Экономическая и экологическая оценка переработки белково-углеводного молочного сырья
6 Экономическая и экологическая оценка переработки белково-углеводного молочного сырья
6.1 Экономическая оценка
Под рациональным использованием белково-углеводного молочного сырья понимают полное его использование для промышленной переработки, расширение ассортимента и увеличение объема продукции, повышение за счет этого эффективности производства. Экономическая эффективность рационального использования белково-углеводного молочного сырья предполагает опережение темпов роста стоимости товарной продукции и снижение затрат на природоохранные мероприятия над темпами роста полных затрат производства.
При оценке эффективности производства продуктов из белково-углеводного молочного сырья необходимо учитывать результаты использования этих продуктов, включая стадию конечного их потребления, а также фактор улучшения экологической обстановки в зоне данного предприятия.
Стоимость товарной продукции и полные затраты в расчете на 1 т молочного сырья – важные элементы в экономическом механизме оценки повышения эффективности производства.
Экономические расчеты эффективности производства продуктов из белково-углеводного молочного сырья выполняют на основе критерия и системы показателей эффективности производства. Различают общую сравнительную и частную эффективности производства.
Показателем комплексного использования белково-углеводного молочного сырья является уровень использования его составных частей – жира, белков, лактозы и сухих веществ в целом.
Рекомендуемые материалы
Уровень использования составных частей сырья показывает лишь полноту их использования и не характеризует экономическую эффективность переработки сырья.
В настоящее время большое значение для предприятия имеет частная экономическая эффективность, отражающая использование отдельных ресурсов производства и получение определенных результатов: годовой экономии, прироста прибыли, рентабельности, окупаемости капитальных вложений и др.
Важный фактор при организации производства по выработке продуктов из белково-углеводного молочного сырья – рентабельность производства и срок окупаемости произведенных затрат. Намечаемые технические решения будут экономически эффективными, если срок окупаемости произведенных затрат меньше или равен нормативному. При расчете срока окупаемости целесообразно учитывать и потенциальную экономическую эффективность предприятия от снижения затрат на охрану окружающей среды за счет сокращения или полного прекращения загрязнения сточных вод компонентами белково-углеводного молочного сырья в связи с их переработкой.
Экономическая эффективность производства продуктов из белково-углеводного молочного сырья обусловлена годовыми объемами переработки обезжиренного молока, видами продукта и фасования (таблица).
Таблица - Показатели производства напитков (при объемах переработки сырья около 30 т в смену), мороженого, творога и творожных изделий, сыров, молочно-белковых концентратов, консервов, молочного сахара, масла и ЗЦМ
| Продукт | Рентабельность, % | Срок окупаемости капитальныхзатрат, лет |
| 1 | 2 | 3 |
| Молоко цельное 3,2 % жирности | 47 | 1,8 |
| Молоко белковое 1 % жирности | 38 | 1,3 |
| Молоко топленое нежирное | 99 | 0,7 |
| Молоко пастеризованное нежирное | 112 | 0,6 |
| Пахта свежая | 40 | 0,8 |
| Пахта «Идеал» пастеризованная | 64 | 0,5 |
| Кефир 3,5% жирности | 39 | 2,1 |
| Йогурт 1,5% жирности | 51 | 1,4 |
| Напиток «Московский» 1% жирности | 49 | 1,1 |
| Напиток «Молодость» | 63 | 0,9 |
| Кефир и простокваша нежирные | 98 | 0,7 |
| Кумыс из коровьего молока | 98 | 0,5 |
| Пахта диетическая | 31 | 1,1 |
| Пахта «Идеал» сквашенная | 48 | 0,7 |
| Напиток «Свежесть» | 46 | 0,7 |
| Напиток из пахты сладкий | 21 | 1,2 |
| Квас «Новый» из молочной сыворотки | 20 | 2,3 |
| Напиток из молочной сыворотки с томатным соком | 23 | 1,2 |
Продолжение таблицы
| 1 | 2 | 3 |
| Мороженое «Холодок» | 68 | 1,3 |
| Творог 9% жирности | 21 | 2,8 |
| Творог нежирный | 44 | 1,6 |
| Творог диетический | 62 | 1,6 |
