Курсовая работа: Безотходные и малоотходные технологии в молочной промышленности

В Румынии сгущенную сыворотку направляют в специальные ванны, где обрабатывают острым паром для осаждения альбумина и фильтруют. Затем сыворотка повторно поступает в вакуум-аппарат и сгущается до требуемой для последующей кристаллизации концентрации. При этом представляется возможность полностью использовать все побочные продукты на кормовые цели.

По исследованиям Польского института молочной промышленности при производстве молочного сахара из сыворотки для консервирования последней применяли сернистый газ, причем консервировали ее сразу после выработки. Установлено, что при обработке 0,22% сернистого газа почти полностью прекращается распад молочного сахара в сыворотке, хранившейся при 8 - 18°С в течение 3 - 14 дней, а при добавлении 0,1%, сернистого газа распад молочного сахара тормозится в значительной степени как летом, так и зимой.

По окончании срока хранения сыворотка насосам перекачивается в чан, нагревается и подкисляется концентрированной серной кислотой до 22°SN. Затем путем добавления 30% -ного раствора NaOH кислотность ее понижается до 12°SH. При этом белок в виде крупных зерен выпадает в осадок. Осветленная сыворотка сгущается в вакуум-аппарате и кристаллизуется. Молочный сахар из консервированной сыворотки вырабатывается тем же методам, что и из неконсервированной. Выход сахара одинаковый.

В Канаде разработан способ повышения питательной ценности сыворотки при внесении в нее дрожжей Candidapseudotropicalis. Сбраживание осуществляется в вакуум-котлах в течение 48 час. Полученный продукт освобожден от лактозы. После высушивания его на вальцовой сушилке получается порошок, содержащий 39% белка,19% жира, 30% золы, 12% безазотистых экстрактивных веществ и некоторое количество тиамина и рибофлавина.

По данным американских исследователей, при выращивании дрожжей на сыворотке можно ускорить процесс применением увеличенного количества засевных дрожжей Saccharomycesfragilis - 25 - 30% от веса сахара и добавлением дополнительного питания в виде 0,5% (NH₄ ) ₂ SО₄ ; 0,5% К₂ НРО₄ и 0,1% экстракта Difco. При этом лактоза полностью сбраживается в течение 3 - 4 час, а выход дрожжей - 23 г/л, что составляет 85% от теоретического. При таком быстром размножении дрожжей отпадает необходимость в предварительном удалении белка из сыворотки и ее осветлении, а также ее стерилизации.

В Швеции к сыворотке добавляют (NH₄ ) ₂ SO₄ , КН₂ РО₄ и сушеные пивные дрожжи, доводят рН до 5,5 - 5,7, перемешивают среду при интенсивном аэрировании при температуре 20°С в течение 4 час. Потребление кислорода - 0,5 кг на 1 кг лактозы. В процессе выращивания дрожжей 35% лактозы окисляется до углекислоты и воды, а 65% ассимилируется пивными дрожжами. Выход сухой биомассы с содержанием 60% протеина составляет 0,44 кг на 1 кг лактозы.

Выращивание дрожжей предусматривается на передвижной установке, смонтированной на автомашине, на которой размещаются теплообменник для поддержания постоянной температуры среды, два фильтра, сборник фильтрата, приемник лактоальбумина и дрожжей и устройство для их сушки. Этот способ рекомендуется применять на всех сыродельных заводах. Решается проблема биологической очистки остающегося фильтрата.

В Чехословакии был внедрен способ переработки сыворотки с получением кормовых дрожжей. Для аэрации массы применяли самовсасывающую турбинную мешалку типа Вальдгофа. При переработке сыворотки с содержанием 4 - 5% лактозы выход сухой биомассы дрожжей из 1 м³ сыворотки составляет 16 - 21 кг. Производительность цеха - 50 м³ сыворотки в сутки с получением в год 300 т сухих кормовых дрожжей.

В ФРГ из молочной сыворотки приготовляют сывороточные белок, сироп, пасту и крем, пиво, сухую сыворотку и др. Сывороточный крем, например, получают путем выпаривания сыворотки с добавлением цельного молока.

