فرآوری آب پنیر و مدیریت فاضلاب کارخانه های لبنی

شیر و فرآورده های لبنی از جمله مناسب ترین و متداول ترین غذاهایی هستند که انسان در طول روز مصرف می کند و همین امر موجب گسترش روزافزون صنعت فرآوری شیر و در پی آن تولید حجم عظیمی از فاضلاب شده است که ورود آنها به محیط زیست و منابع آبی به عنوان یک تهدید جدی تلقی خواهد شد بدیهی است مدیریت و کنترل این عوامل آلاینده نسبت به جبران صدمات ناشی از ورود آنها به اکوسیستم، هزینه های کمتری را در پی دارد. فاضلاب صنایع لبنی باوجود میزان بار آلی بالا، از آلوده کننده ترین فاضلاب ها به شمار می روند. علاوه بر این فاضلاب کارخانه های لبنی شامل مقدار زیادی محلول آبکی شیر، پرونشین و آب پنیر و سامانه های تمیز کنندهی درجا است.

روش های فرآوری فاضلاب کارخانه های لبنی

تخمیر: تولید اتانول، لاکتیک اسید و برخی از ویتامین ها.

تغلیظ: وی پروتئین، وی خشک شده و تولید لاکتوز.

پاستوریزاسیون: آب پنیر شیرین پاستوریزه.

کریستالیزاسیون تبخیر و اسپری درایینگ: بازیافت قندها ،پروتئین ها و مواد معدنی.

فاضلاب حاصل از کارخانه های فرآوری شیر دارای بار آلى متنوعی هستند که اکسیژن خواهی شیمیایی آنها از حدود ۱۸۰ تا ۲۳۰۰۰ میلی گرم در لیتر متغیر است.

میزان پایین اکسیژن خواهی زیستی مربوط به شیر دریافتی و میزان بالای آن مربوط به آب پنیر حاصل از تولید پنیر هست.

بیشتر بدانید: انواع تقلب در شیر و روش های شناسایی آن ها

تصفیه و تخلیه فاضلاب کارخانه های تولید فرآورده های لبنی اغلب به موقعیت کارخانه بستگی دارد.

کارخانه های نزدیک به شهرها، اغلب فاضلاب خود را بعد از یک تصفیه اولیه و حذف چربی و مواد جامد، درون مجرای فاضلاب تخلیه می کنند.

در مناطق روستایی ممکن است از فاضلاب کارخانه های شهر برای آبیاری زمین ها استفاده شود.

اگر این فاضلاب ها به طور صحیح مدیرت نشونده نمک های محلول در فاضلاب ها می توانند بر روی زمین تأثیرات نامطلوبی بگذارند و باعث شور شدن زمین شوند.

آب پنیر

امروزه در کارخانه فرآوری شیر، آب پنیر بازیافت و خشک می شود و به عنوان ماده اساسی در محصولاتی که قیمت پایین تری دارند مثل نوشیدنی های میوه ای، کاستر و فرآورده های پخت مورداستفاده قرار می گیرد.

به ازای تولید هر کیلوگرم پنیر حدودا ۹ کیلوگرم آب پنیر تولید میشود.

تخلیه آب پنیر به عنوان ضایعات مشکلات زیادی را ایجاد خواهد کرد، چرا که دارای اکسیژن خواهی زیستی (BOD) بالایی است.

تولید نوشابه از آب پنیر

با استفاده از تخمیر لاکتیکی آب پنیر، نوشابه تولید می کنند (هنوز به صورت تجاری تولید نشده است).

در سوئیس تولید نوشابه آب پنیر با طعم آناناس و انبه بر پایه اولترافیلتراسیون آپ پنیر شیرین در دست بررسی است.

آب پنیر تخمیری

از آب پنیر تخمیری برای تولید استاتر، آنزیمه نایسین، اتانول و نوکلئوتید استفاده میشود.

میکروارگانیسم هایی که در تخمیر آب پنیر استفاده میشود، قادر به تخمیر لاکتوز بوده و از آن به عنوان منبع اولیه تولید انرژی استفاده می کنند.

