что такое пермеат в молочной промышленности
Ультрафильтрация
Чтобы получить качественный продукт, необходимо прибегнуть к различным способом обработки молока. В промышленности создано большое количество методов очистки сырья. Благодаря этому пользователи не беспокоятся о качестве готовых товаров, ведь каждый из них полностью соответствует нормам и стандартам. О них мы и расскажем далее.
Тонкости обработки
Ультрафильтрация молока (УФ) – вид мембранной системы очистки при переработке цельного, сквашенного и сепарированного сырья. Благодаря процессу из жидкости выделяются белки и сыворотка. УФ распределяет коллоидные элементы в высокомолекулярные вещества размером 1–10 мкм. Очистку производят под давлением 0,1–0,5 Мпа.
Многие покупатели при осмотре упаковки интересуются, что такое ультрафильтрация и для чего используется данный метод. УФ проводят для получения сгустка молочных белков. Готовый продукт сушится и применяется при выпуске напитков, десертов, мороженого и других изделиях.
Также данную очистку делают для нормализации по белку, что востребовано производителями сыра.
Некоторые изготовители применяют метод стандартизации жидкости. При этом уменьшается концентрация белка. К такому способу прибегают, готовя сыр Фета. Во время производства последнего в концентрированную смесь добавляют закваску, после чего закрывают в таре и поддерживают необходимую температуру.
Выпуская йогурты для подготовительного насыщения сырья, также используют ультрафильтрационные системы.
УФ — процесс, приобретший популярность своей экономичностью. Специальные полупроницаемые перепонки разделяют молоко на два потока. Мембраны дают возможность очистить жидкость от микроорганизмов почти на 100%.
Кроме ультрафильтрации, существуют еще несколько видов «процеживания»:
Первый способ используют для очистки от элементов около 1 нм. По отношению к содержанию ионов, высчитывается степень застопоривания частиц. Его применяют при деминерализации сыворотки (частичном обессоливании).
Микрофильтрация – очищение элементов от 0,1 до 1 мкм. Взвешенные и большие коллоидные частицы сохраняются в концентрате, а макромолекулы и разжиженные крупицы проходят сквозь перегородку. Применяется как прохладная стерилизация рассола для посолки сыров, обезжиренного молока и сыворотки.
Последний вид – мембраны препятствуют органическим, неорганическим молекулам и растворимым солям до 0,0005 мкм. Осмос применяется при глубокой очистке и пропускает только жидкость. Используется для концентрации практически всех компонентов сыворотки и молочного сырья.
Процесс разделения составляющих молока: что такое пермеат и ретенант
Сырье пропускается под давлением через мембраны на установках. В результате происходит его деление на фракции.
Когда скопление определенных компонентов уменьшается – это называется пермеатом (фильтратом), а увеличивается – ретентатом (концентратом).
Первый продукт является обеззараженным. При одноступенчатой очистке получается примерно 95% пермеата. При многоступенчатой обработке – до 99,5% от объема входящего обезжиренного молока.
В жидком УФ-пермеате содержатся микро- и макроэлементы, витамины и лактоза. В результате осушки получается безводный фильтрат. Последний имеет характеристики лучше сывороточного, тем самым придавая более приятный вкус изделиям.
Пермеат расходуют для нормализации в продуктах количества белка. Есть и возможность снизить показатели последнего. Также производители готовят обезжиренное стандартизированное молоко, в том числе и сухое.
Фильтрат иногда подменяет высушенную сыворотку во время изготовления некоторых пищевых продуктов.
Ретентат – это концентрат молочного белка (подсгущенная сыворотка). В веществе содержание казеина, жира и коллоидных солей увеличивается параллельно происходит удаление пермеата.
Другими словами: данный способ – это когда молоко прошло сквозь мембрану; ретентат – элементы, которые не просочились через фильтр (остались бактерии и споры).
Оставшийся концентрат смешивают со сливками и в течение нескольких секунд подвергают термообработке (120–130 °С). Тепло убивает бактерии. Далее ретентат добавляется в пермеат, и сырье попадает в пастеризатор.
Производители сыров повышают качество продукта, благодаря описанным действиям. После пастеризатора полученное вещество передается в специальные сырные ванны.
Концентрат позволяет решить проблемы при производстве творога и сыров:
УФ используется при переработке сыворотки и молока. Установка позволяет отделить лактозу, минералы и сосредоточить белки. Заблаговременная концентрация с помощью УФ делает больше долю сухих веществ, примерно от 12,5% до 16% и может увеличить в два раза производительность следующих стадий.
Функции УФ-обработки
Как уже сообщалось, процесс ультрафильтрации избавляет молоко от микроорганизмов. Из продукта удаляются возбудители, которые приведут к порче. Специальные установки оснащены фильтрами с микроскопическими отверстиями. УФ-стерилизация помогает сохранить вкусовые качества и пищевую ценность итоговых продуктов.
