66020 (Вторинна сировина та її використання в промисловості)

Вторинна сировина та її використання в промисловості

Вступ

Ситуація останніх років по зменшенню поголів’я сільськогосподарських тварин в колективних господарствах свідчить про проблему використання вторинної сировини на всі сто відсотків та якісно новому підході до ресурсозбереження. Молочне скотарство є найскладніша в технологічному, технічному, та економічному відношенні галузь тваринництва. Основним чинником, що стримує розвиток галузі, є відсутність економічної зацікавленості товаровиробників, адже вкрай низькі закупівельні ціни не відшкодовують витрати на виробництво молока. Подальший розвиток галузі молочного скотарства можливий за рахунок підвищення молочної продуктивності дійного стада корів. Одним з головних завдань працівників сільськогосподарського виробництва є вирощування молодняку, що спрямоване на формування здорових, конституційно міцних тварин, що можуть проявити високу та сталу відтворну здатність, та мають високий генетичний потенціал. Серед заходів, що сприяють підвищенню продуктивності молочних стад велике значення має вирощування корів бажаного типу та рівня продуктивності. Необхідно рахувати витрати, берегти ресурси, максимально використовувати можливості самих тварин, організовувати кормовиробництво, впроваджувати досягнення науки та передового досвіду.

Основне виробництво молочної сировини за останній час покладено на приватні господарства населення, по окремих сільрадах воно досягає до 85–90%. Економічна ефективність виробництва молока в особистих господарствах населення напряму залежить від ціни, за якою воно продається. Для підвищення матеріальної зацікавленості власників особистих господарств, збільшення обсягів виробництва необхідно на державному рівні забезпечити такі умови, щоб кожен власник на пільгових умовах міг придбати корми, насіння, добре ветеринарно-профілактичне обслуговування тварин.

Особлива увага в сучасних умовах повинна приділятись рівно використанню вторинних ресурсів молочної сировини та відходів виробництв не лише за умови збільшення ступені використання сировини за рахунок основних компонентів, але й забезпечення впровадження технологічної переробки їх та отримання додаткової молочної продукції. Це дозволить максимально збільшити ресурсну базу виробництва за рахунок впровадження її в господарський обіг, що дозволить отримати принципово нові види молочної продукції.

Молочна продукція – це така продукція, в собі вартість якої до 80–85% входять витрати на сировину та основні матеріали. Тому повне використання всіх складових частин молока в межах єдиного підприємства є найбільш доцільним. Безвідхідне виробництво – це виробництво де використовуються відходи одного технологічного процесу як сировинне в іншому, що забезпечує найбільш повне використання всіх цінних компонентів, не дозволяючи їх негативної дії на навколишнє середовище. Це може проходити на одному підприємстві, або на різних одно типових підприємствах. Висока питома вага та велика кількість вторинної сировини, її нераціональне використання негативно впливає на екологічну безпеку, забруднюючи навколишнє середовище.

Склад та властивості молока як сировини

За останні роки молочна промисловість збагатилась новою технікою та технологією як при отриманні якісного молока, так і при переробці його в готову продукцію.

До складу молока входять і різні білки, жири, вуглеводи, речовини не білкового походження, стерини, вітаміни, ферменти, гормони, мікроелементи, неорганічні солі, імунні тіла та гази. Склад молока не постійний та залежить від різних факторів. З фізико – хімічної точки зору молоко багатокомпонентне, полідисперсна система, що складається з розчинника та взаємодіючих з ним колоїдних частинок визначеного ступеню дисперсності. Мінеральні солі знаходяться в іонно-дисперсному, молекулярно-дисперсному та колоїдному стані, а молочний цукор – в молекулярно-дисперсному стані. В колоїдно-дисперсному стані знаходиться білок молока а жир молока – в стані емульсії чи суспензії. Розмір основних частин молока що знаходяться в колоїдному стані неоднаковий. Молоко окремих видів тварин відрізняється по кількості альбуміну по відношенню до загальної кількості білку молока.

Води в молоці від 83 до 89%.Воно е диспергуючим фактором та розчинником для всіх компонентів молока. Без неї не можуть проходити фізико – хімічні процеси. По характеру зв’язку з іншими речовинами вода буває вільна та гігроскопічна, вода набухання та – в’язання з деякими хімічними групами.

В молоці е всі поживні речовини для розвитку молодого організму в концентрованому вигляді що легко засвоюється. Харчова цінність молока, як продукту харчування вимірюється великою кількістю високоцінного тваринного білку, високій калорійності молочного жиру з великим вмістом розчинних в ньому вітамінів, вмістом легкозасвоюваних вуглеводів.

Молочний білок один з найкращих джерел легкозасвоюючого кальцію, що в свою чергу сприяє засвоюванню фосфору, що отримує організм від інших продуктів харчування.

При промисловій переробці молока із основних його компонентів до 98% використовується молочний жир; 59% – білки та біля 40% молочного цукру, а все інше залишається в складі вторинної молочної сировини.

Тому вторинна сировина – молоко знежирене, масляне, сироватка – в значній мірі зберігає поживні та лікувальні властивості молока коров’ячого незбираного.

