Сухие заменители   
цельного молока для телят

    Возможность замены цельного молока при выращивании  молодняка сельскохозяйственных животных другими, не менее ценными кормами  давно привлекала внимание исследователей.

    Впервые об этом упоминается в Еженедельных известиях Российского вольного экономического общества за 1788–1789 гг.

    В середине 60-х – начале 70-х годов  прошлого века в нашей стране была принята государственная программа  по развитию новой отрасли - производству сухих заменителей цельного молока для сельскохозяйственных животных (ЗЦМ).

    В 1969 г. по инициативе директора Всесоюзного  научно-исследовательского института  молочной промышленности Н.Н. Липатова и заместителя  директора  А.А. Соколова в институте была организована научно-исследовательская лаборатория ЗЦМ. Работы в этом направлении проводились также во Всесоюзном институте жиров.

    Освоение  технологии  происходило на действующих  молочно-консервных заводах, были введены  также десятки новых заводов  по производству этого продукта. Ежегодно в Советском Союзе вырабатывали около 400 тыс. т сухого ЗЦМ, в результате чего молочная промышленность дополнительно получала около 7 млн. т молока, которое использовали на питание людей в виде различных молочных продуктов.

    После резкого спада в конце девяностых годов прошлого века объемы производства ЗЦМ стали увеличиваться, однако пока они не достигли и 10% от уровня 1990 г.  Один из крупнейших производителей ЗЦМ в России – ООО «Молоко» (торговая марка «Молога»).

    Производство  и применение ЗЦМ обеспечивает:

• увеличение товарности и дополнительный объем молока, поступающего на предприятия молочной промышленности;
• использование питательного и биологически ценного молочного жира на пищевые цели;
• повышение степени использования производственных мощностей на предприятиях молочной промышленности;
• снижение затрат на откорм телят за счет обеспечения их более дешевым, чем молоко, и полноценным кормом на натуральной молочной основе с необходимым набором витаминов, минеральных веществ, аминокислот;
• высокое санитарное качество корма телят и, как следствие, уменьшение  их заболеваемости и падежа.

    Использование ЗЦМ в кормлении телят получило широкое распространение во всем мире. Например, в Дании применяют  молочный заменитель «КИП», в Нидерландах  – «Денковит» и «Нукомель», в  Швеции – «Кальвакс», в Польше – « Млекопан».

    По  способу производства  различают  сухие ЗЦМ и регенерированное молоко.

1 Характеристика сухих  ЗЦМ

    ЗЦМ содержат от 93 до 96% сухих веществ, в  т.ч. 22–26% протеина, 16–20% жира и жироподобных веществ. Кислотность продуктов после восстановления составляет от 22 до 80 ⁰Т, индекс растворимости – 0,8–1 см³ сырого осадка. Бактерии группы кишечных палочек не допускаются в 0,1 г продукта. В ферментированных ЗЦМ нормируют содержание молочнокислых или других микроорганизмов, применяемых в процессе ферментации. Например, в ЗЦМ-Ф количество ацидофильных молочнокислых палочек в 1 г продукта должно быть не менее 1 млн.

    Характеристика  органолептических показателей  ЗЦМ, с которых начиналось производство этих продуктов в нашей стране, приведена в табл. 1 и 2. 

Таблица 1 – Органолептические показатели ЗЦМ

    Гарантийный срок хранения разных видов ЗЦМ составляет от 4 до 6 месяцев со дня выработки, при температуре от 0 до 10ºС и относительной влажности воздуха не более 85%. ЗЦМ отличаются видом молочной основы (см. табл. 7.2).  

Таблица 2 – Классификация некоторых видов ЗЦМ по виду белковой основы

  * Допускается использование пахты  для замены до 30% сухих веществ  обезжиренного молока с соответствующим уменьшением массы жиров, предусмотренных рецептурой и сыворотки молочной подсырной несоленой для замены 12% сухих веществ обезжиренного молока.

    Молочный  жир не используется в производстве ЗЦМ. В рецептуры ЗЦМ  включены жиры немолочного происхождения  по составу и температуре плавления приближенные к молочному жиру:

• животные – костный, говяжий, свиной;
• жиры, состоящие из смеси натуральных и обработанных растительных масел и животных жиров;
• гидрогенизированные животные и растительные жиры;
• жиры кондитерские, кулинарные, хлебопекарные;
• жир «Зацемол», полученный путем кислотной обработки нерафинированного саломаса с добавлением фосфатидного концентрата, масляных препаратов жирорастворимых витаминов  
  А, Д, Е.

