Zvýšení rentability provozu mlékárny využitím metodiky čistší produkce

Mlékárna se svou velikostí řadí spíše mezi menší mlékárny, charakterem výroby patří do skupiny mlékáren výrobně konzumních. Zpracovává 130 až 150 tisíc litrů mléka denně. Pouze provoz sýrárny pracuje na dvě směny (ranní a odpolední), ostatní provozy mlékárny pracují na jednu směnu.

Podnik funguje nejen jako výrobce, ale i jako obchodník. V rámci spolupráce s ostatními mlékárnami navíc kupuje, vyměňuje a prodává jejich výrobky (i ostatní mlékárny spolupracují podobně.) Vzhledem ke smluvním závazkům s dodavateli jsou povinni tento odběr dodržet. Množství mléka závisí zejména na ročním období, dojivost totiž není v průběhu roku konstantní.

Mlékárna se specializuje na výrobu sýru Eidam. Tento sýr, typický pro našeho spotřebitele, je velmi oblíben. Zbytek produkce tvoří další konzumní výrobky a to zejména tvaroh měkký, tvaroh jemný a ochucené smetanové a tvarohové výrobky.

Vedení mlékárny si je vědomo, že podnik patří v daném regionu k významným znečišťovatelům. Cílem je minimalizovat množství produkovaných odpadů, hledat rezervy v oblasti co nejlepšího využití suroviny. V oblasti vodního hospodářství snížit zatížení vypouštěných odpadních vod, a tím předejít omezením ze strany provozovatele čistírny odpadních vod a úřadů.

           Nezanedbatelnou složkou motivace vedení je zájem prokázat ekonomickou efektivnost činnosti vyvíjené v rámci projektu. Zde je zásadní zájem docílit kladné propojenosti ekologického a ekonomického efektu, prokázat skutečnost, že ekologicky zaměřený projekt je po ekonomické stránce pro podnik značně přínosný.

Jako prioritní k řešení byla vybrána oblast syrovátkového hospodářství. Největší problémy v mlékárnách již tradičně způsobuje vyřešení otázky dalšího naložení se syrovátkou. Svým objemem představuje asi 80% z celkového objemu zpracovávaného mléka. Ačkoliv je syrovátka zdrojem velmi jakostních a nutričně ceněných bílkovin, její další zpracování je značně problematické. Neméně významný je i fakt, že právě syrovátka největší měrou zatěžuje produkované odpadní vody. V nalezení možnosti jejího dalšího zpracování se skrývá přímý ekonomický zisk, současně by se toto opatření pravděpodobně pozitivně projevilo na kvalitě odpadních vod.

            Mlékárenství zahrnuje jednak úpravu mléka pro přímou spotřebu a jednak jeho zpracování na smetanu, máslo, sýry, rozličné mléčné přípravky a speciální výrobky (kasein, mléčný cukr, kyselinu mléčnou).

            Dodané mléko se čerpá do chlazených nádrží, surové mléko se čistí odstřeďováním nebo filtrací. V separátorech se oddělí smetana a odstředěné mléko i smetana se pasteruje, nebo sterilizuje, chladí, standardizuje a homogenizuje. Smetana je jednak meziproduktem pro výrobu másla, ale slouží také k přímé spotřebě jako sladká smetana nebo kysaná po fermentaci smetanovou kulturou.

Máslo se vyrábí z pasterované polosladké nebo kyselé smetany. Po tepelném ošetření se odplyňuje vakuováním, čímž se odstraní kromě plynů aromatické látky z krmiva, stájí apod. Odplyněná smetana se ochladí na 6 až 10 °C a nechá se fyzikálně dozrávat. Poté se smetana fermentuje máslařskou kulturou, fermentace vede k vyšší stabilitě másla a zlepšuje viskozitu smetany. Vlastní výroba másla probíhá v máselnicích buď zpěňovacím, odstřeďovacím nebo emulgačním způsobem. Zmáselňováním se oddělí máslo a podmáslí.

