CC BY
27
637.344.004.8
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ ПО БЕЗОТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ В РЕГИОНАЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ ДГТУ-КУБГТУ
A.Г. ХРАМЦОВ, С.В, ВАСИЛИСИН, С.М. КУНИЖЕВ, Е.А. ЧЕБОТАРЕВ, В.Е. ЖИДКОВ, Г.И. ХОЛОДОВ, Т.С. ВОРОТНИКОВА, Д.Н. ЛОДЫГИН,
И.А. ЕВДОКИМОВ, Г.С. ВАРДАНЯН, В.В. КОСТИНА, С.А. РЯБЦЕВА, А.В. СЕРОВ, С.И. ПОСТНИКОВ, Ю.И. КУЛИКОВ, В.Л. ЛОДЫГИНА, А.И. ЖАРИНОВ,
B.Ю. ОСИПОВ, Ю.Н. НЕЛЕПОВ
Ставропольский государственный технический университет Московский государственный университет прикладной биотехнологии
Фирма "Восточная Европа”
АО ”Волгоградский мясокомбинат”
Проблема полного и рационального использования молока полностью не решена как в нашей . стране, так и во всем мире. Международная молочная федерация ММФ, членом которой с 1903 г. является Россия, считает этот вопрос сегодня самым актуальным. Так, в октябре 1997 г. в США ММФ и Институт молока провели 6-ю специализированную Международную конференцию, посвященную только проблематике использования молочной сыворотки.
Статистический анализ производства и переработки молока в Российской Федерации показывает, что если до 1990 г. наблюдался неуклонный рост производства молока, то, начиная с 1991 г., происходит его постоянный спад примерно на 10-15% ежегодно. Это положение усугубляется нерациональным использованием составных частей молока. Так, до 50% обезжиренного молока и пахты, а также около 70% молочной сыворотки, особенно в сезон производства молока, скармливается животным, а иногда, из-за отсутствия мощностей по переработке, сливается в канализацию, что наносит непоправимый ущерб природе. Для примера можно указать, что слив молочной сыворотки сыродельного завода средней мощности (25 т/сут) адекватен по ущербу отсутствию канализации в городе с численностью населения 40 тыс, человек. Зарубежный опыт показывает, что экономически и экологически выгоднее это белково-углеводное сырье высушить и сжечь в топке, чем нести затраты на очистку в биоколлекторах. В наших условиях следует учитывать, что получаемые из этого сырья продукты пополнят скудеющие продовольственные ресурсы.
Северо-Кавказский регион всегда отличался хорошо развитым молочным делом, что позволяло полностью удовлетворять спрос на молочные продукты (кроме сливочного масла) и обеспечить достаточно глубокую переработку молочного сырья. В условиях перехода к рыночной экономике для получения максимальной прибыли при заметном снижении объемов производства молока стала ак-
туальной проблема полного использования его отдельных компонентов на принципах безотходной технологии.
Фундаментальные исследования, проведенные в СтГТУ совместно со школой академика Россель-хозакадемии Н.Н. Липатова (В.А. Павлов, В.Н. Сергеев, З.М. Цкитишвили и др.), позволили сформулировать концепцию полного и рационального использования всех компонентов молока, реализовать ее через новый феноменологический термин молочное сырье и принципы безотходной технологии. Их практическое осуществление возможно путем промышленной переработки обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки, объемы которых только в зоне Северного Кавказа достигают 3,0 млн т в год (2/3 объемов молока).
Решение проблемы осуществлялось в рамках региональной программы Донского государственного технического университета (ДГТУ) и Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ). Постановка работы полностью соответствовала теории адекватного питания и научным воззрениям по защите внутренней среды человека (трофологии) с учетом охраны окружающей среды. Логический граф исследований по теме включал последовательное решение проблемы полного и рационального использования молочного белково-углеводного сырья на примере молочной сыворотки применительно к условиям Северо-Кавказского региона и рыночной экономики. При этом результаты планировались для использования как специализированными (коллективными) предприятиями, так и индивидуальными (фермерскими) хозяйствами.
