Глубокая переработка отходов животноводства

+7(495)745-73-63 Москва, ул. Рябиновая, д.41 Вопросы и ответы

Глубокая переработка отходов животноводства

Материал подготовлен специалистами ФГБНУ «Росинформагротех»

Современный уровень развития мясной отрасли АПК требует принципиально нового подхода к проблеме комплексного использования всех видов продукции. В этом отношении утилизация побочного сырья вместо его полноценной и глубокой переработки — не только потери ценного пищевого и кормового белка, но и огромные денежные убытки, приводящие к повышению себестоимости мяса. 

Сегодня работу с побочным сырьем в России осуществляет только ряд крупных компаний. По нормативам и примерным подсчетам в нашей стране может быть получено порядка 1888 тыс. т подобных ресурсов, однако фактически собирается только около 30 процентов данного объема. При этом на многих предприятиях предпочитают не заниматься переработкой побочных продуктов, хотя данное решение могло бы обеспечить высокие показатели рентабельности производства и увеличить доходность, которая сегодня составляет лишь 3–4 процента, практически в три раза.

ПРОГРАММА РАЗВИТИЯ

В процессе убоя, разделки крупного, мелкого рогатого скота и свиней, обработки продуктов убоя и производства мясных изделий предприятия отрасли получают не только основной товар, но и до 40 процентов побочных материалов и отходов. К этой категории относятся субпродукты, не направленные в пищу как главное сырье, кровь, кость, шкуры, кишки, жир-сырец, эндокринно-ферментные и специальные вещества, содержимое желудочно-кишечного тракта и непищевое сырье. Все это используется для изготовления некоторых видов пищевой продукции, фармацевтических препаратов, кормовых и технических товаров, кожевенных, меховых изделий и другого.

Побочное сырье — источник ценного животного белка, дефицит которого в рационе населения России увеличивается с каждым годом. Кроме того, эффективное и полное использование крови и кости на предприятиях первичной подготовки может обеспечить дополнительную прибыль порядка 380 млн рублей в расчете на прогнозируемый объем переработки скота в 2020 году. По этой причине «Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельхозпродукции, сырья и продовольствия на 2013–2020 годы» предусмотрены мероприятия по развитию переработки продукции животноводства. Согласно документу, планируется увеличить сбор и обработку сопутствующих сырьевых ресурсов для получения разных видов товаров и довести интегрированный показатель глубины переработки до 90–95 процентов.

Табл. 1. Объемы образования продуктов убоя по видам скота

НАИМЕ-НОВАНИЕ СЫРЬЯ

КРС

СВИНЬИ

МРС

ВСЕГО, ТЫС. Т

СРЕДНИЙ НОРМА-ТИВНЫЙ ВЫХОД, %

%

ТЫС. 
Т

%

ТЫС. 
Т

%

ТЫС. Т

МЯСО НА КОСТЯХ:

45

1309,3

61

2202,8

38

162,6

3674,7

52,9

— МЯСО

35,5

1032,9

53

1913,9

28,8

123,2

3070

44,2

— КОСТЬ

9,5

276,4

8

288,9

9,2

39,4

604,7

8,7

СУБПРОДУКТЫ

10,4

302,6

10

361,1

7,8

33,4

697,1

10

КИШКИ

2

58,2

3

108,3

2,3

9,8

176,3

2,5

ШКУРЫ

7

203,7

6

216,7

10

42,8

463,2

6,7

ЖИР-СЫРЕЦ

3,1

90,2

3

108,4

1,9

8,1

206,7

3

КРОВЬ:

3,1

90,2

3

108,4

3,2

13,7

212,3

3,1

— ПИЩЕВАЯ

1,5

43,6

1,5

54,2

97,8

1,5

— ТЕХНИЧЕСКАЯ

1,6

46,6

1,5

54,2

3,2

13,7

114,5

1,6

ЭНДОКРИННО-ФЕРМЕНТНОЕ И СПЕЦИАЛЬНОЕ СЫРЬЕ

0,4

11,6

0,2

7,2

0,6

2,6

21,4

0,3

СОДЕРЖИМОЕ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА

16,8

488,7

8

288,9

23,5

100,5

878,1

12,6

НЕПИЩЕВОЕ СЫРЬЕ

12,2

355

5,8

209,4

12,7

54,3

618,7

8,9

ПРОИЗВЕДЕНО НА УБОЙ СКОТА (ЖИВАЯ МАССА)