            Při výrobě sýrů je mléčná bílkovina srážena buď sýřidlem (výtažek ze žaludků sajících telat) - hladké sýry, nebo kyselinou mléčnou vytvořenou účinkem mléčných bakterií - kyselé sýry. Při druhém způsobu vzniká tvaroh, který je vedle použití pro výrobu sýrů také obchodním produktem. Pro sražení mléka (vzniku sýřeniny nebo tvarohu) se oddělí syrovátka. Sraženina se postupně upravuje tak, aby se snižoval obsah syrovátky, sýry se ponechávají dozrát ve sklepech, případně se používají speciální postupy pro výrobu jednotlivých druhů sýrů. Tavené sýry se vyrábějí v tavírnách ze sýrů, másla, koření, soli a dalších přísad podle receptury sýrů.

Odpadní vody a jejich znečištění:

Při hospodárném využívání vody činí její spotřeba asi 3 litry na 1 litr mléka. Do odpadních vod přechází asi 1% zpracovávaného mléka. Odpadní vody z mlékárenství se dají rozdělit jednak na chladící vody a oplachové vody, které obsahují zbytky mléka a desinfekčních prostředků.

Chladící vody nejsou obvykle znečištěné, mohou po chlazení recirkulovat.

Mycí a oplachové vody jsou naproti tomu velmi znečištěné (BSK5 se pohybuje od 900 do 3000 mg/l), protože mléko a vedlejší produkty mají extrémně vysoké hodnoty BSK5 (čerstvé mléko má 102000 mg/l, syrovátka 32000 mg/l). Hlavní část vod vzniká z vyplachování konví, nádob a umývání technologických zařízení

Odpady a vedlejší produkty a jejich zpracování:

Při čištění syrového mléka vzniká odstředivkový kal, který má podobu šedé slizovité hmoty, obsahuje až 18% bílkovin, 2-3% tuku, malé množství minerálních látek  a organických složek. Kromě toho se do kalu dostávají mechanické nečistoty (prach, čísti krmiva a steliva, srst), část mikroflory mléka, somatické buňky, epitelové buňky apod. Kal může obsahovat velké množství choroboplodných zárodků, nesmí se zkrmovat. Kal se také zpracovává v kafilériích nebo se spaluje.

Podmáslí obsahuje zbytky tuku (0,5%), značný podíl fosfolipidů a laktosy, kyselinu mléčnou (0,5%) a popel (0,7%). Může se pro své složení uplatnit jako dietikum, průmyslově se zpracovává na kasein a soli kaseinu, které nacházejí uplatnění jako aditiva v pekárenství.

Dalším vedlejším produktem je prací voda z máselných zrn která obsahuje významná množství bílkovin. Propírací voda se může přímo zkrmovat,  pro snížení přepravních nákladů je možné obsažené bílkoviny vysrážet, např. záhřevem na 40 až 50 °C.

Charakteristickým příkladem vedlejšího produktu z mlékárenství je syrovátka, která za normálních podmínek obsahuje 4,7% laktosy, kyselinu mléčnou, 0,9%bílkovin, 0,6% minerálních látek a asi 0,3% dalších organických látek (kyselinu citrónovou, nebílkovinné dusíkaté látky, stopy tuku atd.) Z celkového množství vitamínů přítomných ve zpracovávaném mléku (thiamin, riboflavin,pyridoxim, kobalamin, kyselina pantotenová, biotin, vitamin A) přechází více než dvě třetiny do syrovátky. Syrovátka se používá v původním stavu na pití, při výrobě nápojů nebo na krmení. Pro vysoký obsah vody má syrovátka omezenou trvanlivost, proto se v velké míře zpracovává na zahuštěný syrovátkový koncentrát a sušenou syrovátku. Uvedené výrobky se kromě použití při výrobě krmi využívají v potravinářském i farmaceutickém průmyslu.

Ze syrovátky se izolují bílkoviny albumin, globulin a rozkladné produkty kaseinu. Nejčastěji se bílkoviny srážejí teplem (95 °C)při pH 4,65. Vysrážené bílkoviny obsahují asi 20% sušiny, dále se stabilizují sušením. Používají se při výrobě krmiv, jako aditiva v pekárenství a při výrobě dietických výrobků.

Těžištěm průmyslového zpracování syrovátky je získávání mléčného cukru - laktosy, který se využívá v potravinářském a farmaceutickém průmyslu (výroba dětské výživy, cukrovarnický průmysl, plnivo do tablet , výroba galaktosy, laktulosy atd.) Surový mléčný cukr se získává z koncentrátu, který zůstává po odstranění bílkovin. Z koncentrátu se krystalizací a sušením získává technická laktosa, která se dále rafinuje. Z melasy, matečného roztoku po krystalizaci laktosy, se získávají mléčnany.