Специалисты сообщают, что важно соблюдать условия для получения хороших концентратов по микробиологическим показателям:
Для уничтожения микроорганизмов подойдет 10°С или более 50°С. В большинстве случаев отдается предпочтение последнему температурному режиму, при нем обеспечивается высокая производительность установок. УФ проводят на молочном сырье, прошедшем тепловую обработку в течение 15-20 минут на 65°С или 74 ± 2°С за 15–20 с.
К функциям фильтрации относят фракционирование (ректификацию). Таким способом жидкость делится с помощью мембран на 2 вида: пермеат и ретентат.
Фракционирование — это многостадийная и последовательная операция, которая проводится для разбора:
Также вследствие УФ на мембранах сгущается молочный жир. Фильтрацию делают для получения концентрированного молока и сывороточного белка. Содержание последнего в сухом веществе колеблется в пределах от 34 до 85%.
Этап нормализации по белку очень значим в выпуске сыра из-за нестабильной сезонности. УФ позволяет сконцентрировать молоко с закрепленным уровнем протеина, тем самым увеличив выход продукта.
Во время ультрафильтрации при сгущении жидкости получается концентрат с высоким содержанием белка. Произведенные продукты, с различным содержанием протеинов, высушиваются и реализуются в сухом виде. Такой концентрат становится основой в изготовлении напитков, мороженого и молочных десертов.
После термических процессов, УФ-технологии помогают удалить из жидкости кальций. Фильтрат просушивается на установках обратного осмоса или нанофильтрации. Далее фосфат убирают в ультрафильтрационных приборах.
После этого приборы УФ удаляют часть лактозы. Следующий этап — добавление фермента (лактаза), убирающего остатки указанных углеводов до 0,01%. Сладость полученной жидкости становится меньше.
Безлактозное молоко употребляется людьми, страдающими непереносимостью данного углевода. При этом изготовители стараются придерживаться технологий, обеспечивающих сохранение вкуса.
Направления использования
УФ включает в себя несколько методов обработки. Они используются для:
Также существуют направления использования ретентата при обработке:
Молочный продукт, прошедший УФ, используется при изготовлении сыров, мороженого, различных десертов и напитков. Благодаря процессу, продукты хранятся дольше, не теряя свой вкус.
Продукция
Сывороточный пермеат
Продукт переработки подсырной сыворотки, низкобелковый, полученный методом распылительной сушки. Сыпучий порошок со сладковатым молочным вкусом, содержащий уникальный углевод животного происхождения – лактозу. Является натуральным молочным ингредиентом, позволяющим производить продукты с «чистой этикеткой». Сывороточный пермеат может заменить более дорогие ингредиенты, такие как, чистая лактоза, сухая молочная сыворотка и другие.
— высокая гидрофильность;
— быстрая растворимость в воде;
— усилитель естественного вкуса и аромата продуктов;
— способствует протеканию реакции меланоидинообразования;
— имеет меньший коэффициент сладости в сравнении с сахарозой;
— оптимальная насыпная плотность и гигроскопичность;
— хорошая адгезия с другими компонентами смеси.
Кондитерское и хлебопекарное производство (Придает сладкий вкус и приятный молочный аромат. Действует в качестве усилителя вкуса, благодаря содержанию в нем лактозы и минералов. Сладковатый агент- наполнитель, особенно подходит для применения там, где требуется высокое содержание сухих веществ без излишней сладости. Является эффективным компонентом для создания подрумяненного цвета и ноток жженого сахара).
Молочная промышленность (Особенно интересен в использовании в тех технологиях, где требуется внесение большего количества безбелковых и нежирных сухих веществ для придания объема. Применяется в производстве мороженого и сгущенного молока для восполнения сухих веществ и предотвращения кристаллизации лактозы. Действует как усилитель вкуса в комбинации с другими ароматами, такими как, шоколад или ваниль).
Производство порошков и смесей для приготовления напитков (Действует как ингредиент – наполнитель, увеличивающий объем порошкообразных продуктов. Придает напиткам сладковатый молочный аромат и полноту вкуса, благодаря содержанию лактозы и минералов, особенно кальция).
Бакалейное производство (Соусы, супы быстрого приготовления и приправы: придает объем специям, улучшает их привлекательный внешний вид. Малый размер частиц пермеата обеспечивает прекрасное смешивание с другими компонентами приправ, позволяя лучше наносить их на продукт, например, на чипсы).
Производство ЗЦМ и кормов для сельскохозяйственных животных.
Массовая доля влаги не более 4%
Массовая доля лактозы не менее 85%
Массовая доля белка не более 4%
Массовая доля золы не более 7%
Выход один – использовать качественные альтернативные ингредиенты. Одним из таких продуктов является производимый в Норвегии сывороточный пермеат производства компании Arla Foods Ingredients, представленный на российском рынке в 2014 году.
