Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. CLASS Обзор литератур CLASS ы 7
1.1. Основные направления развития молочной промышленности в мире и в России 7
1.2. Материально-техническая база переработки молока в мире и в России 9
1.3. Пути снижения потерь питательных веществ при переработке молока 16
ГЛАВА П. Результаты исследования 30
2.1. Объекты и методика исследований 30
2.2. Объем производства молока в Республике Саха (Якутия) 30
2.2.1. Агропромышленные интеграционные зоны республики 30
2.2.2. Поголовье и продуктивность коров 33
2.2.3. Современное состояние производства и переработки молока 40
2.2.4. Обеспеченность населения республики молочными продуктами из местного молочного сырья 48
2.2.5. Производство молочных продуктов на душу населения из местного молочного сырья 55
2.2.6. Производство молочных продуктов по сезонам года 58
2.3. Перспективы развития промышленной технологии переработки молока в Республике Саха (Якутия) 62
2.3.1. Перспективы развития производства и переработки молока в республике 62
2.3.2. Современные предприятия по промышленной технологии переработки молока 67
2.3.3. Приемные пункты молока 72
2.3.4. Молочные цеха 74
2.3.5. Модульные молочные комплексы ММК-(5-7) 78
2.3.6. Молочные комбинаты 83
2.4. Эффективность строительства современных промышленных молокоперерабатывающих предприятий 88
Заключение 90
Выводы 93
Предложения производству 95
Список использованной литературы 96
Приложение 107
- Пути снижения потерь питательных веществ при переработке молока
- Поголовье и продуктивность коров
- Производство молочных продуктов по сезонам года
- Модульные молочные комплексы ММК-(5-7)
Введение к работе
Актуальность проблемы. В Республике Саха (Якутия) в 1990 г. содержалось 147,4 тыс. коров. Валовое производство молока составляло 278 тыс. тонн, и республика обеспечивала потребность своего населения в молочных продуктах на 70-80% за счет собственного молока, а в 2005 году поголовье коров составило 110 тыс. голов, произведено 197 тыс. тонн молока, из которых переработано только 84,1 тыс. тонн (43%). При этом в летние месяцы надаивается 60-70% годового объема молока, значительная часть которого на отдаленных участках, не имеющих хорошую транспортную связь, электроснабжение. В таких условиях молоко только перерабатывается на масло.
Такая схема переработки молока приводит к большим убыткам и потерям молочных продуктов, так как 50-60% вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) — обезжиренное молоко, пахта, молочная сыворотка — не используется для питания человека и выливается или идет на выпой скоту. Таким образом, выбрасывается огромное количество молочного белкового, углеводного сырья -(МБУС) с высоким содержанием витаминов, минеральных и других ценных питательных веществ.
Такое положение с производством и переработкой молока на местах также связано с плохим состоянием материально-технической базы.
Так, в 2001 г. на имеющихся 340 объектах переработки молока износ технологического оборудования составил 75%. Практически все имеющиеся здания, а также технологическое оборудование, не отвечали требованиям производства высококачественных конкурентоспособных молочных продуктов (6,72,75).
Учитывая это, в Президентской программе социально-экономического развития села Республики Саха (Якутия) на 2002-2006 годы были поставлены важные задачи по техническому перевооружению производства и переработки молока (81,82).
Создание современных молокоперерабатывающих предприятий будет определять основные направления в развитии переработки молока на селе,
создания бюджетообразующих предприятий с высокой культурой производства и, на этой основе, производства широкого ассортимента высококачественных, экологически чистых конкурентоспособных молочных продуктов из местного сырья. Это позволит снизить завоз молочных продуктов, увеличить поступление доходов в местный бюджет, создать дополнительные рабочие места, что благоприятно скажется на занятости сельского населения.
Цели и задачи исследований. Целью исследования диссертационной работы является изучение состояния производства, переработки молока и разработка путей развития перерабатывающей промышленности в Республике Саха (Якутия).
