Деминерализация молочной сыворотки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Нормальное функционирование молочной отрасли России требует повышения эффективности производства. В первую очередь это касается ресурсосбережения, так как затраты на сырье достигают 80 % себестоимости молочных продуктов. Проблема дефицита сырья может быть решена за счет использования молочной сыворотки, ресурсы которой в нашей стране превышают 3,5 млн m в год. В сыворотку переходит более 50 % сухих веществ, в том числе 30 % белков, поэтому она обладает высокой пищевой и биологической ценностью [10]. По теоретическим расчетам, это более 10,5 тыс. т молочного жира, 163 тыс. т лактозы, 36,4 тыс. т белковых и 21,8 тыс. т минеральных веществ, не считая аминокислоты, витамины, ферменты и другие компоненты. Не следует сбрасывать со счетов и экологический аспект: 1 т молочной сыворотки, сливаемой в канализацию, загрязняет водоемы так же, как 100 м3 хозяйственно-бытовых стоков [3].

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

Переработка молочной сыворотки в России, несмотря на многочисленные разработки в этой области [6], сдерживается по нескольким причинам. Среди них можно выделить незначительные инвестиции в молочную промышленность, отсутствие средств на внедрение современных технологий и покупку оборудования, недостаточные информация о преимуществах продуктов из сыворотки и реклама здорового образа жизни, отсутствие массового производства многофункциональных продуктов на основе молочной сыворотки, либерализм экологической службы в отношении сброса сыворотки в сточные воды.

В зависимости от объемов и вида молочной сыворотки должны применяться различные технологии ее переработки. По данным ММФ, объемы сыворотки в мире составляют более 130 млн т. и проблема сыворотки во многих странах остается актуальной.

Структура использования молочной сыворотки в России (рис. 1) за последние 15 лет претерпела значительные изменения. Резко сократилось производство продуктов переработки сыворотки: молочного сахара-сырца - в 3,6 раза (до 2,2 тыс. т), рафинированного - в 24 раза (до 0,07 тыс. т), сыворотки сгущенной без сахара - в 22 раза, сыворотки сгущенной с сахаром - в 5 раз. Значительно уменьшился выпуск обогащенной молочной сыворотки (в 2002 г. -13 тыс. т), хорошо зарекомендовавшей себя при откорме свиней. В целом снизилась доля промышленной переработки молочной сыворотки: в 1991 г. - 39 %, в 2002 г.- 35 %, в 2003 г. - 26 % (636 тыс. т из 2447 тыс. т) [7].

В Европе (рис. 2), занимающей лидирующее положение в мире по производству молока, наблюдается положительная динамика объемов предназначенной для переработки сыворотки за счет увеличения производства сыра и казеина. Европейская сыродельная промышленность производит 6,8 млн т сыра в год, и прогнозируется рост объемов производства на 2 %. Европейская промышленность дает сырье для 3 млн т лактозы и 0,39 млн т белков сыворотки. Основными производителями сыворотки в Европе являются "Лакталис/Лактозерум" (Франция)-5 млн т, "Боркуло Домо Ингридиент" (Нидерланды) - 4,2 млн т, "ДМВ Интернешнл" (Нидерланды) -3.0 млн т. "Арла Фудс" (Дания/Швеция) -2,9 млн т и "Евросерум" (Франция) -2,5 млн т [15] Эти фирмы занимаются глубокой переработкой сыворотки, что экономически выгодно и приносит прибыль. Все они объединены в Европейскую ассоциацию переработчиков сыворотки (EWPA) и совместно с другими странами один раз в 3-4 года проводят международные конференции по молочной сыворотке. Последняя, 4-я конференция по сыворотке проводилась в середине сентября 2005 г. в Чикаго (США) [17]. На нее собрались более 350 специалистов со всего мира, которые представляли научные учреждения, учебно-исследовательские центры, фирмы, выпускающие продукцию из сыворотки, и компании, производящие оборудование. Конференция была посвящена получению продуктов из сыворотки, которые оказывают существенное влияние на здоровье человека и профилактику заболеваний. Необычность этой конференции состояла в том, что примерно половина докладов была сделана специалистами-медиками из медицинских научных центров, университетов, клинических лабораторий, исследовательских центров, занимающихся созданием продуктов здорового питания.