Чем сывороточный пермеат может быть интересен производителям продуктов питания?
3 неоспоримых преимущества:
Сравнение пермеата с лактозой
Сравнение пермеата со сладкой сухой сывороткой/деминерализованной сухой сывороткой
Сывороточный пермеат дает стойкий молочный аромат в сравнении с лактозой. При органолептическом сравнении один к одному пермеат имеет более сладкий вкусовой профиль, за счет эффекта усиления вкуса от содержащихся в нем минералов.
В органолептическом тесте сравнения один к одному вкусовой профиль пермеата от компании Arla отличается от сладкой сухой сыворотки. Он менее соленый и кислый и более сладкий. Сходное сравнение с деминерализованной сухой сывороткой показывает лишь незначительные вкусовые отличия.
Замена может потребовать пропорции, отличной от 1:1. Количество других сладких ингредиентов может также потребовать корректировки, так как сывороточный пермеат немного слаще.
На вопросы готов ответить:
Цитаты дня
Андрей Олейник, председатель совета директоров, генеральный директор ГК “Прогресс Агро”
АПК прошел период становления, у всех есть отработанная технология, возникают вопросы дальнейшего движения и развития, а в этом направлении мы пока не очень видим поддержку государства. Поддержка точечная, направленная сейчас на «тушение пожаров», — в лучшем случае когда что-то загорается, но чаще – когда уже все сгорело.
Екатерина Захарова, ведущий аналитик Центра изучения молочного рынка
На фоне растущих цен на биржевые продукты бьет рекорды цена импорта в Россию. По данным DIA, цена импорта биржевых молочных продуктов в Россию в середине ноября 2021 года достигла 40,75 руб/кг, что на 18,6% выше ноября 2020 года и на 16% выше начала 2021 года.
Сергей Иванов, исполнительный директор, член совета директоров ЭФКО
Чтобы понять, что будет актуально через 200-300 лет, нужно понять, какие проблемы стоят сегодня перед сектором. В первую очередь, это доступность еды, еще два – здоровье и экология. Через 30 лет будут необходимы продукты, которые решают все эти проблемы разом, а не по отдельности.
Александра Кумпан, руководитель направления развития Национального центра «Фудшеринг»
Действующее жесткое регулирование целесообразно применять только к списанию продуктов животного происхождения. Для остальных категорий важно дать возможность использовать их в качестве корма для животных. Такая мера даст возможность снизить объем пищевых отходов, отправляемых на свалку, на 60%.
Андрей Сизов, директор аналитического центра «Совэкон»
Нынешний год был ужасным для Урала и восточной части Поволжья, где урожайность была исторически низкой, минимальной за последние 7–10 лет.
Асламбек Китаев, директор ООО «Хмелевское»
Если государство не будет нам помощь оказывать, то животноводческие фермы будут закрываться. Содержать животных в нынешние времена очень затратно, сплошные убытки.
Сергей Баранов, генеральный директор Kieselmann Rus
Большая часть потребителей (всех нас) все еще не обладает информацией о пользе маркировки, о ее важности, удобстве, а также не пользуется её функционалом.
Владимир Кожевников, директор Молочного союза Казахстана
Дополнительный доход от теневого бизнеса и затраты на обязательную маркировку несопоставимы.
Игорь Елисеенко, председатель совета директоров холдинга «Молсиб»
У нас сохраняется основная проблема — отсутствие небольших региональных переработчиков молока. Цените и берегите их, если они есть у вас в регионах.
Людмила Маницкая, председатель Совета — директор Молочного союза России
Потребление молочной продукции снижается и в качестве, и в количестве, акцент перемещается в сторону эконом-вариантов, в том числе продуктов с заменителями молочного жира.
В ряде государств и даже целых регионов периодически возникает кризис продовольствия, но есть все основания полагать, что этот кризис будет усугубляться в ближайшее время.
Михаил Мищенко, директор Центра изучения молочного рынка
К концу 2022 года убыль населения составит 1 млн. человек. Это говорит о том, что потребление расти не будет. Объемы производства растут, новые заводы заложены и открываются. И даже если допустить, что спрос на душу населения будет расти, скорее всего, он компенсируется убылью населения.
Торстен Хемме, управляющий директор аналитической сети IFCN
Молочный рынок растет быстрее прогнозов. Объем производства молока, который аналитики IFCN прогнозировали к 2025 году, будет достигнут уже в 2021 году.
Павел Грудинин, директор ЗАО «Совхоз имени Ленина»
Что касается заморозки цен, это неэффективная мера. Если вы постоянно повышаете цены на составляющие себестоимости продукции (семена, электричество, газ, солярка), то рано или поздно вы достигнете того, что производить сельхозпродукцию в стране будет невыгодно.