В соответствии с поставленной целью в задачи исследования входило:
изучить состояние производства и переработки молока в республике;
разработать научные и технологические основы промышленной технологии переработки молока на базе создания молокоперерабатывающих предприятий.
Основные положения выносимые на защиту:
состояние производства и переработки молока в PC (Я);
производство молочных продуктов из местного сырья;
перспективы развития молочной промышленности в PC (Я). Научная новизна. С учетом региональных природно-хозяйственных
условий Якутии, впервые разработаны научно-технологические основы создания современных молокоперерабатывающих предприятий, позволяющих внедрить производство высококачественных, экологически чистых, конкурентоспособных молочных продуктов из местного сырья.
Практическая ценность. Создание на селе перерабатывающих предприятий стимулирует увеличение объема производства молока, что влечет за собой повышение доходности сельского производства, создание дополнительных рабочих мест, поступление денежных средств в местный бюджет и обеспечивает население натуральными молочными продуктами питания.
Апробация работы: Положения, изложенные в диссертационной работе, были включены в разработку Президентской программы социально-экономического развития села PC (Я) на 2002-2006 гг. и вносятся во II этап Президентской программы на 2007-2011 годы. Предложения от ОАО «Агротехнология» стала научно-практической основой строительства 61 молокоперерабатывающих предприятий на селе, из которых - 12 молокоприемных пунктов, 33 - молочных цехов, 12 - модульных молокозаводов, 4 - молочных комбинатов.
Публикация: По материалам диссертации опубликованы следующие работы:
Григорьев И.Н. Модульные молочные комплескы / И.Н. Григорьев, А.Ф. Абрамов // Наука и техника в Якутии. — 2003.— № 2. —С. 23-24.
Григорьев И.Н. Модульные молочные комплексы — основы промышленной переработки молока в Республике Саха (Якутия) / И.Н. Григорьев // Достижения науки и техники АПК России. — 2004. — № 1. — С. 41.
Григорьев И.Н. Создание материально-технической базы ресурсосберегающих технологий переработки и хранения продуктов в Республике Саха (Якутия) / И.Н.Григорьев, А.Ф.Абрамов // Пища. Экология. Качество: тр. III междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2003.- С.523-524.
Григорьев И.Н. Состояние и перспективы развития переработки молока в Республике Саха (Якутия) / И.Н.Григорьев, А.Ф.Абрамов // Современные проблемы техники и технологии переработки молока : сб. науч. тр. — Барнаул, 2005. —С. 44-46.
Структура работы: Диссертационная работа состоит из введения, 2-х глав, заключения, выводов, предложений по производству; работа изложена на 122 страницах компьютерного текста, включает 38 таблиц, иллюстрирована 13 рисунками, список литературы включает 123 источника, в том числе 6 иностранных, содержит в приложении лицензию на строительство зданий и сооружений, 10 фотографий.
Пути снижения потерь питательных веществ при переработке молока
В республике из-за неполной переработки молока потери питательных веществ огромны.
Все питательные вещества молока полностью используются лишь при производстве цельномолочных продуктов, при выработке молочных консервов и сухого молока, а в республике большое количество вторичного сырья (обезжиренное молоко, пахта), образовавшегося при производстве сливочного масла, не используется для питания человека. Так, при производстве сливочного масла используется молочный жир до 90-95%, сухого вещества до 30%, а при выработке сыра использование сухого вещества доходит до 50% (18,24).
В настоящее время в республике производится до 2238 тонн сливочного масла. При производстве такого объема сливочного масла образуется до 43,3 тыс.т вторичного сырья (37,39). Так, при производстве сливочного масла из 1 тонны цельного молока с жирностью 3,8% образуется 948,3 кг вторичного сырья, в том числе 893,0 кг обезжиренного молока, 55,4 кг пахты. Если такое большое количество вторичного сырья, образовавшегося при переработке 1 тонны молока, не будет переработано на другие низкожирные молочные продукты, то потери питательных веществ будут огромны (38).
