CC BY
42
СЫРЬЕ
и МАТЕРИАЛЫ
УДК 664.66.002.68
Технико-экономическое обоснование эффективности получения дистиллятов
из возвратных отходов хлебопекарного производства
Л А. Оганесянц,
д-р техн. наук, профессор, академик РАН; ВА. Песчанская; Л. Н. Крикунова,
д-р техн. наук, профессор ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН
В последние годы в нашей стране активно развивается направление, посвященное разработке технологий высококачественных спиртных напитков на основе дистиллятов [1-3]. Наибольшим спросом у потребителей пользуются напитки из виноградного и фруктового (плодового) сырья. Также достаточно популярны спиртные напитки, изготовленные путем дистилляции сусла, полученного из зерна различных злаковых культур.
В качестве нетрадиционного крах-малсодержащего сырья для спиртных напитков на основе дистиллятов можно рассмотреть использование возвратных отходов хлебопекарного производства. Ранее данный вид сырья был предложен для изготовления высококачественного пищевого этилового спирта [4, 5]. Биохимический состав возвратных отходов хлебопекарного производства, как было показано, существенно отличается от состава сырья, используемого для получения зерновых дистиллятов, хотя оба вида относятся к крахмалсодер-жащему сырью. Основным критерием эффективности переработки возвратных отходов хлебопекарного производства в спиртовой отрасли служит выход конечной продукции из единицы сырья при минимальном содержании в ней летучих компонентов, определяющих сортность спирта. При производстве дистиллятов первостепенные требования предъявляют к их высоким органолептиче-
ским характеристикам и лишь потом к экономическим аспектам.
Кроме того, при разработке технологии этанола в качестве сырья были использованы только отходы пшеничного хлеба. Вместе с тем, особенность хлебопекарной отрасли заключается в широком ассортименте выпускаемой продукции. Условно ее делят на два основных сегмента: продукция длительного хранения (изделия с пониженной влажностью, полуфабрикаты); продукция недлительного хранения (основные сорта пшеничного, ржаного, ржано-пшеничного хлеба, батоны и т. д.). На долю последнего сегмента приходится более 90% рынка в натуральном выражении. При этом изделия, производимые из пшеничной муки, составляют около 35 % рынка, на батоны приходится около 28%, на ржаной хлеб и хлеб из смеси ржаной и пшеничной муки — 27%, оставшиеся 10% составляют сдобные изделия. К ржано-пшеничным хлебобулочным изделиям, в соответствии с принятой в отрасли терминологией [6], относят изделия с содержанием ржаной муки в смеси 50% и более, к пшенично-ржаным — с содержанием ржаной муки в смеси менее 50%, к сдобным хлебобулочным изделиям относят изделия с содержанием по рецептуре сахара и(или) жиров 14% и более к массе муки.
Известно, что процесс переработки любого вида сырья зависит от его химического состава, в том
ПИВО и НАПИТКИ
2•2018
числе углеводного, белкового и минерального. Последний, в свою очередь, определяется составом сырья, в частности при производстве хлеба и хлебобулочных изделий сортом муки, соотношением разных видов муки в рецептуре, технологическими параметрами производства.
Химический состав муки отличается от исходного состава зерна и зависит от ее сортности (табл. 1, 2). Отличия в химическом составе муки, применяемой в рецептуре отдельных изделий, оказывают непосредственное влияние на состав конечной продукции (табл. 3). Так, мука пшеничная и мука ржаная характеризуются более высоким содержанием крахмала, по сравнению с перерабатываемым зерном, причем со снижением сортности этот показатель уменьшается [7, 8]. Крахмал — основной компонент, определяющий выход дистиллята, поэтому использование хлеба, произведенного из муки пшеничной высшего сорта должно характеризоваться более высоким выходом, чем из муки 1 -го, 2-го сорта и особенно — обойной. Из сеянной ржаной муки выше, чем из других видов (обдирной и обойной). Кроме того, ржаная мука, за исключением сеянной, характеризуется в среднем более низким содержанием крахмала, чем мука пшеничная, что также может отразиться на выходе дистиллята.