| Масса творожная сладкая нежирная | 82 | 0,9 |
| Сырки творожные сладкие нежирные | 86 | 0,7 |
| Сыр российский | 33 | 3,7 |
| Сыр брынза нежирная | 23 | 2,8 |
| Сыр нежирный | 18 | 3,3 |
| Сыр нежирный для плавления | 37 | 1,9 |
| Сыр диетический | 20 | 1,9 |
| Сыр диетический из пахты | 63 | 1,3 |
| Альбуминные сырки с изюмом | 16 | 0,9 |
| Альбуминные сырки соленые | 54 | 0,5 |
| Сырная масса «Кавказ» (во флягах) | 30 | 1,1 |
| Сырная масса «Кавказ» (в пакетах по 250 г) | 35 | 1,0 |
| Белок свежий молочный пищевой | 36 | 0,8 |
| Белок сухой молочный пищевой | 25 | 4,0 |
| Концентрат растворимый молочно-белковый сухой | 46 | 1,6 |
| Казеин-сырец | 7 | 1,6 |
| Казеин пищевой | 18 | 1,7 |
| Казеин технический | 16 | 1,8 |
| Казеинат натрия | 46 | 3,4 |
| Специальный казецит | 109 | 2,7 |
| Белковая масса из сыворотки: производство в специализированных цехах производство в цехах молочного завода | 24 312 | 2,9 0,2 |
| Сухой белковый концентрат, выработанный методом ультрафильтрации | 100 | |
| Молоко сгущенное с растительным жиром и сахаром | 51 | |
| Молоко нежирное сгущенное с сахаром | 60 | |
| Молоко сгущенное с сахаром | 180 | |
| Пахта сгущенная без сахара | 214 | |
| Пахта сгущенная с сахаром | 73 | |
| Пахта сухая | 106 | |
| Сыворотка сгущенная подсырная: с массовой долей сухих веществ 40 % с массовой долей сухих веществ 60 % | 87 52 | 2,1 3,9 |
| Сыворотка сгущенная творожная: с массовой долей сухих веществ 40 % с массовой долей сухих веществ 60 % | 38 21 | 4,3 9,2 |
| Сыворотка молочная сгущенная сброженная (БУК) | 67 | |
| Сухая подсырная сыворотка: вальцовой (пленочной) сушки распылительной сушки | 103 69 | 3,6 4,0 |
| Сухая творожная сыворотка | 56 | 5,0 |
Продолжение таблицы
| 1 | 2 | 3 |
| Молоко сухое обезжиренное: вальцовой (пленочной) сушки распылительной сушки | 53 65 | 2,3 3,7 |
| Масло из сливок творожной сыворотки: подсырное топленое | 12 10 | 1,1 1,2 |
| Масло из сливок подсырной сыворотки: подсырное топленое сладкосливочное | 55 41 49 | 0,3 0,3 0,3 |
| Сахар-кристаллизат | 130 | 1,2 |
| Сахар-сырец: из творожной сыворотки из подсырной сыворотки с деминерализацией подсырной сыворотки | 8 78 110 | − 3,4 2,5 |
| Молочный сахар: пищевой рафинированный фармакопейный | 97 85 80 | 2,7 2,9 3,4 |
| Лактолактулоза | 92 | 1,6 |
| ЗЦМ | 23 | 5,1 |
| ЗЦМ-2 | 31 | 4,9 |
| Био-ЗЦМ | 37 | 5,0 |
| Молоко регенерированное | 33 | 2,6 |
| ЖСК | 20 | 2,1 |
| ССК | 42 | 3,2 |
| Бактериальная закваска для силосования кормов | 34 | 4,4 |
Анализ приведенных в таблице данных показывает, что производство продуктов из белково-углеводного молочного сырья достаточно рентабельно, сроки окупаемости ниже нормативного показателя (6 лет). Это говорит об экономической целесообразности организации данных производств.
При выборе ассортимента продукции следует руководствоваться возможностью ее реализации на местном рынке (продукция с ограниченными сроками хранения) либо поставки ее в другие регионы нашей страны или на экспорт (продукция с длительными сроками хранения).
Расчеты также показывают, что организация производства продуктов из белково-углеводного молочного сырья становится рентабельной, начиная с переработки некоторого минимального объема сырья, ниже которого производство не окупает затраты. Например, для рентабельного производства белковой массы минимальный объем перерабатываемой молочной сыворотки в смену должен быть не менее 6 т, для сырной массы «Кавказ» - 8 т, для альбуминного творога – 9 т, для сахара-сырца – 10 т, подсырной сыворотки – 21 т творожной, для сгущенной сыворотки – 5 т подсырной или 10 т творожной, для сухой сыворотки при сушке на распылительной сушилке – 12 т подсырной, 15 т творожной, при сушке на вальцовой сушилке – 8-12 т подсырной сыворотки, для производства спирта – 70-120 т сыворотки. С учетом местных условий и возможностей эти показатели могут быть иными, что должно быть определено маркетинговой проработкой и составлением бизнес-плана. Например, для производства ряда напитков могут быть экономически целесообразны объемы 0,5-1,0 т и менее.