Представляет интерес анализ переработки сыворотки в одной из ведущих молочных стран - США (рис. 3).

По информации ММФ, в ближайшее время предполагается увеличение производства сухой сыворотки, концентратов сывороточных белков, казеина и лактозы (Европейский Союз, США, Новая Зеландия, Австралия, Аргентина, Канада), что позволит сократить сбросы в окружающую среду и увеличить объемы производства продуктов питания. Переработка молочной сыворотки в Европе направлена в первую очередь на производство продуктов питания (рис. 4). За рубежом считается, что организация сушки сыворотки, даже при высоком уровне стоимости энергоносителей, гораздо выгоднее, чем экологические штрафы за слив молочной сыворотки без обработки в водоемы. Для анализа динамики последних лет в производстве сухой сыворотки в качестве примеров выбраны несколько стран (рис. 5). Следует обратить внимание, что объемы производства сухой сыворотки практически остаются на одном уровне, поскольку на данный момент гораздо больший интерес представляют высокие технологии переработки сыворотки. И эти тенденции касаются всех ведущих молочных стран мира.

Основной путь решения проблемы комплексной переработки молочного сырья видится в создании безотходных технологий сыра, творога и казеина. В настоящее время известны два подхода по переработке сыворотки: полное использование сухих веществ; раздельное использование составных компонентов [2, 4], Первый подход реализуется по двум направлениям. Первое - использование натуральной сыворотки как ингредиента хлебобулочных изделий, напитков и желе, десертов и мороженого, а также для приготовления питательных сред, кормов и удобрений, моющих средств, косметики и оздоровительных ванн.

При кажущейся простоте использования необработанной сыворотки в качестве корма сельскохозяйственным животным или удобрений приходится констатировать, что не все так просто. Например, попытки использовать для удобрения полей как непосредственно сыворотку, так и сточные воды молочных заводов, содержащие значительный процент сыворотки, показали, что при концентрации сыворотки в сточных водах более 10 % происходит угнетение роста многих сельскохозяйственных культур, зависящее от типа почв и вида растения. Помимо всего прочего, использование сыворотки в необработанном виде неперспективно с точки зрения транспортировки и быстрой порчи при повышенных температурах, особенно в летний период, когда в России образуются наибольшие объемы сыворотки.

Второе направление полного использования сухих веществ сыворотки более перспективно. Оно дает возможность получать: сгущенные и сухие сывороточные концентраты, сухую деминерализованную сыворотку, сухую безлактозную сыворотку, сухую сыворотку с наполнителями, блочную сыворотку (продукты с промежуточной влажностью), гранулированную сыворотку. Полное использование компонентов сыворотки базируется на обезвоживании путем выпаривания под вакуумом и сушки. Представляет интерес сгущение сыворотки до высоких концентраций (более 70 % сухих веществ), так как стоимость сушки на порядок дороже выпаривания. При этом можно получать продукты с промежуточной влажностью [14]. Например, оборудование "Paraflash", разработанное фирмой "Ангидро" (Дания), предполагает сгущение сыворотки или пермеата до 70-80 % сухих веществ. Эффективность применения различных технологических схем переработки сыворотки на сгущенные концентраты характеризуется и различной прибылью предприятий. С этих позиций, например, производство сгущенной очищенной сыворотки с содержанием сухих веществ 30 % менее экономично (рентабельность продукта 12,5 %), чем применение биотехнологии сгущенной гидролизованной сыворотки (рентабельность 41,1 %) [8]. Раздельное использование компонентов сыворотки позволяет получить: подсырные сливки, казеиноальбуминную массу, концентраты сывороточных белков, молочный сахар, концентраты белков с полисахаридами (пектин, хитозан), минерализат солей [9, 13]. Одно из традиционных направлений переработки молочной сыворотки - производство молочного сахара. Как было отмечено ранее, его в России производится очень мало. Утверждение, что это очень энергоемкий процесс и производство молочного сахара невыгодно, несколько противоречит европейским понятиям. Например, более 50 лет существует частная фирма Meggle (Германия), которая в центре Европы производит молочный сахар (лактозу) различных видов. Причем объемы собственной сыворотки только 0,5 млн т в год. а привозной - 4,5 млн т в год.