Владимир Кайшев, владелец Агрофирмы ООО «Село имени Г. В. Кайшева»
При переходе на новую общественно-экономическую формацию у нас поменялось все, кроме одного — желания пить молоко. Но сегодня другая система, поэтому наши доблестные экономисты, которые говорили, что рынок все сделает, конечно, абсолютно неправы.
Михаил Карякин, генеральный директор ООО «Энвиро-Хеми ГМБХ»
В законе не разделяется малый, средний или крупный бизнес, хотя «затратная нагрузка» отличается. Я надеюсь, что в будущем, экологическое законодательство в стране поправят и разделят предприятия по уровню переработки и масштабу вклада в экологию.
Дмитрий Патрушев, министр сельского хозяйства РФ
Все наши цифры, все замечательные достижения по экспорту сельхозпродукции, могут одномоментно снизиться, если мы не займемся трансформацией ESG.
Сергей Блюма, руководитель ГК «Континентал»
Наше направление – это не только цифровизация, но и цифровая трансформация. Это изменение всего цикла, порядка работы. Нужно не просто автоматизировать процессы, а принципиально менять подход.
Олег Сирота, основатель Истринской сыроварни
Наша страна создана для крупного бизнеса. Исторически нормативно-правовую базу подводили под колхозы, еще во времена СССР – в том числе санитарное и ветеринарное законодательство – потом эти законы перекочевали в законодательство Российской Федерации.
Михаил Мищенко, директор Центра изучения молочного рынка
На мой взгляд, Татарстан в отличие от многих регионов имеет очень радужные перспективы, даже если в целом по стране все будет плохо (или не очень хорошо). Даже наоборот, чем хуже будет обстоять дело в молочной отрасли в других регионах, тем лучше будет в Татарстане.
The DairyNews — ежедневные новости молочного рынка.
The DairyNews является признанным экспертом на мировом рынке молока и выступает партнером или членом таких международных организаций и мероприятий, как IDF, IFCN, WDS, EuroTier, MilkPoint и другие.
The DairyNews — крупнейшее издание молочного рынка РФ и одно из крупнейших специализированных СМИ мировой молочной отрасли. The DairyNews — является влиятельным, авторитетным и независимым средством массовой информации, ежедневно публикующим десятки новостей о состоянии молочной промышленности России и мира.
The DairyNews — организатор ряда наиболее значимых событий на молочном рынке России, таких, как Ежегодный Летний Молочный Саммит и Всероссийское Движение «Дорогу Молоку!». Кроме того, The DairyNews сформировал ряд информационных обучающих площадок, где проводятся обучение и обмен российскими и зарубежными производственными практиками — Школа Силоса, Школа Молодняка, Школа Здоровья, серии семинаров «Как Построить Молочный Завод».
The DairyNews, все права защищены, 2000-2021 
Редакция The DairyNews следует принципам открытости, доступности и независимости — вся информация о молочном животноводстве и молочной индустрии, а также о деятельности предприятий — игроков молочного рынка всегда является полностью доступной и бесплатной для читателей.
С 2014 года в рамках The DairyNews развивается независимая аналитическая площадка — Центр Изучения Молочного Рынка. Ключевыми аналитическими продуктами Центра Изучения Молочного Рынка The DairyNews являются: 1. Молочная карта России, аккумулирующая оперативную и ежедневно обновляемую информацию о предприятиях молочной отрасли России. 2. Карта Дефицита Молока — ежегодный аналитический продукт, целью которого является определение уровня самообеспеченности регионов Российской Федерации. 3. Бюллетень «Молочная Индустрия России» — аналитический справочник, основанный на официальных статистических данных ведомственных структур, а также данных корпоративных источников.
Читательская аудитория The DairyNews превышает 1 млн. уникальных посетителей, которые за год делают более 4,5 млн. просмотров. Количество подписчиков, ежедневно получающих новости на русском и английском языках составляет более 7 тыс. человек.
Номер свидетельства о регистрации СМИ: ФС № 77-76853
Редакция не несет ответственности за содержание материалов, опубликованных в рубриках «Комментарии», «Молочный форум» и «Авторы». Мнение авторов в данных разделах может не совпадать с мнением редакции.
Комплексный подход к повышению эффективности переработки молока
О. В. ДЫМАР, доктор технических наук, доцент,
технический директор представительства АО «МЕГА»
(Чешская Республика) в Республике Беларусь
Реферат. В статье рассмотрен комплексный подход к повышению эффективности переработки молока. Выработка молочных продуктов по традиционным технологиям не всегда позволяет рационально использовать все составляющие части молока. Продемонстрировано, как технологический анализ и несложные экономические расчеты позволяют по-новому оценить перспективность тех или иных направлений развития предприятия. Обосновывается тезис о том, что рациональное применение современных методов и технологий переработки молочного сырья может обеспечить стабильную и прибыльную работу производства.
