Передайте, пожалуйста, белок
14 Sep 2020
Рынок альтернативного белка быстро диверсифицируется и растет за счет огромного спроса со стороны потребителя и промышленности. В наши дни растительный белок и белок из микроорганизмов широко используется в качестве функционального ингредиента как в продуктах питания, заменяя животный белок, так и в кормовых смесях. Компания GEA постоянно развивает и адаптирует свои технологические решения, чтобы они подходили для нового сырья, уделяя особое внимание повышению качества белка и увеличению объема выпуска продукции, и при этом обеспечивая эффективное использование ресурсов в процессе производства.
Согласно отчету, подготовленному в июле 2020 года ассоциацией FAIRR (Farm Animal Investment Risk and Return / Риск и доходность вложений в сельскохозяйственных животных), в первой половине 2020 года инвестиции в секторе альтернативного белка почти в два раза превысили показатель 2019 года. По ее оценке, к 2025 году объем этого рынка вырастет до 17,9 миллиарда долларов США. Только в Китае, например, ожидается падение потребления свинины в течение 2020 года примерно на 35 процентов.
Почему альтернативный белок?
Белок – это незаменимый элемент для поддержания крепкого здоровья, а мясо – это отличный источник белка. Тем не менее, все больше потребителей едят меньше мяса, объясняя это тем, что уделяют больше внимания здоровому образу жизни, заботе об окружающей среде, защите прав животных и возрастающему страху перед лицом зоологических заболеваний. На фоне дальнейшего роста потребления мяса вместе с ростом населения в мире также растет и потребление альтернативного белка, при этом существенным стимулом такого роста стала мировая пандемия COVID-19.
Растения и другие микроорганизмы весьма эффективно преобразуют питательные вещества в белок и облегчают нагрузку на наши природные ресурсы. В качестве функциональных ингредиентов они добавляют текстуру в различные продукты питания, а также оптимизируют их вязкость, эмульсификацию, устойчивость, пенообразующие или жиросвязывающие свойства. Относительно кормовых смесей, растительные белки снимают нагрузку с животноводства и рыбоводства. Если кратко, то список областей применений для альтернативного белка чрезвычайно велик и включает, например:
- продукты, заменяющие мясо
- спортивные напитки и энергетические батончики
- альтернативные молочные напитки и детские смеси
- пищевые добавки
- кормовые смеси для скота / рыбы и корм для домашних животных
- функциональные ингредиенты
Изобилие сырья на выбор
Взрывной спрос на продукты для вегетарианцев и веганов заставил производителей заняться разработкой дополнительных источников белка, при этом не все источники из растительного мира. Наиболее распространенные:
- бобовые / зернобобовые (например: горох, бобы, чечевица, нут, орехи, киноа)
- одноклеточный белок (например: морские водоросли, дрожжи, грибы и бактерии)
На рынке альтернативного белка наиболее часто встречается сухая форма продукта. Белковый порошок – чаще всего, концентраты или изоляты – характеризуется увеличенным сроком годности, меньшим физическим объемом, что важно для хранения и транспортировки, а также обеспечивает возможность для более строгого контроля уровня издержек и качества продукции. Изоляты вырабатывают больше белка по массе несмотря на то, что требуются дополнительная обработка и фильтрация.
Горох, например, содержит много незаменимой аминокислоты и представляет собой отличный источник железа. Гороховый белок – безглютеновый и гипоаллергенный, что делает его хорошим вариантом для тех, кто чувствителен к сое или сыворотке. Его традиционно используют в смузи и коктейлях, в молочных продуктах для веганов; кроме того, его можно добавлять в крупы и хлебобулочные изделия для повышения питательной ценности. Экстракты гороха также используются в производстве пасты (увеличивают объем питательных веществ в блюдах) и в продуктах, заменяющих мясо, таких как куриные палочки и наггетсы, благодаря тому, что текстуру и вкус горохового белка легко индивидуализировать.
