Г.Гаврилов

Экономические и технологические аспекты
переработки молочной сыворотки
д.т.н. Гаврилов Г.Б.
ГБУ Ярославский государственный институт качества
сырья и пищевых продуктов
ГБУ ЯГИКСПП
Направления развития
молочной
промышленности
• Увеличение ассортимента молочной продукции и
производство функциональных продуктов питания.
• Комплексная переработка составных частей
молока в т.ч. молочной сыворотки.
• Использование баро и электро-мембранных
технологий при переработке молочной сыворотки.
2
Степень перехода основных компонентов молока в
сыворотку
Компоненты молока
Степень перехода, % в
сыворотку
Сухие вещества всего
50,8
в том числе:
Белки всего
27,0
в том числе:
Казеин
5,6
Сывороточные белки
95,2
Лактоза
96,0
Жир
8,5
Минеральные вещества
79,2
Органические кислоты: молочная
74,5
лимонная
12,0
Витамины: водорастворимые
86,5
жирорастворимые
8,0
3
Состав и свойства молочной
сыворотки
Вид сыворотки
Показатели
Подсырная
Творожная
Сухие в-ва, %
6,0 ± 0,3
5,8 ± 0,3
Азотистые в-ва, % (N х 6,38)
0,95 ± 0,07
1,0 ± 0,08
Белок, % (Nб х 6,38)
0,65 ± 0,06
0,7 ± 0,1
Лактоза, %
4,45 ± 0,15
4,2 ± 0,2
Зола,%
0,53 ± 0,05
0,68 ± 0,1
Жир, %
0,06 ± 0,01
0,05 ± 0,01
Плотность, кг/м3
1022 ± 2
1020 ± 3
Удельная электропроводность,
мСм/см
5,5 ± 0,5
6,85 ± 0,65
Титруемая кислотность, ºТ
16 ± 2
60 ± 15
Активная кислотность, ед. pH
6,28 ± 0,07
4,2 ± 0,3
4
Шкала ФАО/ВОЗ биологической ценности различных пищевых белков
Источнык белка
Биологическая
ценность, условные
единицы
Яйцо
100
Молоко, в т.ч.
82
Казеин
77
Сывороточные белки
(альбумины и глобулины)
104
Рыба
86
Говядина
80
Соя
74
Картофель
71
Рис
59
Кукуруза
54
5
С разрешения фирмы Кieselmann
6
Концентрирование молочной сыворотки обратным осмосом
Показатели, %
Исходная сыворотка
Ретентат
Пермеат
Сухие вещества
6,10
18,0
0,11
Небелковые азотистые
вещества
0,20
0,48
0,06
Белок
0,60
1,80
0,00
Лактоза
4,50
13,34
0,03
Молочный жир
0,06
0,18
0,00
Молочная кислота
0,14
0,40
0,01
Минеральные
вещества
0,56
1,66
0,01
7
Нанофильтрация творожной сыворотки
Показатели
Исходная Концентраты
Пермеат
Массовая доля,
%: сухих
веществ
6,25
18,25
2,03
Лактозы
3,8
12,46
0,26
Сывороточных
белков
0,75
2,5
0,01
Небелковых
азотистых
веществ
0,2
0,55
0,17
Молочного
жира
0,05
0,17
0,00
Молочной
кислоты
0,7
1,28
0,62
Золы
0,75
1,32
0,65
8
Белок
Лактоза
М инеральные в-ва
Концентрация компонента, %
16
14
12
10
8
6
4
2
0
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Содержание сухих веществ в УФ-ретентате, %
9
Ультрафильтрация творожной сыворотки
Показатели
Сыворотка
Концентрат
Фильтрат
Белок
0,65
3,05
0,1
Небелковый азот
0,2
0,3
0,16
Лактоза
3,8
3,85
3,45
Молочная кислота
0,7
2,1
0,6
Зольность
0,9
1,25
0,8
Жир
0,05
0,3
-
Сухие вещества
6,3
10,85
5,13
10
Концентраты сывороточных белков
полученные методом ультра и диафильтрации
Показатели
КСБ 35
КСБ 55
КСБ 75
Массовая
доля, %сухих
веществ
95,0
95,0
95,0
белка
35,0
55,0
75,0
лактозы
48,0
25,0
7,0
Золы
6,5
5,3
4,8
жиры
4,5
5,9
5,0
11
Сыворотка
Сепарирование
пастеризация
Ультрафильтрация
Пермеат
Концентрат
Нанофильтрация
Сгущение
сушка
КСБ 35, КСБ 55,
КСБ 75
Гидролиз
Электродиализ
в цех
Сироп 20 %
Использование в
молочных
продуктах
Сгущение до 70 %
в реализацию
12
13
Схема процесса электродиализа
А
К
А
К
Д
Р
Д
А
Принципиальная схема процесса
биполярного электродиализа
К
Р
Д
КМ
Кислотная
камера
БМк
БМа
Щелочная
камера
КМ
Кислотная
камера
БМк
БМа
Щелочная
камера
КМ
-
-
+
+
+
+
-
+
+
-
-
н
он
н
+
он
-
а
а
к
к
к
к
к
Распределение концентраций:
с
с0
А – анионообменные мембраны, К –
катионообменные мембраны, Р –
рассольные камеры,
Д – дилюатные камеры; с0 – концентрация
исходного раствора
КМ – катионообменные мембраны; БМк, БМа –
катионообменные и анионообменные слои
биполярных мембран; к, а – катионы и анионы соли; Н,
ОН – катионы и анионы продуктов диссоциации воды
(водорода и гидроксила)
14