    В рецептуры входят также:

• антиокислители жиров. Принцип их действия заключается в том, что молекула антиокислителя взаимодействует с активными радикалами, поддерживающими цепь окислительных превращений, в результате чего образуются малоактивные радикалы, и процесс окисления замедляется, или прекращается вовсе.

    К природным антиокислителям относятся  токоферолы, лецитин. Широкое применение находят синтетические препараты, в основном производные фенолов, ароматических аминов. Из синтетических  антиокислителей применяют бутилокситолуол, сантохин и другие;

• эмульгаторы – фосфатидные концентраты, дистиллированные моноглицериды, необходимые для образования и стабилизации эмульсии, для обеспечения диспергирования жира до  
  2–10 мкм, что соответствует величине жировых шариков коровьего молока; 
• жирорастворимые (А, Д, Е) и водорастворимые (С, РР и группы В)  витамины;
• минеральные добавки макро- и микроэлементов кальция, фософора, калия, натрия, хлора, цинка, железа, йода, кобальта;
• бактериальные концентраты сухой ацидофильной палочки;
• сухие бактериальные закваски ацидофильной палочки, устойчивые к температурам распылительной сушки;
• сухие бактериальные закваски пропионовокислых бактерий;
• кукурузный экстракт;
• антибиотики, имеющие существенное значение при ограничении выпойки телят цельным молоком,  как с целью профилактики заболеваний, так и для повышения продуктивности. Применяют кормовые препараты антибиотиков различной активности: кормогризин, бацилихин и другие.

    Однако  антибиотики в составе ЗЦМ  угнетают не только патогенную, но и  полезную микрофлору, способствуют появлению устойчивых к антибиотикам штаммов микроорганизмов. Кроме того, антибиотики, накапливаясь в органах и тканях животных, представляют определенную опасность для здоровья человека. В связи с этим с 2006 г. в странах ЕС введен полный запрет на  применение антибиотиков в кормах для животных. Например, во Франции для защиты животных от различных заболеваний в состав заменителей молока вводится коппер – вещество, повышающее уровень гемоглобина в крови и, следовательно, сопротивляемость организма.

    Значительное повышение цен на обезжиренное молоко привело к невыгодности выработки ЗЦМ по рецептурам,  в основе которых до 80% обезжиренного молока. Высокая стоимость – наиболее существенный недостаток ЗЦМ, который  сводит к минимуму все остальные преимущества.

    Рынок заполнили более дешевые Кальволак, Провимилк, Кальвомилк, Йостен-милк и другие продукты зарубежных фирм или совместно организованных ООО. Возникла настоятельная потребность в разработке отечественных ЗЦМ нового поколения, во-первых, обеспечивающих оптимальный рост и развитие животных в течение молочного периода выращивания и их высокую продуктивность во взрослом состоянии, во-вторых, доступных по цене. 

2 Перспективные направления   
в производстве ЗЦМ

    Производство  ЗЦМ по новым рецептурам, во-первых, ориентировано на широкое использование сыворотки, в том числе творожной. По вопросу о максимально возможных количествах сыворотки в составе заменителей молока существуют разные мнения. Приводимые в литературе данные колеблются от  
23 до  89%.

    Во  ВНИМИ при разработке рецептур сухих ЗЦМ их корректируют по содержанию сыворотки с учетом трех возрастных групп телят:

    - первая группа (возраст телят  до 25 дней) – содержание сыворотки  не более 30% (лактозы – 18–21%);

    - вторая группа (возраст телят  до 45 дней) – содержание сыворотки не более 40% (лактозы – до 31%);

    - третья группа (возраст телят  до 60 дней) – содержание сыворотки  не более 50% (лактозы – до 38%).

    Ограничение доли сыворотки вызвано тем, что  лактоза плохо усваивается молодыми животными, а творожная сыворотка имеет высокую кислотность.

    Известно, что при раннем переходе на кормление  ЗЦМ телята нередко страдают диареей  из-за лактозной непереносимости. Недаром  в молозиве, богатом белками, содержание лактозы в 2 раза меньше, чем в  молоке.

    Усвоение  лактозы увеличивается по мере развития преджелудков (рубца и книжки). Этот процесс заканчивается к 2–2,5 месяцам жизни теленка.