В последние годы уделяется усиленное внимание глубокой переработке молочной сыворотки - получению производных из отдельных компонентов (гидролизаты молочного жира и белков, производные лактозы - лактулоза. лактитол, тагатоза, галактоолигосахариды и др.). Следует отметить, что производные лактозы - галактоолигосахариды и лактулоза - это превосходные компоненты при составлении рецептур здоровой пищи, так называемых продуктов функционального питания [7, 9, 18]. Все направления глубокой переработки молочной сыворотки связаны с биотехнологией, позволяющей получать широкую гамму продуктов [5, 9]. К ним относятся: органические кислоты и спирт этиловый; микробный жир, белок одноклеточных микроорганизмов и биоЗЦМ; ферменты, аминокислоты и витамины; глюкозогалактозный сироп (ферментативный гидролиз); метан, биогаз, углекислый газ; антибиотики и антиоксиданты. За рубежом на основе глубокой переработки молочной сыворотки выпускается широкий ассортимент продуктов энтерального питания, которые обеспечивают поддержание и реабилитацию пищевого статуса здоровых и больных людей [2,16,17]. Следует подчеркнуть, что экономически выгодно получать из сыворотки высокоочищенные белковые компоненты. Например, мировая потребность только в одном из минорных белков - лактоферрине - оценивается в 5 млрд долл. США. Интересен опыт по кооперации при переработке сыворотки, когда сырье свозится на одно предприятие. К примеру, из поступающей с молокоперерабатывающих заводов сыворотки на фирме Meggle производится лактоза, на "ДМВ" - сухая сыворотка, в Белоруссии (Пружаны)-этиловый спирт, на австрийском фирме Fresenius Kabi -лактулоза. В Германии около 240 заводов утилизируют сыворотку с получением биогаза. Ряд российских предприятий и фирм владеют опытом по переработке молочной сыворотки. В Ставрополе выпускаются комбинированный сухой продукт "Ставропольский", напитки, хлебобулочные изделия, плавленые сыры, майонез; в Бежецке - ЗЦМ и деминерализованная сыворотка, в Рубцовске - сухая сыворотка, в Ипатово -молочный сахар и бифидогенные кормовые добавки - БИКОДО [11].

Одной из ведущих тенденций последних лет в развитии молочной промышленности в нашей стране и за рубежом является широкое использование мембранных методов обработки. Они открыли возможности для получения новых видов молочных продуктов и повлекли за собой коренное изменение технологий переработки сыворотки [1,13]. Не меньший интерес с точки зрения перспективности мембранных процессов имеет электродиализ [2, 12]. С его помощью решаются две проблемы, свойственные молочной сыворотке: высокая минерализация и солоноватый вкус; высокая кислотность. Например, обработанная методом электродиализа творожная сыворотка со степенью деминерализации 70 % не создает трудностей при распылительной сушке. Получаемая деминерализованная сухая сыворотка используется в производстве мороженого, детского питания, кондитерских изделий, напитков и др. Что касается прогноза на будущее, то, по мнению европейских ученых, его можно представить в виде пирамиды [15]. В ее основании - объемы переработки сыворотки; пласты вверх - технологии различного уровня, от традиционных до мембранных; вершина пирамиды - специфическая изоляция и глубокое фракционирование. Интерес к молочной сыворотке во всем мире продолжает расти. В первую очередь это касается технологий глубокой переработки молочной сыворотки, которые позволяют получать продукты, подобные лекарственным препаратам.

Глава 2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

2.1 О направлениях комплексного использования сырья животного происхождения

Молочная сыворотка, являясь растворимой фракцией уникальной природной коллоидной системы, молоко содержит значительное количество лактозы, некоагулируемого альбумина, солей, небольшое количество жиров, витаминов и органических кислот [1,2,3].