В Японии разработан метод получения из подсырной сыворотки питательного продукта. Сыворотку пропускают последовательно через катионит амберлит IR-120 в Н-форме и анионит IRA-400 в ОН-форме для удаления содержащихся в ней неорганических солей. Затем массу стерилизуют при 75°С в течение 15 мин и концентрируют под вакуумом до получения продукта, содержащего около 40% сухих веществ. При температуре 40 - 50°С к концентрату добавляют водные растворы хлористого железа и натриевой соли гексаметафосфорной кислоты, после чего массу высушивают на распылительной сушилке и получают готовый продукт.

Синтетические полимеры. Из сыворотки путем брожения получают молочную кислоту, а способом полимеризации путем дегидратации последней акриловую кислоту, которую используют для получения акриловых смол. Выход молочной кислоты из сыворотки - 90 - 95% от количества молочного сахара.

В водном растворе спонтанная полимеризация молочной кислоты протекает при комнатной температуре. В результате получаются лактилмолочная кислота, лактиды и лактил-лактилмолочная кислота в равновесном состоянии. При конденсации молочной кислоты образуется метиловый лактат. Молочная кислота и ее полимеры при реакции с жирными спиртами или многовалентными ионами металлов образуют полимеры, которые применяют для покрытий. При последующей этерификации получаются пластификаторы для виниловых смол. Сыворотку, частично ферментированную, применяют для эмульсионных красок, сухую сыворотку - как стимулятор роста растений, а также для предотвращения мозаичных вирусных заболеваний злаковых растений.

Смесь сыворотки с клеем или с другими химикалиями применяют в качестве связующих веществ при изготовлении сухой штукатурки, гипса или гипсового картона [2].

3. Использование сыворотки в россии

Из большого разнообразия пищевых, кормовых и технических продуктов, получаемых из молочной сыворотки, наибольший интерес для наших условий представляют следующие: сухая и сгущенная сыворотка, молочный сахар-сырец, сывороточный сироп, рафинированный молочный сахар, сывороточная паста и сыры из сыворотки по типу шведских (мюзеост), а также кормовые дрожжи.

Сухая молочная сыворотка может быть использована в хлебопекарном производстве либо в качестве компонента теста, либо при производстве жидких дрожжей. Наиболее эффективно использование молочной сыворотки при производстве молочного сахара, в том числе рафинированного, который находит широкое применение для изготовления продуктов детского питания. До настоящего времени производство молочного сахара и России развивалось по пути организации специализированных цехов при паро-механизированных сыродельных заводах. В этих цехах перерабатывается в основном подсырная сыворотка данного завода, поэтому такие цехи относительно мелки и малопроизводительны. Необходимо организовать производство так, чтобы использовать сыворотку глубинных сыродельных заводов, для чего нужно создать сироповарочные цехи, продукция которых должна поступить на специальный завод молочного сахара или на центральный сыродельный завод с крупным цехом молочного сахара. Сывороточный сироп хранится длительное время и его можно доставлять на центральный завод о зависимости от потребности.

Целесообразно использовать сыворотку на получение молочного сахара в количестве, потребном для медицинской промышленности, с целью полного прекращения импорта его, а также на выработку пищевых продуктов - киселя, кваса, шипучих напитков, сывороточной пасты и сыра, т.е. наиболее полно использовать ценные сухие вещества сыворотки для пищевых целей.

Витаминные препараты. В Ленинградском технологическом институте пищевой промышленности была разработана технология производства сухой обогащенной рибофлавином молочной сыворотки. Она заключается в следующем. К сыворотке при рН 5,5 - 6,5 прибавляют 1% глюкозы и 0,5 - 1% дрожжевого автолизата. Смесь пастеризуют при температуре 95°С в течение 15 - 20 мин. Затем среду охлаждают до 28 - 30°С и инокулируют дрожжеподобным микроорганизмом ErematheciumAshlyii, синтезирующим витамин В₂ (рибофлавин) в виде 1% -ной суспензии мицелия 2 - 3-суточной культуры, выращенной на сусло-агаре. Культуру выращивают в ферментаторах глубинным методом при аэрации в течение 4 - 5 дней. По окончании ферментации массу высушивают и получают сухой обогащенный рибофлавином препарат, который можно использовать как корм или для обогащения ряда пищевых продуктов.