    Наиболее  эффективным и доступным способом снижения содержания лактозы является биотехнологический метод обработки  сыворотки. Он основан на молочнокислом брожении лактозы, с последующей нейтрализацией молочной кислоты оксидом и гидроксидом кальция, обогащающими сыворотку лактатами  
кальция.

    Наличие в сыворотке легкоусвояемых многими  микроорганизмами источников углеродного  питания, а также различных ростовых факторов выдвигает ее в ряд наиболее ценных питательных сред для получения продуктов микробного синтеза.

    Ферментированная  творожная сыворотка не только сохраняет  все нативные компоненты исходного  продукта (белок, жир, витамины и минеральные  вещества), но и обогащается необходимой для организма теленка полезной микрофлорой, ферментами и кальцием. Процесс ферментации творожной сыворотки целесообразно проводить до содержания лактозы в готовом продукте около 1%.

    Смешивание  ферментированной сыворотки с раскисленной нативной позволяет регулировать в заданных соотношениях содержание лактозы в составе ЗЦМ для различных возрастных категорий молодняка сельскохозяйственных животных.

    Важно отметить, что низколактозная творожная  сыворотка, обогащенная лактатами кальция, легко подвергается распылительной сушке.

    Таким образом, применение микробного синтеза  для обработки творожной сыворотки способствует увеличению до 65% доли ее использования в составе различных видов ЗЦМ, что открывает дальнейшие перспективы промышленной переработки сыворотки.

    Второе  направление – применение высококачественных белковых компонентов растительного происхождения. До 30% протеина животного происхождения можно заменять растительными протеинами, например соей, вводимой в рецептуру в виде соевого молока или соевой муки. Соевая мука превосходит соевое молоко по содержанию белка и жира и представляет собой измельченные до муки соевые обжаренные семена, имеет кремовый цвет с приятным ореховым запахом и слабо выраженным сладким привкусом. Соевая мука содержит высококачественные белки, жиры, диетическую клетчатку, минеральные вещества, витамины. Качество ЗЦМ повышается при использовании вместо соевой муки легкоусвояемых соевых изолятов с частично гидролизованным  белком.

    Растительный белок из такого растения как нут, не уступает по своей ценности животным белкам и по питательности приравнивается к сое.

    Долю  обезжиренного молока в рецептуре  сыворотки можно значительно  сократить за счет использования  смесей из муки овсяной, пшеничной, из семян рапса с низким содержанием глюкозинолатов, люпина малоалкалоидных сортов, льносемени, тритикале и других ингредиентов.

    Цена  одной тонны восстановленного жидкого  ЗЦМ, выработанного по рецептурам, включающим сыворотку и растительные белки, почти в два раза меньше средней закупочной цены на молоко. Следует, однако, учитывать то, что чем выше содержание молочных продуктов в заменителе молока, тем раньше он может быть введен в рацион теленка. Внесение в ЗЦМ возрастающего количества растительных компонентов отодвигает начало его использования в кормлении животных.

    Третье  направление –  обогащение заменителей концентратом лактулозы «Лазет» в качестве бифидогенного фактора и средства активизации иммунной системы, введение в рецептуру ЗЦМ витаминов, минеральных веществ, аминокислот и других биологически активных веществ.

    В России для выпойки одного теленка  тратится от 200 до 500 кг цельного молока, то есть до 15% годового удоя. Применение биологически полноценных, созданных  по научно обоснованным нормам ЗЦМ позволит сэкономить более 70% цельного молока, предназначенного для выпойки телят, без снижения интенсивности роста и нарушения состояния здоровья животных, комплексно и полно использовать ценное молочное сырье.

3 Способы производства

    Сухие ЗЦМ вырабатывают с использованием распылительной и контактной сушки. Распылительная сушка имеет преимущества, так как при контактной сушке возможно выделение свободного жира в процессе сушки.

    Известны  два способа получения ЗЦМ:  первый способ – высушивание всех компонентов смеси, второй – смешивание компонентов с сухой молочной основой.

