Способы экологизации производства Чебаркульского молочного завода

 

3 ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА

 

Направленное биоэнергетическое воздействие на молоко как сложную полидисперсную систему приводит к ее разделению на белково-жировой концентрат (сыр, творог, казеин) и фильтрат (МС). Таким образом, МС – естественный побочный продукт при производстве молочных продуктов. Многие годы она считалась проблемным продуктом, не имеющим коммерческой стоимости. Но в последнее время ее начинают широко перерабатывать и использовать в различных видах.

Проблема использования МС возникла на заре промышленного производства сыра, творога и казеина, масса которых составляет 10 – 20 % молока, в то время как 80 – 90 % приходится на МС. В МС содержится 50% сухих веществ молока, включающих до 250 различных соединений (в т. ч. азотистые, микро- и макросоединения, молочный жир, минеральные соли, лактоза, витамины, ферменты, органические кислоты). Наряду с питательной ценностью МС, и продукты из нее имеют диетическое, и даже лечебное значение.

Традиционные способы разделения молока, основанные на биотехнологии (закваски, ферменты) и использовании химических реагентов (кислоты, щелочи, соли), обеспечивают получение подсырной (сладкой), творожной (кислой) и казеиновой сыворотки. Степень перехода основных компонентов молока в МС определяется главным образом их размерами. Состав и свойства молочной сыворотки обусловлены видом ОП (творога, сыра, казеина и т.д.) и особенностями технологии его получения, а также аппаратурным оформлением процесса. Состав подсырной сыворотки зависит от вида вырабатываемого сыра и его жирности; творожной – от способа производства творога и его жирности; казеиновой – от вида вырабатываемого казеина. Производство сладкой сыворотки является относительно легким процессом, тогда как для переработки кислой требуется значительно больше оборудования и стадий. Нетрадиционные способы разделения молока, разработанные в последнее время (молекулярно-ситовая фильтрация, термодинамическое выделение белков молока биополимерами), дают ультрафильтрат и бесказеиновую фазу.

Различные виды МС отличаются содержанием лактозы, белков, пептидов, аминокислот, витаминов, поэтому представляют собой разную среду для молочнокислых бактерий (таблицы 1 и 2).

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Среднее содержание основных компонентов (%) в различных видах МС

Компонент сыворотки	Подсырная	Творожная	Казеиновая
Сухие вещества	6,5	6	6,8
Лактоза	4,5	4,2	4,5
Белковые вещества	0,7	0,8	1
Минеральные соли	0,5	0,6	0,7

 

 

Таблица 2 – Содержание основных компонентов МС в сухом веществе

Компонент	Содержание г на 100 мл.	%
Лактоза	4,66	71,7
Белковые вещества	0,91	14
Минеральные вещества	0,50	7,7
Жир	0,37	5,7
Прочие	0,06	0,9
Итого	6,5	100

 

 

Количество жира в МС зависит от его количества в исходном сырье и технологии выработки ОП. Жир в МС диспергирован больше, чем в молоке, что положительно влияет на биохимические процессы, происходящие в организме человека и животных.

Минеральный состав МС разнообразен. В нее переходят практически все соли и микроэлементы молока, а также соли, вводимые при выработке ОП, и соединения с поверхности оборудования. В МС переходят водо- и жирорастворимые витамины молока. Из органических кислот обнаружены молочная, лимонная, нуклеиновая и летучие жирные кислоты – уксусная, муравьиная, пропионовая, масляная. Жир МС тонкодиспергирован, что обуславливает его полное усвоение стенками желудка. МС – низкокалорийный продукт (см. таблицу 3).

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 – Энергетическая ценность

Продукт	Калорийность кДж/кг
Молоко -цельное	2805
-обезжиренное	1440
Пахта	1599
МС	1013

 

 

При хранении состав и свойства МС изменяются. Этому способствует действие молочнокислых бактерий в процессе производства, обсеменение микрофлорой. Лактоза, как наименее устойчивый компонент, подвергается ферментативному гидролизу. Изменяются также рН среды и мутность сыворотки. Кроме того, происходит гидролиз белков и жира, изменяется вкус сыворотки, могут накапливаться нежелательные и даже вредные вещества.

