طرح تولید پودر آب پنیر

شیر از دو پروتئین، کازئین و آب پنیر ( Whey ) ساخته شده‌ است. پروتئین آب پنیر را می توان از کازئین در شیر جدا کرد یا به صورت محصول جانبی پنیر به دست آورد. پودر آب پنیر سرشار از کربوهیدرات است و درمقابل، پروتئین جداسازی شده از آن پادشاه پروتئینها است.
آب پنیر یا ماء الجبن یا پودر آب ماست یکی از فراورده‌های فرعی شیر است که معمولا از جداشدن آب از شیر طی اضافه کردن اسید، حرارت دادن، یا انعقاد مایه پنیری به دست می‌آید. این آب بعد از خشک شدن تبدیل به پودر آب پنیر می‌شود که خواص دارویی فراوانی دارد. این ماده، مایعی زرد مایل به سبز است، که شامل پروتئین، لاکتوز و مواد معدنی موجود در شیر می‌شود و دارای تمام ۹ اسید آمینه ضروری برای بدن است. البته مقدار لاکتوز آب پنیر کم است و برای افرادی که نمی‌توانند لاکتوز را هضم کنند مناسب است.
پروتئین موجود در این ماده از بهترین پروتئین‌های موجود در طبیعت است که دارای ارزش غذایی بالاتری نسبت به کازئین و حتی پروتئین تخم مرغ است؛ بنابراین بخشی از نیاز روزانه فرد به پروتئینمی‌تواند با آب پنیر برطرف شود. آب پنیر از ترکیب مواد لاکتوگلوبولین، آلفا لاکتالبومین، آلبومین سرم شیر و ایمونوگلوبین‌ها تشکیل شده است. سرم شیر دارای مواد مغذی و ارزشمند است و بیشتر به عنوان یک فرآورده جانبی شیر در نظر گرفته می‌شود.

انواع پودر پروتئین آب پنیر

سه نوع اصلی پروتئین پودر آب‌ پنیر وجود دارد؛
پودر آب‌ پنیر کنسانتره (WPC)، پودر آب پنیر ایزوله (WPI) و پودر آب پنیر هیدراته (WPH).بیایید به هر یک از این موارد به ترتیب نگاهی بیندازیم:

پودر آب‌ پنیر کنسانتره (WPC)

شامل سطوح پایین چربی و سطح پایینی از کربو هیدرات‌ها است.درصد پروتئین در WPC به میزان غلظت آن بستگی دارد. کنسانتره های کم غلظت ۳۰ درصد پروتئین دارند و در برخی از موارد درصد پروتئین به حدود ۹۰ درصد می‌رسد.

پودر آب پنیر ایزوله (WPI)

این نوع به جهت از بین بردن تمام چربی‌ها و لاکتوز بیشتر فرآوری می‌شود.WPI معمولا حداقل ۹۰ درصد پروتئین دارد.

پودر آب پنیر هیدراته (WPH)

این محصول به عنوان شکل “predigested” پروتئین پودر آب‌ پنیر در نظر گرفته می‌شود چون پیش از این هیدرولیز جزئی را تجربه کرده ‌است – فرایندی که برای بدن لازم است تا پروتئین را جذب کند.WPH به آن اندازه که دو شکل دیگر پروتئین آب‌ پنیر را تشکیل می‌دهد، به هضم زیاد نیاز ندارد.
در حقیقت این پروتئین پس از ورود به بدن، به صورت بسیار سریعی جذب میشود تنها مشکل این پودر، طعم و بوی نامطلوب آن است . هم چنین WPH معمولا در مکمل‌های پزشکی و شیر خشک مورد استفاده قرار می‌گیرد، به این دلیل که این شیر باعث بهبود هضم و کاهش پتانسیل آلرژن می‌شود.

کاربرد پروتئینهای آب پنیر در صنایع غذایی

-به عنوان پر کننده و برای بهبود ارزش تغذیه ای فراورده های غذایی
-غنی کردن فراورده های ذرت و غنی کردن شیرینی ها
– در تولید استابیلایزرهای ماست و پنیر به منظور افزایش ماده خشک محصول
-غنی کننده ها در تولید ماکارونی، چاشنی، پودینگ، بستنی و پنیر
– در تولید فراورده های گوشتی برای بالابردن پروتیین محصول
– نقش آب پنیر در خمیر نان و کیک
-به عنوان پر کننده و برای بهبود ارزش تغذیه ای
-جایگزین نمودن سفیده تخم مرغ به وسیله پروتئین های پودر آب پنیر
-لاکتوز آب پنیر باعث بهبود رنگ سطحی نان می گردد.
– کاهش بیاتی نان
پروتئین وی برای افزایش تولید پروتئین در ماهیچه‌ها مفید است. بدنسازان بطور طبیعی می‌توانند ۱۵۰ گرم در روز از این پروتئین مصرف کنند که البته این مقدار بستگی به وزن فرد و شرایط بدنی او دارد. معمولاً ۱ گرم پروتئین یا کمتر به ازای هر ۰٫۵ کیلوگرم از وزن بدن در بدنسازان توصیه می‌شود.

