Рациональное использование отходов продуктов растительного происхождения

Рациональное использование отходов продуктов растительного происхождения

1. Описание сырья

Макароны - это небольшие трубчатые изделия, которые готовят из подсушенного теста, замешанного из пшеничной муки и воды. Макароны отличают по форме, это могут быть рожки, перья, ракушки, лапша, вермишель, бабочки, спиральки и т.д. Происхождение этого продукта натуральное природное, поэтому в нем сохраняются все полезные компоненты. Речь идет о белке, кальции, калии, фосфоре, витаминах РР и В. Помимо этого, макаронные изделия не содержат жиров - вот почему можно сохранить стройность фигуры, регулярно питаясь макаронами.

Пищевая ценность макарон в 100 граммах:

·              Углеводы - 71,5 г

·              Белки - 10,4 г

·              Жиры - 1,1 г

Энергетическая ценность макарон в 100 граммах:

·              344 ккал

Макроэлементы в 100 граммах макарон:

·              Калий - 122 мг

·              Кальций - 18 мг

·              Кремний - 4 мг

·              Магний - 16 мг

·              Натрий - 3 мг

·              Сера - 70 мг

·              Фосфор - 86 мг

·              Хлор - 20 мг

Микроэлементы в 100 граммах макарон:

·              Алюминий - 1050 мкг

·              Бор - 37 мкг

·              Ванадий - 90 мкг

·              Железо - 1200 мкг

·              Йод - 1,5 мкг

·              Кобальт - 1,6 мкг

·              Марганец - 570 мкг

·              Медь - 100 мкг

·              Молибден - 12,5 мкг

·              Никель - 2,2 мкг

·              Олово - 5,2 мкг

·              Селен - 6 мкг

·              Титан - 11 мкг

·              Фтор - 22 мкг

·              Хром - 2,2 мкг

·              Цинк - 700 мкг

Витамины в 100 граммах макарон:

·              Витамин Е - 2,57 мг

·              Пиридоксин (Витамин В6) - 0,17 мг

·              Биотин (Витамин В7) - 2 мкг

·              Ниацин (Витамин В3 или РР) - 1,2 мг

·              Пантотеновая кислота (Витамин В5) - 0,3 мг

·              Рибофлавин (Витамин В2) - 0,04 мг

·              Тиамин (Витамин В1) - 0,17 мг

·              Фолацин (Витамин В9 или фолиевая кислота) - 27,1 мкг

·              Холин (Витамин В4) - 52 мг

Макароны производят из твердой и мягкой пшеничной муки, высшего и 1-го сорта. В данной работе рассмотрим пшеничную муку твердого высшего сорта.

Пшеница - однолетнее травянистое растение с надземной частью в виде стебля и колоса семейства Мятликовые. Этот злак является основной зерновой культурой земного шара. Культурная пшеница родом из юго-западной Азии. Зерна пшеницы содержат клетчатку - мощный стимулятор моторики кишечника. Пшеничные отруби предотвращают превращение углеводов в жиры в желудочно-кишечном тракте и тем самым способствуют нормализации веса. Пектины в составе пшеницы абсорбируют вредные вещества, уменьшая гнилостные процессы, и ускоряют заживление слизистой оболочки кишечника.

Соли магния и калий в злаке активизируют углеводный обмен, принимают участие в формировании костной ткани, нормализуют работу сердца и центральной нервной системы.

Огромное количество биологически ценных веществ содержится в зародыше пшеницы: витамины группы В, витамин Е, протеины, цинк, калий, железо, фосфор, сера и линолевая кислота. Регулярно потребляя пророщенную пшеницу можно значительно укрепить здоровье.

В 100 гр. твердой белой пшеницы содержится:

·              Вода - 9.47 г

·              Белки - 11.31 г

·              Жиры - 1.71 г

·              Углеводы - 63.7 г

·              Пищевые волокна - 12.2 г

·              Зола - 1.52 г

Витамины:

·              Витамин А (бета-каротин) - 5 мкг

·              Витамин В1 (тиамин) - 0.387 мг

·              Витамин В2 (рибофлавин) - 0.108 мг

·              Ниацин (витамин В3 или РР) - 4.381 мг

·              Витамин В5 (пантотеновая кислота) - 0.954 мг

·              Витамин В6 (пиридоксин) - 0.368 мг

·              Фолиевая кислота (витамин В9) - 38 мкг

·              Витамин С (аскорбиновая кислота) - 0 мг

·              Витамин Е (токоферол) - 1.01 мг

·              Витамин К (филлохинон) - 1.9 мкг

Макроэлементы:

·              Калий - 432 мг

·              Кальций - 32 мг

·              Магний - 93 мг

·              Натрий - 2 мг

Микроэлементы:

·              Железо - 4.56 мг

·              Марганец - 3.821 мг

·              Медь - 363 мкг

·              Цинк - 3.33 мг

Калорийность

В 100 г пшеницы в среднем содержится около 342 ккал.

Мука - основное сырье для производства макарон.

При помоле зерна, особенно сортовом, стремятся максимально удалить оболочки и зародыш, поэтому в муке содержится меньше клетчатки, минеральных веществ, жира и белка и больше крахмала, чем в зерне. Более высокие сорта муки получают из центральной части эндосперма, поэтому в их состав входит больше крахмала и меньше белков, сахаров, жира, минеральных солей, витаминов, которые в основном сосредоточены в его периферийных частях. К органическим веществам пшеничной муки относятся белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, ферменты, витамины, пигменты и некоторые другие вещества; к неорганическим - минеральные вещества и вода. Белки играют важную роль в технологии хлеба. Содержание белков в пшеничной муке может колебаться в широких пределах (от 10 до 26 %) в зависимости от сорта пшенииы и условий ее выращивания. Белковые вещества муки в основном (на 80 %) состоят из проламинов и глютелинов. Остальные белки - это альбумины, глобулины и протеиды. Проламины и глютелины различных злаков имеют специфический состав и свойства. Проламин пшеницы называется глиодином, а глютелин пшеницы - глютенином. Соотношение глиадина и глютенина в пшеничной муке примерно одинаковое. Глиадин и глютенин содержатся только в эндосперме, особенно в его краевых частях, поэтому в сортовой муке их больше, чем в обойной. Ценным специфическим свойством глиадина и глютенина является их способность образовывать клейковину. Клейковина образуется при отмывании пшеничного теста в воде. Клейковина содержит 65-70 % влаги и 30-35 % сухих веществ, состоящих главным образом из белков (90 %), а также других веществ муки, поглощенных белками при набухании. От количества и качества клейковины зависят хлебопекарные свойства муки. Мука содержит в среднем 20-35 % сырой клейковины. Качество клейковины характеризуется ее цветом, растяжимостью (способностью растягиваться на определенную длину) и эластичностью (способностью почти полностью восстанавливать свою форму после растягивания). В клейковине содержание минеральных веществ иное, чем в зерне, из которого она отмыта.

2. Технологическая схема производства

Процесс производства макаронных изделий состоит из следующих основных операций

) Выращивание. Выращивание пшеницы производят на высокоплодородной, структурной почве с реакцией в пределах pH 6-7,5. Лучшими почвами считаются черноземы, каштановые, подзолистые и дерново-глеевые. Низкие урожаи характерны для песчаных, супесчаных, тяжелосуглинистых и глинистых почв. Семенам пшеницы нужно 60-70% воды от массы сухих семян. Твердым сортам требуется на 5-7% больше влаги, так как содержат больше белка. В разные периоды вода растениями потребляется неравномерно. Большую роль она играет в фазе выхода в трубку и колошении - 50-60%. Яровые сорта пшеницы не предъявляют высоких требований к количеству тепла, в отличие от озимых. Зерно прорастает при 1-2°С. Ассимиляционные процессы начинаются при 3-5°С. Благоприятными условиями выращивания пшеницы считаются 12-18°С.Растения довольно устойчивы к жаре. Однако температуры выше 35°С и отсутствие влаги приведут к снижению качества зерна и урожайности. Озимая пшеница способна выдержать морозы до -17°С без снежного покрова и до -25°С с ним.

) Сбор пшеницы. Уборку яровой пшеницы проводят однофазным и двухфазным способами. Ее осуществляют в оптимальные сроки, без потерь и снижения качества зерна. Однофазная уборка проводится в начале полной спелости и при влажности зерна 17...20 %, в течение 5...6 дней. На протяжении этого периода биологическая урожайность и качество зерна на корню остаются без существенных изменений. Перестой посевов приводит к снижению массы 1000 зерен, натурной массы стекловидности, ухудшению хлебопекарных, урожайных и посевных качеств. Двухфазную уборку проводят при сильной засоренности или полегании растений. Ее начинают в середине восковой спелости при влажности зерна 35... 25 %. Для скашивания используются жатки ЖВН-6А, ЖСК-4АМ и др. Высота среза должна быть 15...20 см.. Двухфазная уборка позволяет начинать уборочные работы на 5...8 дней раньше, при этом получают более сухое зерно и солому, меньше требуется затрат на обработку зернового вороха, улучшаются посевные и товарные качества зерна. Однако этот способ уборки не применяют на низкорослых, изреженных, низкопродуктивных посевах и при обильном выпадении осадков.

Прямое комбайнирование и обмолот валков осуществляется зерноуборочными - комбайнами ДОН- 1500, Е-525, Лида-1300, Е-527, Мега-204, Мега-218, КЗР-10, КЗС-7, КЗС-10. К работе допускаются хорошо отрегулированные и тщательно уплотненные комбайны

Послеуборочная доработка зерна производится в потоке с уборкой урожая. Семена очищают от примесей на установках ОВП-20А, ОС-4,5, МПО-50, ЗАВ-20, ЗВС-40 и др. Для сушки применяют зерносушилки М-819, СЗК-8, СЗК-8,1, СЗШР-8, СЗШР-16 и др.

) Помол пшеницы. Помол зерна делится па две основные стадии: подготовка зерна к помолу и собственно помол зерна, превращение его в муку. Подготовка зерна к помолу заключается в очистке зерна от посторонних примесей, удалении зародышей, мойке зерна.Для очистки зерна от сорняков, отличающихся от него своими размерами, применяют машины, в которых главным рабочим органом являются сита (ситовые машины). Для отделения легких примесей (пыль и т. п.) применяют вейки, очищающие зерно струей воздуха. От наружных загрязнений, а также от части зародыша и оболочек зерно очищают па так называемых обоечных и щеточных машинах: быстровращающимися билами или щетками зерно много раз ударяется о внутреннюю шероховатую поверхность этих машин. Мойку зерна проводят преимущественно теплой водой (30- 50 °С) в специальных моечных машинах. Вымытое зерно подвергают отлежке - выдерживанию в течение 6-16 ч. При этом происходит увлажнение зерна, которое способствует лучшему отделению от него оболочек в процессе дальнейшего размола. Помол зерна (получение муки) состоит из двух основных операций: собственно помол зерна (размол, дробление) и просеивание продуктов помола. Дробление зерна осуществляют на вальцовых станках, главными рабочими органами которых являются два цилиндрических чугунных катка (валка) одинакового диаметра с нарезанными на них рифлями. Валки вращаются навстречу друг другу с разными скоростями, зазор между которыми устанавливается в зависимости от намечаемой крупноты помола продукта в пределах от 0,15 до 0,75 мм.

) Подготовка сырья. Мука просеивается, её отделяют от металломагнитной примеси, подогревают (температура муки д.б. не менее 10°С), смешивают разные партии муки исходя из указаний лаборатории фабрики.

Приготовление макаронного теста. Воду подогревают до нужной температуры, размешивают добавки и муку. Всё это замешивается.

Прессование теста и формование. Данный пункт используют для уплотнения замешенного теста, т.е. его нужно превратить в однородную пластичную тестовую массу. Затем проводят формование путем продавливания теста через отверстия в металлической матрице.

Разделка сырых изделий. Выпрессованные из матрицы сырые макаронные изделия разрезают на куски и подготавливают к сушке. При разрезке уже начинают интенсивно обдувать воздухом для получения на их поверхности подсушенной корочки. Это нужно для того, чтобы макаронные изделия не прилипались.

Сушка. Целью данной стадии является закрепление окончательной формы и предотвращение развития микроорганизмов. Данный процесс проводится при «повышенных» температурах. Охлаждение высушенных изделий. Процесс предназначен для выравнивания температуры изделий с температурой упаковки. Если их не охлаждать, то будет наблюдаться запотевание упаковки и, как следствие, изменение массы продукции. Отбраковка и упаковка. Обычно в качестве упаковки используют короба, ящики, бумажные мешки, коробочки и пакеты с мешками.

Технологическая схема производства макаронных изделий

3. Анализ образующихся отходов

В макаронном производстве основные отходы получаются на стадиях сбора и помола пшеницы.

На стадии сбора пшеницы образуются: солома, сорная примесь, мелкие камни, ость. На стадии помола пшеницы образуются: отруби, кормовая мучка, пыль от дробления. Отруби являются ценным пищевым продуктов для животных (для комбикорма).

Пшеничные отрубиПищевая ценность на 100 г продукта

Энергетическая ценность 216 ккал 904 кДж

Вода 9,9 г  Белки 15,6 г  Жиры 4,3 г  Углеводы 64,5 г  - дисахариды 0,41 г   - пищевые волокна 42,8 г   Тиамин (B1) 0.5 мг  Рибофлавин (B2) 0.6 мг  Ниацин (B3) 13.6 мг  Пантотеновая кислота (B5) 2.2 мг  Пиридоксин (B6) 1.3 мг  Токоферол (вит. E) 1.5 мг  Витамин K 1.9 мкг  Кальций 73 мг  Железо 11 мг  Магний 611 мг  Фосфор 1013 мг  Калий 1182 мг  Цинк 7 мг

 

4. Существующие способы использования отходов

)        Отруби в основном идут на корм скоту в виде комбикорма и в хлебопечение как добавка.

)        Солома. У нее несколько видов использования:

.        Солому зерновых культур используют в кормлении, в основном, крупного рогатого скота. Вследствие невысокой питательности и переваримости, солому используют, главным образом, для придания рациону необходимого объёма, или как добавку к рационам с большим количеством сочных кормов. Для улучшения поедаемости соломы применяют различные способы подготовки - измельчение, запаривание, обработку химическими веществами (кальцинированной содой, известью, аммиаком и др.).

.        Солому используют также на подстилку сельскохозяйственным животным и как сырьё для изготовления саманного кирпича. изоляционных плит, матов.

.        Солома может использоваться для производства биотоплив:

а) из целлюлозы, содержащейся в соломе может производиться биоэтанол;

б) биотопливо может производиться из соломы методом газификации;

в) солому можно спрессовывать в топливные гранулы.

. Прессованные соломенные блоки используются для строительства стен домов, общественных и хозяйственных построек

) Сорная примесь могут использоваться:

. биотопливо

. компост

. как корм скоту

) Кормовая мучка. используется как корм для скота.

5.     
Нетрадиционные пути использования отходов

Солома может использоваться в следующем

- Упаковочный материал Солома используется для производства различных корзин, сеток и т. д.

Соломенные шляпы Из соломы производятся соломенные шляпы.

- Декоративный материал Из соломы производят игрушки, куклы, маркетри (инкрустации), пугала и т. д.

6. Расчет коэффициентов К_б и К_о

отходы экологичность макаронный

Коэффициент безотходности (К_б) - интегральный показатель, характеризующий производство, процесс или технологию с точки зрения рационального использования.

К_М - коэффициент использования материальных ресурсов; характеризует степень замкнутости технологического процесса или производства на «входе» и «выходе» по отношению к окружающей среде

К_Э - коэффициент экологичности, характеризующий интенсивность воздействия процесса или производства на окружающую среду.

Коэффициент материального использования материальных ресурсов:

 - объем производства продукции,1000 тонн

 - объем неиспользуемых отходов,10 тонн

Н - фактический расход сырья i-го вида на единицу производимой продукции. Н=2 ед.

Коэффициент экологичности:

К_О - коэффициент отходоемкости, определяемый как отношение массы неиспользуемых побочных вспомогательных продуктов и отходов, поступающих в окружающую среду с учетом степени относительной опасности каждого вида отходов, к единице продукции.

Коэффициент отходоемкости:

 - годовой объем неиспользованного отхода i-го вида, размещаемого в окружающей среде_i - показатель относительной опасности отхода i-вида

Н_i - фактический расход сырья, материалов на единицу производимой продукции( 1100т на 1000 т )