В целом, МС оказывает положительное влияние на пищеварительную, нервную, сердечно-сосудистую системы человека и на сопротивляемость организма заболеваниям. МС, полученная при переработке пастеризованного молока с соблюдением санитарно-гигиенических условий, может считаться готовой к употреблению. Но для гарантии технология изготовления продуктов из нее должна предусматривать повторную тепловую обработку.

Конечный вид продуктов из МС определяет и выбор оборудования для производства. Уже с момента, как сыворотка удаляется из сырной ванны, к ней необходимо относиться как к высококачественному продукту и для сохранения ее свойств очень важно соблюдать технологию на всех этапах переработки. Прежде всего, ее освобождают от мелких сырных частиц для упрощения дальнейших операций и для улучшения функциональных свойств конечного продукта (например, растворимости). Далее снижают массовую долю жира до 0,05 %, что продлевает срок эффективной работы фильтрующих мембран, т. к. жир может закупорить поры мембраны. Потом следует тепловая обработка, вид которой зависит от микробиологического качества сыворотки, необходимости ее хранить, транспортировать или сразу перерабатывать, а также от требований, предъявляемых к конечному продукту. Таким образом, получается предварительно обработанная сыворотка – основа для производства разных видов продуктов.

Так как стоки пищевой промышленности имеют высокую концентрацию загрязняющих веществ, без предварительной (локальной) очистки они не могут быть направлены на городские очистные сооружения, природные водоемы, поскольку вызывают нарушение нормального течения процесса биологической очистки.

Поступление на биологические очистные сооружения сточных вод с высоким содержанием взвешенных органических веществ может привести к нарушению кислородного режима в сооружении, а также к изменению концентрации ионов водорода, сопровождающемуся значительным подкислением среды, также может вызвать видовое изменение микрофлоры, увеличить иловый индекс и привести к выносу активного ила из очистных сооружений. Кроме того поступление сточных вод этой категории предприятий в городскую канализационную сеть, где достаточно долгое время они находятся в анаэробных условиях, приводит к их закисанию в результате брожения и снижения рН ниже 5, что приводит к коррозии коллекторов.

Жиры, находящиеся в сточных водах, оказывают негативное воздействие на канализационную систему (заиливание трубопроводов, нарушение режима работы очистных сооружений). Очистка таких стоков сопряжена со значительным потреблением растворенного кислорода и, как следствие, возникает необходимость подачи для аэрирования большого объема воздуха. Значительное содержание азота и фосфорсодержащих органических веществ приводит к тому, что они не могут окисляться в течение времени пребывания сточных вод в очистных сооружениях и недоочищенные стоки поступают в водные объекты, а это в свою очередь приводит к эвтрофикации и воздействию на флору и фауну водоема.

Сточные воды молочной промышленности делят на несколько групп:

• производственные;

• хозяйственно-бытовые;

• ливневые;

• теплообменные.

Состав смеси отдельных видов сточных вод меняется в зависимости от времени года, на каждом предприятии по-своему. Наиболее загрязненными являются сточные воды в летние месяцы.

Производственные сточные воды являются самыми загрязненными. Они образуются после мойки емкостей, производственных помещений, в следствие разных технологических операций. Производственные стоки по колеблются в пределах от 500 до 2000 г на 1 (без спуска побочных продуктов в канализацию). 

Хозяйственно-бытовые сточные воды составляют большую часть общих сточных вод и их нагрузка зависит только от количества санитарного и хозяйственного оборудования и от количества людей работающих на предприятии. Нагрузка в выражается в среднем 400 г на 1 .