A Comprehensive Approach to Improving the Efficiency of Milk Processing
O. V. DYMAR, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor,
Technical Director of MEGA Representative Office
(Czech Republic) in the Republic of Belarus
Abstract. In the article the complex approach to increase of efficiency of processing of milk is considered. The development of dairy products using traditional technologies does not always allow rational use of all the constituent parts of milk. It is demonstrated how technological analysis and simple economic calculations allow a new assessment of the prospects of various directions of the enterprise development. The thesis is substantiated that the rational application of modern methods and technologies for processing dairy raw materials can ensure stable and profitable production work.
Введение
При любом изменение конъюнктуры цен на выпускаемую продукцию рациональное применение современных методов и технологий переработки молочного сырья обеспечивает стабильную и прибыльную работу производства. Технологическая гибкость производства позволяет на уровне «предприятие/холдинг» провести оптимизацию ассортимента выпускаемой продукции с любой заданной целью — это может быть или переработка максимального количества сырья (актуально в сезон «большого молока»), или полное удовлетворение спроса на весь ассортимент молочной продукции в определенной местности, или получение максимального дохода/прибыли.
Выработка молочных продуктов по традиционным технологиям не всегда позволяет рационально использовать все составляющие части молока. Основная цель данной статьи — продемонстрировать, как относительно несложные анализ и расчеты позволяют по-новому оценить перспективность тех или иных направлений развития предприятия (холдинга, производственного кластера). За пределы рассуждений сознательно вынесена маркетинговая составляющая производственной деятельности. По мнению автора, она имеет решающее значение при производстве продукции, направленной на конечного массового потребителя: например, цельномолочная продукция с широким ассортиментом на высококонкурентном сегменте рынка для конечного потребителя. Для биржевых товаров ее роль нивелируется. В данном случае важнее обеспечение маневра сырьем в рамках технико-технологических возможностей производства в зависимости от конъюнктуры рынка.
Развитие технологии биржевых продуктов ведется по двум основным векторам: «в пространстве» — специализация предприятий в рамках холдингов и «во времени» — совершенствование технологических возможностей с целью углубления переработки и получения более качественного продукта. При этом отрабатываются два основных направления экономии: качество продукта и совершенствование производства (как техническое — повышение эффективности работы оборудования, так и технологическое — использование побочных продуктов, снижение потерь).
Проведем анализ структуры переработки молока на экспортные продукты с позиции полного использования молочного сырья (табл. 1). Так как цены на молочную продукцию характеризуются высокой волатильностью, то конкретные результаты подобного анализа актуальны короткое время, но, как показала практика, выводы и тенденции остаются справедливыми в средней и долгосрочной перспективе.
Таблица 1. Физико-химические свойства обезжиренного молока (ОБМ), УФ-концентратов (К) обезжиренного молока
Анализ выручки от продажи (табл. 1) показал, что производство по первым трем вариантам практически равнозначно с позиции объема выручки. Абсолютная величина колеблется в зависимости от биржевой ситуации, относительно друг друга колебания незначительны. Достаточно высокие (на период проведения данного анализа) цены на масло делали несколько более предпочтительной работу по второму варианту. При производстве СЦМ (вариант 1) важными моментами являются относительно простая технология, практическое отсутствие побочных продуктов, возможность переработки больших объемов молока при низких требованиях к количеству трудовых ресурсов и их квалификации. Но все это касается высокопроизводительного современного оборудования, получение же качественного СЦМ на старом оборудовании затруднительно. Вариант 3 был менее выгодным в связи с отсутствием нормально работавшей системы переработки молочной сыворотки.
Возвращаясь к оценке целесообразности развития производства казеина, заметим, что низкая выручка от его производства (табл. 1, вариант 4) объясняется использованием предприятиями оборудования, не соответствующего современным требованиям ресурсо- и энергосбережения. Ситуация изменится, если сократить общее количество участков производства казеина, а оставшиеся участки оснастить высокопроизводительным современным оборудованием с использованием декантеров для отделения казеинового зерна от сыворотки и промывной воды (табл. 1, вариант 5). Для коагуляции белка целесообразно использование минеральных кислот (предпочтительно соляная кислота). При разумном подходе затраты на проведение такой модернизации окупаются в течение года. Собранную сыворотку деминерализуют и сушат. Но и в этом случае общая выручка ниже, чем в первых трех вариантах. Объясняется это тем, что собственно казеин рынку не нужен, нужны казеинаты. Имеющаяся разница 60–80 долларов и есть маржа производителей казеинатов. Имеет место международное разделение труда и прибылей — Республике Беларусь достается наиболее проблемная жидкая часть, включающая утилизацию кислой сыворотки, а нашим зарубежным партнерам — сухой процесс и конечная реализация высокодоходной продукции.
