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Jun 10, 2023

分散型乳製品バリューチェーン向け太陽光利用ヨーグルト加工装置の品質比較分析と経済的実現可能性

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6878 (2023) この記事を引用 842 アクセス メトリクスの詳細 農場門の牛乳処理施設が不足しているため、酪農家は生乳を販売しなければなりません。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6878 (2023) この記事を引用

842 アクセス

メトリクスの詳細

農場門の牛乳処理施設が不足しているため、酪農家は生乳を販売しなければならず、その結果、経済性と品質が犠牲になります。 この研究では、太陽光発電を利用したヨーグルト加工装置で加工されたヨーグルトの品質を、既存の牛乳バリューチェーンおよびその技術経済的実現可能性と比較しました。 このために、4 つの異なる牛乳処理アプローチを比較する実験の調査が実行されました。 加工乳の品質属性には、脂肪 (5.283%)、無脂肪固形分 (9.0833%)、塩類 (0.6833%)、タンパク質 (3.8%)、乳糖 (4.1%)、総固形分 (14.383%)、pH ( 6.87)、密度 (1.031 kg/L)、および凝固点 (-0.532 °C) は標準化された範囲内であることがわかりました。 同様に、ヨーグルトの場合、これらの属性は、脂肪 (5.5%)、無脂肪固形分 (8.683%)、酸性度 (0.93%)、乳糖 (4.73%)、総固形分 (14.183%)、pH ( 4.3433)、密度 (1.039 kg/L)、離水 (9.87 mL/100 g)、S. サーモフィルス菌数範囲 (10.18 ～ 10.30 log cfu/mL)、および L. bulgaricus 菌数範囲 (10.26 ～ 10.34 log cfu/mL)。 さらに、天日処理ヨーグルトでは大腸菌群数が検出されなかったため、加熱、発酵、冷却の 3 つのプロセスを 1 つのユニットで実行するという現在のアイデアが支持されました。 使用したエネルギー源に基づいて、回収期間は 1.3 ～ 9 年、予想耐用年数は 15 年と計算されました。一方、製品利益の観点からは、回収期間は 1.78 年と予測されました。 ヨーグルト製造のための牛乳 1 リットルあたりの処理コストは、0.0189 米ドルと計算されました。 CO2 排出量の節約を考慮すると、太陽光発電ヨーグルト加工ユニットは、CO2 排出量ゼロで、動作期間中に 107.73 MWh の有用なエネルギーを生成できると予想されます。

ヨーグルトは最も古い発酵乳製品の 1 つであり、世界中で広く消費されています。 たんぱく質、カルシウム、ビタミンなどが多く含まれています。 S. サーモフィルスや L. ブルガリクスなどの乳酸菌を生成する細菌、または相互に補完的な代謝を行う他の細菌がヨーグルトを発酵させます1。 ナチュラルヨーグルトは、クルミのような繊細な風味と、滑らかで粘性のあるゲルのようなテクスチャーを持っています2。 乳酸菌は乳糖を発酵させ、乳酸、二酸化炭素、酢酸、ジアセチル、アセトアルデヒド、およびヨーグルトに独特の風味を与えるその他のさまざまな化合物を生成します3。 Hamdan ら 4 は、L. bulgaricus と S. Thermophilus の 1:1 混合物が牛乳中に高濃度のアセトアルデヒドを生成することを発見しました。 しかし、安全で高品質なヨーグルトを作るには細心の注意が必要です。 実際には、たとえ少量の汚染でもヨーグルトの品質が低下し、消費者の健康に重大な影響を与える可能性があります。

パキスタンは年間 5,966 万 6 千トンを超える牛乳を生産しており、インドと米国に次ぐ世界第 3 位にランクされています5。生産者の大部分は小規模農家 (80% 以上) です。 残念なことに、この牛乳のうち加工されるのは 5% だけで、残りは牛乳配達員によって扱われていますが、彼らは頻繁に不衛生であり、重大な健康上の懸念を引き起こしています。 処理施設が不足しているため、国内で生産される牛乳の総量の 15 ～ 19% が廃棄され、残りは不適切に処理されています6。 ヨーグルトはインド・パク亜大陸だけでなく世界中で人気の乳製品であり、米国では 1990 年から 2015 年の間にヨーグルト生産量が 8.3 × 106 トン増加しました7。 パキスタンでは、ヨーグルトが発酵乳製品全体の 70% 以上を占めています 8 が、賞味期限、香り、栄養成分を改善するために牛乳の発酵はあまり注目されていません。 表 1 は、牛乳 5 とヨーグルト 9 の上位生産国を列挙しています。

残念なことに、いくつかの化学的および微生物学的混入物は、加工全体およびサプライチェーンに沿って牛乳の品質を低下させます10、11、12、13、14。 発展途上国における牛乳の生産と流通システムは依然として非常に伝統的であり、主に非公式の民間部門によって支配されています。民間部門は、生産者、集荷業者、仲介業者、加工業者、貿易業者、乳製品販売店などのさまざまな業者で構成されており、それぞれが専門的な役割を果たしています。サプライチェーンの特定の時点で15. 実際には、マーケティングプロセスのあらゆる段階でテストはほとんど行われません16。 都市部の牛乳事業者の多くは粉塵や昆虫にさらされており、冷蔵設備を備えている事業所はほんの一握りです。 輸送コンテナは不衛生で、都市近郊の牛乳サプライチェーンでは牛乳の異物混入が大きな懸念となっている。 しかし、国内の顧客は価格に敏感であるため、ヨーグルトなどの生乳とその製品の需要は加工乳とその製品よりも高い17。 牛乳や乳製品は広く消費されているため、これらの商品は粗悪品の標的となる可能性があり、悪徳生産者が金銭的利益を得る可能性があります18。