Найбільш багатотоннажною вторинною сировиною є молоко знежирене, що отримують при сепаруванні молока коров’ячого незбираного. Воно являє собою складну полідисперсну систему, до складу якої входять білки, жири, вуглеводи, вітаміни.

Хімічний склад знежиреного молока в порівнянні з молоком незбираним подано в таблиці 1.1

Таблиця 1.1 Хімічний склад знежиреного та незбираного молока

Основні фізичні показники молока знежиреного: густина – 1029–1032 кг/м ³ в’язкість 1,71 – 1,75 сП, теплоємкість – 3,978 кДж, теплопровідність – 0,429 вт/м. градусів.

Знежирене молоко – значне джерело вітамінів: В₁ (тіамін) – 0,32 – 0,45 мг/кг, В₂ (рибофлавін) – 1,1 – 1,8 мг/кг, В₆ (піродоксин) 1.3 – 1,6 мг/кг, С (аскорбінова кислота) 2,3 мг/кг, В₁₂ (кабаламін) – 2,2 – 2,9 мг/кг, А (ретинол) – 0,02 – 0,03 мг/кг, Е (токоферол) – 0,29 – 0,50 мг/кг, Н (біотин) – 0,0,1 мг/кг, РР (нікотинамід) – 1 мг/кг.

Склад мінеральних речовин молока знежиреного поданий катіонами калію, натрію, магнію, кальцію. Так хлориду натрію міститься – 0,0962%, хлориду калію – 0,0116%, лимоннокислого калію – 0,049% до золи.

Білкові та небілкові речовини молока знежиреного це лактоальбуміни, лактоглобуліни, псевдоглобуліни, евглобуліни.

Харчова цінність білку знежиреного молока – це, перш за все, це незамінні амінокислоти, триптофан, лізин, метіонін, лейцин, валін, треолін, фенілаланін. Цей склад не постійний і змінюється протягом року.

Вуглеводи молока знежиреного – це в основному молочний цукор (лактоза) та продукти його гідролізу.

Значне місце серед вторинної сировини займає маслянка. Вона за своїми поживними властивостями набагато цінніша за молоко знежирене. Маслянка утворюється при виробництві вершкового масла. В залежності від виду масла маслянка може бути отримана при виробництві як солодко – вершкового так і кисло – вершкового масла, методом збивання або методом перетворення високо жирних вершків.

Хімічний склад маслянки не постійний та змінюється в залежності від виду масла, умов його отримання, масової частки вершків, їх кислотності та інших факторів.

Молочний жир в маслянці – це тригліцерид – він має високу степінь дисперсності, що сприяє більш легкому емульсуванню та омиленню жиру жовчними кислотами (холевою, гликохолевою, та таурохолевою). Засвоюваність молочного жиру маслянки достигає 95 – 96%. В маслянці виявлені фосфатиди – лецитин, кофалін, сфингомиєлін та стерин – холестерин та ергостерин. Фосфатиди переносять кисень в організмі людини сприяють виділенню жовчі, окисленню та всмоктуванню жирних кислот, беруть участь в процесах окислення, диханні та підсилюють каталітичну активність ферментів. Лецетин що переходить в маслянку при виробництві масла з вершків являє собою складний ефір гліцирина, фосфорної кислоти, холіну та жирних кислот (стеаринової та олеїнової.)

Холестерин що входить до складу лецетину, має здатність зв’язувати ядовиті речовини що потрапляють в організм людини або утворюється в ньому та знезаражує їх. До складу маслянки входить до 40 мг/% холестерину.

Мінеральні речовини маслянки знаходяться в вигляді катіонів кальція, магнія, калія, натрія та аніонів соляної, сірчаної, фосфорної кислот. Роль цих речовин в організмі людини значна. Так кальцій приймає участь в формуванні кісток, фосфор живить нервову систему, мідь каталізує окислювально – відновлювальні процеси та приймає участь в обміні речовин, кобальт входить до складу вітаміну В₁₂.

Маслянка – це велика кількість біологічно активних речовин – фосфоліпідів, що мають в своєму складі 22 жирні кислоти, такі як пальмітинова, стеаринова, олеїнова, лінолева, та ліноленова, кількість фосфоліпідів в маслянці до 77%. Вітаміни в маслянці є як жиророзчинні так і водорозчинні.

Фізичні властивості маслянки: густина 1026–1028 кг/м³, в’язкість 1,65 – 1,70 сП, теплоємність 3,936 кДж, теплопровідність 0,452 вт/м³ градусів.

З приведеного вище хімічного складу маслянки видно, що вона є біологічно більш цінною в порівнянні з молоком знежиреним та сироваткою.

Із вторинної молочно-білкової сировини одне з основних місць займає сироватка, що отримується при виробництві твердих сирів, кисломолочних сирів, казеїну, норма виходу якої складає 75–80%.

Цінність сироватки полягає в великій кількості молочного цукру – лактози, окрім того в сироватку переходять мінеральні речовини молока та білки альбуміна, глобуліна та інших.

Білки сироватки діляться на лактоальбумінову та лактоглобулінову фракції та низькомолекулярні білки – протеази і пептони.