Химический состав молочной сыворотки является основой использования её для получения молочного сахара, добавок в пищевые продукты и корма. В этом направлении используется подсырная сыворотка, т.к. творожная имеет низкий показатель pH, что является сдерживающим фактором её утилизации биотехнологическим методом.

Данные представленные в таблицах 1 и 2 свидетельствуют об отличительных особенностях химического состава компонентов природной коллоидной системы и её растворимой фракции.

Таблица 1

Таблица 2

В молочной сыворотке обнаружено более 30 макро-, микро- и ультрамикроэлементов. В неё переходят практически все витамины молока, и в первую очередь водорастворимые, а некоторые (например, холин) даже накапливаются (табл.3).

Анализ белкового, углеводного и липидного комплексов свидетельствуют о высокой ценности молочной сыворотки как пищевого сырья, промышленная переработка которого необычайно перспективна и экономически целесообразна [4].Наиболее перспективное направление использование сыворотки - получение сывороточных напитков. Напитки отличаются по потребительским, лечебно-профилактическим свойствам, степени использования компонентов сыворотки [5].

Таблица 3

Основой компонент сухих веществ сыворотки - лактоза обладает низкими сладостью и растворимостью, слабо сбраживается микроорганизмами. Вследствие того, что лактоза является одним из наименее поддающихся брожению веществ и её сбраживают лишь немногие виды дрожжей. При этом видовой состав дрожжей, встречающихся в молоке, ограничен. Особенностью лактозосбраживающих дрожжей является способность инициировать в субстрате спиртовое брожение.

Спиртовое брожение у дрожжей до образования пировиноградной кислоты отличается от гликолиза у высших организмов лишь последними этапами, на которых вместо молочной кислот образуется этиловый спирт. Обусловлено это наличием у дрожжей пируватдекарбоксилазы, катализирующей превращение пирувата в ацетальдегид, который затем восстанавливается в этанол. В присутствии молекулярного кислорода дрожжи быстро переключаются с брожения на аэробное дыхание. При этом пировиноградная кислота, образующаяся из субстрата окисляется через цикл трикарбоновых кислот до 2 и СО2 [6].

Способность сбраживать лактозу очень редка среди дрожжей, ею обладают всего лишь 1 % из 700 видов [7]. Это объясняется особенностями ферментативного аппарата лактозосбраживающих микроорганизмов.

Интерес представляет микрофлора традиционных напитков на молочной основе, распространенных в Средней Азии и Восточной Сибири. Основной состав микрофлоры готовых продуктов представлен дрожжевой микрофлорой, которая находится в симбиозе с лактобактериями. Это обеспечивает комплексную ферментацию посредством спиртового и молочнокислого брожения. В большинстве случаев дрожжевая микрофлора этих напитков обладает антибиотическими свойствами по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам. Совершенствование технологии традиционных лечебно-диетических напитков, с целью превалирования в них развития дрожжевой флоры, является актуальным.

2.2 Комплексная переработка молочной сыворотки с целью получения биологически активных веществ пищевого и медицинского назначения

Проблема переработки молочной сыворотки актуальна как никогда: увеличение производства творожных изделий и сыров приводит к значительному увеличению количества промышленных стоков и загрязнению окружающей среды. Однако этот дешевый пищевой сток содержит ценные биологически активные вещества. В связи с этим, целью данной работы является комплексная малоотходная технология переработки молочной сыворотки с использованием мембранных процессов для разделения биологически активных веществ с разными молекулярными массами. В данной работе молочная сыворотка была фракционирована на мембранах с отсечением молекулярных масс 100, 50 и 5 кДа. Из полученных сконцентрированных фракций предложено выделять в первую очередь иммуноглобулины, лактоферрин и лактопероксидазу, которые обладают защитными свойствами и могут быть использованы в медицине и фармацевтике. Из оставшихся фракций, предложено выделять лактоглобулин, лактоальбумин и сывороточный альбумин. Так как данные белки оптимально сбалансированы по аминокислотному составу и легко усваиваются, их препараты могут быть использованы в пищевой промышленности. В работе использованы методы высаливания сульфатом аммония, осаждения в изоэлектрической точке, и ионообменной хроматографии, подбираются оптимальные условия процесса выделения. Образующийся пермеат обогащен лактозой, минеральными веществами и витаминами, следовательно, его целесообразно использовать как основу питательной среды для выращивания дрожжевых культур, способных усваивать лактозу в качестве основного источника углерода. Препарат высокоочищенного фермента микробного происхождения может быть использован для получения лекарственных средств, показанных больным с лактазной недостаточностью.