Зольность пшеничной и ржаной муки (см. табл. 1, 2), напротив, ниже, чем содержание золы в исходном зерне и с понижением сортности она увеличивается. Принципиальных отличий в абсолютных значениях данного показателя пшеничной и ржаной муки не выявлено. Известно, что зольность связана с содержанием отдельных минеральных соединений и именно от них может зависеть эффективность последующих процессов получения и сбраживания сусла. Ранее, при разработке технологии этанола из возвратных отходов хлебопекарного производства (пшеничного хлеба), было показано, что основным металлом служит натрий [4]. Причем, его значение определяется в основном количеством вносимой по рецептуре поваренной соли и в данной концентрации не отражается негативно на последующем процессе сбраживания. С целью прогнозирования эффективности переработки других видов хлебопекарной про-
Средний химический состав зерна пшеницы и пшеничной муки
Содержание, Зерно Мука, сорт
% на а. с. в. фуражное продовольственное высший 1-й 2-й обойная
Крахмал 59,0 62,6 79,7 77,6 72,1 68,0
Белок 13,7 14,5 12,0 12,0 13,5 13,4
Сахара 1,5 1,0 1,9 2,1 2,6 2,7
Жиры 2,4 2,7 1,3 1,5 2,1 2,6
Зола 2,3 2,0 0,6 0,8 1,3 1,8
Таблица2
Средний химический состав зерна ржи и ржаной муки
Содержание, % на а. с. в. фуражное Зерно продовольственное сеянная Мука, сорт обдирная обойная
Крахмал 58,1 62,8 75,9 70,6 66,5
Белок 11,0 11,5 8,6 10,3 12,4
Сахара 2,2 1,7 0,8 1,0 1,3
Жиры 2,3 2,6 1,6 2,0 2,2
Зола 2,7 2,0 0,7 1,4 1,9
Таблица 3
Средний химический состав хлеба и хлебобулочных изделий
Изделие Содержание, % на а. с. в.
Крахмал Белок Сахара Пищевые волокна Жиры Зола
Хлеб ржаной формовой из отбойной муки 60,8 12,5 2,3 15,7 2,3 4,7
Хлеб ржаной подовый из обдирной муки 65,9 10,4 2,4 14,6 2,1 3,3
Хлеб пшеничный формовой из муки высшего сорта 78,0 12,2 1,1 4,2 1,3 2,7
Хлеб пшеничный подовый из муки 1-го сорта 74,2 12,7 3,4 5,3 1,6 2,4
Батон нарезной из пшеничной муки 1-го сорта 71,0 11,7 5,0 4,9 4,6 2,4
дукции, в частности ржаного, ржано-пшеничного, пшенично-ржаного хлеба, батонов, целесообразно провести дополнительные исследования по определению минерального состава их сырья.
Содержание жира (липидов) также зависит от сортности муки и с ее повышением данный показатель снижается. В целом, мука, так же как и зерно, содержит небольшое количество жира (в среднем 1,5-2,5%). При производстве сдобных изделий, как уже было отмечено, содержание жира может резко возрастать (до 14% и выше).
Многочисленными исследованиями был выявлен характер влияния липидов на свойства крахмалов [9-11]. Липиды уменьшают растворимость зерновых крахмалов, образуя амилозно-липидные комплексы и, как следствие, снижают их ферментативную атакуемость. Кроме того, они понижают набухающую способность
зерен крахмала, и, следовательно, понижают его подготовленность к последующему осахариванию. Также, распад жиров, степень которого зависит от режимных параметров обработки сырья, приводит к накоплению в конечном продукте непредельных соединений (акролеина, кротонового альдегида и др.).
Имеются сведения, что данные летучие компоненты могут быть продуктами побочного брожения [9, 12]. Присутствие акролеина и кротоно-вого альдегида даже в ничтожных количествах (0,0005 %об.) ухудшает показатели пищевого этилового спирта, например, «пробу на окис-ляемость».
Исходя из вышеизложенного, считаем нецелесообразным рассматривать вопрос производства дистиллятов из сдобных хлебобулочных изделий. Кроме того, следует учитывать, что в рецептуру данных видов продукции могут входить компоненты,
2•2018 ПИВО и НАПИТКИ 67
П содержащие в повышенных количествах пектиновые вещества (фруктовые начинки, джемы и т. д.). Известно, что пектиновые вещества служат источником образования метанола — показателя, характеризующего безопасность конечной продукции и строго регламентированного.