Вместе с тем экономически перспективной является организация переработки молока по новой безотходной технологии «Био-Тон», разработанной в НИИКИМе, которая позволяет использовать все компоненты молока без остатка и исключает получение белково-углеводного молочного сырья.
6.2 Экологическая оценка
Мероприятия по сбору и промышленной переработке белково-углеводного молочного сырья в различные пищевые, кормовые и технические продукты и полуфабрикаты экономически выгодны и окупаются в сравнительно короткие сроки. Однако в ряде случаев эти мероприятия оказываются экономически менее эффективными по сравнению с выпуском основной молочной продукции (сыры, молочные консервы, мороженое и др.). В этой связи важное значение имеет совокупная оценка переработки белково-углеводного молочного сырья (особенно молочной сыворотки) и охраны окружающей среды.
Стал уже классическим пример, что каждая тонна молочной сыворотки (так же как и обезжиренного молока или пахты), попавшая в сточные воды, загрязняет водоем так же, как 100 м3 хозяйственно-бытовых стоков. Затраты на очистку сточных вод, загрязненных только молочной сывороткой, которую получают на сыродельном заводе при переработке 50 т молока в смену, равноценны затратам на очистку сточных вод города с населением 80 тыс. человек.
Для предприятий молочной промышленности наибольшая концентрация химически окисляемых органических веществ приходится на первые смывные воды (ополоски), образующиеся при вытеснении водой остатков молочного сырья и продукции и технологического оборудования и трубопроводов во время их санитарной обработки. Организация сбора, рационального использования смывных вод требует поисков и создания специальной технологии их утилизации.
ВНИМИ предлагает технологию, предусматривающую раздельный сбор смывных вод, образующихся после производства цельного молока и кисломолочных продуктов, отдельное извлечение из них жира, перерабатываемого на топленое масло, и белковой фракции, рекомендуемой в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных. Жир предполагается выделять сепарированием, белковой фракции – сгущением.
За рубежом смывные воды сгущают в вакуум-аппаратах до концентрации сухих веществ 50 %. В ряде случаев сгущенный продукт сушат на распылительных сушилках и используют как кормовую добавку. Иногда смывные воды перед выпариванием подвергают ферментативному гидролизу. Предлагается и метод анаэробной, аэробной обработки отработанных вод с получением производственного метана.
Имеется ряд других химических и физических методов, позволяющих в той или иной степени извлекать жиры и белки из смывных вод и использовать их в кормовых и технических целях.
Так, разработан способ мембранной обработки смывных вод, обеспечивающий высокую эффективность процесса очистки, получения продуктов пищевого назначения.
В Воронежском технологическом институте разработан экономичный и доступный способ очистки сточных вод, который можно использовать на любом предприятии.
Первые смывные воды, имеющие температуру 35-40 °С, очищают на фильтре и пастеризуют при 60 °С с выдержкой 30 минут. Пастеризованные смывные воды при 28-30 °С попадают в ванну для отваривания альбумина, где происходит процесс получения жиробелкового концентрата.
В ванну со смывными водами вносят 5-10 % закваски, приготовленной на обезжиренном или цельном молоке с использованием чистых культур термофильных стрептококковых палочек. Смесь перемешивают и оставляют в покое на 3-4 ч, происходит дестабилизация смеси и разделение ее на две фракции: концентрированную – жиробелковую и осветленную – водную. Титруемая кислотность смеси составляет 25-30 °Т, рН 4,6-5,0. Затем водную фракцию сливают через штуцер ванны. Оставшаяся в ванне жиробелковая фракция может служить закваской для следующей партии смывных вод.
Сгусток, полученный после обработки нескольких партий смывных вод, нагревают до 90 °С и выдерживают при этой температуре в течение 20-30 минут. При этом происходит дальнейшее уплотнение сгустка. Выделившуюся воду удаляют и выгружают концентрированную фракцию. Полученный продукт имеет чистый кисломолочный вкус, цвет – от белого до слабо-желтого, однородную вязкую консистенцию. В таблице представлены состав и кислотность исходного сырья, жиробелкового концентрата, промежуточного продукта (получаемого без высокотемпературной обработки) и водной фракции. Бактериальная обсемененность готового продукта по редуктазной пробе соответствует первому классу.