На базе методологии системного подхода и экологического мониторинга была разработана концепция нового поколения безотходной технологии молочных продуктов, кормовых средств и медицинских препаратов из вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности на примере молочной сыворотки.
Теоретически полное и рациональное использование молочного сырья возможно по трем направлениям:
комплексное использование сухих веществ (тонизирующие напитки и сгущенные концентраты с промежуточной влажностью);
направленное извлечение отдельных компонентов (молочный жир, белковые вещества и лактоза);
получение производных, например лактулозы, обладающих уникальными свойствами.
В соответствии с теоретическими предпосылками на основе обобщения отечественного и зарубежного опыта (информационный файл банка данных насчитывает 2800 единиц) построено дерево целей и декомпозиция глобальной цели с логиче-
ским графом исследований из самостоятельных разделов (проектов), по которым проводились целенаправленные исследования. Полученные в работе результаты в обобщенном виде излагаются по каждому разделу.
1. Сепарирование молочной сыворотки и пахты с целью извлечения молочного жира (до 1,0%) и казеиновой пыли (0,1%). Отработан оптимальный режим, в том числе с элементами ’’ноу-хау” (деаэрация) на современных саморазгружающихся сепараторах с оригинальной системой экологически чистой выгрузки осадка. Потенциал разработки в зоне Северного Кавказа — 3 млн т молочного сырья с получением дополнительно до 5000 т сливочного масла на сумму 100 млрд р. в год (цены 1997 г.). По РФ этот показатель составляет 1,0 трлн р. в год.
2. Оригинальная технология тонизирующих напитков из молочной сыворотки: ’’Окрошечник”, ’’Примула”, ’’Кислица”, ’’Ставропольский” в жидком, сгущенном и сухом виде. Технология запатентована, имеется НТД, маркетинговые проработки, в том числе предложения по рекламе. Прогностический объем производства в зоне Северного Кавказа — 250 тыс. дал в год на сумму 1,25 трлн р.
3. Безотходная технология сгущенной молочной сыворотки с промежуточной влажностью в блочной форме. Формирование кристаллизационно-коагуляционной структуры обеспечивается за счет внесения наполнителей, в том числе обезжиренного молока и пахты, метилцеллюлозы, травяной муки, отрубей. Активность воды менее 0,8 ед. Имеется патент, ’’ноу-хау” процесса, в том числе аппаратурного оформления, НТД. Рекомендуемый объем производства в зоне Северного Кавказа (25% ресурсов) составляет 75 тыс. т в год на сумму около 40 млрд р.
4. Ресурсо- и энергосберегающая технология переработки молочной сыворотки в существующих цехах молочного сахара с получением белкового пищевого концентрата для майонеза, плавленых сыров и других пищевых продуктов; лактозы пищевой категории качества по стандарту ММФ для экспорта и бифидоактивной кормовой добавки Бикодо из мелассы. Технология апробирована и рекомендована для широкого внедрения. Разработан бизнес-план ’’Эколакт-Ипатово” (1,5 млрд р,) для краевой программы ’’Стабилизация”. Экономический потенциал разработки по РФ 120 млрд р.
5. Экологически чистая технология оригинального углеводного продукта на основе изомеризации по механизму ^-трансформации лактозы в лактулозу (галактозид-фруктозид) с получением бифидогенного продукта, аналогичного итальянскому препарату ’’Нормазе”. Уникальность разработки запатентована, имеется НТД, маркетинг инноваций и бизнес-план федерального проекта ’’Лактулак” (3 млрд р.).
6. Показана и реализована на практике возможность применения лактозы пищевого качества при производстве мясных изделий с целью замены сахарозы с улучшением цвета и снижением содержания нитритов (руководитель проекта — доц.