Předešlý stav syrovátkového hospodářství v mlékárně :

Syrovátka je zde vedlejší produkt při výrobě sýrů a tvarohů. Zjednodušeně lze říci, že při vlastní výrobě dochází k vysrážení mléčné bílkoviny (hmota pro další zpracování) a oddělení syrovátky. Po šetrném rozkrájení se mléčná bílkovina a syrovátka odděluje. Syrovátka obsahuje hlavně vodu, zbytky bílkoviny, laktózu, zbytky mléčného tuku a stopové prvky. Je velmi hodnotnou surovinou k dalšímu zpracování.

Syrovátka z výroby byla svedena hadicemi do žlabů, ze kterých se čerpadly čerpala do syrovátkových tanků. Syrovátkové tanky jsou umístěny mimo mlékárnu a kapacitně odpovídají dvoudenní produkci. Syrovátka již nebyla dále žádným způsobem upravována, její denní produkce byla prodávána zemědělcům ke krmení.

Jako primární v rámci problematiky technologie jsou:

·         Snížení objemu technologické vody a minimalizace znečištění odpadních vod

·         Odstranění zbytků bílkovin ze syrovátky

·         Zachycení veškerého množství vyrobené syrovátky a zabránění jejího úniku do odpadní vody

Je výhodné využít syrovátkovou smetanu na výrobu syrovátkového másla. Smetanu na 15 minut zahřejeme na 80-85 °C za stálého míchání, zchladíme na 18-22 °C a zakvašujeme se smetanovým zákysem. Často se zakvašuje i bez pasterizace. Máslo se vyrábí stloukáním v máselnici při tepelných hodnotách o 1-2 °C nižších než při výrobě másel konzumních. Toto máslo si ponechává svoji syrovátkovou chuť a pro nízký obsah tuků je málo trvanlivé. Využívá se k výrobě přepouštěného másla nebo k úpravě tučnosti pro tavené sýry. Předpokladem jsou vyšší mzdové a organizační náklady pro zaměstnance, protože vlastní výroba se může provádět až po ukončení výroby sýrů. Máslo ze syrovátky lze využít k dalšímu zpracování při výrobě tavených sýrů. Opatření má vyšší energetickou spotřebu.

Zpracování syrovátky odstředěním tuku: je investičně i technologicko-organizačně proveditelné. Syrovátka zahřátá na 40-50 °C se odstředí na odstředivce. Získaná sýrová smetana má asi 15-20% tuku. Tato smetana se smíchá se stejným množstvím vody na stejnorodou směs a znovu se odstřeďuje na smetanu o tučnosti 30-40%. Lze ji zužitkovat buď na výrobu syrovátkového másla, nebo k úpravě tučnosti směsi na sýry.

Syrovátka se akumuluje v úschovných nádržích a odtud pomocí odstředivkového čerpadla dopravuje na rotační sítový filtr RF 1A. Pomocí tohoto zařízení dostaneme ze syrovátky zbytky vysrážených bílkovin a sýrařského prachu, tím zbavíme syrovátku o kasein, který můžeme ve výrobě dále využít a to buď vrácením zpět do výroby nebo využitím této bílkoviny jako plnohodnotné suroviny k tavírenským účelům na výrobu tavených sýrů.

Ekonomické vyhodnocení realizovaného opatření::

Náklady na nákup filtru......................................... 400 000 Kč jednorázově

Náklady na nákup nových tanků........................... 750 000 Kč jednorázově

Dosažený hrubý finanční efe…… …..4 000 000 Kč každoročně

Dosažený environmentální efekt - filtrací se získá 75.650 kg bílkoviny o sušině cca 25 až 30% ročně.

Závěr.

Firma si je plně vědoma skutečnosti, že její zvyšování konkurenceschopnosti je závislé na dokonalém využívání výhodné závislosti řešení ekologických a environmentálních zájmů podniku.. Přínosy projektu jsou rázu ekonomického, vyhověly požadavkům legislativy v předstihu před postupným zvyšováním požadavků vyplývajících ze směrných předpisů.

Josef Šlesinger, Centrum čistší produkce Brno, Masná 5, 602 00 Brno

e-mail : cpcbr.@volny.cz