Так, по данным А.А. Ефимовой (37,39), при производстве только сливочного масла с 1 тонны цельного молока если не использовать вторичное сырье, то теряются:
— 35,6 кг белков, 10,0 кг лактозы, 0,5 кг жира;
— из незаменимых аминокислот: 2,59 кг лизина, 2,79 кг лейцина, 0,84 метионина и 0,265 кг заменимой аминокислоты цистина;
— из жирных кислот: 0,32 кг насыщенных, 0,17 кг мононенасыщенных и 1,6 кг полинасыщенных жирных кислот переходят, в основном, в пахту;
— из макроэлементов: 0,9 кг фосфора, 1,3 кг кальция, 1,4 кг калия, 0,13 кг магния, 0,47 кг натрия;
— из микроэлементов: до 566,7 мг железа, 107 мг меди, 4518 мг цинка, 125,1 мг йода, 6,2 мг кобальта, 19,0 мг селена.
Со вторичным сырьем теряются до 50-90% водорастворимых витаминов, таких как аскорбиновая кислота, тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, пиридоксин.
Такие большие потери ценных питательных веществ можно сократить только за счет внедрения безотходной технологии переработки молока с полным использованием вторичного сырья. В связи с этим одним из важнейших направлений государственной аграрной стратегии PC (Я) является эффективное использование вторичных сырьевых ресурсов (ВСР).
Классификация вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) и их биологическая ценность. При переработке молока образуется большое количество сырьевых ресурсов (ВСР) - обезжиренное молоко, пахта, молочная сыворотка, отходы ополоски, шлам сепараторов, зачистки, рассыпки и др. (23,57).
Академиком Н.Н. Липатовым (57) совместно с В.Н. Сергеевым, В.А. Павловым и З.М. Цхитишвили сформулирован термин — молочное белково-углеводное сырье (МБУС), взамен ранее употребляемых слов: побочного, вторичного, нежирного, к которому относят обезжиренное молоко, пахту, молочную сыворотку, а также альбуминное молоко и мелассу (11,34,42).
Объемы МБУС достигают 2/3 объема перерабатываемого молока. В условиях рыночной экономики при нехватке финансовых средств полное и рациональное использование этих значительных ресурсов становится проблематичным (51,52).
По технологическим стадиям получения ВСР делятся:
— получаемые при первичной обработке сырья обезжиренное молоко, ополоски (59);
— получаемые при вторичной стадии переработки сырья молочная сыворотка, пахта, шлам сепараторов, ополоски (51,52,53);
— получаемые при переработке вторичного сырья шлам и ополоски сепараторов, пригар и ополоски пастеризаторов, конденсат вторичных паров при вакуум - выпаривании, пригар и пыль при сушке, фильтрат, альбуминное молоко, меласса, обработанная биомасса дрожжей (93,95,96,97,98).
По материалоемкости ВСР и объему отходов бывают многотоннажными — обезжиренное молоко, молочная сыворотка, пахта, конденсат вторичных паров и малотоннажными — все остальное (35).
По степени использования побочные продукты и отходы разделяются на используемые, используемые частично и неиспользуемые.
К используемым побочным продуктам и отходам относятся: обезжиренное молоко, молочная сыворотка, пахта, альбуминное молоко, белковая масса, меласса, барда. К неиспользуемым или используемым частично относятся: ополоски молоко цистерн и технологического оборудования, пригар, пыль, санитарный брак, отработанные моющие растворы, конденсат вторичных паров, фильтрат, солевая сыворотка (35).
Биологическая ценность вторичных сырьевых ресурсов может быть выражена формулой профессора К.С. Петровского: «Минимум калорий -максимум биологической ценности».
