Нормальное функционирование молочной отрасли России требует повышения эффективности производства. В первую очередь это касается ресурсосбережения, так как затраты на сырье достигают 80% себестоимости молочных продуктов. Проблема дефицита сырья может быть решена за счет использования молочной сыворотки, ресурсы которой в нашей стране превышают 3,5 млн т в год.
По данным Международной молочной ассоциации, из 140 млн т сыворотки, получаемой в мире, до 50% сливается сточными водами в канализацию. На территории России в канализацию сливается порядка 80% молочной сыворотки. Большинство молочных заводов не имеет оборудования по переработке сыворотки, и в лучшем случае ее продают как кормовую добавку для скота, в худшем - просто выливают ее, тем самым нанося вред природе и теряя свою прибыль. Между тем во всем мире запрещено выливать этот побочный продукт молочной промышленности в окружающую среду.
Белковые концентраты используются в качестве белкового компонента (наполнителя) при производстве кондитерских продуктов, кетчупов, соусов, майонеза. Белки придают готовому продукту определенную консистенцию. Например, концентрат сывороточного белка (КСБ) имеет высокие эмульгирующие свойства и широко используется при производстве майонеза (как более дешевый заменитель яичного порошка).
Белок является дорогим нутриентом. При этом одни белки стоят более дорого (животного происхождения), а другие – менее дорого (растительные белки). Чтоб удешевить стоимость продуктов белки животного происхождения частично или полностью заменяют на белки растительные.
Так же большую популярность КСБ набирает в отрасли спортивного питания. Сывороточный белок является самым востребованным компонентом специального питания – спортивного и диетического. Такая востребованность обусловлена невысокой ценой, хорошей усваиваемостью и близким к идеальному аминокислотным составом. В связи с тем, что из всех существующих белков белки молочной сыворотки имеют самую быструю усваиваемость, их рекомендуют употреблять после сна, после физических нагрузок. В связи с тем, что КСБ не содержат вкусовых добавок, они практически не приедаются. К тому же, их вкус может быть изменен под личные предпочтения.
Основной областью применения лактозы в нашей стране является использование ее для производства продуктов детского питания и заменителей женского молока. За рубежом все большее значение приобретает использование лактозы в хлебопекарной и кондитерской промышленности, производстве салатов, соусов, фруктовых и овощных консервов, мясных и рыбных продуктов. В хлебопекарной промышленности лактоза применяется для получения на изделиях золотисто-коричневой корочки, способствует увеличению объема хлеба и сдобных изделий. В кондитерской промышленности при добавлении кристаллической лактозы улучшается основа карамелей. Лактоза применяется при изготовлении горького шоколада, джемов, мармелада, бисквитов, конфет, глазури, диабетических продуктов, мясных изделий и др./8/
В случае успешной реализации стратегии импортозамещения в молокоперерабатывающей отрасли, возможно, сократить импортозависимость отрасли, обеспечить высокий уровень продовольственной безопасности страны, увеличить качество жизни и снизить уровень безработицы в регионах с развитым производством молокопродуктов, развить спрос на товары внутреннего производства, наладить эффективное функционирование локальных рынков продукции молокоперерабатывающих предприятий./10/
1.4 Эффективность применения мембранных методов при переработке сыворотки
Большой практический интерес для молочной промышленности как на ближайшую, так и на более отдаленную перспективу представляет освоение прогрессивных мембранных процессов, таких, как обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация, микрофильтрация и электродиализ, получивших широкое практическое применение в странах с развитой молочной индустрией.
Мембранные процессы основаны на фракционировании многокомпонентного жидкого субстрата (в нашем случае молочной сыворотки) с помощью мембран различной пористости, обеспечивающих разделение системы на фракции «концентрат» и «фильтрат» в соответствии с размерами молекул компонентов. Полупроницаемые мембраны различной пористости при этом выступают в роли «молекулярного сита», проницаемого для молекул, размер которых менее диаметра пор, и задерживающего молекулы размером более диаметра пор.
Использование того или иного мембранного процесса или сочетания процессов позволяет не только выделить тот или иной компонент из многокомпонентной системы, но и сконцентрировать его до определенного уровня без изменения нативных свойств, что обеспечивает возможность получения широкой гаммы продуктов заданного состава и свойств.
В частности, с помощью микрофильтрации возможно одновременное выделение и концентрирование жировой и казеиновой фазы сыворотки. Получаемая при этом т.н. «эмульсия-суспензия» имеет примерно равное содержание жира и белка и может быть использована в производстве сырково-творожных изделий, плавленых сыров и других белково-жировых продуктов.
Далее с помощью ультра- и диафильтрации белково-углеводно-минерального пермеата возможно получение растворимых сывороточных белковых концентратов и изолятов с содержанием белка от 35 до 85%, необходимых для производства продуктов детского, диетического и геронтологического питания, а также специальных высокобелковых питательных смесей для различных категорий потребителей (от медицинского до спортивного питания).
Использование процесса нанофильтрации наиболее целесообразно для предварительного концентрирования как исходной молочной сыворотки при производстве сгущенных и сухих продуктов, поскольку обеспечивает на порядок меньший расход энергоресурсов по сравнению с вакуумной дистилляцией и одновременную частичную его деминерализацию, так и при концентрировании углеводно-минерального пермеата.
Иммобилизация на конструктивных элементах мембранных установок фермента â-â-галактозидазы- конверсию лактозы во фруктозу и лактулозу – углевод, обладающий уникальными бифидогенными свойствами. галоктозидазы обеспечивает гидролиз дисахарида лактозы до моноз- глюкозы и галактозы, а ферментов глюкоизомеразы и транс-
Аналогичная иммобилизация протеаз различной специфической активности позволяет получать продукты гидролиза (пептиды с различной молекулярной массой), обладающие совершенно уникальными биологическими и функциональными свойствами так называемых биоактивных пептидов, играющих очень важную физиологическую роль в организме.
Использование метода электродиализа наиболее целесообразно при производстве концентратов (сгущенных и сухих) деминерализованной молочной сыворотки, как натуральной, так и с предварительно гидролизованной или изомеризованной лактозой. Именно деминерализация обеспечит в перспективе широкомасштабное использование концентратов молочной сыворотки в производстве не только новых видов молочных продуктов, но и широкого ассортимента пищевых продуктов массового спроса: хлебобулочных, кондитерских, напитков, мороженого и др.
По большинству из перечисленных направлений разработаны промышленные технологии, по некоторым в настоящее время проводятся необходимые исследовательские работы.
Комплексное применение мембранных процессов при переработке молочной сыворотки открывает широкие возможности направленного регулирования состава и свойств получаемых продуктов, обладающих требуемыми функциональными свойствами, производство которых другими известными методами практически невозможно, обеспечивая одновременно наиболее полное использование всех ее ценных компонентов.
Для обеспечения практического использования прогрессивных технологий ВНИИМС совместно с НПО «Элевар» (г. Москва) созданы промышленные микро- и ультрафильтрационные установки на основе отечественных трубчатых фильтрующих элементов с селективным слоем из карбида кремния (SiC) и нано- и ультрафильтрационные установки на основе отечественных полисульфонамидных рулонных фильтрующих элементов. Одновременно с Московским производственным объединением «Аквамин» создана промышленная электродиализная установка на основе отечественных гетерогенных катионо- и анионоселективных мембран.
План производства, обеспечение производства различными видами энергии