مزایای پودر آب پنیر چیست

پودر آب پنیر در بدنسازی برای ساخت عضله سازی بسیار مفید است پروتئین آب پنیر که در این مطلب موضوع مورد بحث ما می باشد، کاربردهای فراوانی از جمله تشکیل ماهیچه و کاهش وزن دارد.
کمک به کاهش وزن:
در یک مطالعه از ۱۵۸ فرد که در مجله Nutrition & Metabolism منتشر شد، به آن‌هایی که آب پنیر داده شد ” به طور قابل‌توجهی چربی بدن را از دست دادند و حفاظت بیشتری از ماهیچه خالص در مقایسه با مصرف نوشیدنی های کنترلی نشان داد.” مصرف پروتئین آب پنیر گزینه ای بسیار ایده آل و جذاب برای کاهش وزن است
خواص ضد سرطان:
نتایج منتشر شده در مجله Anticancer Research کاربرد استفاده از پروتئین آب‌ پنیر در درمان سرطان را نشان می دهد.
کاهش کلسترول:
یک مطالعه، که در ژورنال The British Journal of Nutrition, منتشر شد، به ۷۰ مرد و زن به مدت ۱۲ هفته مکمل پودر آب پنیر داده شد و تعدادی از پارامترها مانند سطوح چربی و انسولین را اندازه‌گیری کرد.آن‌ها دریافتند که کاهش قابل‌توجهی در کلسترول کلی و کلسترول LDL در هفته ۱۲ در گروه آب‌ پنیر در مقایسه با گروه کازئین وجود دارد.
آب پنیر و آسم:
پروتئین آب پنیر می‌تواند واکنش ایمنی کودکان مبتلا به آسم را بهبود بخشد.یک مطالعه کوچک شامل ۱۱ کودک، که در مجله بین‌المللی علوم غذا و تغذیه منتشر شد، نشان داد که کودکانی با آسم که روزانه ۱۰ گرم مکمل پروتئین پودر آب‌ پنیر به صورت روزانه ۲ بار دریافت کرده اند، برای ۱ ماه واکنش ایمنی بهبودیافته دارند.
فشار خون و بیماری‌های قلبی عروقی:
تحقیقات منتشر شده در International Dairy Journal نشان داد که نوشیدنی که با پروتئین پودر آب‌ پنیر تهیه شده ‌است به طور قابل‌توجهی فشار خون در بیماران مبتلا به فشار خون بالا را کاهش می‌دهد.خطر ابتلا به بیماری یا سکته قلبی نیز پایین‌تر است.
کاهش وزن در افراد مبتلا به HIV:
مطالعه‌ای که در Clinical and Investigative Medicine منتشر شد نشان داد که پروتئین آب‌ پنیر ممکن است به کاهش وزن در میان بیماران مبتلا به HIV کمک کند.

خطرات احتمالی پودر آب پنیر چیست

خطرات پروتئین آب‌ پنیر عبارتند از درد معده و گرفتگی عضلات هنگام مصرف در دوزهای بالا.برخی از افرادی که به شیر حساسیت دارند ممکن است به طور خاص به پودر آب پنیر نیز حساسیت داشته باشند.در دوزهای متوسط،پروتئین آب ‌پنیر معمولا باعث هیچ گونه اتفاقات ناخوشایندی نمی‌شود با این حال مصرف خیلی زیاد می‌تواند باعث شود:
درد معده
گرفتگی‌های عضلانی
کاهش اشتها
تهوع
سردرد
خستگی
دوزهای بالای پروتئین آب‌ پنیر همچنین ممکن است باعث آکنه شوند. از نقطه‌نظر تغذیه‌ای، پروتئین آب‌ پنیر بسیار غیر معمول است و معادل طبیعی ندارد.

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید پودر آب پنیر

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطه شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید پودر آب پنیر

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.

