Пищевых и перерабатывающих производств

Принципиальные схемы комплексного использования сырья в различных отраслях пищевой и перерабатывающей промышленности представлены в монографии [19].

В процессе основного производства, как правило, получается один продукт (реже несколько), являющийся конечной его целью. При этом значительная часть ценных компонентов (белка, углеводов, жира, витаминов и др.) остается либо в побочных продуктах, либо в отхо­дах, переработка которых требует организации побочных производств. Вместе с тем в пищевой и перерабатывающей промышленности име­ется ряд отходов, которые в естественном виде могут быть непосред­ственно использованы как корм или другие виды продукции. Для таких видов отходов организация побочных производств не нужна.

Основ­ными направлениями использования вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) являются:

- разработка прогрессивных технологических процессов получения новых видов пищевых продуктов и добавок, улучшающих пищевую и биологическую ценность продуктов, замена традиционных видов пер­вичного сырья вторичным;

- разработка и совершенствование технологий по производству пол­ноценных, обогащенных полезными компонентами, стойких при хра­нении кормов для сельскохозяйственных животных на основе ВСР;

- разработка новых технологических процессов производства из ВСР продукции технического назначения или подработанного сырья для ее производства;

- разработка технических средств и процессов, обеспечивающих сокращение выбросов и переведение их в экологически чистые формы, уменьшение расхода свежей воды и увеличение количества оборотной, уменьшение загрязненности сточных вод, извлечение из них полезных веществ и использо­вание их для получения товарной продукции.

Так, в мясной промышленности перспективными направлениями использования вторичного сырья являются:

- переработка субпродуктов II категории в пасты и эмульсии для последующей выработки пищевых продуктов (ливерных колбас, студней, низкосортных мясных изделий и др.);

- увеличение выработки пищевой, лечебно-профилактической, технической и кормовой продукции из крови;

- механическая дообвалка с использованием костного остатка для получения пищевого жира, сухих пищевых бульонов и кормо­вой муки;

- переработка кости на пищевые жиры и кормовую муку на оте­чественных линиях типа Я8-ФЛ и др.;

- дополнительное получение пищевого жира из жира-сырца на ли­нии Я8-ФИБ;

- переработка непищевых отходов для получения кормовых про­дуктов и др.

В молочной промышленности к приоритетным направлениям использования ВСР относятся:

- увеличение использования молочной сыворотки, обезжиренного молока и других вторичных ресурсов (BP) для выпуска пищевой про­дукции;

- увеличение производства и расширение ассортимента молочной продукции с применением BP, в т.ч. с пониженным содержанием жира, обогащенной сывороточными белками;

- создание производственных мощностей по переработке BP;

- расширение объемов сушки BP, а также разработка и внедрение новых современных энергосберегающих методов их концентрирования (обратный осмос, мембранная технология и др.);

- увеличение производства заменителей цельного молока, казеина, молочного сахара и других продуктов, стойких при хране­нии и удобных для транспортировки.

Критерием полноты использования сырья должны стать показатели состава сточных вод, выбросов в ат­мосферу, а также отходов, поступающих от предприятий в окружающую среду.

В свеклосахарном производстве можно выделить следующие ос­новные направления создания малоотходных технологических про­цессов:

- реализация интенсивных методов отжима свежего жома («глубо­кий отжим» жома);

- разработка способов интенсификации процесса сушки жома, в ос­новном путем создания суши­лок с низким удельным расходом теплоты, с использованием тепловой энергии низкопотенциальных теплоносителей (утфельных паров из последнего корпуса выпарной установки, конденсатов, отходящих газов ТЭЦ, отработанных газов высокотемпературных барабанных жомосушильных установок и др.);

- получение из сушеного жома пищевых добавок и продуктов, в пер­вую очередь пектина, клетчатки и других веществ;

- разработка способа получения сухой мелассы для введения ее в качестве компонента в комбикорма для крупного рогатого скота;

- разработка технологических процессов, обеспечивающих допол­нительное извлечение сахара из мелассы путем деминерализации с применением ионообменных смол, обратного осмоса, ультрафильтрации и пр., а также использование мелассы в качестве сырья для получения фруктозы, рафинозы, лизина и других продуктов;

- разработка и внедрение рациональных способов использования фильтрационного осадка (дефеката), в том числе ресурсосберега­ющей технологии для обжига мелкофракционного известняка, тех­нологии для выработки из дефеката кормового белка и минераль­ного порошка;

- создание новых экологически чистых рациональных схем водопользования с оборотными системами и технических средств, обес­печивающих сокращение расхода свежей воды и сточных вод.