В сироватці міститься значна кількість казеїнового пилу, в ній присутні небілкові азотисті речовини у вигляді вільних амінокислот, що необхідні організму та не можуть в ньому синтезуватись. Але амінокислотний склад сироватки має неповний набір незамінних кислот, тому її можна використовувати в якості добавок до різних харчових продуктів.

Склад та харчова цінність сироватки протягом року не сильно змінюєть-ся. Виняток становить період, коли молоко коров’яче незбиране має мінімальну та максимальну кількість білку.

Сироватка підтримує життєдіяльність молочнокислих бактерій в кишковику, заторможує утворення токсичних речовин. Вона здатна створювати таку реакцію середовища в організмі людини, при якій не можуть відбуватися гнилосні процеси.

Денатурація сироваткових білків використовується для отримання білкової маси та змішування її з молоком, що використовується для виробництва твердого сиру перед сичужним згортанням. Структура згустку при цьому стає більш однорідною, тому що сироваткові білки є більш гідрофільними ніж казеїн. Вихід готового продукту при цьому збільшується на 10–12%.

Виробництво сироваткових напоїв, які збагачені різними соками, сиропами, джемами, пюре, ягідними наповнювачами знайшло використання останнім часом.

Молочні продукти, що виробляються з використанням вторинної сировини

Молочні продукти займають особливе місце в харчуванні населення. В них знаходиться біля 90 різних харчових компонентів, з яких жир і білок є найважливіші.

Але сучасне уявлення фізіології та біохімії говорить про те, що в раціоні харчування людини недостатньо обмежиться вмістом загальної кількості білку та інших харчових компонентів в сумарній кількості. Не менш важливе значення має відношення незамінних амінокислот, поліненасичених жирних кислот, вітамінів, мікро- та мікроелементів, що зумовлює біологічну повноцінність всього раціону в цілому.

Таким чином, нові види молочних продуктів, що будуть вироблятись з використанням вторинної сировини, повинні мати добрий смак, приємний аромат, збуджуючий апетит. Вони повинні бути біологічно повноцінними, мати оптимальний з точки зору фізіологічних норм харчування хімічний склад, тому що незбалансованість молочного продукту по окремим незамінним харчовим речовинам приведе до недостатнього використання організмом людини інших харчових речовин.

Механічна, термічна, мікробіологічна (ферментна) та технологічна обробка в процесі виробництва повинні сприяти високому ступеню переварювання різних компонентів та найбільш повному їх засвоюванню.

Враховуючи те, що більшість людей мають надмірну вагу та ожиріння, виникла необхідність виробництва такого асортименту молочних продуктів, що мають понижену масову частку жиру, але по харчовій цінності не поступаються продуктам з молока коров’ячого незбираного. Це дозволяє найбільш ефективно та повно використати всі складові частини молока в харчуванні людини. Це є особливо актуальним у виробництві лікувальних та дієтичних продуктів для хворих та дітей.

Одним з напрямків виробництва молочних продуктів з вторинної сировини є використання при виробництві різних смакових та ароматичних речовин, таких як плодово-ягідні наповнювачі. Також до них можна віднести натуральні плодові та ягідні сиропи, пюре плодове та ягідне, варення, повидло, відварні плодово-ягідні, джеми, фрукти та ягоди заморожені, ягоди та соки з м’якоттю сублімаційної сушки. Особливою цікавістю є використання розчинних білкових концентратів – казеїнатів, які мають властивості зв’язувати воду, стабілізувати емульсії, утворювати піну, емульгувати жир.

Використання вторинної сировини на кормові цілі в натуральному вигляді, без попередньої промислової обробки її в цілях забезпечення їй нових якісних показників є нераціональним.

Із харчових речовин молока, що використовується людиною для забезпечення фізіологічних потреб організму найбільш цінним в біологічному відношенні є білок. Специфічна особливість білків молока в тому, що по своєму складі вони близькі до білків людського організму, і в результаті чого, краще засвоюються.

Більша кількість вторинної сировини отримується при виробництві масла коров’ячого, сметани, твердого сиру.

Одним з найбільш перспективним напрямком переробки є виділення білків та виробництво на цій основі молочно – білкових концентратів, наприклад казеїнату натрію, що в подальшому використовується при виробництві варених ковбасних виробів, а також в кондитерській, хлібопекарській, харчовій промисловості.

Одним з сучасних напрямків використання знежиреного молока є виробництво нежирних молочних напоїв: молока нежирного, кефіру нежирного, кисломолочного сиру нежирного. Але головне в цьому щоб кожний вид продукції був потрібен населенню, щоб на нього був попит.

Виникає потреба виробництва молочної продукції пониженої жирності, що по харчовій цінності прирівнюється до молочної продукції з молока коров’ячого незбираного. А на основі біологічної обробки натуральної сироватки та маслянки складаються рецептури напоїв для дієтичного харчування. Лактозу, що отримують з молочної сироватки використовують в фармацевтичних харчових та інших галузях, в якості добавок до фруктових соків, кремам, соусам, де вона забезпечує стабільність емульсії.