Таблица - Состав и кислотность исходных смывных вод и полученных фракций
| Продукт | Массовая доля,% | Титруемая кислотность, °Т | Водородный показатель, рН | ||
| жира | белка | лактозы | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Исходные смывные воды | 0,5-1,5 | 0,07-0,1 | 0,2-0,3 | 2-4 | 6,8-6,9 |
| Концентрированная фракция | 17-19 | 0,4-0,7 | 0,2-0,3 | 20-30 | 5,1-5,3 |
Продолжение таблицы
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Жиробелковый концентрат | 33-36 | 0,9-1,2 | 0,2-0,3 | 35-45 | 4,7-4,9 |
| Водная фракция | менее 0,05 | 0,04-0,05 | 0,2-0,3 | 20-30 | 4,7-5,0 |
Как видно и таблицы, состав и свойства полученного продукта позволяют использовать его в пищевых целях.
Установлено, что использование полученного концентрата при нормализации смеси для производства творога, сметаны, кислосливочного масла в количестве 5-10 % не влияет существенно на органолептические и физико-химические свойства выработанных продуктов. Жир и белок, содержащиеся в жиробелковом концентрате, необходимо учитывать при нормализации смеси.
В этом же институте разработан другой способ переработки первых вод с использованием мембранных УФ-аппаратов.
Первые смывные воды при температуре их получения фильтруют, пастеризуют при 78 °С с выдержкой 20 с, охлаждают до 5 °С и направляют в емкость для промежуточного хранения. После накопления их подогревают до 45-50 °С, ультрафильтруют при давлении 0,35-0,4 МПа и скорости движения жидкости 1,6-2 м/с до требуемой концентрации жира. Затем концентрат повторно пастеризуют при 78 °С с выдержкой 20 с, фасуют во фляги и направляют на хранение при 5-7 °С. Степень извлечения жира составляет 100 %, белка – 99,8 %.
Разработана нормативно-техническая документация на выпуск жиробелкового концентрата.
Готовый продукт имеет однородную, кремообразную пластичную концентрацию, слегка кислый вкус, без посторонних привкусов и запахов, цвет – от кремового до желтого. Массовая доля жира составляет 65 %, влаги – 36, белка – 2,5 %. Кислотность концентрата 50 °Т. Общее количество микроорганизмов в 1 т продукта не более 50 000. Концентрат следует хранить при температуре 4-6 °С не более 20 суток.
Опытно-экпериментальные выработки плавленого сыра «Золушка» с добавлением жиробелкового концентрата, а также выпечка батончика хлеба к чаю с использованием концентрата вместо масла выявили новые возможности применения жиробелкового концентрата при производстве пищевых продуктов.
Таким образом, предлагаемые технологии в производственных условиях позволяют вернуть к использованию ценные компоненты молока, уменьшить загрязнение сточные вод.
В настоящее время разрабатывается технология комплексной очистки и утилизации сточных вод флотогальванокоагуляцией. Установлено, что по данной технологии возможно достижение уровня очистки как молочных, так и мясных стоков до норм предельно допустимых концентраций (ПДК) и ниже: содержание жиров в конечных стоках – менее 0,02 г/л (ПДК – 0,02 г/л), взвесей – ниже 0,3 г/л (ПДК – 0,8 г/л), ХПК – 0,09-0,3 г/л О2 (ПДК – 0,8 г/л О2), БПК5 – до 0,2 г/л (ПДК – 0,5 г/л О2).
В Киевском технологическом институте пищевой промышленности предложена технологическая схема очистки сточных вод, включающая на первой ступени анаэробный реактор с иммобилизационными метангенерирующими микроорганизмами, на второй ступени – аэрационную установку.
На первой ступени осуществляется анаэробное термофильное сбраживание органических веществ. На этой ступени очистки превалируют процессы окислительной биосорбции, нитрификации, денитрификации. При разложении анаэробными бактериями органических веществ снижение БПК составляет 75-85 %, ХПК – 70-75 %.
Дальнейшая доочистка сточных вод происходит на второй ступени в аэробных условиях. Процесс глубинного изъятия загрязнений осуществляется в основном гетерогенной микрофлорой, а также неиммобилизованными конгломератами микроорганизмов. На этой ступени очистки происходит удаление содержащихся в стоках биогенных элементов.
Образующийся после метанового сбраживания биогаз, содержащий до 60-85% метана, предложено использовать для энергетических нужд предприятия, а обеззараженный избыточный ил, богатый белком и витаминами, - для переработки в кормовой концентрат или органические удобрения. Качество очищенной воды соответствует требованиям СНиП.