В масложировой промышленности наиболее перспективными яв­ляются следующие направления:

- безотходная технология производства высококонцентрирован­ных растительных белков на основе сои для использования в про­дуктах массового, детского, диетического, лечебно-профилактиче­ского питания;

- внедрение комплекса мер для сокращения водопотребления, очистки бензожиросодержащих сточных вод с применением прогрессив­ных методов, в частности мембранных;

- технология рафинации масел по схеме: паровая гидратация – ней­трализа-ция в мыльно-щелочной среде – фильтрация с целью более полного извлечения и рационального использования фосфатидов, соапстоков и получения из них товарной продукции;

- разработка и внедрение новых процессов и оборудования (котлоагрегатов), обеспечивающих производство технологическим паром за счет сжигания лузги.

В крахмалопаточной промышленности необходимо совершен­ствовать безотходную технологию производства картофельного крахмала с сокращением технологического цикла, уменьшением рас­хода свежей воды, получением из вторичного сырья (мезги и карто­фельного сока) набора белковых и других продуктов кормового и пищевого назначения, разработать комплексную технологию полу­чения крахмала и различных картофелепродуктов.

Проблема создания безотходных технологий в спиртовой отрасли связана с необходимостью рационального использования послеспиртовой и после-дрожжевой барды, сушки барды до концентрированных и сухих белково-углеводных кормопродуктов, утилизации СО₂, очистки сточных вод и др. Более рациональным является получение на основе биотехнологии белкового кормового про­дукта (БКП), содержащего 43-66% протеина (в пересчете на сухое вещество).

Одним из перспективных направлений использования послеспиртовой зерновой барды является получение сухих кормовых дрож­жей, выращиваемых на цельной барде. Эта технология производительнее традиционных более, чем в 2 раза, и практически безотходна.

В пивоваренной промышленности приоритетными направлени­ями можно считать следующие:

- комплексную переработку ВСР на кормовые и другие продукты;

- разработку биотехнологического метода переработки осадочных пивных дрожжей с получением автолизатов и гидролизатов;

- внедрение повторного использования белковых отстоев и хмеле­вой дробины при изготовлении пивного сусла;

- разработку и усовершенствование технологических процессов с получением продуктов пищевого назначения.

В картофелекрахмальном производстве к ВСР относятся карто­фельная мезга и сок; в кукурузокрахмальном – экстракт, кукуруз­ная мезга, глютен, кукурузный зародыш, кукурузная дробленка; в глюкозно-паточном производстве – фильтрационный осадок; в мальтозно-паточном – мальтозный жмых. Кукурузная дробленка частично может возвращаться в технологический процесс без доработки.

Картофелекрахмальное производство относится к малоотходным производствам. Отходы характеризуются низким содержанием сухих веществ (3-5%), поэтому в большинстве случаев остаются неиспользованными, что обостряет экологическую ситуацию. Особенно остро стоит проблема утилизации картофельного сока и поиска оптимальных способов извлечения из него белка.

В последнее время дефицит белка в питании человека вызывает необходимость поиска дополнительных источников сырья для его полу­чения.

Одним из перспективных источников белка является картофель­ный сок, являющийся отходом крахмалопаточной промышленно­сти. В настоящее время в мире отсутствуют достаточно эффективные технологии его переработки. Так как картофельный сок на воздухе быстро темнеет, приобре­тая темно-серый цвет, горьковатый вкус и привкус сырого картофе­ля, необходимо использо­вать качественное сырье, а также быстро измельчать карто­фель и отделять сок.

