Перспективы утилизации пивной дробины

PROTECTION OF THE ENVIRONMENT

COMPLEX USAGE OF RAW MATERIALS

деляли по общепринятым методикам.

По результатам изучения физико-химических показателей рыбных пельменей можно сделать вывод, что пельмени «Прибайкальские из омуля» и «Прибайкальские из сороги» по химическому составу практически не отличаются друг от друга. Например, массовая доля белка у пельменей из омуля составила 11,8 %, а из сороги - 11,9 %. Содержание жира было на уровне 10,510,8 %, а углеводов - 24,1 %.

Органолептический анализ рыбных пельменей (табл. 2) показал, что опытные образцы, изготовленные с использованием БЖЭ, отличались приятным вкусом и ароматом, имели упругую, однородную консистенцию. Наименьшее количество баллов было дано пельменям из сороги по показателю «вкус и запах», что связано со вкусоароматическими

свойствами данного рыбного сырья. В то же время полученные значения общей средней оценки пельменей характеризуют их как изделия очень хорошего качества.

В современном мире все больше учитывают сбалансированность продуктов по многим показателям. Так, оптимальное соотношение белка и жира в них - 1:1. Данное соотношение у пельменей «Прибайкальские» составило 1:0,9, что позволяет отнести их к сбалансированным продуктам питания.

Таким образом, в результате проведенных исследований была доказана перспективность использования БЖЭ в производстве пельменей из местных видов рыбного сырья.

ЛИТЕРАТУРА

1. Забалуева, Ю.Ю., Колесникова Н.В., Голова Е.А. Инновационные

Таблица 2

Органолептическая оценка качества рыбных пельменей

Пельмени Показатель Значение, балл

«Прибай- Внешний вид 7,5

кальские из омуля» Консистенция фарша (после термообработки) 7,8

Вкус и запах (после термообработки) 7,8

Общая средняя оценка 7,7

«Прибай- Внешний вид 7,5

кальские из сороги» Консистенция фарша (после термообработки) 7,6

Вкус и запах (после термообработки) 7,0

Общая средняя оценка 7,4

технологии сосисок из мяса рыбы// Пищевая промышленность. 2009. № 5. С. 10-11.

2. Салаватулина, Р.М. Рациональное использование сырья в колбасном производстве. - СПб.: Гиорд, 2005.

Ключевые слова: солодовая дробина; пивоварение; кормовые дрожжи; кормовые добавки; отходы; экология.

Key words: malt pellet; brewing; fodder yeast; fodder additives; a waste; ecology.

УДК: 663.4 + 502.3

Перспективы утилизации

пивной дробины

О.Н. Чечина, д-р хим. наук, доцент, А.В. Зюзина, А.В. Зимичев, канд. хим. наук, доцент

Самарский государственный технологический университет

Солодовая дробина образуется как остаток после отделения жидкой фазы - пивного сусла - в процессе фильтрации затора. Дробина состоит из жидкой (45 %) и твердой фаз (55 %). Твердая фаза дробины содержит оболочку и нерастворимую часть зерна. Состав дробины зависит от качества солода, количества несо-ложенного сырья, а также сорта изготовляемого пива.

На предприятиях пивоваренной промышленности России (более 400 предприятий) ежегодно скапливается большое количество дробины влажностью 70-80 %, которая содержит в среднем более 20 % сухих веществ с высоким уровнем протеина (12-15 %), превышающим почти в 3 раза его содержание в ячмене. Традиционно пивоваренные заводы России отличаются от подобных в развитых странах, где в технологической цепочке заложена операция

по сушке пивной дробины. За рубежом пивная дробина считается полноценным продуктом производства и находит широкое применение.

На полигонах пивоваренных предприятий России сегодня скопились сотни тысяч тонн пивной дробины. После захоронения они могут лежать в «могильниках» до 50 лет, активно загрязняя биосферу своими выделениями. Химические продукты распада, постепенно проникая в почву, отравляют грунтовые воды и земли.

Негативное воздействие на окружающую природную среду является платным. При этом предприятие-природопользователь платит дважды: за размещение негативно воздействующих на окружающую среду отходов на свалке - в федеральный (20 %) и краевой (80 %) бюджеты; за сбор и вывоз отходов на полигон предприятию, которое оказывает эти

услуги (затраты на перевозку отходов довольно высоки).

