Сравнительный анализ качества и экономическая целесообразность установки по переработке йогурта с использованием солнечной энергии для децентрализованной цепочки создания стоимости молочных продуктов

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6878 (2023) Цитировать эту статью

505 доступов

Подробности о метриках

Из-за отсутствия мощностей по переработке молока на фермах молочным фермерам приходится продавать сырое молоко, что приводит к экономическим и качественным компромиссам. В исследовании сравнивалось качество йогурта, обработанного на установке по переработке йогурта с использованием солнечной энергии, с существующей цепочкой создания стоимости молока и ее технико-экономической осуществимостью. Для этого было проведено исследование эксперимента, в котором сравнивались четыре различных подхода к обработке молока. Показатели качества обработанного молока, такие как жир (5,283%), сухое обезжиренное вещество (9,0833%), соли (0,6833%), белок (3,8%), лактоза (4,1%), общее количество сухих веществ (14,383%), pH ( 6,87), плотность (1,031 кг/л) и температура замерзания (-0,532 °C) находились в пределах стандартизированных диапазонов. Аналогичным образом, в случае йогурта эти характеристики были обнаружены как жирность (5,5%), содержание твердых веществ без жира (8,683%), кислотность (0,93%), лактоза (4,73%), общее количество сухих веществ (14,183%), pH (( 4,3433), плотность (1,039 кг/л), синерезис (9,87 мл/100 г), диапазон количества S. thermophilus (10,18–10,30 log КОЕ/мл) и диапазон количества L. bulgaricus (10,26–10,34 log КОЕ/мл). Более того, отсутствие обнаружения колиформных бактерий в йогурте, обработанном на солнечной энергии, подтверждает текущую идею о выполнении трех процессов нагрева, ферментации и охлаждения в одном устройстве. С учетом используемых источников энергии период окупаемости был рассчитан в 1,3–9 лет при ожидаемом сроке службы 15 лет, а с точки зрения прибыли от продукта прогнозировался период окупаемости в 1,78 года. Стоимость переработки литра молока для производства йогурта составила 0,0189 долларов США. Учитывая экономию выбросов CO2, ожидается, что установка по переработке йогурта, работающая на солнечной энергии, сможет генерировать 107,73 МВт полезной энергии в течение своего срока службы с нулевыми выбросами CO2.

Йогурт — один из старейших кисломолочных продуктов, широко употребляемый во всем мире. В нем содержится много белка, кальция и витаминов. Бактерии, продуцирующие молочную кислоту, такие как S. thermophilus и L. bulgaricus, или другие бактерии с взаимодополняющим метаболизмом, сбраживают йогурт1. Натуральный йогурт имеет нежный ореховый вкус и гладкую и вязкую гелеобразную консистенцию2. Молочнокислые бактерии ферментируют лактозу, производя молочную кислоту, углекислый газ, уксусную кислоту, диацетил, ацетальдегид и ряд других соединений, которые придают йогурту особый вкус3. Хамдан и др.4 обнаружили, что смесь L. bulgaricus и S. Thermophilus в соотношении 1:1 приводит к образованию высокого содержания ацетальдегида в молоке. Однако производство безопасного и высококачественного йогурта требует тщательной обработки. На самом деле даже небольшое количество загрязнений может ухудшить качество йогурта и иметь серьезные последствия для здоровья потребителей.

Пакистан производит более 59,666 млн тонн молока ежегодно, занимая третье место в мире после Индии и США5, при этом основную часть производителей составляют мелкие фермеры (>80%). К сожалению, только 5% этого молока перерабатывается, а остальное обрабатывается молочниками, которые часто соблюдают антисанитарные условия и представляют серьезные проблемы для здоровья. Из-за отсутствия перерабатывающих мощностей 15–19% всего молока, производимого в стране, выбрасывается впустую, а остальное обрабатывается неправильно6. Йогурт является популярным молочным продуктом не только на Индо-Пакистанском субконтиненте, но и во всем мире: производство йогурта увеличилось на 8,3 × 106 тонн за период с 1990 по 2015 год в США7. В Пакистане на йогурт приходится более 70% всех кисломолочных продуктов8, хотя ферментации молока уделяется меньше внимания с целью улучшения срока хранения, аромата и питательной ценности. В таблице 1 перечислены ведущие страны-производители молока5 и йогурта9.

К сожалению, некоторые химические и микробиологические примеси ухудшают качество молока на протяжении всей его переработки и в цепочке поставок10,11,12,13,14. В развивающихся странах системы производства и распределения молока по-прежнему очень традиционны, и в них доминирует преимущественно неформальный частный сектор, состоящий из различных агентов, таких как производители, сборщики, посредники, переработчики, торговцы и молочные магазины, каждый из которых выполняет специализированную роль. в определенной точке цепочки поставок15. Практически на каждом этапе маркетингового процесса тестирование практически не проводится16. Большинство молочных предприятий в городских районах подвергаются воздействию пыли и насекомых, и лишь немногие из них оснащены холодильным оборудованием. Транспортные контейнеры являются антисанитарными, а фальсификация молока является серьезной проблемой в пригородной цепочке поставок молока. Однако из-за того, что покупатели в стране заботятся о ценах, спрос на сырое молоко и продукты из него, такие как йогурт, выше, чем на переработанное молоко и продукты из него17. Из-за широкого потребления молока и молочных продуктов эти товары могут стать объектом фальсификации, что приносит финансовую выгоду недобросовестным производителям18.