Технологии глубокой переработки молочной сыворотки на основе процесса деминерализации электро- и баромембранными методами
На анализе целесообразной глубины деминерализации остановимся отдельно. Обоснование целесообразности производства деминерализованной сыворотки было проведено на основании анализа изменения цен на деминерализованные продукты и расчета дополнительных затрат на процесс деминерализации до достижения требуемой степени. По данным сайта АгроСервер.ru, цена на сыворотку различной степени деминерализации, дол./кг:
— подсырную — 0,88–1,05;
— Д40 (нанофильтрованную) — 1,05–1,30;
— Д50/Д70 (НФ + ЭД) — 1,30–1,67.
Расчетные операционные расходы на процесс деминерализации молочной сыворотки (концентрированной нанофильтрацией), включающие в себя потребление электроэнергии, воды, химических реагентов, а также затраты на годовую плановую замену мембран, прокладок и электродов, приведены в табл. 2.
Таблица 2. Операционные расходы на получение 1 т сухого деминерализованного продукта
Необходимо также отметить, что предварительное концентрирование сыворотки при помощи нанофильтрации, уже ставшей промышленным стандартом на предприятиях Республики Беларусь, позволяет частично (до 35 % для подсырной и до 25 % для творожной) снизить зольность сыворотки, уменьшая тем самым нагрузку на электродиализ. Кроме того, применение нанофильтрации частично компенсирует недостаточную эффективность и несбалансированность вакуум-выпарных установок, упрощает кристаллизацию и сушку. В этом кроется коренное отличие применения нанофильтрации от обратного осмоса.
Дополнительная выручка — от производства 50 % деминерализованной подсырной сыворотки (ДМ50) (в сравнении с 30 %). Цена — 1590 дол./т (данные белорусского предприятия). Разница в цене составляет 250–375 дол./т. Операционные расходы электродиализной установки — 16 дол./т. При выработке 11,5 т в сутки сухой 50%‑ной деминерализованной сыворотки можно оценить дополнительную выручку (табл. 3).
Таблица 3. Оценка предельной дополнительной выручки при производстве сыворотки ДМ50
Дополнительная выручка от производства 90 % деминерализованной подсырной сыворотки (ДМ90) (в сравнении с 30 %). Цена — 2080 дол./т (данные белорусского предприятия). Разница в цене — 690–940 дол./т. Операционные расходы электродиализной установки — 60 дол./т. При выработке 10 т в сутки сухой 90 % деминерализованной сыворотки оценка дополнительной выручки несколько выше предыдущего случая (табл. 4).
Таблица 4. Оценка предельной дополнительной выручки при производстве сыворотки ДМ90
Разумное внедрение современных технологий переработки сыворотки, обоснованное сочетание технологических приемов и правильный выбор направления переработки позволили в комплексе превратить этот «отход производства» в целевой продукт (рис. 1).
Рис. 1. Эффективность использования мембранных технологий при переработке сыворотки
Ультрафильтрация молока, применение пермеата
Несмотря на достигнутые успехи в разработке технологий переработки различных видов молочной сыворотки, необходимо стремиться к снижению ее получения. Большие возможности для работы в этом направлении открывает применение ультрафильтрации на этапе подготовки молока к производству йогурта, сыра, творога и казеина (рис. 2).
Рис. 2. Направления использования продуктов ультрафильтрации молока
В ходе процесса ультрафильтрации получаются два продукта:
— концентрат (ультраконцентрат, ретентат) — продукт переработки молока, в котором повышено/нормализовано содержание белка;
— фильтрат (ультрафильтрат, пермеат) — продукт, содержащий раствор лактозы и минеральных солей в воде.
В ходе исследований был определен физико-химический и минеральный состав исходного обезжиренного молока-сырья и пермеата, полученного при концентрировании обезжиренного молока до 13,5 % сухих веществ (табл. 5).
Таблица 5. Минеральный профиль пермеата и обезжиренного молока-сырья
При проведении технологических работ установлено, что высокобелковые продукты предпочтительно производить из смеси, содержащей стабильное и повышенное количество белка. Так, при производстве казеина содержание белка в сырье без ущерба для техпроцесса может быть увеличено до 4,5–5,0 %, что соответствует фактору концентрирования 1,2–1,5. При этом положительные эффекты заключаются в снижении удельного количества кислой сыворотки на 25–50 %; в снижении затрат на кислоту, требуемую для проведения коагуляции; в увеличении коэффициента использования оборудования; в снижении удельных затрат тепла, технологической воды и электроэнергии на жидкую часть процесса.
Для производства творога и сыра содержание белка в сырье без ущерба для техпроцесса может быть увеличено до 3,8–4,2 %, что соответствует фактору концентрирования 1,1–1,25. При этом увеличивается коэффициент использования оборудования при снижении удельных затрат тепла, технологической воды и электроэнергии на жидкую часть процесса; лимитирующий фактор — наличие достаточного количества прессов и солильных бассейнов; также снижаются затраты на закваску и фермент, стабилизируется процесс производства, поскольку содержание белка независимо от сезона будет постоянным (рис. 3); на 20–30 % снижается удельное количество сыворотки.