Порядок исчисления и взимания платы за негативное воздействие на окружающую среду установлен рядом законодательных актов Российской Федерации [4, 5]. Однако степень вредного воздействия пивной дробины на природную среду котируется как очень низкая, при которой экологическая система практически не нарушается. На основании этого в пределах установленных лимитов размещения отходов пивной дробины за 1 м3природопользователь должен заплатить 15 руб., но с учетом коэффициента, учитывающего экологические факторы и для Центрального экономического района РФ имеющего значение 1,6, -24 руб. Если же природопользователь не имеет соответствующих разрешений или превышает лимиты, то вся эта величина негативного воз-

^Ь\ХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ЦВТ ТЕМА НОМЕРА КОМПЛЕСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ

действия считается сверхлимитном, а при расчете платы к базовому нормативу применяется повышающий коэффициент 5, т. е. за размещение 1 м3 пивной дробины на свалке предприниматель должен заплатить 100 руб.

До момента транспортировки отходов пивной дробины на полигон она хранится на промплощадке предприятия. Нарушение предельного количества временного накопления на территории предприятия, сроков вывоза отходов сопряжено с наложением штрафных санкций. К

Таблица 1

Химический состав пивной дробины

Показатель Дробина

сырая сухая

Сухое вещество, г 232 887

Сырой протеин, г П мэм и г 58 2 2 217

лизин, 1 Метионин + цистин, г Гкшда к'пртидтк'д г 2,2 1 39 7,7 7,7 3,5 160

Сырая кле1ча1ка, 1 Безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ), г Сырой жир, г 107 17 406 60

Кальций, г к'дпмм г 0,5 0 3 3 1 7

кали й, 1 Фосфор, г 1,1 П Л 6,6 1 Q

Магний, г Натрий, г 0,4 0,65 1,9 3 9QO 290

железо, 1 Медь, мг 1 1 М 1-1 V м г 50 2,2 22 21,3 108

цинк, м1 Марганец, мг К СЧГЧ 3 П 1_"Г К Л Г" 8 П П1^ 37,6 П 2

кобалы, м1 Йод, мг 0,02 1 £ 0,2 0,1

Каротин, мг Витамин Е (токоферол), мг Рмтзьлли Д 1 ТМЭУМи 1 ллг 1,6 14 0 2 23

втамин В1 (1 иамин), м1 Витамин В2 (рибофлавин), мг ймтзклми Д [уппми! мг 0,2 0,3 510 0,6 0,6 0,9 1300 1300

ви 1амин Вд (холин), м1 Витамин В5 (никотиновая 5 IU 13 36

кислота), миг

Таблица 2

Кормовые достоинства пивной дробины

Показатель Дробина

сырая сухая

Корм. ед. 0,21 0,75

Обменная энергия ( РС), МДж 2,35 8,67

Обменная энергия (свиньи), МДж 2,04 7,61

Обменная энергия (овцы), МДж 2,35 8,67

Переваримый протеин (крупный рогатый скот), г 42 169

Переваримый протеин (свиньи), г 40 160

Переваримый протеин (овцы), г 42 169

тому же, внесение платы за загрязнение окружающей среды не освобождает природопользователей от выполнения мероприятий по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, а также от возмещения в полном объёме вреда, причинённого окружающей природной среде, здоровью и имуществу граждан, народному хозяйству.

Следует иметь в виду, что далеко не все полигоны принимают на захоронение отходы, которые могут повторно использоваться в хозяйственной деятельности, и поэтому затраты на перевозку оказываются весьма велики.

Пивоваренные заводы заинтересованы в продаже пивной дробины, особенно в теплый период года, когда она подвержена интенсивному разложению с массой неблагоприятных эффектов. Сбыт пивной дробины осуществляется по договорной цене. Так, например, К***ская пивоваренная компания продает этот вид отхода по цене 36-40 руб. за 1 т (конфиденциальная информация).

Следовательно, пивоваренным заводам РФ экономически не выгодно отправлять пивную дробину на свалку. Остается одно: такие отходы следует перерабатывать самостоятельно или продавать другим организациям. Однако желающих приобрести пивную дробину у российских пивоваров мало. Тому причиной - незнание всего потенциального спектра ее применения, слабая технологическая оснащенность и российский менталитет. Ежегодно на пивоваренном заводе средней мощности уходит в отходы 35 тыс. т пивной дробины. При таких масштабах умелое и бережное использование отходов и побочных продуктов не только может дать ощутимый доход переработчику этих отходов, но и устранить угрозу загрязнения окружающей среды.