2.3 Возможность использования композиции молочной сыворотки

Имеющаяся проблема дефицита натурального сырья может быть решена за счет максимального использования вторичных продуктов переработки молока (обезжиренного молока, пахты, сыворотки и других). Одним из наиболее ценных таких продуктов является сыворотка.

Молочная сыворотка, которая многие годы считалась проблемным вторичным продуктом, не имеющим какой-либо коммерческой стоимости, в настоящее время широко перерабатывается и используется в различных видах пищевой продукции. Ассортимент продуктов питания из и на ее основе превышает по экспертной оценке 3000 наименований и постоянно расширяется [7]. Наиболее часто сыворотка используется по следующим направлениям [1, 4]:

- производство пищевых продуктов и кормов для сельскохозяйственных животных;

- получение концентратов - сыворотки сгущенной, концентрированной, сухой;

- производство продукции с выделенными или концентрированными компонентами сыворотки - сывороточных белков, молочного жира, молочного сахара;

- производство продукции (в большинстве случаев хлебобулочной) с применением ферментации сыворотки молочнокислыми микроорганизмами и дрожжами, сбраживающими лактозу;

- производство продукции с концентратами сывороточными, сывороточно-белковыми, сывороточно-жировыми, сывороточно-кислотными - для детского, диетического питания, для спортсменов, беременных женщин и кормящих матерей;

- производство напитков, концентратов напитков, йогуртов, желе, пудингов, кремов творожных, десертов, мороженого из натуральной сыворотки или на ее основе.

Основная ценность данного вторичного продукта молочной промышленности в его безопасном производстве и богатом компонентном составе. В сыворотку переходит более 50 % сухих веществ молока, благодаря чему она обладает высокой пищевой и биологической ценностью [3, 6].

Литературные данные свидетельствуют, что сыворотка является достаточно хорошим пенообразователем, в основном за счет сывороточных белков, которые интенсивно флотируют (вовлекаются) в межфазную поверхность адсорбционного слоя и удерживаются при взбивании [1].

В связи с тем, что пенообразные массы являются термодинамически неустойчивыми системами, в технологии взбивных продуктов, наряду с пенообразователями, используют стабилизаторы.

Среди природных стабилизаторов в пищевой технологии самыми дешевыми и доступными являются крахмалы. В России широко используется крахмал зерновых культур. Однако выделенный крахмал не имеет тех полезных свойств, которые характерны для зерна, содержащего почти все основные вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности человека [2]. Поэтому использование муки злаковых с целью получения более полноценного стабилизатора, содержащего в своем составе, помимо крахмала, все структурные элементы природной ткани цельного зерна, является оптимальным решением такой проблемы.

Следует отметить, что мука из зерна крупяных культур (риса, гречихи, проса, овса, ячменя и др.) обладает более ценными физиологическими и биохимическими свойствами по сравнению с мукой из традиционных хлебных культур. Мука крупяных культур богата содержанием наиболее ценных природных компонентов, в том числе аминокислот, отдельных витаминов, кальция, фосфора, железа, йода, а также бетаглюкана, снижающего уровень холестерина.

Наиболее популярной из всех видов муки крупяных культур является рисовая. По биологической ценности и содержанию крахмала (около 80 %) она занимает ведущее место среди других видов злаковых [5]. Ее отличительной особенностью является то, что она относится к безклейковинному крахмалосодержащему сырью. Но самое важное, что она не содержит белок глютен, который даже для здоровых людей является пищевым раздражителем и источником таких нарушений, как расстройство пищеварения, метеоризм, изжога, диарея. Безглютеновая диета является жизненной необходимостью для целого ряда людей, страдающих определенным видом аллергии - целиакией (или полной непереносимостью белка глютена). В этой связи рисовая мука находит широкое применение в лечебном и диетическом питании [5].