    Наибольшее  распространение получил способ производства ЗЦМ высушиванием всех компонентов. Активно разрабатывается  менее энергоемкая и менее  трудоемкая технология, основанная на сухом смешивании компонентов. Сухое обезжиренное молоко, овсяная или соевая мука, гидрогенизированные растительные и животные жиры, эмульгатор, антиокислитель, премиксы смешиваются в несколько стадий в горизонтальных смесителях периодического действия. В аппарат дозируется определенная порция сухих компонентов, а затем проводят смешивание, добавляя горячую жидкую композицию. Наличие жидкой фазы в сыпучем материале резко изменяет его свойства, приводит к образованию агломератов частиц, получение однородной массы ЗЦМ затруднено. Проблема и сдерживающий фактор технологии сухого смешивания – отсутствие отечественного сухого высокожирного компонента, обладающего свойствами  сыпучего порошка. 

    4.Технология  ЗЦМ-СК (сухого кисломолочного) 

    При выработке ЗЦМ-СК используют

• обезжиренное молоко;
• может также использоваться  подсырная сыворотка для замены 12% сухих веществ обезжиренного молока;
• закваску ацидофильных бактерий;
• прочие добавки, перечисленные в подразделе 1.

    Способ  смешивания – жидкий.

    Схема производства приведена на рис.1.

Рис.1 Схема  производства ЗЦМ-СК

5. Технология сухого ферментированного ЗЦМ  
(ЗЦМ-Ф) 

    При выработке ЗЦМ-Ф может использоваться как подсырная,  так и творожная  сыворотка. Рецептура на 1 т продукта приведена в табл. 3. Схема производства дана на рис.2.

Таблица 3 – Рецептура ЗЦМ-Ф

Особенности технологии

• Обезжиренное молоко-сырье и сыворотка-сырье по составу и свойствам должны соответствовать требованиям национальных стандартов
• Обезжиренное молоко и сыворотку обрабатывают раз-дельно.
• Обезжиренное молоко является основой для получения молочно-жировой смеси. Его пастеризуют, сгущают и смеши-вают с подготовленными жирами и эмульгаторами.

    Подготовка  жиров включает плавление в двухстенных  обогреваемых ваннах, внесение фосфатидных  концентратов или дистиллированных моноглицеридов в соотношении 1:3 (одна часть фосфатидных концентратов к трем частям расплавленных жиров).

    При использовании животных жиров с целью торможения процессов окисления используют фенольные антиокислители в количестве 0,02% к массе жира. Смесь жиров и эмульгаторов доводят до однородной консистенции и насосом подают в ванну для нормализации.

    В эту же ванну вносят при перемешивании определенные рецептурой жирорастворимые витамины и антибиотики, смешан-ные с небольшим количеством сгущенного молока для лучшего их распределения в смеси, а также сгущенное обезжиренное молоко. Смесь гомогенизируют или обрабатывают в струйном эмульсоре.

• Существенное влияние на характер эмульсии и степень дисперсности жира оказывает температурный режим под-готовки и эмульгирования жировых компонентов смеси перед сушкой.
• При низких температурах эмульгирования смесь имеет повышенную вязкость, что затрудняет получение качественной эмульсии, а образовавшиеся жировые шарики имеют большие размеры.

    Однако  повышение температуры выше 55–60ºС стимулирует обратный процесс: происходит коалесценция и укрупнение жировых шариков. 

Р и с. 2.  Схема производства сухого ферментированного заменителя цельного молока ЗЦМ-Ф

Сыворотку разделяют  на две части. Одну часть (25%) пастеризуют, сгущают до (19±1)% сухих веществ, охлаждают до 40ºС и вносят препараты, применяемые при ферментации сыворотки: кукурузный экстракт, хлорид кобальта, бактериальный концентрат ацидофильных палочек, сухую культуру пропионовокислых бактерий.

    Ферментация при разных температурах продолжается от 21 до 25 ч. При сгущении сыворотки  до концентрации более 20% понижение  активности воды угнетающим образом  влияет на развитие полезной микрофлоры.

• Вторую часть (75%) сыворотки пастеризуют, сгущают до (48±2)%, смешивают с ферментированной сывороткой, раскисляют, понижая кислотность и обогащая смесь кальцием.
• Молочно-жировую смесь объединяют с раскисленной сыво-роткой и направляют на сушку. Температура сухого ЗЦМ, выходящего из одностадийной распылительной сушилки не менее 40–45ºС.

    Сухой ЗЦМ имеет низкую теплопроводность, и упаковывание его в тару без  охлаждения приводит к ухудшению  качества продукта в результате длительного  воздействия высоких температур.

    Для охлаждения ЗЦМ используют охладители разного типа в зависимости от вида сушильных установок.