В процессе производства одноклеточного белка (SCP) используется процесс ферментации и в качестве ингредиента он подходит для потребления человеком и для использования в кормовых смесях. Один из примеров – микроводоросли с высоким содержанием белка, жирных кислот, ферментов, витаминов и минералов. После их переработки и придания им порошкообразной формы их можно использовать в пищевых добавках, пищевых продуктах и напитках для вегетарианцев и во многих других областях промышленного применения. Другим примером служит микопротеин, получаемый из природных грибов. Объединение микропротеина с глюкозой и другими питательными веществами в процессе ферментации позволяет получить в результате мясоподобную текстуру, высокое содержание белка и клетчатки, что делает его идеальным выбором для продуктов, заменяющих мясо, которые только выходят на рынок.
Производство растительного белка – оплата побочными продуктами
Доступность, цена и качество белка все вместе влияют на предпочтения производителей, когда они выбирают сырье для экстракции и производства белка. Белок, взятый из растения, будь то соя или горох, составляет примерно 25 процентов от общей массы, а остальные продукты – это, например, крахмал или масло. Таким образом, именно выделение и производство побочных продуктов из сторонних фракций обеспечивают дополнительную рентабельность в этой индустрии, что, разумеется, также уменьшает количество отходов.
Каждый сырьевой материал характеризуется собственным уникальным составом и свойствами, что требует адаптации технологического процесса для его эффективной сепарации на отдельные составляющие. В связи с этим, производителям необходимо ответить на следующие вопросы:
- Является ли извлекаемый белок основным продуктом или побочным?
- Осваивается ли сырье в полном объеме?
Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных производственных сценариев:
- производство белка с крахмалом в качестве побочного продукта (горох, ячмень или пшеница)
- производство белка с маслом в качестве побочного продукта (соевые бобы, семена рапса или подсолнечника)
- производство крахмала с белком в качестве побочного продукта (картофель, кукуруза или рис)
Крахмал, например, наиболее известен своими текстурирующими функциональными возможностями, широко используется в пищевой промышленности, в то время как пищевую и диетическую клетчатку и нетвердые частицы можно перерабатывать для использования в кормах для животных или применения в пищевых продуктах. С помощью гибкого производства предприятия могут ограничить эффект сезонности, повысить прибыльность и рентабельность капиталовложений. Возможный сценарий – переработка картофеля в конце лета и осенью, а затем переход на переработку гороха до конца года ввиду его более длительного срока хранения; зачастую это можно обеспечить, используя одно и то же оборудование или одни и те же технологические линии.
Решения компании GEA для эффективной переработки высококачественного альтернативного белка
Благодаря накопленному в течение десятилетий опыту в области технологических разработок компания GEA помогает поставщикам ингредиентов и производителям пищевых продуктов – от небольших стартапов до среднего бизнеса и глобальных игроков – удовлетворять спрос на чистоту и функциональные возможности продукта. Наш портфель включает:
- подготовку сырья
- экстракцию белка
- выделение и очистку продукта
- выпаривание
- сушку
- очистку сточных вод
- системы автоматизации
Процесс полной экстракции начинается, как правило, с получения порошка, например, из бобов или семян. Далее следует жидкостная обработка, тепловая обработка и сушка. При этом применяются интегрированные в технологический процесс решения по очистке сточных вод, включая повторное использование воды и тепла.
Компания GEA предлагает полноценные технологические линии для жидкого этапа, которые включают сепараторы и декантеры для экстракции, концентрирования, промывки и извлечения белка. Специалисты компании GEA по сепарации решили множество типичных проблем, связанных с переработкой белка. Чтобы исключить вспенивание и повысить объем выработки белка, наши декантеры характеризуются закрытой конструкцией. Это позволяет устранить насыщение кислородом при сбросе давления на этапе жидкостной обработки. Другая распространенная проблема заключается в том, что мелкодисперсный белковый осадок чаще всего всплывает на поверхность жидкости в чаше декантера, а не скапливается на стенке чаши с остальными твердыми частицами. В традиционных декантерах это ведет к потере ценного продукта. Белковый декантеркомпании GEA с его уникальной системой varipond® позволяет регулировать глубину пруда при помощи сжатого воздуха, в то время как дополнительный диск не позволяет белковому осадку выходить из чаши вместе с осветленной жидкостью. Другим преимуществом этого решения выступает улучшенная очищаемость декантера.