Создавшаяся экологическая ситуация в России остро требует решения вопроса утилизации многотонных отходов пивной дробины.

Отходы пивоварения - это источник комплекса веществ с высокой пищевой ценностью и биологической активностью. В табл. 1 представлен химический состав свежей (сырой) и сухой пивной дробины (в 1 кг).

В процентном отношении состав сухой пивной дробины выглядит

следующим образом: влага -8,67 %; сырой протеин - 23,44 %; сырой жир - 7,75 %; сырая зола -2,5 %; сырая клетчатка - 14,3 %; безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) - 43,44 %; кальций - 0,37 %; фосфор - 0,5 %; марганец - 52 мг/ кг; цинк - 105 мг/кг; железо - 205 мг/кг; медь - 15 мг/кг; лизин -0,86 %; гистидин - 0,66 %; аргинин - 1,07 %; аспарагиновая кислота - 1,35 %; треонин - 0,77 %; се-рин - 0,98 %; глутаминовая кислота - 4,57 %; пролин - 2,05 %; глицин - 0,79 %; аланин - 0,94 %; цис-тин - 0,46 %; валин - 1,06; метио-нин - 0,5 %; изолейцин - 0,79 %; лейцин - 0,57 %; тирозин - 0,61 %; фенилаланин - 1,23 %; всего аминокислот - 19,17 %, в том числе незаменимых - 7,51 %.

Столь богатый белково-минераль-ный состав пивной дробины определяет возможность ее использования в различных отраслях народного хозяйства.

Сырая пивная дробина без дополнительной переработки издавна использовалась животноводами для скармливания как домашним животным в качестве молокогонного высокобелкового корма, так и птице. Как правило, пивную дробину применяют в качестве корма для жвачных животных. После специальной обработки она может служить также кормовой добавкой и для других животных. Известна, например, комплексная кормовая добавка «Пробио-цел» для поросят на откорме, бройлеров, кур-несушек. Приготовление этой добавки включает смешивание пивной дробины с отрубями и сбраживание специально выделенными микроорганизмами (Bacillus subtilis). Бактерии частично перерабатывают клетчатку в легкоусваиваемые сахара. В смесь добавляют микроэлемент селен. После ферментации полученную массу высушивают и в таком виде она может храниться не меньше года. Если поросята едят пищу с новой добавкой, то болеют гораздо реже животных из контрольной группы, а массу набирают быстрее (в среднем на 16 %).

Влажную пивную дробину используют также для кормления скота мясных пород, но ее не рекомендуется применять для откорма быков-производителей.

В настоящее время на основе пивной дробины разработаны корма и

PROTECTION OF THE ENVIRONMENT

COMPLEX USAGE OF RAW MATERIALS

кормовые добавки для сельскохозяйственных животных и птицы; кроликов, пушных зверей, собак.

Кормовые достоинства 1 кг пивной дробины представлены в табл. 2.

Известно, что все растительные отходы, содержащие клетчатку, могут подвергаться гидролизу с целью получения пятиатомных спиртов - сорбита и ксилита, нашедших применение как в медицине, так и в некоторых других областях.

Помимо использования как сырья для получения ксилита пивная дробина может служить источником получения глюкозы и глутамата натрия. Простота технологической схемы получения глутамата натрия позволяет осуществить процесс на обычном стандартном оборудовании и организовать его непосредственно на пивном заводе. В РФ имеются достаточно мощные ресурсы для организации отечественного производства глутамата натрия на пивной дробине - дешевом и доступном исходном сырье. Предварительные расчеты, выполненные на основе использования пивной дробины из мини-завода (с производительностью приблизительно 1500 л пива в сутки), показали, что по предлагаемой технологии в год можно получить около 4800 кг глутамата натрия с себестоимостью 300 руб. за 1 кг. На практике реализация предлагаемого процесса помогает решать следующие важнейшие задачи: создается конкурентоспособное отечественное производство глутамата натрия, глутами-новой кислоты и ее солей (кальциевых, магниевых); рационально используется отход пивоваренного производства (малоотходная технология); обеспечивается максимум прибыли при минимуме затрат.