Рис. 3. Нормализация по белку — повышение производительности творожных и сырных линий без установки новых котлов
Для производства некоторых видов кисломолочных продуктов (обычный йогурт, греческий йогурт, мягкие сыры) обезжиренное сухое вещество должно составлять 9,5 % и более, что соответствует содержанию белка 4,5–5,0 % и более. Такого эффекта можно достичь, применяя ультрафильтрацию с фактором концентрирования 1,4–2,0 по белку. К положительному моменту такой нормализации можно отнести отсутствие необходимости добавления СОМ/СЦМ. При этом снижается себестоимость продукта, а в рекламе можно делать акцент, что продукт производится исключительно из молока «без порошка» (рис. 3).
Фильтрат имеет особую нишу для применения, принципиально отличающуюся от направлений использования сыворотки. Эффект от применения фильтрата при производстве жидких молочных продуктов обусловлен тем, что ряд производимых продуктов характеризуется минимальными требованиями к содержанию белка, которое постоянно превышается в обычных условиях. Питьевое молоко, кефир и другие подобные напитки, в которых минимальное количество белка по стандарту определено как 2,8 %, обычно содержат 3,0–3,2 %, что позволяет использовать безбелковый ультрафильтрат для их нормализации (табл. 6).
Таблица 6. Расчет эффекта при нормализации питьевого молока и других молочных напитков по белку (расчет проведен для обезжиренного продукта)
Полученные данные позволили вывести зависимости массы фильтрата, необходимого для внесения в определенное количество молока, с целью его нормализации по белку. Для нормализации по белку жидких молочных продуктов (типа питьевого молока, кефира, ряженки — нормирование белка во всем продукте) при содержании массовой доли белка выше требуемой, массу пермеата, необходимого для нормализации, рассчитывают по формуле
Мп = Мм × (Бм — Бт)/(Бт — Бп), (1)
где Мп — масса пермеата, которую необходимо добавить к массе нормализуемого молока;
Мм — масса нормализуемого молока;
Бм — доля белка в исходном нормализуемом молоке (как правило, в пределах 0,030–0,034);
Бт — требуемая доля белка готового продукта, соответствующая требованиям ТНПА (в настоящий момент 0,0280, для расчетов рекомендуем принимать 0,0285);
Бп — доля белка в пермеате, для практических расчетов можно принимать значение из диапазона 0–0,002, рекомендуем 0,001.
Следует понимать, что после нормализации по белку для жирных продуктов необходимо проводить нормализацию по жиру, так как в противном случае его процентное содержание уменьшится, и расчеты значительно усложнятся.
При производстве сухого обезжиренного молока (или цельного), согласно стандарту СТБ 1858–2009 «Молоко сухое. Технические условия», в сухом обезжиренном остатке должно содержаться не менее 34 % белка. Обычно этот показатель существенно превышает установленную норму и составляет 36–38 % (в отдельных случаях — до 42 %). В случае нормализации молока фильтратом обезжиренного молока (допускается стандартом Кодекса Алиментариус CODEX STAN 207–1999 и ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции») можно увеличить выход стандартного СОМ/СЦМ за счет привлечения безбелковых сухих веществ обезжиренного молока из ультрафильтрата (табл. 7).
Таблица 7. Расчет дополнительной выручки при нормализации по белку от переработки 1000 кг обезжиренного молока в СОМ (4 дол./кг)
Для нормализации по белку концентрированных, сгущенных и сухих продуктов (нормирование белка в СОМО) зависимость примет несколько иной вид
Мп = Мм× (Бм — Бт ×
× СОМОм)/
(Бт× СОМОп — Бп), (2)
где Мп, Мм, Бп, Бм — то же, что в формуле (1);
Бт — требуемая доля белка в сухом обезжиренном молочном остатке продукта, соответствующая требованиям ТНПА (в настоящий момент 0,340, для расчетов рекомендуем принимать 0,345);
СОМОм — доля сухого обезжиренного молочного остатка исходного нормализуемого молока;
СОМОп — доля сухого обезжиренного молочного остатка пермеата.
Как и в предыдущем случае, после нормализации по белку для жирных продуктов необходимо проводить нормализацию по жиру, иначе его процентное содержание уменьшится.
Таким образом, технология ультрафильтрационной нормализации молочных продуктов позволяет потенциальную подсырную или кислую творожную сыворотку продавать по цене молока, йогурта или сухого молока, причем совершенно законно, соблюдая требования ТР ТС 033/2013 [1–5].