Ценность обезжиренного молока заключается в содержании высокоценного белка, который относится к лучшим видам животного белка (29, 36,), при расщеплении которого аминокислоты всасываются непосредственно в кровь. Наличие значительного количества холина в обезжиренном молоке придает ему свойство липотропного, антиатеросклеротического действия. Поэтому, например, нежирный творог рекомендуется для питания пожилых людей. Энергетическая ценность обезжиренного молока в среднем 390 ккал/кг (табл. 1).
Пахта - продукт высокой биологической ценности, отличается высоким содержанием фосфолипидов, которые играют важную роль в нормализации жирового обмена, активизируют работу ферментов. Особая ценность пахты состоит в том, что лецитин в ней находится в активной форме за счет связи с белком. В пахте содержится минимум (10 мг в 100 г) холестерина, что придает ей атерогенные свойства, особенно в условиях гипокинезии (малоподвижный образ жизни). Энергетическая ценность пахты составляет в среднем 378 ккал/кг (41) (табл. 1).
Поголовье и продуктивность коров
За годы перестройки поголовье коров в сельскохозяйственных предприятиях сократилось с 99,4 тыс. до 19,9 тыс., т. е. на 79,5 тыс. коров (табл. 4).
Наибольшее поголовье коров (58,9 тыс.) содержится в личных хозяйствах населения, хотя по сравнению с 2000 годом и здесь произошло сокращение коров к 2005 г. на 15,7 тыс. голов (табл. 4). В фермерских хозяйствах поголовье коров в 2005 г. увеличилось до 28,0 тыс., т. е. на 12,5 тыс., а в подсобных хозяйствах предприятий сократилось с 5,4 тыс. в 1990 г. до 1,1 тыс. коров в 2005 г., т. е. на 80% (табл.4).
Продуктивность коров снизилась от 1870 кг в 1990 г. до 1241 кг в 2004 г., а в 2005 г. продуктивность коров повысилась до 1339 кг (табл.5). Такое повышение продуктивности связано с появлением заинтересованности населения к реализации молока. Этому способствовали дотационные платы за сданное количество молока. Продуктивность коров в 2005 году повысилась по сравнению с 2000 годом только на 98 кг, т. е. с 1241 кг до 1339 кг. При этом, если продуктивность коров в сельхозпредприятиях за этот период снизилась с 1586 кг до II19 кг, т.е. на 467 кг, то в крестьянских хозяйствах с 1737,0 кг до 1406,0 кг, т. е. на 331,0 кг, а в личных хозяйствах населения по сравнению с 1995 г. к 2004 г. увеличилась на 681,0 кг (с 1484 кг до 2Ї65 кг) (рис.3). Такое увеличение продуктивности коров достигнуто за счет сокращения поголовья коров с 73,6 тыс. голов в 2000 г. до 58,9 тыс. голов к 2004 г., т. е. на 14,6 тыс. голов. Видимо, такое сокращение привело к повышению продуктивности коров за счет улучшения кормления коров. Кроме того, здесь также сыграла роль повышение закупочной цены молока.
Продуктивность коров по формам хозяйств, кг
Примечание: Е- Все категории хозяйств; 3- Сельскохозяйственные предприятия; Ш- Крестьянские (фермерские) хозяйства; Й- Подсобные хозяйства предприятий; - Личные подсобные хозяйства.
Таким образом, сегодня в республике основным производителем молока стали личные хозяйства населения и крестьянские хозяйства, что требует особого подхода в создании молокоперерабатывающих предприятий. Для создания того или иного вида молокоперерабатывающих предприятий по зонам, улусам имеет важное значение знание, какое количество производится, так как эффективность работы предприятий зависит от обеспечения их собственным молочным сырьем.
Производство молочных продуктов по сезонам года
В рациональном использовании произведенного молока, а также для планирования работы перерабатывающих предприятий огромное значение имеет производство молочных продуктов по сезонам года.
