분산형 유제품 가치 사슬을 위한 태양광 보조 요구르트 가공 장치의 품질 비교 분석 및 경제성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6878(2023) 이 기사 인용

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농장 내 우유 가공 시설이 부족하여 낙농가들은 원유를 판매해야 하므로 경제적, 품질적 측면에서 타협이 필요합니다. 본 연구에서는 태양열 보조 요구르트 가공 장치에서 가공된 요구르트의 품질을 기존 우유 가치 사슬과 비교하고 기술 경제적 타당성을 비교했습니다. 이를 위해 네 가지 우유 가공 방식을 비교하는 실험 조사가 실행되었습니다. 가공유의 품질속성은 지방(5.283%), 무지방(9.0833%), 염분(0.6833%), 단백질(3.8%), 유당(4.1%), 전고형분(14.383%), pH( 6.87), 밀도(1.031kg/L) 및 어는점(-0.532°C)이 표준화된 범위 내에서 발견되었습니다. 마찬가지로 요구르트의 경우 이러한 속성은 지방(5.5%), 무지방 고체(8.683%), 산도(0.93%), 유당(4.73%), 총 고형분(14.183%), pH( 4.3433), 밀도(1.039kg/L) 이수작용(9.87mL/100g), S. thermophilus 수 범위(10.18~10.30 log cfu/mL) 및 L. bulgaricus 수 범위(10.26~10.34 log cfu/mL). 더욱이, 태양열 가공 요구르트에서는 대장균군 수가 검출되지 않았으므로 단일 장치에서 가열, 발효, 냉각의 세 가지 과정을 수행한다는 현재의 아이디어를 지지했습니다. 활용된 에너지원을 기준으로 투자회수기간은 1.3~9년, 예상수명은 15년으로 산정되었으며, 제품수익 측면에서는 투자회수기간은 1.78년으로 예측되었다. 요구르트 생산을 위한 우유 1리터당 처리 비용은 0.0189 USD로 계산되었습니다. CO2 배출 절감을 고려하면, 태양열 요구르트 가공 장치는 CO2 배출 없이 작동 수명 동안 107.73MWh의 유용한 에너지를 생성할 수 있을 것으로 예상됩니다.

요구르트는 가장 오래된 발효유 제품 중 하나이며 전 세계적으로 널리 소비됩니다. 단백질, 칼슘, 비타민 등이 많이 함유되어 있습니다. S. thermophilus, L. bulgaricus 등 젖산을 생산하는 균이나 상호보완적인 대사를 하는 다른 균이 요구르트를 발효시킵니다1. 천연 요거트는 은은한 호두 맛과 부드럽고 점성이 있는 젤 같은 질감을 가지고 있습니다2. 유산균은 유당을 발효시켜 젖산, 이산화탄소, 아세트산, 디아세틸, 아세트알데히드 및 ​​요구르트에 독특한 맛을 주는 다양한 기타 화합물을 생성합니다3. Hamdan 등4은 L. bulgaricus와 S. Thermophilus의 1:1 혼합물이 우유에서 높은 아세트알데히드를 생성한다는 사실을 발견했습니다. 그러나 안전하고 고품질의 요구르트를 생산하려면 세심한 가공이 필요합니다. 실제로는 소량의 오염이라도 요구르트의 품질을 저하시키고 소비자의 건강에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

파키스탄은 연간 5,966만 6천 톤 이상의 우유를 생산하며 인도와 미국에 이어 세계 3위를 차지하고5, 생산자의 대부분은 소규모 농민입니다(80% 이상). 불행하게도 이 우유의 5%만이 가공되고 나머지는 종종 비위생적이고 건강에 심각한 문제를 야기하는 우유 배달원에 의해 처리됩니다. 가공시설 부족으로 국내 전체 우유 생산량의 15~19%가 낭비되고 나머지는 제대로 처리되지 않고 있다6. 인도-박 아대륙에서 요구르트는 인기 있는 유제품일 뿐만 아니라 전 세계적으로도 인기 있는 유제품입니다. 즉, 미국에서 1990년부터 2015년까지 기간 동안 요구르트 생산량이 8.3×106톤 증가했습니다7. 파키스탄에서는 요구르트가 모든 발효 유제품의 70% 이상을 차지하지만8, 우유 발효는 유통 기한, 향 및 영양 함량을 향상시키기 위해 덜 관심을 받고 있습니다. 표 1에는 상위 우유5 및 요구르트9 생산국이 나열되어 있습니다.

불행하게도 몇몇 화학적 및 미생물학적 불순물은 가공 전반과 공급망을 따라 우유 품질을 저하시킵니다10,11,12,13,14. 개발도상국의 우유 생산 및 유통 시스템은 여전히 ​​매우 전통적이며 주로 비공식 민간 부문에 의해 지배되고 있습니다. 민간 ​​부문은 생산자, 수집가, 중개자, 가공업자, 무역업자, 유제품 상점과 같은 다양한 주체로 구성되어 있으며 각각은 전문적인 역할을 수행합니다. 공급망의 특정 지점에서15. 실제로 마케팅 프로세스의 모든 단계에서는 테스트가 거의 없습니다16. 도시 지역의 우유 사업체 대부분은 먼지와 곤충에 노출되어 있으며, 냉장 시설을 갖춘 사업장은 소수에 불과합니다. 운송 컨테이너는 비위생적이며 우유 불순물은 도시 주변 우유 공급망에서 주요 관심사입니다. 그러나 가격에 민감한 국내 고객으로 인해 원유 및 요구르트와 같은 제품에 대한 수요는 가공유 및 그 제품에 대한 수요보다 높습니다17. 우유와 유제품의 광범위한 소비로 인해 이러한 상품은 불량품의 표적이 될 수 있으며 부도덕한 생산자에게는 금전적 이득이 됩니다18.