 پودر آب پنیر

پودر آب پنیر با تبخیر حجم زیادی از آب آن و خشک کردن با استفاده از خشک کن پاششی تولید می شود و کاربرد گستردهای در تولید مواد غذایی و خوراک دام دارد.

بیشتر بدانید: سرمایه پنهان در ضایعات ارزان

کنستانتره آب پنیر

تولید کنستانتره پروتئین آب پنیر معمولا با استفاده از اولترافیلتراسیون حاصل می شود.

انواع مختلف کنستانتره آب پنیر با غلظت پروتئین ۵۰%، ۵۷% و ۹۰% وجود دارد.

کنستانتره پروتئین آب پنیر دارای خواص عملکردی ویژه ای نظیر ژلاتینه شدن، اتصال با آب، ایجاد کف و امولسیون سازی هست.

ایزوله آب پنیر

ایزوله پروتئین آب پنیر دارای بیش از ۹۰% پروتئین بر مبنای وزن خشک است که با روش تبادل یونی تولید می شود.

 
پروتئین های فعال زیستی آب پنیر

آب پنیر دارای پروتئین های فعال زیستی مانند لاکتوفرین و لاکتوپراکسیداز هست و میتوان با روش کروماتوگرافی و تبادل پونی آنها را جداسازی کرد. این پروتئین ها برای سلامت انسان مفید می باشند.

پروتئین آب پنیر هیدرولیز شده

پروتئین های آب پنیر هیدرولیز شده (پپتیدهای فعال زیستی) دارای خواص بیولوژیکی ویژه ای از قبیل خاصیت آنتی اکسیدانی، ضد فشار خون، خاصیت ضد میکروبی، تقویت سیستم ایمنی بدن و همچنین دارای آنزیم هایی است که از گرفتگی رگ های خونی جلوگیری می کنند، پپتیدهای فعال زیستی عموما از هیدرولیز آنزیمی پروتئین کامل، در راکتورهای غشایی با آنزیم های تثبیت شده به دست می آید.

گرولین و همکاران در سال ۲۰۰۴ با استفاده از روش الکترونانوفیلتراسیون پپتیدها را جز به جز نموده به این صورت که درون پرمیت کاتد وارد کرده و با استفاده از نانو فیلتراسیون باعث جداسازی بیشترین میزان پپتیدهای خنثی و اساسی شدند.

تولید لاکتوز

در اکثر کشورها واحدهای تولیدی فرآورده های لبنی، لاکتوز حاصل از پرمیت به دست آمده از تولید پنیر را جداسازی کرده و به عنوان لاکتوز خوراکی به مصرف میرسانند.

لاکتوز خوراکی در فرمول غذای کودک، شکلات، قنادی و فرآورده های نانوایی به عنوان حامل طعم و رنگ مورد استفاده قرار می گیرد.

این فرآیند دارای چهار مرحله است: ابتدا آب پنیر به وسیله سیستم تبادل یون، کلسیم زدایی می شود.

در مرحله دوم به وسیله نانوفیلتراسیون تغلیظ شده و در مرحله سوم لاکتوز های خالص و اجزای معدنی آن به وسیله کروماتوگرافی جداسازی می شوند و مرحله چهارم باز بافت پون های تک ظرفیتی با استفاده از روش نانوفیلتراسیون برای احیاء مجدد ستون تبادل پون صرفه جویی می شود.

استفاده از آب پنیر در غذای کودک

آب پنیر مانند شیر مادر آلبومینی است ولی مواد معدنی زیادی دارد.

می توان برای حل این مشکل از روش دیالیز استفاده کرد و با افزودن ترکیبات دیگری مثل آهن، اسیدهای چرب، ویتامین و فرمولاسیون مناسب برای مصرف کودک را به دست آورد.

کاربرد آب پنیر در نانوایی

افزودن آب پنیر باعث بهبود در رنگ و بافت تان می شود و با انتقال اسیدهای آمینه تریپتوفان، لیزین و متیونین به نان، ارزش بیولوژیکی آن را بالا می برد.