Учитывая это, нами исследованы состояние заготовки и производство молочных продуктов по сезонам года.
Заготовка молока по месяцам. Из данных, представленных в рисунке 6 видно, что заготовка молока с 2000 по 2005 гг. постепенно увеличивалась, что связано с созданием материально-технической базы переработки и хранения молока. В 2005 г. было заготовлено по республике составило 83,66 тыс. тонн, в том числе в первом квартале заготовлено 4,7%, во втором — 19,5%, в третьем — 60,0% и в четвертом — 15,2% молока.
Месячное производство цельномолочных продуктов из местного сырья. Из представленных в таблице 24 данных видно, что за последние три года (2002, 2003, 2005 годы) цельномолочных продуктов из местного сырья производилось с января по март месяцы 15,9%, с апреля по июнь — 24,1%, с июля по сентябрь — 35,6%, а в четвертом квартале — 24,4% (рис. 6).
Доля местного производства в валовом производстве цельномолочных продуктов составила за эти годы, соответственно, по этим срокам 48,1 %, 58,8%, 65,2%, 55,3% , а в годовом валовом производстве составила в среднем 60,9% (рис.7).
Ш - произведено всего, тыс. т. - произведено из местного сырья, тыс.т.
Эти данные говорят, что в республике доля местного молока в валовом производстве цельномолочной продукции недостаточно высока.
Производство сливочного масла. В республике за последние годы производится от 2300 до 3011 тыс. тонн сливочного масла из местного сырья из которых основная доля производится в летние месяцы (табл. 25).
Из данных таблицы 25 видно, что в I квартале производится 2,0%, во П-м квартале— 11,5%, в Ш-м квартале — 61,9% и в IV квартале — 17,6%.
На производство до 3000 т сливочного масла расходуется до 63,2 тыс. тонн молока. При этом образуется до 60,3 тыс. тонн вторичного молочного сырья в виде обезжиренного молока, пахты, из которых используется небольшая доля для питания человека.
Высокий уровень объема производства масла связан с сезонностью производства молока, когда 60-70% производимого молока приходится на летние месяцы, что связано с отсутствием хорошей транспортной связи и приводит к изолированности производителей от основных рынков сбыта. Увеличению доли производства масла также способствует небольшой объем цельномолочной продукции с длительным сроком хранения, производство которых требует дорогостоящего высокотехнологичного оборудования. Так, в настоящее время в республике только 6 предприятий имеют линии по производству с длительным сроком хранения (ОАО «Якутский гормолзавод», СХПК «Чурапча).
Исходя из вышеизложенного следует, что одной из важнейших задач переработки молока является полная переработка вторичного молочного сырья, увеличение ассортимента цельномолочной продукции с длительными сроками хранения на основе создания на отдаленных участках современных молокоперерабатывающих предприятий со специализированной холодильной техникой для хранения, транспортировки сырья и готовой продукции, а также организация оптовых рынков.
Модульные молочные комплексы ММК-(5-7)
Технологический процесс переработки молока в молочном комбинате.
Молоко охлажденное, поступающее в молокоперерабатывающий цех, принимается через блок приемки в два молокоохлаждающие танка вместимостью по 4000 литров каждый.
Для обеспечения сложного технологического процесса молочный комбинат оснащен современным оборудованием зарубежных и отечественных производителей технологического оборудования (приложение 1).
Молочный комбинат включает следующие основные блоки:
— Блок приемки и охлаждения молока. Приемка, учет, охлаждение ведется автоматически, молоко охлаждается до + 5С в потоке. Здесь впервые применен блок автоматического учета, очистки, приемки и охлаждения молока в закрытом потоке, что исключает дополнительное загрязнение молока.
Блок приемки состоит из насоса, фильтра, воздухоочистителя, молокопровода, пластинчатого охладителя, счетчика молока и пульта управления. Все эти узлы смонтированы компактно на одной раме, погрешность учета 0,2%.
