Лонгриды 23 августа 2024 Г. 13:20,

Разбор Творожная сыворотка: способы и перспективы переработки

erid: 2SDnjcSJY3U, erid: 2SDnjdwmofp
В России сложилась уникальная ситуация: творожной сыворотки в стране производится больше, чем подсырной благодаря тому, что наша страна одна из немногих в мире с высоким потреблением творога. Такая сыворотка отличается повышенной кислотностью и более низким содержанием белка, а значит имеет специфику в переработке и дальнейшем использовании. Последние годы отечественные предприятия активно наращивают производство творога и внимательно изучают возможности переработки творожной сыворотки, и именно об этом мы расскажем в четвертом материале нашего проекта «Молочные компоненты», подготовленном совместно со специалистами компаний «Кизельманн», «Бассон» и Streda Consulting.

Утилизировать или перерабатывать

По оценкам Streda Consulting ежегодно в молочной отрасли России вырабатывается около 8 млн т сыворотки, из которых около 60% относится к «кислым» видам - творожной, йогуртовой или казеиновой. Это значительный ресурс ценного по составу сырья, но, к сожалению, пока слабо задействованный в цепочке добавленной стоимости и формировании доходности в отрасли.

Еще не так давно сыворотку утилизировали как невостребованный побочный продукт, но сейчас ее воспринимают как ценный сырьевой ресурс. При этом если с переработкой и сбытом подсырной сыворотки никаких проблем нет, то что делать с кислой творожной сывороткой, многие производители просто не знают и вынуждены дважды терять деньги – сначала теряя ценное сырье и затем неся дополнительные затраты на его утилизацию.

Переработка творожной сыворотки осложняется ее высокой кислотностью, повышенным содержанием минеральных веществ, присутствием микробных метаболитов после молочнокислой ферментации и рядом других особенностей.

В Европе вопрос переработки любых побочных продуктов уже давно встал достаточно остро – экологические требования и высокая стоимость электричества, газа и воды вынуждают производителей активно искать возможность оптимизации затрат, в том числе благодаря возможности возвращать вторичные продукты обратно в производство. В России эти тренды также постепенно набирают обороты, ужесточаются экологические требования и штрафы за сброс в канализацию стоков с повышенной кислотностью и содержанием белка. Именно поэтому сегодня в России компании начинают активно вкладываться в оборудование по переработке сыворотки, поскольку видят в этом возможности для дополнительного заработка. Особенно остро данный вопрос встает для предприятий, которым необходимо инвестировать в локальные очистные сооружения, нагрузка на которые при наличии кислой сыворотки возрастает кратно (подробнее о технологиях утилизации сыворотки смотрите в нашем вебинаре компаний «Кизельманн» и KWI).

«Творожную сыворотку можно и нужно возвращать в производство, и если 15 лет назад еще можно было встретить компании, которые лучшим вариантом для себя видели ее утилизацию, то сейчас все больше предприятий закупают оборудование для переработки или хотя бы задумываются над тем, как использовать это ценное сырье», - подтверждает генеральный директор компании «Кизельманн» Сергей Баранов.

Сухая творожная сыворотка

– Выбор способа переработки творожной сыворотки напрямую зависит от того, каково ее дальнейшее применение, – поясняет управляющий партнёр компании «Бассон» Башир Узденов.

Наиболее очевидным вариантом, как и в случае с подсырной сывороткой, является сгущение на установках нанофильтрации с последующей сушкой.

«Однако без дополнительной деминерализации такая сыворотка непригодна для использования в пищевых продуктах, поэтому единственным потребителем полученного продукта могут быть только производители кормов для животных (ЗЦМ, СЖК и т.п.), которые имеют возможность адаптировать свои рецептуры под специфический минеральный профиль творожной сыворотки. При этом они обязательно запросят ощутимый дисконт к цене подсырной сыворотки, что в периоды низких цен и/или избытка подсырной сыворотки может сделать сушку творожной сыворотки экономически нецелесообразной», – поясняет генеральный директор Streda Consulting Алексей Груздев.