Картофельный белок имеет высокую питательную ценность, содержит незаменимые аминокислоты, приближаясь к составу белка куриных яиц, является дешевым продук­том. В Австрии картофельный белок используют для получения за­кусочных низкокалорийных пищевых продуктов. В смесь можно добавлять молочный или яичный белок в виде гидролизатов, а так­же вкусовые, красящие, минеральные подслащивающие вещест­ва. Продукт может ис­пользоваться как заменитель мяса, а также для приготовления япон­ского творожистого сыра «Миссо».

В сахарной промышленности технологии переработки жома сахарной свеклы и мелассы (раствор, выделяемый при кристаллизации сахара) за последние годы не претерпели существенных изменений. Что касается фильтрационного осадка, то перспективными следует назвать следующие направления:

• использование его в качестве удобрения;

• подщелачивание им кислых почв;

• повторное его использование в технологическом процессе;

• обжиг на известь или сатурационный газ.

Как удобрение фильтрационный осадок используется или непосредственно, или в смеси с отходами других производств (барда мелассно-спиртового производства, бурая сажа и т.п.). Однако для этой цели расходуется незначительная часть осадка, остальное складируется на площадках, накапливаясь в больших количествах.

Повторное использование фильт­рационного осадка в технологическом потоке возможно только после предварительной его подготовки (очистки, активации). Очищенный фильтрационный осадок приме­няется на станции сокоочистки, позволяя сократить расход из­вести на 15-20%. В Российском НИИ сахарной промышленности разработана технологическая схема ути­лизации фильтрационного осадка для получения из него адсорбен­та, сатурационного газа и извести. Адсорбент является промежу­точным продуктом при прокаливании фильтрационного осадка до извести, его можно вывести для использования в сокоочистительном отделении. Разработана установка для сушки фильтрационного осадка и его термообработки, на которой в зави­симости от заданного режима получается известь или адсорбент. Высушивание материала производится смесью продуктов горе­ния газа, воздуха и генераторного газа, получаемого при пиролизе фильтрационного осадка в электропечи. Электропечь оборудована регулятором температуры, что позволяет вести про­цесс прокаливания в заданном режиме и получать адсорбент с за­данными свойствами. Сухой осадок может использоваться в качестве известкового удобрения.

Фильтрационный осадок в сухом виде можно применять для опыления овощей вместо мела и извести; для получения от­мученного мела, который находит применение при производстве молочной кислоты как нейтрализующее средство; при изготовле­нии бумаги, красок, наполнителей для резинотехнических изделий, полирующих и очищающих порошков и паст и т.п.

Наиболее многотоннажным отходом свеклосахарного производства является свекловичный жом, который богат целлюлозой, бел­ками, пектином, минеральными и другими веществами. Основное количество свекловичного жома за рубежом, как и в нашей стране, используют на корм скоту. Жом скармливают в све­жем и кислом виде, а сушеный используют в качестве компонента для приготовления комбикорма, состоящего из жома, фильтраци­онного осадка и мелассы. Эмульсия из осадка и мелассы добавля­ется к прессованному жому перед сушкой. Этот корм гигроскопичен, не клеек и хорошо сохраняется. По качественным показателям он лучше жо­ма, мелассированного после сушки, так как при его приготовлении летучие вещества мелассы, имеющие неприятный запах, удаляют­ся. Такой метод использования жома распространен во Франции, Германии, Голландии.

В Германии получают «сепа» – продукт, состоящий из 70% сушеного жома, 24% мелассы и 6% фосфата кальция и карбоната кальция. Полученный продукт, содержащий белки, сахар и фосфатиды, яв­ляется хорошим кормом для скота. Наличие в жоме значительного количества пектина (15-20%) повышает его ценность.

Сушеный жом за рубежом является сырьем для выработки пище­вого пектина, в котором нуждается кондитерская промышлен­ность. Следует отметить, что пектин явля­ется средством для выведения из организма человека ионов тя­желых металлов и радионуклидов.