Учитывая вышеизложенное можно сделать вывод, что использование молочной сыворотки в качестве пенообразователя в композиции с рисовой мукой, выступающей в роли стабилизатора, целесообразно при разработке безопасных технологий производства пищевой продукции с взбивной структурой. Вместе с тем данное предположение требует экспериментального подтверждения.

2.4 Использование электродиализа для переработки сыворотки

В настоящее время актуальным вопросом молочной промышленности является переработка молочной сыворотки. С одной стороны сыворотка является вторичным молочным сырьем и с другой стороны биологически богатым компонентом молока, что характеризует её, как ценнейший первичный сырьевой ресурс для производства многих продуктов питания. Биологическая ценность молочной сыворотки обусловлена содержащимися в ней белковыми азотистыми веществами, углеводами, липидами, минеральными солями, витаминами, органическими кислотами, что характеризует ее, как биологически активную жидкость. Сывороточные белки богаты дефицитными незаменимыми аминокислотами, что позволяет отнести их к наиболее биологически ценной части белков молока. Находящийся в сыворотке в количестве 0,1-0,3 % жир более диспергирован, чем в молоке, что положительно влияет на его усваиваемость. Разнообразен минеральный состав молочной сыворотки. В ней содержатся практически все соли и микроэлементы молока, преобладают калий, натрий, кальций, магний, железо, микроэлементы. Минеральные вещества в сыворотке находятся в состоянии молекулярного раствора или в коллоидном - в виде солей органических и неорганических кислот. Значительна витаминная ценность сыворотки. В ней остаются почти все водорастворимые витамины молока, а в некоторых случаях их оказывается больше, чем в молоке, за счет синтеза молочнокислыми бактериями. В молочную сыворотку переходит примерно до 50% жирорастворимых витаминов молока.

Основная задача электродиализной обработки сыворотки заключается в ее деминерализации. Удаление солей позволяет получить обессоленную молочную сыворотку.

Однако, при использовании молочной сыворотки возникают некоторые недостатки, такие как повышенная титруемая кислотность, большое количество соли, но решить данную проблему возможно подвергнув молочную сыворотку электродиализу.В странах с развитой молочной промышленностью все более широко применяется электродиализная обработка сыворотки. Использование этого процесса в технологии молока дает возможность получить дополнительный источник углеводсодержащего сырья, при правильной переработке которого значительно повышается эффективность работы молокоперерабатывающих предприятий, организуется безотходное производство молочного сырья, а так же расширяется ассортимент вырабатываемых продуктов. Основные направления переработки и использования деминерализовансной молочной сыворотки на основе электродиализа: детское питание, молочно-белковые концентраты, сиропы, напитки, лечебные и диетические продукты, мороженое, сыры и др.

Электродиализ - это процесс переноса ионов через мембрану под действием электрического поля, приложенного к мембране. Скорость переноса ионов может изменяться подбором соответствующей силы тока. Такой перенос может осуществляться против градиента концентрации.

После деминерализации доля сухих веществ незначительно уменьшилась, это объясняется удалением некоторого количества солей из сыворотки во время деминерализации, а так же снизился показатель титруемой кислотности, что объясняется практически полным удалением ионов хлора и анионов неорганических кислот. Массовые доли сывороточных белков, жира и лактозы практически не подвержены каким-либо качественным и количественным изменениям в процессе электродиализа. Что характеризует деминерализованную сыворотку, как питательную среду с постоянным составом.

Применение электродиализа в разработанной технологии позволяет использовать любую сыворотку, в т.ч. и кислую, что открывает широкие возможности по ее применению.

Регулирование кислотности и минерального состава сырья осуществляется за счет удаления ионогенных соединений через ионообменные мембраны под действием постоянного электрического тока.