Рассуждения к вопросу о выборе наиболее подходящего времени внедрения инноваций
Работа над совершенствованием техники и технологий является сложной, ответственной, зачастую с неявным результатом, всегда затратной по финансам и времени. Существует перманентный риск получения негативного результата. Приходится регулярно проводить текущий технический и технологический аудит предприятия, постоянно следить за новыми решениями как в своей, так и в смежных отраслях, обучаться, нести денежные и репутационные риски при принятии решений. А ведь в «хорошее время» (очень часто хочется верить, что «хорошее время» не завершится никогда) инвестиции в оптимизацию процессов кажутся излишними или даже вредными. Основные возражения: «Происходит снижение текущей прибыли. », «Возможно временное снижение производительности!», «Так ли важно, какая у нас будет рентабельность при производстве продукта «С», если его текущая себестоимость (условно) 110 руб., а продажная цена 300 руб.? Прибыль и так колоссальная — 190 руб., ну а после модернизации себестоимость станет 90 руб., прибыль вырастет всего лишь на 20 руб., то есть составит 210 руб. — не стоит и огород городить!». «Выход на новые рынки — вы о чем, там цена ниже, а требования невыполнимые!». Причем все это с «обоснованными» аргументами с привлечением «авторитетов». Ну и, наконец: «просто по-человечески хочется воспользоваться моментом и пожить спокойно лет пять-десять-пятнадцать до пенсии…»
Но внезапно наступает кризис! И ситуация резко обостряется до предела: временные и иные ресурсы на развитие техники и технологии крайне ограничены. Для выживания реального производства становится критически важным каждый процент реальной производственной рентабельности. А тут вдруг цена стала 100 руб. И вот ваш конкурент, который постоянно работал на совершенствование, будет работать с еще вполне достойной для кризиса прибылью +10 руб., а вы будете получать убыток –10 руб.
Другая сторона ситуации: конкурент производит более совершенный (качественный) продукт или вышел на новый рынок, а традиционный рынок закрылся. У него будут покупать, и он получит «живые» деньги, а у вас товар останется лежать на складе, а оборотные средства будут стремительно сокращаться. В итоге — конкуренты вышли из кризиса, а вы — нет.
Вот это и есть та реальная цена столь любимого многими «административно-бухгалтерского» подхода к инновациям. Выбор всегда за вами: или вы управляете ситуацией, или ситуация управляет вами.
ВЫВОДЫ
1. Показано, что комплексная технология переработки молока позволяет нивелировать разницу цен на различные группы продуктов переработки молока и обеспечить устойчивый постоянный уровень выручки молокоперерабатывающего предприятия. Установлено, что увеличение степени деминерализации молочной сыворотки позволяет увеличить общую выручку от продажи переработанной сыворотки до 1,5 раза без существенного увеличения капитальных и текущих затрат на ее переработку.
2. Разработаны технологические приемы, направленные на сокращение объемов получаемой сыворотки путем внедрения в технологические процессы производства йогурта, сыра, творога ультрафильтрационного концентрирования смесей по белку. Установлены пределы концентрирования смесей. При производстве казеина содержание белка в сырье (без ущерба для техпроцесса) может быть увеличено до 4,5–5,0 %, что соответствует фактору концентрирования 1,2–1,5. Для производства творога и сыра содержание белка в сырье (без изменения техпроцесса) может быть увеличено до 3,8–4,2 %, что соответствует фактору концентрирования 1,10–1,25. Для производства йогурта, продуктов типа «греческий йогурт», мягких сыров обезжиренное сухое вещество может составлять 9,5 % и более, что соответствует содержанию белка 4,5–5,0 % и более. Такого эффекта можно достичь, применяя ультрафильтрацию с фактором концентрирования 1,4–2,0 по белку.
3. Установлено, что основным направлением использования получаемого при ультрафильтрации пермеата является нормализация по белку жидких, сгущенных и сухих молочных продуктов. Предложены формулы для технологического расчета массы пермеата, необходимого для внесения, в зависимости от требуемого уровня белка в готовом продукте, даны методические рекомендации для их применения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Храмцов, А. Г. Феномен молочной сыворотки / А. Г. Храмцов. — СПб.: Профессия, 2011. — 804 с.
2. Мельникова, Е. И.
Творожная сыворотка: опыт переработки и новые технологические решения / Е. И. Мельникова, Е. Б. Станиславская, Л. В. Голубева. — Воронеж, 2009. — 236 с.
3. Евдокимов, И. А.
Современные методы мембранной обработки молочной сыворотки на централизованном предприятии / И. А. Евдокимов // Переработка молока. — 2012. — № 4. — С. 34–36.
4. Справочник по переработке молочной сыворотки. Технологии, процессы и аппараты, мембранное оборудование / Г. Б. Гаврилов [и др.]. — СПб.: Профессия, 2015. — 176 с.
5. Akuzava, R. Bioactive Components in Caseins, Caseinates, and Cheeses / R. Akuzava, T. Miura, H. Kawakami // Bioactive Components in Milk and Dairy Products; ed. W. Park. — Wiley-Blackwell, 2009. — P. 217–233.