100

2909,5

100

3611,2

100

427,8

6948,5

100

УБОЙНАЯ МАССА

58,5

1702,1

74

2672,3

47,7

204,1

4578,5

65,9

 

ПЕРСПЕКТИВНАЯ ПЕРЕРАБОТКА

Основными направлениями возможного использования побочного мясного продукта являются пищевая и кормовая, медицинская и техническая отрасли. Однако коэффициент применения подобного сырья в России остается очень низким, а большая его часть утилизируется. Так, по данным Росстата, в 2013 году в нашей стране было собрано лишь 9,07 т поджелудочной железы коров, что составляет 1,8 процента от нормы, 7,65 т поджелудочной железы свиней, 0,009 т задней доли гипофиза и 8,89 т желчи КРС, что равняется только 0,8 процента от возможного объема. При этом в том же году в РФ было ввезено 61 т сычужного фермента реннина и 2,5 т гепарина. В 2014 году импорт лизина в нашу страну составил 83,6 тыс. т, а отечественное производство — менее 20 т. Помимо этого, в последние годы практически прекратилась выработка пищевого желатина, однако объемы его поставок из-за рубежа выражаются в 5,6 тыс. т ежегодно.



В связи с подобными неутешительными показателями в нашей стране необходимо развивать несколько направлений переработки и использования побочных ресурсов. Так, для последующего производства пищевых продуктов, например ливерных колбас, студней, низкосортных мясных изделий и прочего нужна переработка малоценных субпродуктов, отходов II категории и кишечного материала в пасты и эмульсии. Данное решение позволит увеличить ресурсы животного сырья за счет высвобождения соответствующих объемов натурального мяса — порядка 10–15 процентов от живой массы убойного скота. Помимо этого, следует увеличить объемы получения пищевой, лечебно-профилактической, технической и кормовой продукции из крови, например кровяной муки, сухих животных кормов, черного технического альбумина и других ценных товаров. Кость может применяться в пищевых целях для выработки сухих концентратов первых обеденных блюд, бульонов и завтраков, жира, паштетов, продуктов питания лечебно-профилактического действия, лечебных препаратов для регулирования фосфорно-кальциевого обмена. Кроме того, она пригодна для производства желатина, кормовой муки, кормления пушных зверей и изготовления товаров народного потребления — различных поделок. Механическая дообвалка кости позволяет использовать костный остаток для получения пищевого жира, сухих бульонов и кормовой муки.

ВНУТРЕННИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Не менее важным и полезным является эндокринно-ферментное сырье, которое можно использовать для изготовления отечественных медицинских и ветеринарных препаратов для профилактики и лечения ряда заболеваний. За последние годы сбор этого материала практически прекратился, в результате чего выпуск российских медикаментов сократился. В частности, сегодня выработка в нашей стране инсулина осуществляется только из импортного продукта. Поэтому при условии сбора эндокринно-ферментного и специального сырья по нормативам потребности в нем для медицинских целей и изготовления сыров могут полностью удовлетворяться за счет внутреннего ресурса. Кроме того, в России необходимо наращивать объемы сбора непищевого сырья, к которому относятся продукты переработки скота низкой ценности, — бараньи головы без языков и мозгов, пищеводы, трахеи, аорты, путовый сустав и так далее. В эту группу входят ветеринарные конфискаты, полученные после экспертизы внутренних органов убойных животных, а также непищевые отходы от убоя и разделки туш скота, мяса на мясоперерабатывающих предприятиях: обрезь от зачистки туш, отходы кишок и шлям, желчные пузыри, мясокостные опилки от распиловки, жир-сырец, непригодный для пищевых целей, и тому подобное. Данные виды побочного сырья пригодны для получения различных продуктов: вареных и сухих кормов животного происхождения, например мясокостной муки, технического и кормового жира.

В мясной отрасли в процессе производства образуются и другие остатки, которые в современных условиях могут эффективно применяться. К ним относится жиросодержащее сырье, возникающее на первых стадиях очистки сточных вод предприятий данного сегмента, то есть отходы после решеток и пенная масса жироловок, а также твердые остатки, обезвреживание которых ранее осуществлялось путем сбора, компостирования и использования в качестве удобрений или частично при выработке кормовой муки. Сейчас ведутся научные исследования, которые позволят решить проблему экологической безопасности для животноводческих ферм. Внедряются новые технологии переработки жиросодержащих отходов для получения биогаза, жидкого и твердого биотоплива в качестве альтернативы существующим видам горючего.

