Промышленный опыт переработки и использования молочной сыворотки

13-05-2014, 20:43

Значительные объемы молочной сыворотки на предприятиях отрасли обусловливают актуальность ее переработки в пищевые и кормовые продукты. По имеющейся в нашем распоряжении информации объемы молочной сыворотки всех видов и сырьевых источников в настоящее время составляют около 200 млн. т/год. Основные направления ее промышленной обработки и использования в мире, ЕС, США и России по усредненным данным представлены на рис. 4.11.
Основными направлениями промышленной переработки остается сухая сыворотка с превалированием деминерализованной и делактозированной; молочный сахар; напитки и сгущение. Появились производные и минорные компоненты. В использовании превалируют кормовые добавки, хотя их вес постоянно уменьшается. К сожалению, использование молочной сыворотки в нашей стране по сравнению с мировой картиной и особенно с развитыми странами оставляет желать много лучшего. Отрасли предстоит четко усвоить феномен и рациональность этого вида сельскохозяйственного сырья и сделать «рывок» для достижения сложившихся приоритетов — продукция, прибыль, исключение загрязнения окружающей среды.

На рис. 4.12 приведена диаграмма, отражающая изменение направлений использования молочной сыворотки в течении времени. При этом за 100% принят объем производства на уровне 1,7 млн. т/год. Это наши приоритеты.

В России ежегодно в качестве побочного продукта от производства сыров, творога и казеина образуется более 2,5 млн. т молочной сыворотки. Промышленной переработке в нашей стране подвергаются около 40% (в мире 60, Европе 80, США более 90%) получаемой молочной сыворотки. Статистические данные по ресурсам и направлениям использования молочной сыворотки в нашей стране приведены в табл. 4.3.

Ассортимент продукции, производимой из молочной сыворотки в нашей стране, согласно официальной статистике, достаточно ограничен (табл. 4.4, в тыс. т).

К сожалению, в статистике (и это символично) нет данных по деминерализованной сыворотке, использованию сыворотки в хлебопечении, хотя эти продукты производятся молочной промышленностью России. В последние годы исчез показатель по сгущенной и обогащенной сыворотке. Видимо, пришло время пересмотреть на государственном или отраслевом уровнях подходы к оценке использования этого вида ценнейшего сырья, возможно, стратегического значения (молочный сахар, лактулоза, ГОС и др. компоненты-производные, минорные азотсодержащие соединения).
Анализируя в целом ситуацию, из приведенных данных следует, что производство сухой молочной сыворотки динамично развивается в нашей стране и за рубежом, особенно в США, Франции, Германии, Нидерландах и др. странах. Например, в Италии производится около 20000 т лактозы, 10000 т сывороточных концентратов, более 4000 т деминерализованной сыворотки со степенью деминерализации на уровне 75 %. Деминерализованная сыворотка занимает в мире около 10% от всей перерабатываемой сыворотки. Такие производства наиболее развиты в тех же странах, в которых уделяется серьезное внимание переработке молочной сыворотки, В нашей стране так же наметилась положительная тенденция.
Еще один путь современной технологии переработки сыворотки — это создание крупных предприятий, занимающихся только переработкой сыворотки. Основными производителями сыворотки в Европе (табл. 4.5) являются представители Европейской ассоциации переработчиков сыворотки (EWPA).

На некоторых предприятиях объемы перерабатываемой молочной сыворотки превышают 5 млн. т/год (например, Lactalis/Lactoserum, Франция). На таких предприятиях возникает проблема стандартизации сырья, т.к. помимо собственной сыворотки поступает сыворотка и от различных производителей. При переработке такой молочной сыворотки следует придерживаться строгих правил к ней, как к сырью: ничего не добавлять; исключить попадание моющих средств; не смешивать различные виды сыворотки и т.п. В Западной Европе уже давно существуют централизованные предприятия по переработке молочной сыворотки, куда транспортируется как натуральная, так и концентрированная сыворотка. Причем эта программа имеет государственный статус в рамках ЕС, исключающий слив молочной сыворотки. Например, в Италии (как в США) не только большие штрафы за слив молочной сыворотки, но существует и уголовная ответственность. Перерабатывающие предприятия принимают от других заводов молочную сыворотку со строго регламентируемыми параметрами (свойствами) и могут отказаться от ее переработки из-за несоответствия этим требованиям. Такой опыт по кооперации при переработке молочной сыворотки имеется у целого ряда фирм:
- Германия, фирма Meggle — лактоза;
- Белоруссия, молзавод «Пружаны» — этиловый спирт;
- Hидерланды, фирма DMV — сухая сыворотка;
- Австрия, фирма Fresenius Kabi — лактулоза;
- Россия, «Кузбассконсервмолоко» — сгущенные консервы, «Южный сахар» и «Холод» — деминерализованная сухая сыворотка;
- Германия (около 240 заводов) — биогаз.
Одна из последних инноваций в мембранной молочной промышленности связана с микропартикуляцией сывороточного белка. В качестве другого примера можно рассмотреть получение L-карнитина из ультрафильтрата молочной сыворотки. Применение баромембранных технологий при переработке молочной сыворотки приводит к образованию пермеата, который в дальнейшем также используется для производства пищевых компонентов. Актуальным становится использование «минерализата» электродиализных установок.
Современные тенденции и стратегия будущего переработки молочной сыворотки по проф. И.А. Евдокимову представлена на рис. 4.13.