Дрожжи — группа одноклеточных грибов, утративших мицелиальное строение в связи с переходом к обитанию в жидких и полужидких субстратах, богатых органическим веществом. Группа объединяет около 1500 видов, относящихся к аскоми-цетам и базидиомицетам. Многие грибы, способные вегетативно размножаться в одноклеточной форме и идентифицируемые поэтому как дрожжи, на других стадиях жизненного цикла образуют развитый мицелий, а в ряде случаев и макроскопические плодовые тела. Если раньше такие грибы выделяли в особую группу дрожжеподобных, то сейчас

их все обычно рассматривают вместе с дрожжами.

Большинство кормов, используемых в животноводстве, не содержат в достаточном количестве белков и витаминов. Даже такие ценные корма, как кукуруза и сахарная свекла, дающие максимальное количество кормовых единиц с 1 га, богаты углеводами, но не содержат достаточного количества азотистых веществ. Поэтому во всех странах отмечается большой дефицит кормового белка, который покрывается увеличением производства растительного протеина, содержащегося в зерне, люцерне, а также выпуском рыбной и мясной муки, сухих молочных продуктов. Со второй половины XX века в качестве кормовой добавки в животноводстве стали широко применяться кормовые дрожжи. Они существенно повышают биологическую ценность кормов, прежде всего за счет содержащихся в них незаменимых аминокислот и витаминов.

В нашей стране производство кормовых дрожжей было начато в середине 1930-х годов. Отходы сельскохозяйственных производств, такие как солома, кукурузные кочерыжки, опилки, подвергали гидролизу серной кислотой, гидролизаты нейтрализовали и использовали для выращивания Saccharomyces cerevisiae. Однако транспорт сырья на такие заводы оказался дорогостоящим, поэтому они обладали малой мощностью и имели лишь местное значение.

В 1973 г. в СССР был пущен первый в мире завод кормовых дрожжей мощностью 70 тыс. т в год. В качестве сырья на нем использовали выделенные из нефти н-алканы, а в качестве продуцентов белка - дрожжи Candida guilliermondii, Candida tropicalis и др. В последующие десятилетия производство кормовых дрожжей из н-алканов быстро росло и сопровождалось многочисленными исследованиями в данной области. Но применение нефти в качестве химического сырья имеет свои ограничения.

В качестве других источников для получения кормового дрожжевого белка могут использоваться метанол и отходы молочной промышленности (молочная сыворотка).

В 1990-е годы индустрия кормовых дрожжей в нашей стране была практически полностью разрушена, а ин-

терес к крупномасштабному получению кормовых дрожжей во всем мире существенно упал из-за недостаточной рентабельности таких производств, связанной с недостатком или дороговизной сырья. Поэтому в настоящее время получение кормовых дрожжей ограничено лишь мелкими местными производствами в различных хозяйствах.

Представляет интерес изыскание и использование новых видов легко возобновляемого, дешёвого, доступного и в то же время достаточно транспортабельного растительного сырья.

Таким образом, утилизация пивной дробины остается важной проблемой пивоваренных производств.

Анализ химического состава показывает, что при высушивании пивная дробина теряет многие витамины и микроэлементы, поэтому возможности её применения в изготовлении кормов сужаются. Сырая дробина имеет высокую кормовую ценность, но, как грубый корм, она ограниченно используется в животноводстве. При этом после сбраживания и частичного гидролиза кормовая ценность сырой пивной дробины повышается.

Гидролизат сырой дробины может служить источником глюкозы и глутамата натрия, но, ввиду высокого содержания в кормовых дрожжах незаменимых аминокислот и витаминов, в условиях пивоваренных предприятий более целесообразно использовать такой гидролизат с целью выращивания кормовых дрожжей и применения их в приготовлении комбинированных кормов вместе с сырой дробиной.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бабьева, И.П., Чернов И. Ю. Биология дрожжей. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004.

2. Быков, В.А., Манаков М.Н. и др. Биотехнология. Производство белковых веществ. - М.: Высшая школа, 1987.

3. Воробьева, А.И. Промышленная микробиология. - М.: МГУ, 1989.

4. Лиепиньш, Г.К., Дунце М.Э. Сырье и питательные субстраты для промышленной биотехнологии. -Рига: Зинатне, 1986.

5. Fleet, G.H. and Praphailong W., Yeasts/In: Spoilage of Processed Foods: Causes and Diagnosis, AIFST (2001), Southwood Press.