ПОЛЬЗА КРОВИ

В большинстве стран на пищевые цели направляется примерно 20–30 процентов крови убойных животных. В Англии этот материал применяется при производстве пудингов, кровяных хлебов, в Германии — зельцев и колбас для усиления окраски вареных изделий. В Дании в колбасные продукты добавляют до 10 процентов плазмы крови, а чешские специалисты в целях более широкого использования этого сырья при выработке мясных изделий предлагают включение эмульсий, которые обычно готовят из крови, жира, воды и казеината натрия.

Кровь — один из наиболее ценных видов побочного сырья. Однако сейчас на пищевые и технические цели во время убоя скота в России она практически не собирается, хотя был разработан ряд отечественных технологий для ее применения в данном направлении. Так, во ФГБНУ «ВНИИМП им. В. М. Горбатова» была создана методика использования плазмы крови в количестве 15, 20 и 25 процентов взамен 3, 4 и 5 процентов свинины или 4, 5 и 6 процентов говядины соответственно при производстве вареных колбас. Плазма крови, или светлый пищевой альбумин, нашла применение при выпуске майонеза — ею можно заменять яичный порошок. Технология изготовления этого продукта была разработана сотрудниками ФГБНУ «ВНИИМП им. В. М. Горбатова», Московского филиала ФГБНУ «ВНИИ жиров» и московского маргаринового завода. Методика предусматривает использование 125 кг плазмы пищевой крови или 80 кг сухого альбумина, предварительно растворенного в воде температурой 50–55ºС, для производства 1000 кг майонеза. Новый способ позволил исключить из рецептуры дорогостоящий яичный порошок и улучшить биологическую ценность продукта.

Черный пищевой альбумин также является важным ингредиентом для получения средств антианемического действия. Специалистами были разработаны технологические процессы производства новых продуктов функционального назначения на основе черного альбумина и белково-минеральной части кости. Благодаря наличию кальцийсодержащих солей их применяют для повышения содержания гемоглобина в крови пациентов, а также в целях профилактики и лечения детского рахита и остеопороза.

НОВЫЙ АССОРТИМЕНТ

Кость можно использовать, в первую очередь, для производства пищевого жира, мясной массы, мясокостных полуфабрикатов, сухих бульонов и других товаров, а также кормов, клея и желатина. Для получения сухого белкового продукта применяется специальный комплект оборудования для переработки кости. Он включает автоклав, то есть аппарат для вытопки жира, сушильную установку распылительного типа или с виброкипящим слоем инертного материала, а также механизм для очистки жира методом сепарирования или отстаивания. Сухие пищевые бульоны нашли применение вместо мяса при изготовлении концентратов супов и соусов. Ассортимент подобных продуктов был разработан сотрудниками ФГБНУ «ВНИИМП им. В. М. Горбатова» и ОАО «Комбинат детского питания и пищевых концентратов». По показателям сухая смесь, приготовленная на основе кости и костного остатка убойных животных, а также отходов от обвалки птицы методом прессования обладает высокими качественными характеристиками, не уступающими по своим свойствам импортным продуктам известных брендов.

В ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» была разработана технология приготовления пшеничного хлеба с использованием сухого белкового полуфабриката. Она позволила сократить продолжительность брожения теста в девять раз, уменьшить затраты основного сырья на 1,5–2 процента, увеличить содержание в продукте аминокислоты лизина и белка на 3,4 процента, а также повысить биологическую ценность хлеба на 22 процента. Сухой белковый полуфабрикат нашел применение в качестве заменителя яйцепродуктов в технологиях изготовления бисквита и нового сахарного печенья, разработанных специалистами этого же вуза. Его общее количество в рецептуре составляет 12 процентов к массе муки. Благодаря этому биологическая ценность изделий повышается на 31,9 процента по сравнению со значением контрольных образцов.

Представляет практический интерес применение сухого пищевого бульона на основе кости, пшеничной хлебопекарной и кукурузной муки для производства сухих завтраков. Этот самостоятельный продукт питания содержит весь комплекс незаменимых аминокислот, жиров с высокой концентрацией ненасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот и углеводов. Помимо этого сухие завтраки, выработанные по данной технологии, могут использоваться в качестве закуски.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Широкий ассортимент фаршевой продукции можно получать на основе белково-жировых и крове-углеводно-жировых эмульсий, для изготовления которых предусматривается применение говяжьего и свиного жира-сырца. Разработанная методика делает возможным снижение расхода свинины в среднем на 50 процентов при выпуске вареных колбас и сосисок, что актуально для действующих предприятий мясной промышленности в современных условиях.