Содержание общего белка в хлебе и хлебобулочных изделиях находится в пределах 10,4-12,7% (см. табл. 3). При оценке сырья, предназначенного для производства дистиллята, недостаточно знаний об его общем содержании. Представляет интерес получить сведения о различиях в составе водорастворимых фракций разных видов изделий и их аминокислотном составе. Известно, что аминокислотный состав сырья может оказывать влияние на протекание процесса сбраживания и характеристику готового продукта, так как определенные аминокислоты являются предшественниками ряда высших спиртов. К примеру, треонин, валин, лейцин и фенилаланин могут повышать содержание в сброженном сусле таких спиртов как пропиловый, изобутило-вый, изоамиловый и 2-фенилэтанол соответственно. Высшие спирты — важнейшие летучие составляющие спиртных напитков. Причем, на органолептические характеристики готового продукта оказывает влияние не только их содержание, но и соотношение.
Производство хлеба — это сложный технологический процесс, результат которого зависит от широкого круга факторов. Некачественное сырье, сбои производственного процесса, ошибки персонала и многое другое приводят к получению бракованной продукции — дефектного хлеба, не отвечающего требуемым показателям качества и потребительским свойствам. Количество бракованной продукции может достигать более 2% от общей выработки [13].
Кроме того, в последние годы сложилась негативная практика возврата крупными сетевыми торговыми компаниями нереализованной продукции поставщику. Торговые сети подают максимальные заявки на поставку хлеба и хлебобулочных изделий, хлебозаводы вынуждены исполнять эти заявки под угрозой огромных штрафов, и, впоследствии, принимать обратно всю нереализованную продукцию по цене закупок. При этом, ретейлеры не несут ника-
кой финансовой ответственности за объемы заказов, а хлебопекарные предприятия оказываются не в состоянии переработать большие объемы возвратов и терпят колоссальные убытки, отправляя на корм скоту или свалку высококачественный хлеб. Доля возвращаемой продукции составляет около 10%, а в отдельные периоды может достигать и 20%. Зерновой баланс страны от этого ежегодно теряет около 3 млн т пшеницы и ржи. Хлебопекарной отрасли это обходится в среднем в 30 млрд руб. в год, не говоря уже о потраченном впустую труде сельхозпроизводителей и пекарей.
По причине несвоевременной отправки в торговую сеть изделий на предприятиях отрасли также накапливаются отходы — утративший потребительские свойства хлеб, не имеющий загрязнений, посторонних включений и плесени. Такая продукция может быть повторно использована на предприятиях. Для получения продукта, пригодного для длительного хранения, бракованный и черствый пшеничный хлеб перерабатывают в панировочные сухари и хлебную крошку, получаемые путем дробления, сушки и последующего измельчения. Использование хлебной крошки возможно при производстве хлеба из сортовой муки в количестве 1,0-1,5% к массе муки. Однако, качество такого хлеба ниже, чем произведенного традиционным способом без применения возвратных отходов [14]. Панировочные сухари используются при выработке подового хлеба для подсыпки транспортерных лент, также реализуются населению как готовый продукт через торговую сеть. Они могут применяться как сырье для создания новых продуктов длительного хранения и кондитерских изделий [15]. Хлеб из обойной муки может быть использован для получения мочки и хлебной крошки [16]. Мочка представляет собой смесь хлеба с водой или молочной сывороткой в соотношении 1 : 2, получаемую протиранием через сито с размером ячеек 5 мм, либо пропусканием через специализированную машину для ее переработки. Мочку применяют при замесе теста и приготовлении жидкой закваски, оптимальная ее дозировка зависит от вида изделия и составляет 2,5-10,0% к массе муки. Применение мочки запрещено при производстве хлеба
из пшеничной муки 1-го и высших сортов.
Один из способов переработки возвратных отходов хлебопекарного производства — микробиологическая конверсия с целью получения углеводно-белковых кормовых добавок. При этом сложные полисахариды подвергаются гидролизу посредством комплексных ферментных препаратов с последующей биоконверсией в легкоусвояемый кормовой белок.
В случае, когда дефектный черствый хлеб, по каким-либо причинам, не подвергается переработке, он подлежит утилизации. Возвратные отходы хлебопекарного производства имеют 5-й класс опасности воздействия на окружающую среду [14].