Декантер для извлечения растительных белков
Белковый декантер с системой varipond® от компании GEA максимально увеличивает объем выработки белка
Компания GEA вместе с клиентами определяет конкретную технологию сушки, которая будет последовательно обеспечивать желаемый уровень характеристик белка, включая качество порошка, точно определенные размер и плотность частиц, дисперсионные свойства и параметры растворяемости. Наши одноступенчатые и многоступенчатые распылительные сушилки совмещают в себе сушку распылением и технологию псевдоожиженного слоя в одной установке, предлагая высокую универсальность, в то время как варианты систем безразборной мойки (CIP) обеспечивают быструю и тщательную очистку, уменьшая время простоя. Сушильные камеры компании GEA (аэрофонтанного и кольцевого типа) для твердых кормовых смесей также идеально подходят для сушки крахмала, клетчатки, белка и побочных продуктов. Что не менее важно, наши решения для сушки обеспечивают соответствие требованиям по эффективности, производительности, безопасности и гигиене.
Сушильные камеры компании GEA разработаны так, чтобы соответствовать конкретным требованиям клиента, в числе которых желаемые окончательные свойства порошка.
Уже на этапе проектирования компания GEA способна наглядно представить, как поведут себя сушильные системы, и оценить последствия внесения изменений в конструкцию. Это возможно благодаря лидирующей на рынке виртуальной испытательной 3D-среде для распылительных сушилок от компании GEA, которая представляет собой инструмент для симуляции, основанный на технологии компьютерного моделирования газодинамики (CFD). «Клиентам нужна установка распылительной сушки, спроектированная специально для их области применения и работающая на оптимальном уровне. В прошлом отсутствие возможности проведения испытаний и понимания технологического процесса неминуемо означало выбор компромиссного решения, лишенного элемента риска. В наши дни с помощью точного и детального виртуального тестирования технологического процесса мы можем отодвинуть границы гораздо дальше, давая клиентам коммерческое преимущество на конкурентном рынке, позволяя им безопасно, быстро и без больших затрат разрабатывать новые продукты», – объясняет Кристиан М. Ингворсен (Kristian M. Ingvorsen), руководитель отдела CFD компании GEA.
Наконец, решения компании GEA для очистки и повторного использования технологической воды и экономии энергии снижают издержки производства и помогают клиентам уменьшить воздействие на окружающую среду. Это подразумевает снижение потребления свежей воды за счет захвата и повторного использования конденсата из испарителя и повторное использование пара из сушильной камеры. В сочетании с разработанными под заказчика системами автоматизации и управления компания GEA поддерживает клиентов на пути к достижению максимальной эффективности установки.
Испытайте перед тем, как инвестировать
Наряду с нашим диверсифицированным портфелем и передовым опытом компания GEA предлагает тщательно проработанные экспериментальные процессы, которые моделируют технологический процесс целиком, учитывая тип белка и функциональные возможности, а также желаемый объем выпуска продукции. Способность разрабатывать новые продукты, направления применения, рецептуру или находить возможности по созданию добавленной стоимости в отношении имеющегося сырья до инвестирования в новое оборудование и технологические линии существенно снижает риск производителя и предполагает более быстрый выход на рынок. Наши клиенты активно пользуются услугами наших испытательных центров и наших специалистов для обеспечения успеха, рассматривая при этом следующие технологические процессы:
- центробежное разделение (Германия)
- выпаривание и мембранная фильтрация (Германия и США)
- пастеризация и асептический розлив (Германия)
- сушка твердых кормовых смесей и сушка распылением (Дания и США)
По завершении этих пилотных проектов клиенты компании GEA получают образцы белка, которые подходят для предпродажного исследования, и они точно знают, что смогут обеспечить стабильный выход продукции, ее качество, а также стабильную эффективность и производительность оборудования и технологических процессов на своих собственных установках. На самом деле, многие гарантии в отношении технологических процессов компании GEA основаны на результатах проведения экспериментальных проектов вместе с клиентами.
Когда клиенты посещают наши испытательные центры, мы показываем им, как обеспечить работу их технологических процессов шаг за шагом. Они уходят не только с образцом их продукта, но также и с обширными знаниями, что позволяет им принимать важные решения по организации своего технологического процесса для достижения желаемых результатов».– Детлеф Ульман (Detlef Ullmann), Руководитель центра испытаний технологических процессов компании GEA, Эльде (Oelde), Германия
– Детлеф Ульман (Detlef Ullmann), Руководитель центра испытаний технологических процессов компании GEA, Эльде (Oelde), Германия