فرآیند تولید آب پنیر

آب پنیر در مرحله تولید پنیر از قسمت دلمه‌شده جدا می‌شود. از هر ۱۰ واحد شیر مایع حدود یک واحد پنیر و ۹ واحد آب پنیر به‌دست می‌آید. قسمت عمده برخی از اجزای اصلی شیر هنگام تولید پنیر به آب‌پنیر راه می‌یابد؛ بنابراین آب ‌پنیر حاوی میزان به‌نسبت بالای پروتئین‌های سرمی یا پروتئین‌های محلول در آب، لاکتوز، مواد معدنی و ویتامین‌ها است.
حدود ۵۰درصد کلسیم و فسفر شیر در آب‌پنیر یافت می‌شود. مهم‌ترین پروتئین‌های سرمی آب ‌پنیر عبارتند از: لاکتوگلوبین، لاکتالبومین، سرم آلبومین گاوی، ایمنوگلوبولین ها، پروتئوزپپتون‌ها و لاکتوفرین. این پروتئین‌ها در میان سایر پروتئین‌های مواد غذایی بالاترین ارزش خوراکی را دارا هستند و همچنین به دلیل خاصیت بیولوژیکی و حفظ سیستم ایمنی بدن، برای بهبود ارزش تغذیه‌ای مواد غذایی در فرمولاسیون آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جداسازی پروتئین‌های آب پنیر

آب پنیر با وجود دارا بودن پروتئین‌های ارزشمند، به واسطه نیاز بیولوژیکی به اکسیژن بالا موجب آلودگی محیط می‌شود. از این‌رو تصفیه و جداسازی اجزای آب پنیر از لحاظ حفاظت محیط‌زیست و دستیابی به پروتئین‌های با ارزش آن امری ضروری است. در میان انواع روش‌های جداسازی پروتئین‌های آب پنیر، فناوری غشایی به دلیل مزایایی مانند کیفیت بالای پروتئین حاصل، زمان تولید کم و مشکلات زیست‌محیطی کمتر، نسبت به روش‌های دیگر جداسازی به عنوان فناوری برتر شناخته شده است. بنابراین در این پروژه استفاده از فناوری غشایی برای جداسازی پروتئین‌های آب پنیر مدنظر قرار گرفته است. غشاهای مورد استفاده در جداسازی پروتئین‌های آب پنیر به دو دسته کلی غشاهای پلیمری و غشاهای سرامیکی تقسیم می‌شوند. غشاهای پلیمری مورداستفاده در فرآیند جداسازی آب پنیر عبارتند از سلولز احیاشده، پلی‌آرامید، پلی‌اترسولفون، پلی‌سولفون، پلی‌وینیلیدن فلوراید. غشاهای سرامیکی که بیشتر در فرآوری آب پنیر مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از آلفا آلومینا، زیرکونیا، دی‌اکسید تیتانیوم.
غشاهای سرامیکی با توجه به خاصیت منحصربه‌فرد مانند استحکام مکانیکی، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی بالا، طول عمر زیاد، امکان تمیز کردن با استفاده از مواد شیمیایی در دماهای بالا، امکان ایجاد ساختارهای آنتی‌باکتریال در لایه‌های مختلف و کنترل مطلوب اندازه حفره‌ها در فرآیند ساخت کاربردهای استراتژیکی دارند. یکی از این کاربردهای استراتژیک جداسازی و تخلیص پروتئین‌های آب پنیر است که علاوه‌بر حل مشکلات زیست‌محیطی، محصولی با ارزش‌افزوده بالا تولید می‌کند.

روش کاربری سامانه

در این فرآیند از سامانه ترکیبی (هیبریدی) میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون برای جداسازی و تخلیص پروتئین‌های ارزشمند آب پنیر استفاده شده است که شامل قسمت‌های مختلفی مانند مخازن خوراک، ماژول‌های غشایی، سیستم پمپاژ، تجهیزات گرمایشی (حمام آب)، سیستم جریان معکوس و سامانه دیافیلتراسیون هستند. در ماژول‌های غشایی از غشاهای سرامیکی لوله‌ای با اندازه حفره‌های قابل کنترل در ابعاد نانومتری در محدوده عملکرد فرآیندهای میکرو و اولترافیلتراسیون استفاده شده که خط تولید این نوع غشاها در شرکت دانش‌پژوهان‌صنعت نانو نصب و راه‌اندازی شده است. خوراک مورداستفاده در این سامانه، پودر آب پنیر تهیه‌شده از صنایع لبنی است. ابتدا خوراک آب پنیر از طریق سیستم پمپاژ وارد ماژول غشایی فرآیند میکروفیلتراسیون می‌شود و پیش‌تصفیه اولیه روی آن انجام می‌شود و در گام نخست چربی و کازئین موجود در آن جداسازی می‌شود و محلولی حاوی پروتئین‌های سرمی آب پنیر و عاری از هرگونه چربی وکازئین به‌دست می‌آید.
این محصول به‌دست‌آمده به عنوان خوراک فرآیند اولترافیلرتاسیون استفاده شده و از طریق سیستم پمپاژ وارد ماژول غشایی UF می‌شود. در این مرحله برای حذف یون‌ها، کوچک‌مولکول‌ها و ترکیباتی قندی مانند لاکتوز از محصول حاوی پروتئین‌های سرمی آب پنیر از غشاهای اولترافیلتراسیون استفاده می‌شود تا کنسانتره ارزشمند آب پنیر به‌دست ‌آید. به منظور حذف بیشتر کوچک‌مولکول‌ها و دستیابی به خلوص مطلوبی از پروتئین‌های سرمی در کنسانتره نهایی، استفاده از فرآیند دیافیلتراسیون ضروری است.
در این سامانه از غشاهای میکروفیلتر سرامیکی با طول ۳۰ سانتیمتر و قطر ۹ میلیمتر و با اندازه حفره‌های ۲۰۰-۱۰۰ نانومتر استفاده شده است که با قراردادن آنها در ماژول غشایی MF و آب‌بندی، ماژول غشایی در فرآیند میکروفیلتراسیون آب پنیر مورداستفاده قرار میگیرد.