По разработанному во ВНИМИ методу на основе молочной сыворотки получают поливитаминный концентрат путем выращивания пропионовокислых бактерий, ацидофильной палочки и дрожжей. Биосинтез указанными микроорганизмами комплекса различных витаминов (в особенности B₁₂ , пантотеновой и никотиновой кислоты), а также биологически активных соединений типа стимуляторов и антибиотиков позволяет получить препарат, обладающий ценными биологическими свойствами и используемый для витаминизации молока и молочных продуктов.

Микроорганизмы культивируют раздельно, а затем смешивают их в равных количествах и высушивают. Пропионовокислые бактерии культивируют при 30°С в течение трех суток на молочной сыворотке, куда добавляют 5% гидролизованного молока и 0,5% дрожжевого автолизата.

Культуру ацидофильной палочки выращивают в течение 16 час на стерильном обезжиренном молоке при 37°С. Выращивание дрожжей на молочной сыворотке проводят в течение трех суток при 30°С.

В полученном препарате содержание витамина В₁₂ составило от 13,5 до 44 мкг/кг, фолиевой кислоты - 1027 мкг/кг, B₁ - 15,41 мг/кг, В₂ - 1080 мг/кг. Препарат находит широкое применение как при витаминизации молочных продуктов, так и в медицине и животноводстве в качестве профилактического и лечебного средства при желудочно-кишечных и других заболеваниях.

Белково-витаминные концентраты. На молочной сыворотке выращивают кормовые дрожжи, а также получают белково-витаминный концентрат, имеющий следующий химический состав,% к сухому веществу: белков - 32, жиров - 5, молочного сахара - 25, безазотистых экстрактивных веществ - 32, минеральных веществ (кальция, фосфора: И Др.) - 16, молочной кислоты - 4. В порошкообразном концентрате содержится большое количество витаминов: В₁ - 7,2, В₂ - 42-49; РР - 123-193, В₁₂ - 0,22, пантотеновой кислоты - 84 - 99; биотина - 0,11; пиридоксина - 8,2 мг/кг.

Выработка концентрата проводится по технологической схеме, разработанной Лефрансуа (Франция). Молочная сыворотка хранится в трех баках, откуда насосом подается на пастеризацию, после чего поступает в баки для смешивания с питательными солями. Из баков производится питание двух ферментаторов, где осуществляется непрерывное выращивание специальной культуры дрожжей, утилизирующих содержащиеся в сыворотке в первом баке лактозу, а во втором - молочную кислоту при непрерывной аэрации среды.

В ферментаторах постоянный уровень жидкости (эмульсии) поддерживается с помощью специального устройства, включаемого в действие импульсом от давления воздуха в трубопроводах, которое соответствует давлению столба жидкости в каждом аппарате.

Смесь, обогащенная дрожжами, поступает из обоих ферментаторов в двухкорпусный выпарной аппарат, где она сгущается до содержания 20 - 25% сухих веществ. Сгущенный продукт насосом подается в распылительную сушилку и в виде светло-желтого порошка - концентрата с содержанием 5% влаги и поступает на упаковку.

По такой схеме смонтированы комплектные установки на Острогожском, Вильнюсском и Знаменском маслодельных заводах с переработкой на каждой до 40 м³ сыворотки и получением до 2 т концентрата в виде порошка.

По этой схеме из 1 т сыворотки можно получить 45 - 48 кг концентрата, в том числе 13 - 15 дрожжей, 10 - 12 молочного сахара, 13 недрожжевых белков и других веществ и 8 кг солей.

На выработку 1 кг концентрата расходуются: 8 г фосфорной кислоты (в пересчете на фосфорный ангидрид. Р₂ Ог₅ ); 35 г аммиачного азота в виде мочевины и сульфата аммония; не более 0,52 квт электроэнергии; 12 кг пара; менее 100 л воды; 200 г мазута. Обслуживают установку два человека. Применение концентрата снижает расход кормов при увеличении привеса.

Во ВНИМИ разработан способ получения из сыворотки жидких кормовых дрожжей - белково-витаминного продукта, содержащего до 25% белка. Такой продукт вполне заменяет обезжиренное молоко при выпойке телят. Примерная стоимость установки производительностью 300 тыс. т перерабатываемой сыворотки в год - 12 тыс. руб. Необходимо усовершенствовать технологию и оборудование и широко внедрить в промышленность метод получения из сыворотки кормовых дрожжей.