Сывороточные напитки

Второй наиболее очевидный вариант переработки творожной сыворотки – деминерализация, но на поверку он может оказаться самым сложным и дорогим. Дело в том, что удаление одновалентных солей на установках нанофильтрации позволяет получить довольно низкую степень деминерализации – не более 30%. Однако такая сыворотка уже может использоваться в сывороточных напитках, которые становятся все более популярными на фоне развития трендов ЗОЖ. Но и в этом случае появляются свои сложности (подробнее о рынке сывороточных напитков, и наиболее успешном кейсе бренда «Мажитель»).

Деминерализация творожной сыворотки

Для получения возможностей использования творожной сыворотки в рецептурах кисломолочных продуктов или пищевого качества сухой сыворотки ее необходимо дополнительно отправить на электродиализ, после которого можно получить степень деминерализации в 50% или даже 70%. «Правда, здесь нужно быть осторожными, – предупреждает Сергей Баранов. Во-первых, такая сыворотка может отслаиваться (хотя, например, для питьевых йогуртов это не проблема, так как их в принципе рекомендуют взбалтывать перед употреблением). Во-вторых, объемы сыворотки в рецептуре не должны превышать 5-6%, иначе портится цвет и вкус продукта. И если цвет еще можно подкорректировать с помощью красителей, то вкус замаскировать намного сложнее».

Для того, чтобы успешно применять переработанную творожную сыворотку, нужно заранее рассчитать, какой ее объем может быть использован в условиях конкретного предприятия, поскольку из 100 т творожной сыворотки после нанофильтрации и электродиализа получается 28 т деминерализованного концентрата. «Даже при условии, что выпуск питьевых йогуртов допускает использование до 10% этого сырья в итоговом продукте, компания должна производить 280 т йогуртов, а далеко не все могут похвастаться такими объемами», – продолжает Сергей Баранов.

В случае последующей сушки сыворотки объемы ее выработки не так принципиальны, но за счет необходимости электродиализа творожная сыворотка значительно проигрывает в доходности подсырной, поскольку затраты на ее деминерализацию в 1,5-2 раза выше. «Когда цена пищевой сыворотки держится на высоком уровне в 800 - 1000 $/т, деминерализация, безусловно, экономически целесообразна, но в период низких цен сухая творожная сыворотка может стать убыточной даже по переменным затратам», – отмечает Алексей Груздев.

Микропартикулят сывороточных белков

Наиболее эффективный вариант переработки творожной сыворотки заключается в выделении самой ценной ее составляющей – сывороточных белков. Прогоняя сыворотку через установку ультрафильтрации, ее можно сделать более концентрированной (от 15 до 25 раз в зависимости от необходимого результата), после чего провести термическую обработку.

«Как ни странно, после сгущения бактериальный фон у творожной сыворотки выше, чем у подсырной. Обусловлено это тем, что творог сам по себе проходит через более высокую температуру в процессе производства, и бактерии, находящиеся в сыворотке, более термостойкие», – поясняет Сергей Баранов. Именно поэтому лучше выбирать микропартикуляцию, которая на оборудовании «Кизельманн» происходит при температуре в 95 градусов, что и помогает подавить бактериальный фон.

В процессе микропартикуляции меняются свойства сывороточных белков - термомеханическое воздействие на альфа- и бета-лактобулин приводит к их денатурации и агломерации в структуры, аналогичные по размерам жировым шарикам. В результате зеленовато-желтая сыворотка приобретает белый цвет и приятный сливочный вкус, несмотря на отсутствие в продукте жира. Далее получившийся сырьевой компонент можно использовать в производстве творога, йогуртов и различной кисломолочной продукции, а также в качестве стабилизатора и для улучшения текстуры продуктов.

Если сгустить 100 т сыворотки в 20 раз, мы получаем 5 т высокобелкового сырья, содержащего 50% белка в сухом веществе. Микропартикуляция в данном случае даже более выгодна по себестоимости, чем деминерализация и примерно равна стоимости обрата. При этом цена деминерализованного продукта или обрата на рынке очень волатильна, в то время как на микропартикулят цены более стабильны, как объясняет Сергей Баранов.