Таким образом, использование возвратных отходов хлебопекарного производства — несомненно актуальная задача. Расширение сырьевой базы для производства дистиллятов позволит частично решить проблему импортозамещения продукции, пользующейся повышенным спросом у отдельной части потребителей. Одновременно это будет способствовать более рациональному использованию сырьевых ресурсов страны и позволит решить экологические проблемы, существующие в настоящее время в хлебопекарной отрасли.
ЛИТЕРАТУРА
1. Оганесянц, Л. А. Использование нетрадиционного сырья при производстве плодовых дистиллятов / Л. А. Оганесянц [и др.] // Виноделие и виноградарство. — 2014. — № 5. — С. 20-22.
2. Оганесянц, Л.А. Ресурсосберегающая технология дистиллята из вишневой мезги / Л. А. Оганесянц [и др.] // Пищевая промышленность. — 2013. — № 7. — С. 29-31.
3. Патент 2557397 РФ, МПК С^3/00, С^3/10, С^3/12 (2006.01). Способ производства дистиллята из зернового сырья / Л. А. Оганесянц, В. А. Песчанская, Л. Н. Крикунова, С. М. Рябова; заявитель и патентообладатель ФГБНУ Всеросс. науч.-исслед. ин-т пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности. — № 2014142745/10; заявл. 23.10.14; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20. — 7 с.
4. Сидякин, М. Э. Новое нетрадиционное сырье для спиртовой отрасли / М. Э. Си-дякин, Л. Н. Крикунова // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2011. — № 1. — С. 10-12.
68 ПИВО и НАПИТКИ
2•2018
5. Патент 2473693 РФ, МПК С12Р7/06 (2006.01). Способ производства этилового спирта из крахмалсодержащего сырья / Л. Н. Крикунова, М. Э. Сидякин, В. Я. Черных, О. С. Журба, С. Б. Косяк, заявитель и патентообладатель Л. Н. Крикунова, М. Э. Сидякин, В. Я. Черных, О. С. Журба, С. Б. Косяк. — № 2011148976/10; заявл. 02.12.11; опубл. 27.01.2013, Бюл. № 3. — 7 с.
6. ГОСТ 32677-2014. Изделия хлебобулочные. Термины и определения. — Введ. 2015-05-01. — М.: Стандартинформ, 2015. — 15 с.
7. Пучкова, Л. И. Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий. Часть I. Технология хлеба / Л. И. Пучкова, Р. Д. Поландова, И. В. Матвеева. — СПб.: ГИОРД, 2005. — 559 с.
8. Казаков, Е.Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов (3-е переработанное и
дополненное издание). / Е. Д. Казаков, Г. П. Карпиленко. - СПб.: ГИОРД, 2005. -512 с.
9. Лихтенберг, Л. А. Спирт этиловый и его примеси / Л. А. Лихтенберг // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2010. - № 4. - С. 11-13.
10. Shamekh, S. Enzymatic Hydrolysis of Barley Starch Lipids / S. Shamekh, A. Mustranta, K. Poutanen [et al.] // American Association of Cereal Chemists. - 1998. - Vol. 75. -№ 5. - P. 624.
11. Крикунова, Л.Н. Особенности кукурузного крахмала с позиции производства этанола / Л. Н. Крикунова, Н. М. Кузьменкова, И. С. Витол // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - № 1. - С. 15-18.
12. Яровенко, В.Л. Технология спирта / В. Л. Яро-венко [и др.]. - М.: Колос, «Колос-Пресс», 2002. - 464 с.
13.Волохова, М.Н. Анализ лимитов размещения отходов хлебопекарных предприятий / М. Н. Волохова [и др.] // Хлебопечение России. — 2010. — № 4. — С. 23-25.
14. Кузнецова, Л.И. Вторичная переработка хлебобулочных изделий в технологии производства ржаного хлеба на густой закваске / Л. И. Кузнецова [и др.] // Хлебопечение России. — 2015. — № 5. — С. 18-20.
15.Быкова, Т. О. Рациональное использование вторичных отходов на предприятиях хлебопекарного производства / Т. О. Быкова, В. А. Кричмар // Молодая экономическая наука: 69-я научн. конференция, Самара. — 2014. — С. 11-13.