Теплообменные сточные воды – это условно чистые воды, используемые для охлаждения молочного оборудования, холодильной аппаратуры. Из-за небольшой загрязненности они направляются в сборник для оборотных вод. Часть из сборника идет на мойку помещений, еще одна часть воды сбрасывается в канализацию. Нагрузка теплообменных вод по БПК5 около 20 г на 1 .

Ливневые сточные воды образуются из атмосферных осадков, проходя через приземные слои воздуха, газа, пылевые частицы. Их нагрузка зависит от состояния территории предприятия, покрытия кровли, степени интенсивности и длительности осадков, состояния транспорта и частоты его эксплуатации, а так же степени загрязнения воздуха. Нагрузка по БПК5 колеблется в пределах от 30 до 100 г на 1 .

В зависимости от системы канализационной сети сточные воды отводятся в водоем либо по одному общему коллектору, либо по нескольким. При общей сточной канализации производственные, хозяйственно-бытовые, ливневые и теплообменные сточные воды попадают в один канализационный водовод и направляются к ближайшему водоему. При раздельной канализации сбрасываются вместе производственные и хозяйственно бытовые воды, а в ливневую канализацию направляются также теплообменные воды [5].

Стоки современных молочных производств стали существенно «тяжелее», чем у аналогов таких предприятий 10 – 20-летней давности. Это связано как со значительным расширением и частым изменением ассортимента продукции, применением широкого спектра вкусовых добавок и наполнителей, эмульгаторов, растительных жиров, красителей, консервантов и т.п., так и с использованием CIP-моек с современными моющими средствами, в том числе синтетическими ПАВ.

 

4 СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

 

Существуют несколько способов переработки МС на ОАО «Чебаркульский молочный завод»:

• тепловые,

• центробежные,

• консервирование,

• биологические,

• мембранные.

 

Тепловые методы. Тепловые методы используются для охлаждения МС с целью сохранения ее качества при временном хранении, подогрева – с целью пастеризации, выделения сывороточных белков, проведения некоторых других технологических операций.

Охлаждение. Охлаждение предотвращает развитие нежелательных микробиологических процессов при временном хранении сырья и продуктов. В частности, в случаях, когда их переработка, использование или реализация задерживаются. Охлаждение необходимо проводить немедленно после получения МС или ее сепарирования, не допуская обсеменения посторонней микрофлорой. Наилучшие результаты дает охлаждение в сочетании с предварительной пастеризацией.

Пастеризация. Процесс пастеризации МС в большинстве случаев обусловлен необходимостью подавить развитие нежелательной микрофлоры. Источниками микрофлоры могут быть специально вводимые закваски при производстве ОП; возможно также обсеменение посторонней микрофлорой при сборе и хранении МС. При пастеризации подсырной сыворотки инактивируются остатки сычужного фермента, присутствие которого в ряде случаев нежелательно.

Выбор режима и способа пастеризации обусловлен требованиями процесса производства продукта или полуфабриката. В трубчатых пастеризационных установках сыворотку подогревают до 60 – 65 °C, затем до более высокой температуры (93 ± 2 °С) введением пара. После этого сыворотку направляют в резервуар для отваривания альбумина.

Пастеризацию проводят по одному из режимов: низкотемпературному (медленному) – 63-65 °C с выдержкой 30 мин, или быстрому – 72 °C с выдержкой 15 – 20 сек. Оба метода имеют достоинства и недостатки: при первом не происходит образования пригара, но требуются значительные затраты времени дополнительные емкости для выдержки; при втором – процесс идет быстро, но требуется более частая чистка установок от пригара. В настоящее время ведутся поиски по созданию конструкции пастеризаторов, позволяющих проводить высокотемпературную пастеризацию без пригорания.

Центробежные методы. Центробежные методы (сепарирование, центрифугирование) используются для выделения из МС жира, казеиновой пыли, коагулированных сывороточных белков, отделения кристаллов сахара, некоторых других технологических процессов.