При этом обеспечивается получение многофункциональных компонентов и продуктов (фармацевтическая лактоза, лактоферрин и др.). как фактор микромаркетинга для отрасли с импортозамещением и экспортоориентированием. В целом инновации глубокой переработки молочной сыворотки, по мнению исследователей и практиков, позволяют получать более «ценные» продукты, чем сыр, творог и казеин и позиционировать ее переработку как основное производство.
Рассмотрим для примера состояние и тенденции по переработке молочной сыворотки на региональном уровне. Системная работа по данному вопросу была проведена Н.П. Кустовым под руководством проф. Л.А. Остроумова на примере Алтайского края — крупнейшего в РФ производителя натуральных сыров и т. о. подсырной сыворотки.
Н.П. Кустовым на основе анализа производства сыров и соответственно получаемой сыворотки установлены основные тенденции и даны рекомендации, которые успешно реализуются на практике. Объемы получаемой молочной сыворотки по краю колеблются от 250 до 1500 т/ сут. Сезонность по месяцам в течение года показана на рис. 4.14.

На основе исследования состава и ценности молочной сыворотки различных заводов и ассортимента разработана экономико-математическая модель (рис. 4.15) и конкретные предложения по централизованной сушке молочной сыворотки.

Расчет уровня рентабельности предприятия по переработке молочной сыворотки, в соответствии с экономико-математической моделью, можно представить в виде аналитического выражения:

Yi = 129,3 + 84,8Х1 + 6,49Х2 + (2,39*2)/(0,0119Х1) - 6,12X2 + 0,408X2в2 + 0,115Х3 - 0,0026312Х2в3