Среди зарубежных разработок представляет интерес технология получения функциональных животных белков шведской фирмы Alfa Laval. Предлагаемый материал является альтернативой соевым изолированным белкам, и его можно использовать при производстве мясных продуктов для замены мяса, повышения пищевой и биологической ценности, улучшения органолептических свойств, усиления мясного вкуса и снижения себестоимости изготавливаемой продукции. Для переработки и получения подобного материала можно использовать различное побочное сырье, например любые виды пищевой бескостной обрези, высокожирные фарши после механической дообвалки костей, соединительную ткань и жир. Технология отличается экономичностью: она позволяет снизить потребление энергии и воды во время производственного процесса.

ПРОИЗВОДСТВО ФЕРМЕНТОВ

С точки зрения глубины переработки можно эффективно использовать мясное сырье как вспомогательное средство для пищевой промышленности, например, в качестве ферментов для сыроделия. В основе технологии производства данной продукции лежит способность молока коагулировать в казеиновый комплекс под воздействием протеолитических веществ, получивших название молокосвертывающих. Наиболее известным материалом, традиционно применяемым для коагуляции, является сычужный фермент реннин, или химозин. Он относится к классу аспартатных протеиназ и обычно находится в соке четвертого отдела желудка телят. Разработка ферментных препаратов выступает одним из важнейших и перспективных направлений развития биотехнологии. Данные вещества помимо пищевой промышленности применяются при выпуске моющих средств, в спиртовом, кожевенном производстве, а также в сельском хозяйстве в качестве кормовых добавок. Еще несколько лет назад объем российского рынка ферментных компонентов оценивался в 183 млн долларов с прогнозируемым ежегодным темпом роста в 10 процентов.

Табл. 2. Ферменты для пищевой промышленности

Ферменты

Сырье для их получения

Молокосвертывающие ферменты

слизистые оболочки желудков свиней и сычуга КРС; высушенные сычуги телят, ягнят и козлят

Альфа-амилаза

поджелудочные железы крупного рогатого скота и свиней

Липаза

желудки, преджелудки, сычуги, слюнные железы крупного рогатого скота

Каталаза

печень крупного рогатого скота, лошадей

Фосфолипаза

поджелудочные железы телят, ягнят, козлят

 

Сегодня в нашей стране промышленная база получения ферментов практически отсутствует, а общий объем выпуска не превышает трех тысяч тонн. При этом большая часть продукции — порядка 10 тыс. т — импортируется. Основными потребителями отечественных ферментов и подобных препаратов являются спиртовая отрасль и кормопроизводство. Остальные сегменты пищевой промышленности предпочитают использовать иностранные вещества, что связано, в первую очередь, с отсутствием масштабного российского производства.

ДОБАВКИ ДЛЯ КОРМОВ

Отходы мясной отрасли могут применяться для различных целей в кормовой промышленности. Так, в ФГБНУ «ВНИИМП им. В. М. Горбатова» была разработана принципиально новая технология получения кормовой костной муки высокой биологической ценности. Методика позволяет кратковременно обрабатывать кости при умеренных температурах сухим способом. Для ее реализации также была создана специальная технологическая линия производительностью 250 кг/ч. Процесс обезжиривания осуществляется в две стадии: сначала в течение 11 минут за счет кондуктивного нагрева до 85–90ºС с непрерывным отводом вытопленного жира и образовавшихся соковых паров, а затем путем фильтрационного центрифугирования в течение 3–4 минут при 70–80ºС. Обезжиренный материал подвергают непрерывной сушке в течение 30–35 минут, затем его измельчают и просеивают. Такая костная мука содержит в среднем на 70 процентов больше протеина, чем выпущенная по традиционной технологии. Помимо этого достоинствами данной методики являются сокращение продолжительности процесса в 4–5 раз, применение умеренного температурного режима взамен жесткого, увеличение выхода жира до четырех процентов по сравнению с показателями переработки в автоклавах. Более того, обеспечивается прибавка количества кормовой муки на 4–6 процентов за счет исключения потерь белковых веществ с бульоном и сокращается расход горячей воды почти в три раза. Отличает данную технологию ее экологичность, достигаемая за счет устранения образования сточных вод и вентиляционных выбросов, содержащих неприятно пахнущие газы.