С.И. Постников), для обогащения рецептур алкогольных напитков (особая водка ’’Пикет” выпускается АО ’’Стрижамент”, г. Ставрополь), при получении заменителей кофе, производстве кондитерских изделий, консервировании. Начаты иссле-
дования по применению лактулозы. Потенциал по Северному Кавказу составляет 500-1000 т лактозы на сумму около 5 млрд р.
В целом реализация инноваций по пяти позициям позволяет существенно увеличить объемы производства молочной продукции при заметном снижении объемов поступаемого от сельского хозяйства молока, в том числе для экспорта; исключить загрязнение окружающей сред”. и избежать штрафных санкций, которые в настоящее время составляют около 1 млрд р. в год. От прекращения закупок препарата ’’Нормазе” благодаря организации отечественного производства лактулозы можно сэкономить по курсу на 01.12.96 г. более 1,0 млрд долларов США. Проблема только в реализации бизнес-плана в отрасли.
Осуществление полученных результатов в Ставропольском крае способствует сокращению и даже исключению дотаций в бюджет, что актуально для всей зоны Северного Кавказа и многих регионов РФ.
Результаты исследований опубликованы, апробированы в отрасли, представлены на международных, республиканских и региональных конференциях. Особое значение имеют конференции ’’Современные достижения биотехнологии” (г. Ставрополь, 1995 и 1996 гг.). Тезисы конференций внесены в банк данных региональной программы.
Экспериментальный стенд, методики и результаты исследований постоянно используются в учебном процессе инженеров-технологов, инжене-ров-механиков, аспирантов, докторантов, на семинарах специалистов.
По результатам работы получена стипендия Сороса, защищено 2 докторских и 4 кандидатских диссертации, работают 10 аспирантов и 42 студента. На базе исследований опубликовано 3 монографии, в том числе учебное пособие ’’Биотехнология напитков из молочной сыворотки” с грифом Минвуза, которое передается в банк данных региональной программы. Подготовлена и издана коллективная монография (учебное пособие) по теме объемом 8 печ. л.’’Полное и рациональное использование молочной сыворотки на принципах безотходной технологии” (Ставрополь: ИРО, 1997). Она также передана в банк данных региональной программы.
Исследования по теме региональной программы постоянно поддерживали органы исполнительной власти и частично финансировали выполнение некоторых разделов.
Выполнение исследований по теме позволило сформировать творческий коллектив из преподавателей, студентов и аспирантов (более 65 человек), создать экспериментальную базу (18 млн р.); накопить опыт координации НИР в решении актуальных проблем отрасли в условиях рыночной экономики, соединить реально учебный процесс и научный поиск с активным и заинтересованным участием студентов, маркетинговой проработкой инноваций, составлением бизнес-планов, предложений по рекламе продукции.
Постановка работы и ее выполнение стало возможным благодаря постоянному вниманию к программе ректора ДГТУ А.А. Рыжкина, научных координаторов Ю.И. Ермольева и Ю.Ф. Рослякова, научного руководителя программы И.А. Долгова.
В целом выполненная в рамках приоритетного научного направления ’’Технологии живых сис-
ал по
<тозы
зици-I про-I сни-;озяй-рчить 'жать фемя іения низа-мож-
|е 1,0 риза-
ргав-
даже
0 для
ІОНОВ
апро-
арод-
;рен-
ГСо'
СтаВ-
ЇЦИЙ
|ИМЫ.
зуль-:я в
[ЄНЄ-
еми-
[ Со-
їжих
ден-
)гра-
эгия
ІИН-
іаль-
тив-
бъе-
рва-
ход-
Она
про-
ймы
ной
ние
1
Ьло
щ-
рк),
на-
1ЛЬ-
іно-
уч-
гча-
ин-
гК6-
03-
00-
ых
ва,
а.
)Г0
ЇС-
тем”, критических технологий федерального и отраслевого уровней тематика по региональной программе позволяет обеспечить конкурентоспособность молочной продукции из вторичных сырьевых ресурсов отрасли и вносит существенный вклад в
обеспечение продовольственной безопасности нашей страны.