عملکرد ماژول غشایی MF

با استفاده از جریان معکوس و جلوگیری از کاهش افت فشار می‌توان در هر ساعت ۵-۴ لیتر آب پنیر تصفیه‌شده را از مرحله میکروفیلتراسیون به‌دست آورد. برای به‌دست آوردن این میزان محصول، ۱۰-۸ لیتر خوراک آب پنیر لازم است که ۵۰درصد آن بازیافت شده و ۵۰درصد آن به عنوان آب پنیر عبور نکرده، برای تولید پودر آب پنیر معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ظرفیت اسمی این سامانه، خوراکی به میزان ۲۰۰ لیتر در روز است که ۵۰درصد آن در این سامانه بازیابی می‌شود.

میزان جداسازی چربی و کازئین

آب ‌پنیر محتوی پروتئین، لاکتوز، چربی، خاکستر، نمک، میسل‌های کازئین و رنگدانه‌ها (ازجمله لاکتوکروم عامل رنگ زرد مایل به سبز آب ‌پنیر) است. در هنگام فرآیند میکروفیلتراسیون درصد قابل‌توجهی از پروتئین و لاکتوز و بخشی از رنگدانه‌های موجود باعنوان کاروتن (عامل رنگ سبز) از غشا عبور کرده و باقی مواد پشت غشا باقی می‌مانند. چربی‌ها و کازئین‌های موجود در آب پنیر که ملکول‌های بزرگی هستند، موجب گرفتگی غشاهای سرامیکی نانوساختار شده و عملکرد آنها را کاهش می‌دهند.
بنابراین در سامانه طراحی‌شده، ابتدا غشاهای میکروفیلتر سرامیکی با توزیع اندازه حفره‌ها در محدوده پایین فرآیند میکروفیلتراسیون (۲۰۰-۱۰۰ نانومتر) برای گرفتن چربی‌ها و کازئین‌های آب پنیر مورداستفاده قرار گرفت.
در این سامانه از غشاهای نانوساختار سرامیکی اولترافیلتراسیون با طول ۳۰ سانتیمتر و با قطر ۹میلیمتر و اندازه حفره‌ها در محدود مزومتخلخل (کمتر از ۵۰ نانومتر) استفاده شده است که با قراردادن آنها در ماژول غشایی، قبل از انجام آزمایش‌ها با خوراک اصلی و برای تعیین مقاومت ذاتی غشاها، ابتدا شارآب خالص از میان آنها، اندازه‌گیری می‌شود.

وضعیت واحدهای فعال تولید پودر آب پنیر

نمودار واحدهای فعال تولید پودر آب پنیر به تفکیک سال در شکل زیر آمده است.

وضعیت واردات و صادرات پودر آب پنیر

نمودار واردات و صادرات پودر آب پنیر به تفکیک سال در شکل زیر آمده است.

