Способ переработки отходов овощей и фруктов с получением кормового смузи для продуктивных животных Российский патент 2024 года по МПК A23K10/30 A23K20/10 A23K20/20 

Предлагаемое техническое решение относится к пищевой промышленности, а именно к переработке отходов овощей и фруктов в кормовые продукты.

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO), ежегодно в мире уничтожается около трети произведенных продуктов питания, или 1,3 млрд тонн еды. [1, 2]

Особенно велики потери овощей и фруктов. До 50 процентов овощей и фруктов теряется в различных звеньях товаропроводящей цепочки от сбора урожая до потребления. [3]

Просроченная и непроданная пищевая продукция утилизируется путем захоронения на свалках. [4]

Однако все способы утилизации, которые связаны с захоронением, не приносят экономической пользы и негативно воздействуют на окружающую среду, загрязняя ее токсичными элементами и опасными газами. [5]

В настоящее время известны методы рециклинга пищевых отходов растительного происхождения, которые позволяют преобразовать отходы во вторичные продукты или использовать их ценные фракции в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве, например, компостирование, вермикомпостирование, анаэробная конверсия, ферментация с получением ряда пищевых и кормовых продуктов и биогаза.

Компостирование, благодаря возможности получения ценных органических материалов, при относительно простом процессе производства и его обслуживания, обеспечивает растущий спрос на органические методы ведения сельского хозяйства и повышает конкурентоспособность в отношении химических удобрений и других почвенных добавок. Но из-за длительности процесса создания пригодного для использования компоста, необходимости наличия площадки для компостирования и активной ее вентиляции себестоимость производства достаточно высока и не может в полной мере обеспечить привлекательность метода по сравнению с другими методами обращения с отходами. [6, 7]

Вермикомпостирование (компостирование с использованием компостного червя) благодаря эффективному и относительно быстрому процессу производства богатого питательными веществами биогумуса, возможности использования для небольших производств, в том числе для домашнего компостирования, позволяет повысить привлекательность метода по сравнению с простым компостированием. [8, 9]

Однако высокие трудозатраты, сложности в организации крупномасштабного производства и специфические требования к производству не позволяют масштабировать данный метод с целью переработки большого количества отходов.

Анаэробная конверсия отходов растительного происхождения обеспечивает возможность генерирования биогаза с конкурентными преимуществами по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная энергия и энергия ветра. Методом анаэробной конверсии можно переработать большое количество отходов, однако высокая себестоимость процесса, необходимость в дорогостоящем оборудовании, высокие эксплуатационные расходы и опасность загрязнения воздуха, не позволяют обеспечить высокую рентабельность и эффективность метода. [10]

Ферментация или биоконверсия отходов с получением ряда пищевых и кормовых продуктов позволяет повысить конкурентоспособность метода по сравнению с другими методами переработки. Суть технологии биоконверсии заключается в воздействии комплексных ферментных препаратов на сырьевые компоненты (отходы) и расщепление сложных полисахаридов на простые с последующим построением на их основе легкоусвояемого кормового белка, используемого в качестве компонента при производстве комбикормов. [11, 12]

Однако все рассмотренные в вышеуказанных источниках способы биоконверсии отходов овощей и фруктов предусматривают организацию дополнительных технологических процессов с использованием дорогостоящих ферментных препаратов и специального оборудования, а также предполагают значительное увеличение энергетических затрат.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является «Способ комплексной переработки овощей при производстве продуктов для людей и животных», описанный в патенте на изобретение RU 2149568, опубл. 2000.05.27.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что при получении кормового продукта для продуктивных животных из отходов овощей и фруктов осуществляют подготовку отходов овощей и фруктов, их измельчение с получением суспензии. В суспензии измельченных овощей и фруктов стабилизируют рН на уровне 4.5-6.0 добавлением органических кислот - лимонной или молочной, а затем суспензию консервируют добавлением химического консерванта при механическом перемешивании в течение 15-30 минут. В качестве химического консерванта используют перекись водорода в количестве 1,0-2.5 г перекиси с концентрацией 33% на кг суспензии.

В результате такого способа переработки отходов растительного происхождения обеспечивается минимальное термическое воздействие на овощи и фрукты и гарантируется получение безопасного кормового смузи, богатого натуральными витаминами, минералами, клетчаткой и другими веществами, необходимыми для правильного функционирования организма продуктивных животных.

На рисунке 1 приведена блок-схема производства кормового смузи из отходов овощей и фруктов.

Примеры конкретного применения

Пример 1.

Из отходов овощей и фруктов формируют партию таким образом, чтобы содержание влаги в будущем смузи было равно 90-91%. Для этого рассчитывают содержание влаги в сформированной партии отходов с учетом доли каждого вида овоща или фрукта, вошедшего в эту партию, и их химического состава. Например, в партию вошли отходы помидоров, капусты, моркови, картофеля, яблок в соотношении 0.3: 0.1: 0.2: 0.2: 0.2 соответственно. Масса воды в 100 г смузи будет равна 87,12 г:

Для достижения требуемой влажности 90% добавляют воду из расчета 3 г на 100 г смузи. Затем смесь измельчают до получения гомогенной суспензии, измеряют в ней рН и стабилизируют рН на уровне 4,5 добавлением лимонной кислоты.