Кафедра технологии молока и молочных продуктов
Поступила 15.04.98
[664.002.36+664.002.237 ]:66.093.2
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ ПРИ ХРАНЕНИИ В СВЕЖЕМ ВИДЕ ПУТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА МЕТОДОМ ГИДРООРОШЕНИЯ
Э.А. ИСАГУЛЯН, Ю.Г. СКОРИКОВА
Кубанский государственный технологический университет
Традиционные способы хранения плодов и овощей в хранилищах с естественным охлаждением воздуха путем проветривания уступают место новым современным — с искусственным регулированием температуры. Основным прогрессивным типом овощехранилищ являются термоизолированные помещения с холодильной установкой и нормальным составом воздуха, в которых поддерживаются температура от -1 до +5°С и относительная влажность воздуха ОВВ 85-92% в зависимости от вида и сортовых особенностей хранящегося сырья.
Исследованиями технологов и биохимиков определены оптимальные температуры хранения различных видов овощей, °С:
Капуста средних и поздних сроков созревания -1... 0
Лук, чеснок -1...+3
Корнеплоды 0
Огурцы, кабачки, тыква +8...+10
Томаты, перец болгарский 0...+3
Разработаны новые режимы хранения овощей в условиях периодического орошения водой в охлаждаемых хранилищах и на сырьевых площадках.
Оптимизация режимов хранения корнеплодов в охлаждаемых хранилищах показала, что качество корнеплодов после длительного хранения зависит от температуры и ОВВ. При этом доля влияния температуры на порчу и содержание сухих веществ в целом при длительном хранении выше 90%, а по убыли массы воздействия температуры и ОВВ равноценны. Убыль массы влияет на свежесть корнеплодов, количество отходов при очистке, что повышает роль ОВВ. Оптимальным режимом хранения моркови следует считать температуру 0‘С, ОВВ, близкую к 100%, концентрации кислорода и диоксида углерода, близкие к атмосферным. Сравнительные данные по потерям массы овощей при хранении разными способами представлены в табл. 1.
Анализ показал, что снижение потерь и отходов при хранении возможно при доведении ОВВ до величины, близкой к 100%, что противоречит существующему правилу — избегать появления влаги на поверхности сырья, поскольку высокая влажность благоприятствует развитию порчи. Это
потребовало дополнительной оптимизации режима хранения овощей в условиях высокой ОВВ. Из известных способов поддержания в хранилище влажности близкой к 100% наиболее подходящим оказался способ периодического увлажнения сырья водой. Нами установлена зависимость между расходом воды, частотой орошения и лежкоспо-собностью, оцениваемой по порче и стабильности химического состава сырья. Опыты показали, что рост и размножение микроорганизмов (плесени, бактерии) происходят циклически, возрастая в промежутках времени между орошениями и снижаясь в периоды орошения водой.
Таблица 1
Овощи и Темпе-п п ратура, С Сроки Потери массы, %
условия хранения хранения, сут с гидроорошением контроль
В охлаждаемых складах
Морковь 0 150 0 15,5
Огурцы 9-12 12 1,4 9,6
Кабачки 5 ± 2 12 1,3 2,5
На сырьевой площадке
Морковь Огурцы Кабачки нере- гулиру- емая, летняя 3 3 3 1,8 1,5 2,0 5.3 5,7 4.3
Интенсивность роста микроорганизмов была функцией температуры хранения, расхода воды, частоты орошения.
Выбор температуры хранения обусловлен, с одной стороны, биологическими особенностями отдельных видов сырья, с другой — реальными возможностями обеспечения условий хранения. Так, при наличии охлаждаемых хранилищ наиболее целесообразно хранение проводить по следующим разработанным нами режимам:
морковь — температура 0-ГС, ОВВ 100%, расход воды на орошение 0,1 м3/т в сутки, частота 1-2 раза через 1-2 сут;
огурцы — температура хранения 7~8°С, ОВВ 100%, расход воды 0,25 м3/т в сутки, частота 1 -2 раза в сутки, продолжительность хранения 1-2 нед;