Зависимость удельной электропроводности и кислотности
творожной сыворотки от уровня деминерализации
Массовая доля веществ, %
Уровень
деминерализации
Удельная
электропров
одность,
мСм/см
Кислотность
сухих
минеральных
оТ
рН
0
7,4
5,70±0,38
0,65±0,06
58
4,44
30
5,6
5,36±0,36
0,45±0,05
50
4,49
50
3,8
5,16±0,34
0,32±0,04
42
4,50
70
2,7
4,98±0,34
0,20±0,03
31
4,45
90*
1,7
4,73±0,34
0,07±0,01
16
4,30
15
Использование деминерализованной сыворотки
Уровень Д
Кондитерские изделия и
хлебобулочные изделия
20-50 %
Молочные продукты
20-50 %
Мясные продукты
20-50 %
мороженное
50-70 %
Сгущенные молочные
продукты
50-70 %
Продукты детского
питания
90 %
16
Блок-схема производства альбумина, растворимого сывороточного
белкового концентрата и молочного сахара из молочной сыворотки
17
18
Блок-схема безотходной переработки молочной сыворотки с использованием мембранных
процессов
19
Основные направления использования молочной сыворотки
Сыворотка
Использование в
натуральном виде при
производстве напитков
кисломолочной
продукции, в
хлебопечении, в составе
жидких ЗЦМ и
кормовых рационов
Получение
концентратов
молочной
сыворотки в
сгущенном виде,
включая
деминерализованн
ые обогащенные
молочным (обрат,
пахта) и
растительными
(соевая, пшеничная
или овсяная мука,
сахар,
растительные
жиры)
компонентами,
сухие ЗЦМ
Выделение
отдельных
компонентов (жира,
лактозы, белков) с
целью получения
сливочного масла,
молочного сахара,
альбуминной массы
и растворимых сухих
сывороточных
белковых
концентратов и
изолятов с
использованием
мембранных
процессов
Биологическая
конверсия лактозы и
сывороточных
белков с целью
получения глюкозногалактозного и
лактулозного сиропов,
этилового спирта и
слабоалкогольных
напитков, молочной
кислоты и лактатов,
пробиотических
продуктов,
гидролизатов
сывороточных белков и
концентратов
биологически
активных аминокислот
и пептидов
20
Расчет экономической эффективности
Белок (N х 6,38)
лактоза
жир
зола
влага
Цена опт
35%
33-37
47±2
5±1
5-6
5-6
180 руб/кг
60%
56-60
25±2
7±1
4,5-5,5
5-6
420 руб/кг
80%
76-80
7
5
3,5
5-6
680 руб/кг
При подаче 500 тонн сыворотки будет произведено:
4 500 кг белкового концентрата в день
5000 т лактозы рафинированной в год (цена 100 руб/кг)
С учетом работы 300 дней.
КСБ УФ-35 (300 дн. х 4500 кг х 180 руб/кг):3 = 81 млн. руб.
КСБ УФ-60 (300 дн. х 4500 кг х 420 руб/кг):3 = 189 млн. руб
КСБ УФ-80(300 дн. х 4500 кг х 680 руб/кг):3 = 306 млн.руб
Лактоза 5000 х 100 руб/кг = 500 млн.руб
Итого: 81 млн.руб + 189 млн.руб + 306 млн.руб + 500 млн.руб = 1,076 млрд.руб
Деминерализованная сыворотка :
(500 т /день : 19) х 60 руб х 300 дн = 473 млн.руб /год
21
Перечень услуг, которые могут оказать специалисты ГБУ ЯО ЯГИКСПП, фирмам и
заинтересованным организациям в обеспечении рационального использования
молочной сыворотки:
• Оказать консультативную помощь при выборе наиболее перспективного
направления использования молочной сыворотки из конкретных условий
предприятия.
• Подготовить технико-экономическое обоснование для предлагаемого варианта
использования молочной сыворотки (объём капитальных затрат, сроки
окупаемости и др.) и комплект технологического и проектного обеспечения.
• Передать комплект действующей технической документации (ТУ и ТИ) на
производство предлагаемой к освоению продукции или, в случае
необходимости, разобрать техническую документацию на новую продукцию из
молочной сыворотки.
• Оказать консультативную помощь при выполнении проектных, монтажных,
пуско-наладочных работ и вводе оборудования в эксплуатацию.
• Оказать маркетинговые услуги при реализации продукции из молочной
сыворотки.
•Провести обучение специалистов предприятий по вопросам организации
производственного контроля продукции из молочной сыворотки и дать
рекомендации по доукомплектованию производственных лабораторий
необходимым оборудованием.
ГБУ ЯГИКСПП (4852)44-74-84 эл. адрес [email protected]
22