В некоторых зарубежных странах свекловичный жом используют для получения пищевых волокон. Полученные пищевые волокна с диетическими свойствами являются эффективным средством профилактики и лечения ряда заболеваний.

Пищевые добавки из жома производятся в США, Франции, Англии, Дании, Норвегии, Швеции и других странах и применя­ются при изготовлении колбас, фрикаделек, паштетов, хлебобу­лочных и кондитерских изделий, питательных паст, сухих супов и др. Количество клетчатки в различных продуктах, изготавли­ваемых с применением пищевых добавок из жома, может со­ставлять от 10 до 30%.

Анализ свойств и химического состава осадков, полученных при биологической очистке сточных вод пищевых и перерабатывающих предприятий показывает, что, в основном, осадки представляют собой богатый биологически активными веществами продукт. В частности, осадок молочных стоков содержит протеин, жир, клетчатку, микроэлементы. Учитывая это, осадок после переработки возможно использовать в качестве кормовой добавки в рационе питания сельскохозяйственных животных.

Коллективом белорусских ученых – В. Н Яромским, Т.М. Хмельницкой, А.С. Хайко – разработан и запатентован способ получения такой кормовой добавки (рис. 6.1).

Рис. 6.1 Технологическая схема выделения и обработки осадка молочных стоков:

1 – илоуплотнитель; 2 – центрифуга; 3 – промежуточная емкость; 4 – насос; 5 – сушилка

Из сточных вод, прошедших механическую и биологическую очистку, выделяется осадок (биомасса), которая поступает в илоуплотнитель. Из илоуплотнителя насосом биомасса подается на обезвоживание на центрифугу, где влажность биомассы снижается до 75%. Обезвоженная биомасса через промежуточную ёмкость насосом подаётся в сушилку, где осуществляется её сушка до влажности 10-15% путём распыления в псевдоожиженном слое при температуре 100-105°С. При этом из 1 м³ сточных вод можно получить примерно 0,2 кг кормовой белковой добавки.

Питательная ценность биомассы, получаемой по разработанной технологии, (в кормовых единицах) выше, чем кормовых добавок микробиологического синтеза и превышает питательность цельного молока в несколько раз. По содержанию «сырого» протеина биомасса приближается к сухому обезжиренному молоку, а содержание микроэлементов гораздо выше, чем в натуральных кормах.

Таким образом, для предприятий по переработке молока разработана безотходная технология, позволяющая при очистке сточных вод извлекать ценный продукт. Повышается рентабельность основного производства, очистные сооружения становятся самоокупаемыми (за счёт прибыли от реализации кормовой добавки), расширяется база кормовых ресурсов.

Вместе с тем, использование в предлагаемой технологии сушилки значительно увеличивает себестоимость продукта. Поэтому более экономичны экструзионные технологии, например, сухая экструзия.

Процесс сухой экструзии занимает не более 30 секунд, однако за это время сырье успевает пройти несколько стадий обработки: тепловую, стерилизацию, обеззараживание (под воздействием температуры 110-170°С и давления в 4 МПА болезнетворные микроорганизмы, грибки, плесени полностью уничтожаются), увеличение объема (вследствие разрыва стенок клеток и разрушения структуры наполнителя, разрыва молекулярной цепочки крахмала, что повышает энергетическую ценность продукта), измельчение, смешивание (несмотря на то, что сырье дробится и перемешивается перед подачей в экструдер, в стволе экструдера эти процессы продолжаются, и продукт становится полностью однородным), обезвоживание (за 20-30 секунд содержание влаги снижается на 70-75% от исходной), стабилизацию (высокая температура и давление способствуют увеличению сроков хранения готовой продукции до 6 месяцев). В качестве наполнителя может быть использовано зерно, отруби, другие отходы растительного происхождения.

Данная технология разработана российскими специалистами и проверена в Беларуси. Количество и качество продукта на выходе из экструдера зависит от исходной влажности осадка молочного стока. Себестоимость получаемого продукта определяется в основном стоимостью наполнителя.