Прошедшая необходимую обработку молочная сыворотка используется для нормализации молока, полученное при этом нормализованное молоко может быть использовано при производстве таких молочных продуктов как молоко питьевое, кисломолочные напитки, творог и творожные изделия. При этом получаемые продукты по своим органолептическим показателям идентичны молочным продуктам, вырабатываемым по классической технологии, а их биологическая ценность значительно выше за счет увеличения содержания сывороточных белков молока.

Преимущества переработки молочной сыворотки с использованием электродиализа:

· Стандартизация сырья по минеральному составу;

· Стандартизация сырья по кислотности (не зависимо от вида сыворотки ее кислотность будет не более 16 °Т);

· Улучшение органолептических показателей - что расширяет спектр ее использования;

· Снижение гидроскопичности сыворотки;

· Повышение степени растворимости;

· Снижение времени кристаллизации лактозы в сыворотке;

· Улучшение процесса сушки;

· Снижение себестоимости продукта за счет уменьшения времени кристаллизации;

· Повышение рентабельности производства;

2.5 Деминерализация молочной сыворотки - эффективный способ ее использования в составе пищевых продуктов

Молочная сыворотка образуется в качестве вторичного сырья при производстве белково-жировых продуктов, таких как сыр, творог, казеин. С учетом объемов их выпуска ресурсы молочной сыворотки на молочных предприятиях РФ составляют около 5 млн тонн в год. Однако высокий уровень содержания минеральных компонентов в составе сухих веществ молочной сыворотки (9-11% против 5,5-5,8% в молоке) и повышенная кислотность (соответственно, 100-120от против 18-20от) ограничивают возможность использования этого побочного продукта молокопереработки не только в молочных (плавленых сырах, мороженом, кисломолочной группе), но и в других пищевых продуктах (напитках, кондитерских и хлебобулочных изделиях).

Одним из наиболее эффективных и перспективных способов деминерализации молочной сыворотки является электродиализ. Схема процесса приведена на рис. 1.

Электродиализатор представляет собой мембранный пакет, собранный из чередующихся катионо- и анионоселективных (пропускающих только катионы или только анионы) мембран. Пространство, образующееся между ними, называется рабочими камерами или трактами. По одним из них циркулирует деминерализуемая сыворотка, по другим (соседним) - раствор, принимающий ионы - рассол. На боковых сторонах мембранного пакета расположены электроды: несущий положительный заряд - анод, несущий отрицательный заряд - катод. Камеры, примыкающие к электродам, называются электродными и по ним циркулируют электродные растворы.

При подаче напряжения на электроды, за счет электрической проводимости циркулирующих по соответствующим трактам жидкостей в пакете, образуется электрическое поле, в котором заряженные частицы (ионы) осуществляют строго направленное движение: положительно заряженные (катионы) - к катоду, а отрицательно заряженные (анионы) - к аноду. Встречая на пути своего движения чередующиеся ионоселективные мембраны, те и другие концентрируются в рассольных трактах, а сыворотка, циркулирующая по соседним трактам, освобождается от ионов - деминерализуется.

ЛИТЕРАТУРА

молочная сыворотка переработка

1. Сенкевич Т., Ридель К.Л. Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе./Пер. с нем.; под ред. Н.Н.Липатова.-М.:Агропромиздат,1989.

2. Скородумова А.М. Дрожжи молока и молочных продуктов и их производственное значение .М.:Пищевая промышленность,1969.

3. Жукова Л.П., Жукова Э.Г. Напитки из молочной сыворотки с натуральными овощными соками.//Пищевая промышленность.2002.№4

4. Храмцов А.Г. Научно-технические аспекты рационального использования молочной сыворотки.// Молочная промышленность.1993.№2

5. Остроумов Л.А., Козлов С.Г., Муругова И.И. Желе из гидролизованной сыворотки .//Молочная промышленность.2004.№6.

6. под ред.Егорова Н.С. Промышленная микробиология.М.:Высшая школа,1989.

7. Barnett J.A., Payne R.W., Yarrow D. Yeasts: Characteristics and Identification.Cambrige:Univ.Press,2000.

Размещено на Allbest.ru