Полученную суспензию перекачивают в смеситель, куда одновременно подается 33% перекись водорода в расчете 1,0 г/ кг суспензии. Процесс перемешивания осуществляют в течение 15 минут. Полученное кормовое смузи проверяют на соответствие требованиям безопасности и перемещают в транспортную тару для отправки потребителям.

Пример 2.

Партию отходов овощей и фруктов подготавливают аналогично описанному выше, доводя содержание влаги до 90% и получения гомогенной суспензии. Далее рН суспензии стабилизируют на уровне 6,0 добавлением молочной кислоты и перекачивают в смеситель, куда одновременно подают 33% перекись водорода в расчете 2,5 г/ кг суспензии. Процесс перемешивания осуществляют в течение 30 минут. Полученное кормовое смузи проверяют на соответствие требованиям безопасности и перемещают в транспортную тару для отправки потребителям.

Данный способ переработки отходов овощей и фруктов максимально приближен к безотходному ведению технологического процесса, гарантирует экономию энергоресурсов (электроэнергии) и исключение затрат на захоронение отходов, обеспечивает экологическую безопасность производства. Он позволяет получить безопасное кормовое смузи, которое может быть использовано непосредственно для скармливания продуктивным животным или для производства других кормовых продуктов.

Источники информации

1. ФАО, «Потери продовольствия и пищевые отходы» [В Интернете]. Доступно по ссылке: http://www.fao.org/food-loss-and-food-waste/ru/

2. ГЭВУ (2014) «Продовольственные потери и пищевые отходы в контексте устойчивых продовольственных систем», Рим.

3. Продовольственные потери и пищевые отходы на потребительском рынке РФ / В.В.Ким, Е.А.Галактионова, К.В. Антоневич/ International agricultural journal, 4/2020, с. 1-19

4. Блохин А. (2015) «Экономика ненужной продукции. Институциональные особенности кругооборота потерь». Экономическая политика, Т. 10. №1. С. 7-40.

5. Биологические отходы. Пищевые отходы. Использованные растительные и фритюрные масла. Отходы жироуловителей. https://okrsredkchr.ru/.

6. Способы переработки отходов растительного сырья. https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=523940#text.

7. ГОСТР 70083-2022. Обращение с отходами. Руководящие принципы обращения с пищевыми отходами/ allgosts.ru 13/030/gost_r_70083-2022.

8. Способ получения вермикомпоста, патент RU 2363689 С1, опубликован 2009.08.

9. Способ переработки органических отходов путем вермикомпостирования, патент РФ №2097368, кл. С05F 3/06, 27.11.1997.

10. Способ анаэробной переработки органических отходов и установка для его осуществления, патент RU 315721 С1, опубликован 2008.01.27.

11. Способ получения дрожжей, патент SU 1751197, Бил. №28, 1992 г.

12. Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Экологические основы производств. Взаимосвязь экологии, химии и биотехнологии. М.: МГУЛ, 2003. 365 с.

13. «Способ комплексной переработки овощей при производстве продуктов для людей и животных», патент на изобретение RU 2149568, опубликован 2000.05.27.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ переработки отходов овощей и фруктов с получением кормового смузи для продуктивных животных характеризуется тем, что предусматривает подготовку отходов овощей и фруктов - отходы помидоров, капусты, моркови, картофеля, яблок, в соотношении 0.3:0.1:0.2:0.2:0.2, их измельчение с получением суспензии, при этом в суспензии измельченных овощей и фруктов стабилизируют рН на уровне 4.5-6.0 добавлением органической кислоты - лимонной или молочной, затем суспензию консервируют добавлением химического консерванта при механическом перемешивании в течение 15-30 минут, при этом в качестве химического консерванта используют перекись водорода в количестве 1.0-2.5 г перекиси с концентрацией 33% на кг суспензии. Изобретение позволяет обеспечить минимальное термическое воздействие на овощи и фрукты и гарантировать получение безопасного кормового смузи богатого натуральными витаминами, минералами, клетчаткой, необходимыми для правильного функционирования организма продуктивных животных. 1 ил., 2 пр.

Способ переработки отходов овощей и фруктов с получением кормового смузи для продуктивных животных, характеризующийся тем, что предусматривает подготовку отходов овощей и фруктов - отходы помидоров, капусты, моркови, картофеля, яблок, в соотношении 0.3:0.1:0.2:0.2:0.2, их измельчение с получением суспензии, при этом в суспензии измельченных овощей и фруктов стабилизируют рН на уровне 4.5-6.0 добавлением органической кислоты - лимонной или молочной, затем суспензию консервируют добавлением химического консерванта при механическом перемешивании в течение 15-30 минут, при этом в качестве химического консерванта используют перекись водорода в количестве 1.0-2.5 г перекиси с концентрацией 33% на кг суспензии.