Исследование предлагает стратегию для рентабельного и устойчивого производства молока
Слишком много молока выбрасывается — проблема, существовавшая задолго до пандемии и глобальной продовольственной нестабильности. По данным Министерства сельского хозяйства США за предыдущее десятилетие, в Америке отправлялось в отходы примерно каждое третье ведро молока. Группа ученых, включая исследователя из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, использовала математические модели для интеграции знаний из различных областей — производства и переработки молока, микробиологии и управления цепочками поставок — чтобы решить многовековую проблему: порчу молока.
Исследование выявило две основные стратегии на начальном этапе цепочки поставок — на ферме и на перерабатывающем заводе — для предотвращения загрязнения и преждевременной порчи молока психротолерантными (растущими в холоде) спорообразующими бактериями:
- Премиальные выплаты (бонусы или штрафы) на основе более низкого (или более высокого) содержания бактерий, вызывающих порчу, в сыром молоке.
- Инвестиции в технологии снижения количества спор на этапе переработки.
Исследование, опубликованное 8 июля в журнале Frontiers in Sustainable Food Systems, показало, что совместное применение этих стратегий может увеличить срок годности молока от половины дня до 13 дней.
Исследователи подчеркивают, что не существует единого решения для всех. Оптимальная комбинация мер зависит от характеристик каждого конкретного переработчика: объема перерабатываемого молока и качества поставляемого сырья. Разработанные оптимизационные модели служат новым инструментом для принятия решений.
Стратегии борьбы с порчей
Исследование было сосредоточено на проблеме преждевременной порчи, вызываемой бактериями Bacillus sp. и Paenibacillus sp., которые попадают в сырое молоко на фермах, а их устойчивые споры могут переживать пастеризацию.
- Премиальные выплаты (уровень производства): Фермеров следует поощрять бонусами за высококачественное молоко с низким исходным содержанием спор и наказывать штрафами за низкое качество. Подобные контракты уже существуют в США для других продуктов, например, яиц и курятины.
- Инвестиции в снижение спор (уровень переработки): Такие технологии, как микрофильтрация и бактофугация, дороги во внедрении и эксплуатации, но моделирование показало, что они (включая метод двойной бактофугации) являются наиболее эффективным долгосрочным решением для устранения спорообразующих бактерий.
Результаты моделирования
Модели предсказали, что использование технологий на уровне переработки увеличит срок годности молока для всех типов предприятий. Срок годности (определяемый как первый день, когда 5% упаковок содержат определенное количество бактерий) составил:
- 20–26 дней для небольших заводов
- 28–31 день для средних заводов
- в среднем 34 дня для крупных заводов
Исследование показало, что средние и крупные переработчики, внедряя меры, могут увеличить срок годности своего молока до 13 и 12 дней соответственно.
Значение исследования
Ученые отмечают, что их работа, объединяющая методы эпидемиологии, микробиологии, пищевых наук и оптимизации бизнес-процессов, закладывает основу для создания устойчивой цепочки производства молока, где сокращение отходов является рентабельным, социально приемлемым и экологически безопасным. Разработанные математические модели — важный шаг на пути к созданию цифровых инструментов поддержки решений для повышения продуктивности и устойчивости пищевой промышленности.