16. Чубенко, Н. Т. Снижение отходов производства — задача каждого хлебопекарного предприятия / Н. Т. Чубенко [и др.] // Хлебопечение России. — 2017. — № 2. — С. 27-29. <®
Технико-экономическое обоснование эффективности получения дистиллятов из возвратных отходов хлебопекарного производства
Ключевые слова
виды отходов; возвратные отходы хлебопекарного производства; пути образования и направления использования отходов.
Реферат
В работе приведены обзорные данные по ассортименту выпускаемой хлебопекарной отраслью продукции, и оценен отечественный рынок. Приведена сравнительная характеристика химического состава зерна и полученной из него муки в зависимости от сорта для выработки пшеничного, пшенично-ржаного и ржано-пшеничного хлеба. Сделан прогноз по влиянию отдельных компонентов вторичных отходов хлебопекарного производства (крахмала, зольности, белковых компонентов и липидов) на выход и качественные характеристики дистиллятов. Доказана нецелесообразность использования для производства дистиллятов сдобных изделий, содержащих повышенное содержание жира (до 14% и выше). Приведены данные о причинах образования на хлебопекарных предприятиях возвратных отходов хлебопекарного производства, а также их возврата из торговых сетей. Показано, что в настоящее время отходы производства могут перерабатываться для выработки панировочных сухарей, хлебной крошки, мочки. Однако, применение данных возвратных продуктов на самом хлебопекарном предприятии ограничено строго регламентируемым допустимым количеством использования. Увеличение доли возвратных отходов, применяемых при производстве хлеба, в основном, приводит к понижению качественных характеристик готовой продукции. Обоснована перспективность использования возвратных отходов хлебопекарного производства в винодельческой отрасли. Это позволит расширить сырьевую базу предприятий, будет способствовать более рациональному использованию сырьевых ресурсов страны и даст возможность решить экологические проблемы хлебопекарной отрасли.
Авторы
Оганесяну Лев Арсенович, д-р техн. наук, профессор, академик РАН; Песчанская Виолетта Александровна; Крикунова Людмила Николаевна, д-р техн. наук, профессор ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, 119021, Россия, г. Москва, ул. Россолимо, д. 7, institute@vniinapitkov.ru, labcognac@mail.ru, cognac320@mail.ru
Feasibility Study the Efficiency of Obtaining Distillates from the Returnable Waste of Bread-baking Production
Key words
type of wastes; returnable waste of bread-baking production; ways of waste generation and directions for utilization of them.
Abstract
The overview datas on the range of products manufactured by the bakery industry, and has been evaluated the domestic market are presented in this paper. The comparative characteristic of chemical composition of grain and the flour received from it depending on a grade for development of wheat, wheat-rye and rye-wheat bread is resulted. The forecast on influence of separate components of secondary wastes of bread-baking production (starch, ash content, protein components and lipids) on yield and qualitative characteristics of distillates has been made. Has proved that impractical to use for the production of distillates buns which containing high fat concentration (up to 14% and above). The datas on the causes of the formation of return waste of bread-baking production on the bakery enterprises, as well as the causes of their return from retail chains are presented. It is shown that at the present time the waste of bread-baking production can be recycled to produce breadcrumbs, bread crumbs and bread paste. However, the use of these returnable products at the bakery itself is limited to a strictly regulated permissible amount of use. The increase in the share of returnable waste used in the production of bread, basically, leads to a decrease in the quality characteristics of the finished product. The prospects of using returnable waste of bakery production in the wine industry are proved. This will expand the raw material base of enterprises, will contribute to a more rational use of the country»s raw materials, and will make it possible to solve the environmental problems of the bakery industry.
Authors
Oganesyants Lev Arsenovich,
Doctor of Technical Science, Professor, Academic of RAS; Peschanskaja Violetta Aleksandrovna;
Krikunova Ludmila Nikolaevna, Doctor of Technical Science, Professor All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of Gorbatov Research Center for Food Systems of RAS, 7 Rossolimo str., Moscow, 119021, Russia, institute@vniinapitkov.ru, labcognac@mail.ru, cognac320@mail.ru
2•2018 ПИВО и НАПИТКИ 69