بیشتر بدانید: شناسایی و رده بندی و موارد مصرف خیار دریایی

تولید الکل از آب پنیر

برای تولید الکل می توان از کشت مخمری استفاده کرد که در بعضی کشورها در مشروبات الکلی و ماده سوختی همراه بنزین بکار می رود.

 
تولید گاز از آب پنیر

از گاز تولید شده در تخمیر بی هوازی لاکتوز می توان در تولید گاز سوختی استفاده نمود.

کاربرد آب پنیر در صنایع گوشت

افزودن آب پنیر به گوشت، ارزش پروتئینی را افزایش می دهد از نظر چشایی مناسب است و قدرت جذب چربی گوشت را افزایش می دهد استفاده از آب پنیر در شیرینی سازی در تولید شکلات ها، آب پنیر جایگزین شیر خشک می شود در واقع از لاکتوز به جای ساکاروز استفاده می کنند که برای افراد دیابتی مناسب است. در تولید ویفر و آدامس نیز از آب پنیر استفاده میشود.

تولید اسید لاکتیک از آب پنیر

تولید اسیدلاکتیک از تخمیر بی هوازی آب پنیر توسط باکتری های اسیدلاکتیک امکان پذیر است اما دارای جنبه اقتصادی بالایی نیست تولید پروتئین تک یاخته از آب پنیر تولید چنین پروتئینی از فاضلاب بسیاری از کارخانه ها در صنعت رایج است.

باکتری ها، مخمرها و کپک ها را با استفاده از مواد قندی این ترکیب ها می توان تولید کرد.

تولید مخمر نانوایی از آب پنیر

تولید این پروتئین از فاضلاب بسیاری از کارخانه های لبنی در صنعت رایج است؛ باکتری ها، مخمرها و کپک ها با استفاده از مواد قندی این ترکیب ها را تولید می کنند.

 
تولید قره قروت

با جوشاندن آب پنیر می توان قره قروت تولید نمود.

آب ماست

ماست چکیده محصول تخمیر بافت خمیری و نیمه جامدی است که از تغلیظ شیر با ماست با روش های مختلف حاصل میشود.

ماست غلیظ شده معمولا به دو روش سنتی و مکانیکی تولید می شود.

در روش سنتی به وسیله فشردن ماست در کیسه، آب ماست های پارچه ای خارج می شود.

در حالی که در روش مکانیکی، سانتریفوژ و اولترافیلتراسیون جهت حذف آب ماست و تغلیظ مواد جامد استفاده می شود، در تهیه محصولی به نام لبنه، آب ماست رنگ زرد مایل به سبز دارد که به عنوان محصول فرعی در تولید ماست غلیظ شده به دست می آید.

از آنجایی که این ماده حاوی ترکیب های ارزشمندی هست، قسمتی از این مواد وارد آب ماست می شود و در غیر این صورت بدون استفاده باقی می ماند.

آب ماست حاوی لاکتوز، اسید لاکتیک، مقدار جزئی پروتئین های محلول، ویتامین های محلول در آب به ویژه ویتامین های گروه ب و مواد معدنی هست آب ماست به دلیل وجود پروتئین های با کیفیت بیولوژیکی بالا و مقدار بالای اسیدهای آمینه ضروری آن، دارای ارزش تغذیه ای بسیار بالایی است.

بیشتر بدانید: آنتی بیوتیک ها، فتنه گرانی خاموش

پروتئین های آب ماست به دلیل میزان زیاد سیستئین، به عنوان یک ماده غذایی با کیفیت بالا مورد توجه هست.

از سوی دیگر آب ماست سرشار از لاکتوز است و موجب کاهش کلسترول سرم خون و افزایش جذب عناصر فلزی مانند منیزیم، آهن، کبالت و روی می شود و در فرآیند جذب کلسیم به وسیله ویتامین D تأثیر مطلوبی دارد.

تأثیر مثبت آب ماست در جذب کلسیم و فسفر، به خصوص در افراد مسن، از پوک شدن استخوان ها جلوگیری می نماید.

