,1304
Лактоза пищевая 99.9 0,8! 60
Сухая сыворотка, полученная методом электродиализа (сушка распылением, 70%-ная деминерализация) 96,5 1,0950
Молочная сыворотка после электродиализа 18.0 1,1000
Вода после злектродиалкза 1,5—2,2 0,8810
Сывороточный белковый концентрат 96,0 0.8960
Подводя итоги ретроспективному рассмотрению проблемы, можно отметить, что ценность сыворотки как одного из видов молочного сырья обусловливает необходимость получения пищевых продуктов непосредственного потребления, наполнителей и обогатителей пищевых продуктов, а также кормовых средств в оптимальных для сельскохозяйственных животных объемах. При организации промышленной переработки молочной сыворотки должны быть учтены все требования рыночных отношений, особенно ценообразования, и исключен экологический ущерб окружающей среде. Современный уровень развития науки и техники позволяет полностью разрешить эту проблему. Необходимы лишь организационно-технические меры. Одновременно следует продолжать поиск новых способов промышленной обработки молочной сыворотки и наиболее целесообразных путей использования получаемых продуктов.............
ЛИТЕРАТУРА
1.
Проблема аллергенности молочной сыворотки и непереносимости лактозы у некоторых групп населения может быть полностью исключена технологической обработкой.
Синкевич Т., Ридель К.-Л. Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе: Пер. е нем. — М.: Агропромиздат. 1989. — 270 с.
2. Trends in utilization ot wnej and whey derivatives // Bui! of the Int. Dairy Federation. — 1988. — №233. — P. 55—60.
3. Переработка к использование молочной сыворотки. Тех* нологическая тетрадь, — М.: Росагропромиздат. 1989. — 27! с.
4. Зглашко М.В. Биотехнология переработки молочной сыворотки. — М.: Агропромиздат, 1990. — 192 с.
5. Пило® В.А» Новые методы переработки молочной сыворотки. — М.: Росагропромиздат. 1990. — 148 с.
6. Кравченко З.Ф., Волкова Т. А., Чи калов» О .А. Состоя
ние я перспективы переработки и использования молоч кой сыворотки в СССР И за рубежом: Обзорн. информ
— М.: АгроНИИТЭИММП, 1989. -- 44 с.
7. Крашенниин П.Ф., Липатов Н.Н., Храмцов А.Г., Сер гее* В.Н. Молочная сыворотка и направления ее рационального использования: Обзорн. информ. — М.: Агро НИИТЭИММП. 1992. - 40 с.
8. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка. Изд. 2-е, — М Агропромиздат. 1990. — 240 с.
9. Коваленко М/С. Переработка побочного молочного
сырья. — М.: Пищевая пром-сть, 1965. — 123 с.
10. Розанов А.А. Руководство по производству молочного
сахара. — М.: Пищепромиздат, 1952. — 56 с.
11. Липатов Н.Н. Основные направления научных исследований в молочной промышленности: Обзорн. информ.
— М.: АгроНИИТЭИММП. 1992. — 56 с.
Кафедра технологии молока и молочных npoAyfcWa
Поступила 15,03.93