Рис. 2. Схема технологического процесса получения функциональных животных белков

2

Среди зарубежных разработок представляет интерес линия шведской фирмы Alfa Laval. На ней осуществляется непрерывная влажная переработка в жир и муку побочных продуктов мясного производства — жировой ткани, крови, костей. Время нахождения материала в нагревателе с точно контролируемой в диапазоне 65–95ºС температурой может составлять около пяти минут в зависимости от типа сырья и вида конечной продукции. Скоростной нагрев достигается за счет впрыскивания горячего пара непосредственно в отходы. По данным изготовителя, при использовании подобных технологических линий расход энергии снижается на 30 процентов по сравнению с энергопотреблением при сухом способе производства. Данный факт объясняется применением технологии механического удаления отработанной воды с помощью декантера и сепаратора.

СУХАЯ ОБРАБОТКА

Производство белковых кормов животного происхождения методом сухой экструзии позволяет совместить ряд операций: практически одновременно перемешивать, сжимать, нагревать, стерилизовать, варить и формовать продукт. Данный процесс осуществляется быстро и непрерывно в одной машине — экструдере. Для уменьшения влажности измельченные мясокостные отходы смешивают с сухим растительным наполнителем в соотношении 1:3–5. В качестве наполнителя обычно используют фуражное зерно, но возможно также применение некондиционного сырья и зерновых отходов — отрубей, сухих шротов, жмыха, мезги, пивной дробины и тому подобного.

Первые линии по переработке отходов животного происхождения способом сухой экструзии появились в США в конце 1990-х годов. Пионерами были компании Wenger и InstaPro. Технология первого предприятия включает предварительную термообработку смеси в кондиционере специальной машины, экструдирование с пропариванием и сушку полученного продукта. Недостатком методики можно считать то, что помимо электроэнергии возникает необходимость в применении других энергоносителей — пара и газа. Технология второй фирмы не требует пропаривания, однако влажность получаемого экструдата превышает 14–16 процентов, по причине чего существует потребность в его дополнительном подсушивании.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ

Сегодня аналогичное оборудование производится и российскими компаниями: ЗАО «Экорм», ЗАО «Инженерный центр “Грант”» и другими. Так, технология «Агро-3. Экология» предусматривает смешивание сырья в соотношении 1:1 и предварительную сушку в пневматической сушилке. В результате объем конечного продукта примерно равен количеству исходных мясокостных отходов, а его питательная ценность существенно возрастает. В частности, содержание протеина увеличивается до 25–30 процентов. При этом себестоимость кормовой добавки составляет 7–8 руб/кг при цене растительного компонента пять рублей за килограмм. Технологический процесс экструзионной переработки отходов ЗАО «Экорм» состоит из измельчения, смешивания полученной массы в определенной пропорции с растительным наполнителем, экструзии смеси, охлаждения и затаривания. Способ принудительного пневмоотвода пара из экструдата исключает необходимость использования дополнительных сушильных устройств. Кроме того, уменьшается время температурного воздействия на продукт. Полученный корм пригоден для длительного хранения даже при значительной влажности исходного сырья.

Среди положительных примеров внедрения технологий глубокой переработки мяса можно отметить одно из предприятий Группы компаний «Агропромкомплектация», запущенное в 2016 году в Железногорском районе Курской области. По уровню технологического оснащения завод занимает лидирующие позиции в России и Европе. Помимо производства свинины на предприятии предусмотрен выпуск кормовой муки и технического жира, а появление современных комплексов позволяет поставлять на рынок продукцию высокой степени обработки. Проектная мощность площадки по забою и переработке скота составляет 1,8 млн голов в год, по производству мяса — 200 тыс. т, кормовой муки — шесть тысяч тонн, технического жира — 2,4 тыс. т в год.

Таким образом, более глубокая переработка животноводческих отходов обеспечивает комплексное и рациональное использование побочного сырья, что позволяет свести до минимума объемы неиспользуемых остатков в мясной промышленности и способствует повышению экологизации данной отрасли АПК. При этом одними из наиболее перспективных направлений использования полученных продуктов являются пищевая и кормовая промышленности.

16 марта 2018 12:40

Источник: Агробизнес