— Блок хранения молока. Хранение производится в молочных танках объемом по 4000 литров (производство Италия) 2 шт. Имеется автоматическая система охлаждения и мойки молочных танков. В них заданная температура поддерживается автоматически.
Мойка танка управляется автоматическим блоком. После опорожнения емкости автоматически включается блок нагрева воды, насос-дозатор забирает нужную дозу моющего раствора и подает на моющую головку, что исключает ручную мойку танка.
— Блок пастеризации и охлаждения. Он состоит из пластинчатого пастеризатора, секции регенерации и охлаждения молока на 3000 л/час.
Охлажденное молоко по трубопроводам подается на пастеризационно-охладительную установку ПОУ-ЗМ 3000 л/час. Преимущества данной установки перед другими российскими аналогами: высокий коэффициент регенерации тепла Кр=0,9, резиновые уплотнения на пластинах закрепляются посредством специальных клипс, что позволяет многократно разбирать пластины для промывки. Регистратор температуры ленточного типа.
Одновременный подогрев молока и пастеризация обезжиренного молока
— это одно из главных достоинств блока пастеризации и охлаждения. Потехническому заданию ОАО «Агротехнология» заводом изготовлен блок нагрева пастеризатора в виде медно-паяного теплообменника. Это новое техническое решение.
На ПОУ-ЗМ молоко проходит тепловую обработку по следующим температурным режимам:
— подогрев молока от 5С до 45С, сепарирование молока 45С, пастеризация 78С, охлаждение молока до 5С;
— кисломолочные продукты: нагрев молока от 5С до 45С, гомогенизация 65С, пастеризация 85С, заквашивание 35-40С.
Из пастеризационно-охладительной установки молоко поступает через сепаратор и гомогенизатор в емкости для пастеризованного молока 1000 литров
- 1 шт., кисломолочных продуктов по 630 л — 2 шт., по 350 л — 2 шт., сливки по 630 л. — 1 шт. Пастеризация и созревание сливок производится непосредственно в сливкосозревательной емкости.
— Блок упаковки молока и молочных продуктов в пакеты «Пюр Пак». Пастеризованное молоко и кисломолочные продукты упаковываются на автомате Я1-ОРП в картонную упаковку Пюр-Пак.
— Линия творога и сырного производства. Для производства мягкого сыра впервые применена сырная ванна с автоматическим вымешиванием сырного зерна. В перспективе, при больших объемах заготовки молока можно вырабатывать твердые сыры. Мягкий сыр разрезается в бруски и упаковывается в вакуумную упаковку.
Творог упаковывается по 200 грамм, также как и масло, на линии расфасовки в кашированную фольгу. Оборудование цеха производства творога позволяет полностью собирать сыворотку и вырабатывать из нее сывороточные напитки.
Для производства творога и мягкого сыра используется оборудование:
— творожная ванна 2500 литров;
— охладитель творога барабанного типа;
— сырная ванна 2000 литров;
— пресс-тележка;
— пневматический прессователь сырного зерна.
— Блок упаковки, расфасовки масла и творога. Масло сливочное и творог упаковываются в картонные короба с последующей расфасовкой по 200 грамм на линии расфасовки масла.
— Централизованная линия охлаждения. Выпускаемый продукт охлаждается через водоохлаждающую установку с аккумулятором холода вместимостью 10м3;
— Блок хранения готовой продукции. Охлаждение молока после тепловых процессов осуществляется от централизованной станции охлаждения, где ОАО «Агротехнология» применило собственное техническое решение: использование естественного холода при получении ледяной воды. Для этой цели установлена аккумулирующая емкость 10 м3 В летнее время она служит для накопления ледяной воды, а в зимнее время - для естественного охлаждения воды.
Для хранения готовой продукции используются холодильные камеры с температурой для цельномолочной продукции + 5С, для сливочного масла — 18С.