Возвращать сыворотку в производство очень выгодно: если заменить 500 литров микропартикулятом из 10 т подготовленной смеси для варки творога, то такой шаг добавит до 270 кг творога с каждой варки, поэтому окупаемость установок микропартикуляции не превышает 3 лет. Помимо творога можно получать высокобелковые йогурты, добавлять компонент в мороженое и десерты, а также разрабатывать различные функциональные продукты и спортивные коктейли (содержание белка и состав микроэлементов при этом можно регулировать под конкретные функциональные задачи). Сывороточные белки обладают набором незаменимых аминокислот, которые легко усваиваются и способствуют улучшению самочувствия, именно поэтому линейка продуктов на их основе в последнее время расширяется, следуя трендам ЗОЖ.

«В данном случае не стоит забывать, что после ультрафильтрации сыворотки у нас остается побочный продукт – пермеат, со сбытом которого при больших объемах могут возникнуть определенные сложности», – обращает внимание Алексей Груздев (об особенностях переработки и сферах применения пермеата читайте в следующих материалах Milknews).

Сыворотка от творожных продуктов

Помимо натурального творога, в России производятся значительные объемы творожных продуктов с использованием заменителей молочных жиров (ЗМЖ), что дает дополнительный ресурс сыворотки, но с ее переработкой возникают еще большие сложности.

Сыворотка, получаемая при производстве продуктов с ЗМЖ, – более сложный и специфический продукт. Деминерализация здесь фактически невозможна, так как при нанофильтрации остатки растительных жиров будут забивать мембраны, уточняет Сергей Баранов. «Полностью отмыть мембраны установок нанофильтрации от остатков растительных жиров практически невозможно, они быстро и безвозвратно деградируют и их приходится заменять. В этом случае также лучше применять ультрафильтрацию с высокотемпературными мембранами и дальнейшую микропартикуляцию – технологии, которые позволяют очищать мембраны при высокой температуре (около 85 °С)», – отмечает эксперт.

Порог выгодности

«Технические решения для конкретных предприятий разрабатываются исключительно индивидуально, но в целом при выборе способа переработки творожной сыворотки, необходимо учитывать 3 ключевых фактора: масштабы производства, варианты дальнейшего использования получившихся продуктов, объемы инвестиций и желаемого времени их окупаемости», – рассуждает Башир Узденов.

– Масштабы производства и объемы перерабатываемой сыворотки накладывают существенные ограничения на выбор технологического решения, – продолжает Сергей Баранов.

Например, небольшие предприятия могут использовать обратный осмос для концентрации сыворотки с последующей ее реализацией внутри индустрии, попутно получая воду на технологические нужды и экономя на транспортных затратах. Если говорить об установках нанофильтрации, то здесь минимальный порог объемов выпуска – 70 т сыворотки в сутки. При использовании нанофильтрации вкупе с электродиализом – от 100 т/сут, а ультрафильтрация и микропартикуляция позволяют работать и с 30 т/сут – такие проекты, по данным эксперта, в России уже реализованы.

Пока компаний, занятых переработкой именно творожной сыворотки, считанные единицы, и, к сожалению, далеко не все готовы делиться своими планами или особенностями работы уже введенных в строй линий. В частности компания «Вимм-Билль-Данн» использует творожную сыворотку для сывороточных напитков «Мажитель», производство которых организовано на Лианозовском и Царицынском комбинатах в Москве, а также на Тимашевском молочном комбинате в Краснодарском крае. Аналогичным образом поступает компания Health&Nutrition (напитки под брендом «Актуаль»), а избытки сыворотки поставляются компаниям-партнерам для дальнейшей переработки.

«Дмитрогорский молочный завод (входит в ГК «Агропромкомплектация») сейчас при объеме производства творога 20-22 тонны в сутки получает 80 тонн сыворотки, – делится исполнительный директор Дмитрогорского молочного завода Дмитрий Свирин. – Проведенная комплексная реконструкция и модернизация предприятия позволяет производить до 43 тонн творога в сутки и, соответственно, будет образовываться до 200 тонн сыворотки. На такой объем производства творога ДМЗ планирует выйти в ближайший год». ГК «Агропромкомплектация» завершает работы по строительству и запуску цеха по сгущению творожной сыворотки, при этом полученный продукт будет поставляться партнеру, который применяет сгущенную сыворотку в своем производстве.