با افزایش جمعیت در کشور، تولید سالانه ماست های طعم دار و انواع ماست های چکیده یا غلیظ شده به میزان قابل توجهی افزایش یافته است و در نتیجه مقدار زیادی آپ ماست تولید می شود، کارخانه های بزرگ از سیستم خودکار سانتریفیوژ جهت آبگیری از ماست و تولید ماست چکیده بهره می گیرند.

برخی از این کارخانه ها با تبدیل روزانه بیش از ۶۰ تن شیر به ماست چکیده، ۳۰-۴۰ تن آب ماست تولید می کنند که عمده این مقدار مورداستفاده قرار می گیرد و به عنوان فاضلاب دفع می گردد.

آب ماست دارای مواد آلی مفیدی است که در فرآیند تولید ماست، از شیر وارد آن می شود.

در مقابل با وجود این مواد، آب ماست دارای اکسیژن خواهی زیستی و شیمیایی بسیار بالایی است که آن را در بین پساب های بسیار آلوده قرار می دهد.

روش های تصفیه فاضلاب کارخانه های لبنی

با گسترش صنایع لبنی در کشور، جهت جلوگیری از آلودگی محیط زیست باید گامی در راستای تصفیه پساب های تولیدی برداشته شود فاضلاب صنایع لبنی با وجود بار آلی بالا، از آلوده کننده ترین فاضلاب ها به شمار می روند.

به طوری که فاضلاب حاصل از فرآوری ۱۰۰۰ لیتر شیر می تواند به اندازه ی فاضلاب حاصل از ۲۰۰ انسان آلودگی ایجاد کند.

به دلیل قابلیت تجزیه بیولوژیکی این فاضلاب ها، روش های بیولوژیکی مختلفی مانند برکهی تثبیت، لجن فعال، راکتور بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB) و راکتور منقطع متوالی، جهت تصفیهی آنها به کار گرفته شده است.

اگرچه در مقایسه دو روش هوازی و بی هوازی تصفیه فاضلاب لبنی، می توان امتیازات قابل توجهی برای تصفیه بی هوازی در نظر گرفت، اما استفاده از روش های هوازی نیز دارای راندمان خوبی هست و در میان فرآیندهای هوازی هر دو سیستم و لجن فعال می توانند مفید باشند.

بیشتر بدانید: عوامل موثر بر پایداری ویتامین ها

فاضلاب تخمیر شده از کارخانه تولید کره ممکن است به عنوان یک منبع کربن بهره برداری شود.

افزایش دوز فاضلاب تخمیر شده بر غلظت فسفات و نیترات فاضلاب ۵ تأثیر دارد.

فرآیند نیترات زدایی و فسفات زدایی فرآیندهایی هستند که تا حد زیادی در ترکیب با فاضلاب تعیین می شوند.

حذف مؤثر ژن زیستی بر حضور ترکیبات آلی راحت و در دسترس شامل اسیدهای چرب فرار در فاضلاب بستگی دارد.

راکتورهای ناپیوسته متوالی برای تصفیه فاضلاب لبنی از میان تصفیه کننده های دیگر استفاده می شود، راکتورها به دلایل زیادی بر تصفیه کربن و ترکیبات نیتروژن مؤثر هستند.

در حالی که حذف فسفر معمولا به وسیله اختلاط یک مقدار ناکافی در کربن در دسترس هست.

یک روش برای بهره وری از راکتور نوع SBR ممکن است معرفی یک منبع اضافی از کربن به فاضلاب در حال تصفیه مثل اضافه کردن اسیدهای چرب فرار باشد.

یاسمن حسین پور/ کارشناسی صنایع غذایی دانشگاه فردوسی مشهد

فصلنامه علمی-تخصصی رویان/سال سوم/شماره چهاردهم/پاییز۹۶

منبع: دامیران

نویسنده: یاسمن حسین پور

لینک کوتاه مقاله: daamiran.com/?p=8083

برای ورود به بانک مقالات دامیران کلیک کنید