где: Yi — затраты на транспортирование сырья для производства 1 т готовой продукции, руб; X1 — вместимость транспортного средства, т; X2 — средний радиус доставки, км.
Уравнение применимо в диапазоне радиусов доставки от 20 до 100 км и общей вместимости транспортного средства от 3,5 т до 19,6 т (молоковозы и автопоезда на базе КамАЗ).
При этом предложено сосредоточить сушку в шести центрах — Рубцовском, Михайловском, Бийском, Славгородском, Каменском и ОАО «Холод». Объем производства сухой молочной сыворотки предложено довести до 20000 т в год, что сопоставимо с объемом производства натуральных сыров. Следует отметить, что разработанные предложения активно реализуются, например, в Алтайском крае: в ОАО «Холод» внедрена инновационная технология деминерализованной молочной сыворотки, по имеющейся информации на Рубцовском молочном комбинате создается крупнейшее в Европе производство сухой молочной сыворотки, а ОАО «ЛАКТ» предлагает барнаульцам линейку напитков из молочной сыворотки с соками «Биоритм». При этом продукт представляется как «живая вода» и «сыворотка — здоровью приворотка» со ссылкой на старинные публикации и даже энциклопедию: «Сыворотка весьма полезна при многих болезнях: легочных и желудочных, при малокровии; поэтому она употребляется в больших количествах на курортах...». На предприятии имеется специальная лаборатория (не роскошь, а требование времени), процесс производства напитков на современной линии розлива Tetra Rex обеспечивает качество и спрос потребителей.
Опыт переработки и использования молочной сыворотки на примере Воронежской области детально рассмотрен Е.И. Мельниковой и опубликован. При этом особое внимание уделено творожной сыворотке. Анализ состояния получения и переработки молочной сыворотки показал, что из 22 молочных предприятий Воронежской области только на 5 она используется для промышленной обработки. При этом значительные объемы переработки сыворотки на пищевые цели достигнуты лишь на двух предприятиях — ОАО «Богучармолоко» и ООО «Молочные продукты» (91,3 и 53,0% соответственно). В целом утилизация сыворотки на пищевые цели составляет 14,7%, что значительно ниже, чем в среднем по Российской Федерации (25%) и в странах с развитой молочной промышленностью (50-95%). На 20 предприятиях области молочная сыворотка поставляется сельскому хозяйству. Масса сыворотки, реализованной колхозам, совхозам, фермерским хозяйствам для выпойки скоту составляет 73,7 %. Остальное количество сыворотки (около 20 %) фактически теряется, что наносит неповторимый ущерб природе. Представленные выше данные приводят к заключению о необходимости совершенствования системы получения и утилизации молочной сыворотки на пищевые цели. Организация широкомасштабной переработки молочной сыворотки в Воронежской области (и не только!) — актуальная задача, решение которой невозможно без систематических исследований и новых технологических решений.
Информация по УПЭЗ ВНИИМС, который исторически призван быть и пока является флагманом отрасли по проблематике монографии, позволяет рекомендовать практические наработки для масштабирования. Это, прежде всего, получение высококачественного молочного сахара, в том числе по уникальной технологии — мелкокристаллического. Пожалуй, в мире нет подобного производства, где реализованы ноу-хау науки и опыт практики. Организация получения на основе альбуминного молока серии белковых продуктов типа «Биопаста альбуминная», «Здоровячок», в том числе с йодом и кальцинированный, галактомин, «Полисом-Ф» и др. делает честь разработчикам. Из молочной сыворотки на принципах безотходной технологии традиционно извлекается так же молочный жир и производится подсырное масло, в т.ч. в мелкой расфасовке для розничной торговли. Продукт пользуется спросом. В целом на предприятии реализован законченный технологический цикл и созданы все предпосылки для масштабирования нанобиомембранных технологий.
Переработка молочной сыворотки на ОАО «Молочный комбинат “Ставропольский”» (МКС) заслуживает особого внимания. Еще несколько лет назад проблема казалась неразрешимой. Менеджмент предприятия под умелым руководством ген. директора, канд. техн. наук, а теперь и засл. работника пищевой индустрии РФ С. В. Анисимова смог реализовать систему мер по рациональному использованию всей получаемой подсырной и творожной сыворотки. Ежедневно до 15 т в расфасованном виде идет в реализацию для непосредственного потребления. Продукт, особенно в летнее время, пользуется исключительным спросом. Остальная молочная сыворотка направляется в специализированный модуль (цех) для сушки.
Переработка молочной сыворотки осуществляется по двум основным направлениям: комплексное использование всего молочного остатка и извлечение отдельных компонентов. Под извлечением отдельных компонентов подразумевается выделение жира путем сепарирования подсырной сыворотки. Комплексное использование всего сухого остатка осуществляется при использовании сыворотки для получения напитков, на хлебопечение (в т. ч. собственной пекарни), сухой сыворотки, комбинированного продукта «Ставропольский» (КПС), бифидогенных концентратов «Лактобел» и КПС-Лакт. Технологии концентратов разработаны специалистами молочного комбината «Ставропольский» совместно с сотрудниками кафедры прикладной биотехнологии СевКавГТУ. По составу основных компонентов (белки, жиры, углеводы) продукты приближены к заменителям цельного молока и пользуется большим спросом при откармливании молодняка сельскохозяйственных животных.
Для дальнейшего увеличения объемов производства сухой молочной сыворотки и сухого КПС на площади более 1000 м2 смонтированы две вакуум-выпарные установки «Виганд-4000» и распылительная сушильная установка А1-ОРЧ, производительностью 500 кг испаренной влаги в час. Реализуется проект по обработке молочной сыворотки мембранными методами и биоконверсией. В принципе MKC является (в рамках Концепции социально-экономического развития отрасли до 2020 г.) базовым (корневым) предприятием — логистическим центром для масштабирования инноваций. Например, одной из последних является реализация по программе «Здоровый город» выпуск низколактозного стерилизованного молока. В жизнь просится бренд «МиЛа» (минимум лактозы) в напитках из/на основе молочной сыворотки.
Интересный проект по утилизации более 150 т/сутки молочной сыворотки осуществлен в Адыгеи на Гиагинском сыродельном заводе (директор С.У. Гуссейнов) с использованием комплекта оборудования Калиновского машиностроительного завода (Украина).
В Республике Беларусь реализуется государственная программа по использованию молочной сыворотки, нацеленная на получение продуктов для страны и на экспорт. Создано по технологии СевКавГТУ производство белорусской лактулозы «БелЛакт». Имеются технологические прорывы по синтезу биогенных элисторов. Государственный подход к проблеме, как это имело место быть в России (свидетельствую как участник), позволит решить на современном (коммерческом) уровне проблему полного и рационального использования молочной сыворотки в реальных условиях на примере целой страны. Все полученные 2,0 млн. т молочной сыворотки различных видов планируется переработать в современные продукты с получением дополнительной продукции на сумму около 450 млрд. руб. При этом инвестиции в Программу составят всего 280 млрд. руб. Остается только надеяться, что пример будет заразителен для руководства отрасли и особенно инвесторов в нашей стране. Большие надежды несет проект такой Программы на уровне Союзного государства России и Беларуссии, А позитивные примеры есть — MK «Ставропольский», Гиагинская, Рубцовск, Брюховецк, «Алтаймолоко» и др. Главное — понять феномен молочной сыворотки, найти и реализовать оптимальное решение с обеспечением бесконечного жизненного цикла.