Основными потребителями кислорода при обезвреживании молочной сыворотки в сточных водах являются молочный сахар, белки и другие компоненты. Степень загрязнения можно оценить по химической потребности на окисление органических соединений, содержащихся в 1 л молочной сыворотки (ХПК), а также по биологической потребности кислорода (БПК5) на окисление органических соединений, содержащихся в 1 л молочной сыворотки (ХПК) в течение 5 суток. Исследования показали, что для сыворотки показатель ХПК составляет 50 500-54 000 мг О2/л, а БПК5 – 34 000-39 200 мг О2/л. Обезвреживание одного и того же количества соленой сыворотки требует больше времени по сравнению с обезвреживанием несоленой. Расчеты, проведенные в соответствии с «Временными методическими рекомендациями по определению платежей за загрязнение природной среды», утвержденными Госкомприродой СССР от 14 июля 1989 г. № 02-08-187, а также «Временными нормативами платы за загрязнение окружающей среды», утвержденными постановлением Совета Министров РСФСР №13 от 19 января 1991 г., показали, что потенциальный вред природной среде, наносимый сбросом 1 т молочной сыворотки, оценивается в среднем от 10 до 20 тыс. руб. (в ценах на конец 1994г.). Вред природной среде, наносимый сбросом обезжиренного молока и пахты, аналогичен.
При расчете нормативной калькуляции производства продуктов на основе белково-углеводного молочного сырья этот показатель учитывают следующим образом (на примере сухого сывороточного концентрата).
Таблица
| Статья затрат | Оценка статей затрат в ценах на конец 1994 г, тыс. руб |
| Сырье, основное и вспомогательные материалы | 185,5 |
| Топливо и электроэнергия | 206,7 |
| Тара и упаковочные материалы | 7,8 |
| Зарплата основная и дополнительная | 83,0 |
| Содержание и эксплуатация оборудования | 25,8 |
| Общезаводские и цеховые расходы | 140,1 |
| Расходы на освоение и подготовку производства | 42,1 |
| Внепроизводственные расходы | 10,51 |
| Полная себестоимость | 761,5 |
| Прибыль (П) | 118,5 |
| Рентабельность, % | 15,6 |
| Оптовая цена | 880,0 |
| Экономия затрат (потенциальная прибыль) за счет предотвращения сброса в сточные воды переработанной молочной сыворотки (из расчета 15 тыс. руб. на 1 т предотвращенных штрафных санкций за загрязнение окружающей природной среды) 15 тыс. руб ·17 | 255,0 |
| Общая (реальная + потенциальная) прибыль предприятия от производства 1 т сухого концентрата молочной сыворотки (П+ПЭ) | 375,5 |
Таким образом, общая прибыль с учетом экономии на уплате штрафных санкций за загрязнение окружающей природной среды намного выше традиционно учитываемой прибыли, что позволяет в более выгодном свете оценить целесообразность организации переработки белково-углеводного молочного сырья.
Годовой экономический эффект от производства продуктов на основе белково-углеводного молочного сырья целесообразно рассчитывать по уточненной формуле:
Э = (П + ПЭ − ЕА.Н. · К) ·А,
где П – прибыль от производства 1 т продукта; ПЭ – потенциальная прибыль, полученная от предотвращения штрафных санкций за загрязнение окружающей природной среды переработанным белково-углеводным молочным сырьем; ЕА.Н. – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (ЕА.Н. = 0,16); К – приведенные капитальные затраты, необходимые для выработки 1 т продукта; А – годовой объем выработки продукта.
Ещё посмотрите лекцию "10. Автоматизированные системы управления" по этой теме.
В этом случае при прочих равных условиях предприятие имеет возможность обосновать и направить гораздо больше средств на капитальные вложения и другие мероприятия по организации переработки белково-углеводного молочного сырья и предотвращения попадания их в сточные воды (в том числе и средства, оформленные за счет кредитов).
Основные мероприятия по охране окружающей природной среды сводятся к следующему:
- максимально полный сбор белково-углеводного молочного сырья на всех стадиях переработки молока с последующей его переработкой;
- борьба с потерями молочного сырья на всех стадиях переработки (переливы из технологических емкостей, сбросы при переполнении и вспенивании сгущаемого в вакуум-выпарных установках молочного сырья, уносы с отработанным воздухом при сушке, утечки через неплотности в арматуре и т.д.);
- очистка сточных вод с извлечением и использованием полезных веществ;
- перспективным является переход на переработку молока по безотходной технологии «Био-Тон».