ارزش جداسازی پروتئین‌های آب پنیر

تولید بیش از ۴۵۰ هزار تن در سال انواع پنیرها در کشور نشان‌دهنده تولید حجم بالایی از آب پنیر در داخل کشور (۳-۲ میلیون تن در سال) است. متاسفانه تنها محصولی که از آب پنیر در کشور تولید می‌شود، پودر آب پنیر بوده که از خشک کردن آب پنیر به‌طور مستقیم به‌دست می‌آید و از ارزش غذایی بالایی برخوردار نیست.
در کشورهای پیشرفته از آب پنیر انواع محصولات پروتئینی با ارزش غذایی بالا تولید می‌شود که از مهم‌ترین آنها می‌توان به ۳۴ WPC، ۸۰ WPC WPI و… اشاره کرد که محصولاتی با ارزش‌افزوده بالایی هستند. بالای ۵۰درصد آب پنیر تولیدی در جهان برای تولید این محصولات پروتئینی با ارزش استفاده می‌شود. در ایران نیز برای نخستین‌بار شرکت دانش‌پژوهان صنعت نانو، سامانه ترکیبی (هیبریدی) میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون را برای جداسازی و تخلیص پروتئین‌های ارزشمند آب پنیر راه‌اندازی کرده است. این سامانه قادر است از آب پنیر محصولات با ارزش پروتئینی را استخراج کند.
با وجود تولید نشدن این نوع محصولات پروتئینی در کشور، مصرف آنها در صنایع داخلی بسیار چشمگیر بوده که آخرین آمار حاصل از بررسی‌های میدانی انجام شده، نشان‌دهنده واردات این محصولات در سال ۹۴ است. حدود ۲۵۰۰ تن در سال محصول پروتئینی ۳۴ WPC و ۱۵۰ تن در سال محصول پروتئینی ۸۰ WPC در کشور مصرف می‌شود که صد درصد آنها وارداتی بوده و بیشتر از کشورهای همسایه مانند ترکیه و امارات وارد کشور می‌شود. نتیجه حاصل از طرح کسب‌‌وکار آماده شده برای این فناوری، نشان می‌دهد در صورت طراحی واحد تولید دو محصول پروتئینی ۳۴ WPC و ۸۰ WPC با ظرفیت ۱۰۰۰ تن در سال برای محصول نخست و ۲۰۰ تن در سال برای محصول دوم، نرخ بازده داخلی (IRR) بالای ۳۷درصد را خواهد داشت که بیانگر سودآوری بالای این فناوری در عرصه صنعت لبنی کشور بوده و امکان حرکت این صنعت عظیم در کشور به سمت تولید محصولات با ارزش‌افزوده بالا را فراهم می‌کند.

وضعیت بازار

آب پنیر که محصول جانبی تولید پنیر می باشد، یکی از پساب هایی است که به علت دارا بودن مواد مغذی فراوان و COD و BOD بالا، از جمله آلاینده های محیط زیست بشمار می آید. سالانه حدود ۶۰۰ هزار تن آب پنیر در کشور تولید که امروز از دور ریختن این ماده مغذی حتی الامکان با توجه به مشکلات زیست محیطی جلوگیری می گردد. آب پنیر دارای غلظت بالایی از پروتئین های محلول بر آب است که با توجه به مطالعات انجام گرفته توسط ۱۰۰ گرم سدیم آلژینات در PH بین ۶.۵ تا ۸.۵ تا ۲۲ درصد COD و ۸۵ درصد وزنی ss را حذف کرده و مانع از آلودگی محیط زیست می شود و نیز می تواند در جداسازی پروتئین از فاضلاب آب پنیر موثر واقع شود و از آنجا که غیر سمی است از پروتئین بدست آمده بصورت مستقیم می توان استفاده کرد. شایان ذکر است که ارزش بیولوژیکی پروتئین تفکیک شده از آب پنیر بر دیگر منابع طبیعی سرشار از پروتئین برتری دارد و نقش به سزایی در بهبود راندمان سنتز پروتئین میکروبی دارد و در درمان اسهال گوساله ها موثر می باشد. در صورتی که برنامه مدیریت کلستروم در گوساله ها دست انجام نشود، در حدود ۹۰ تا ۱۰۰ درصد گوساله ها ممکن است بین ۵ تا ۱۵ روز به اسهال مبتلا شوند. حتی منجر به مرگ تعدادی از آن ها نیز می گردد که در این مطالعه با روش تولید پودری با استفاده از پروتئین تغلیظ شده از آب پنیر و افزودنی های خاص می توان تا ۸۰ درصد مشکل اسهال در گوساله ها را از بین برد.

خلاصه بررسی فنی، مالی و بازار طرح تولید پودر آب پنیر

ظرفیت تولید سالیانه : ۱۰۰۰ تن در سال
نرخ برابری دلار : ۲۳۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز : ۴۰۰۰ مترمربع
زیربنای کل : ۱۵۰۰ مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : ۲۸ نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : ۳.۵ میلیارد تومان
ارزش ماشین آلات و تجهیزات : ۲ میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی : ۳۵ درصد

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: