CC BY
22
УДК 637.1
Проточный электролитический элемент модульного типа - как стабилизатор качества молока
И.В.Миронова
ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» Б.Г.Рогачев, Л.Н.Павлов
ГНУ Всероссийский НИИ мясного скотоводства Россельхозакадемии
Аннотация. Активация молока за счет его аминокислот, конструкция проточного элемента.
Summary. Activation of milk due to its amino acid structure, the flowing element.
Ключевые сова: молоко, раскислитель, электролитическая активация, стабилизатор качества молока.
Ключевые сова: milk, deoxidizer, electrolytic activation, stabilizer of milk quality.
Перспективы повышения валового производства молока в стране непрерывно связано с увеличением его товарного выхода.
Свойства молока, как пищевого продукта, выдвигают его на первое место среди продуктов питания, тем более, что соотношение жира, белков и углеводов в молоке наиболее близко к тому, которое отвечает потребностям человеческого организма.
Химический состав коровьего молока постоянно изменяется под влиянием ряда факторов: породы и возраста животных, стадии лактации, режимов и типов кормления, условий содержания, моциона и техники доения, состояния здоровья, индивидуальных особенностей и так далее.
Поэтому в стране осуществлен переход с января 2010 г. на новый техрегламент на сырое молоко [1], установлены единые требования к безопасности молока, процессам его переработки и хранения, перевозки, реализации, а также предупреждения действий, вводящих в заблуждение его качества (табл.1).
Таблица 1. Требования к качеству сырого молока в соответствии с Федеральным законом №88-ф3 от
12 июня 2008 года
Показатели качества Требования к качеству сырого молока, сорта
«Люкс» «Экстра» Высший Первый Второй
Температура, °С 4 6 6 8 10
Цвет от белого до светло-кремового
Консистенция однородная жидкость без осадков и хлопьев
замораживание не допускается
Вкус, запах, балл 5 5 5 4 3
Кислотность, °Т, не более 17 18 18 18 21
Плотность, кг/м3, не менее 1028 1028 1028 1027 1027
Бактериальная обсемененность,
КОЕ/см2, не более 80000 80000 100000 500000 4 млн.
Количество соматических клеток,
тыс./см3, не более 200 200 400 1000 1000
Температура замерзания, °С - 0,520 - 0,520 - 0,520 - 0,520 - 0,520
Термоустойчивость, группа, не ниже I II II III IV
Массовая доля белка, %, не менее 3,3 3,4 3,0 2,8 2,8
Массовая доля жира, %, не менее 3,5 3,4 3,0 2,8 2,8
Массовая доля СОМО(сухой обезжи-
ренный остаток молока), %, не менее 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2
Ингибирующие вещества/ антибиотики отсутствуют
Разработка и внедрение технологии раскисления путем электрохимической активации, как вариант, позволяет стабилизировать свойства и качество молока, стандартную микробную обсемененность, требуемую кислотность, что имеет большое практическое значение для молочного скотоводства и определяет актуальность работы [2, 3].
Молоко относится к числу особо скоропортящихся продуктов, срок хранения которого при температуре 0... 8°С не превышает 36 часов.
Средний химический состав коровьего молока включает: наибольший удельный вес занимает вода (87,5 %), на остальные более 160 компонентов (белки, липиды, углеводы, макро- , микроэлементы, ферменты, витамины, пигменты, гормоны и посторонние химические вещества) приходится 12,5 % (табл. 2).
Таблица 2. Химический состав молока коровы, %
Составные части Среднее содержание
Вода 87,5
Сухое вещество 12,5
Жир 3,8
Белки, всего, в том числе: 3,3
казеин 2,7
альбумин 0,4
глобулин 0,1
другие белки 0,1
Большая часть воды находится в свободном состоянии (83-86%). Она является растворителем органических и неорганических соединений. Как растворитель участвует во всех биохимических процессах.
Небольшое начальное нарастание кислотности молока не вызывает понижения величины рН (6,3... 6,8). Так, свежее молоко, находящееся при комнатной температуре, не изменяет величины рН при кислотности до 22°Т [5].
В сборном молоке от большого стада коров за среднюю нормальную кислотность можно принять 17-18°Т. В некоторых случаях встречается кислотность до 25-26°Т, она наблюдается чаще в летнее время, когда скот пасется на мокрых пастбищах или выпасах с кислыми злаками.
Известен способ стабилизации электрохимически (катодно) восстановленного водного раствора, в нашем варианте сырое молоко коров, с самопроизвольно изменяющимися окислительно-восстановительными свойствами (отрицательным значением редокс-потенциалом Еh и соответственно водородным показателем рН >7-8) за счет растворения стабилизаторов аминокислот [6].
Стабилизатор представляет собой аминокислоту из группы, включающей глицин, серин, треонин, тирозин, аспарагин, глутамин в количестве не менее 0,01 мас.%, и обеспечивает длительное сохранение полезных качеств, предотвращает окислительную и микробиологическую порчу продуктов.
Основными белками молока, включающих аминокислоты, являются казеин, альбумин и глобулин. Поскольку казеин находится в коллоидном состоянии и практически не растворим в воде, то он не может служить стабилизатором. В свою очередь сывороточные белки растворимы в плазме молока [4] и именно их концентрация а-лактоальбуминов и р-лактоглобулинов, составляющих в среднем 0,57 мас.%, по нашему мнению, характеризует резкое изменение активной рН, и титруемой кислотности молока °Т и редокс-потенциала рН.
В контексте изобретения молоко с указанными аминокислотами-стабилизаторами демонстрируют дополнительно биологическую и химическую активность, проявляющуюся в противомикробной и противогрибковой свойствах (табл. 3).
Таблица 3. Стабилизаторы аминокислоты в составе сывороточных белков, %
Аминокислоты Иммунные глобулины а-лакто-альбумин Р-лакто-глобулин
Аспарагиновая кислота Глицин Глютаминовая кислота Серин Треонин Тирозин Итого: - 18,7 11,4 - 3,2 1,4 - 12,9 19,5 - 4,8 5,0 20,6 5,5 5,8 - 5,4 3,8 20,6 50,5 46,9
Учитывая, что за последние 25 лет информационный и патентный фонд по применению электрохимической активации значительно возрос и включает свыше 500 авторских свидетельств и патентов и значительное количество научной публикации и, в частности, используя результаты проведенных экспериментов по обработке молока, в настоящее время метод рекомендован для промышленного внедрения.
С целью исследования возможности интенсификации процесса электрохимической обработки молока проведена серия опытов на образце электрохимического активатора проточной конструкции. Полученные результаты свидетельствуют о том, что, регулируя режим электрохимической обработки с учетом исходных параметров, можно обеспечить эффективный процесс обработки в активаторах непрерывного действия.
Известно устройство для восстановления кислого молока [7], включающего электролитические элементы модульного типа [8].
Электролитический элемент представляет собой миниатюрный диафрагменный электролизер с коаксиальным расположением внешнего цилиндрического и внутреннего стержневого электродов и трубчатой диафрагмы между ними. На внешней поверхности ячейки находятся входы и выходы, которые расположены перпендикулярно поверхностям электродных камер. Электрохимическая обработка производится путем однократного протока снизу вверх в катодной и анодной камерах ячейки.
Такое размещение каналов в катодной камере способствует появлению застойных зон, так как скисающее молоко обладает значительной вязкостью, что снижает скорость реакции и производительность ячейки.
С целью повышения производительности электролитического элемента предлагается поступление молока в камеру катода осуществлять по спираль путем расположения впускных и выпускных патрубков по касательной к цилиндрической поверхности камеры [9, 10, 11].
Предлагаемый проточный электролитический элемент (рис. 1) содержит внешний цилиндрический анод 13, внутренний стержневой катод 1 и трубчатую керамическую диафрагму 2 между ними. Электроды и диафрагма жестко закреплены при помощи уплотнительных колец 3, 7, 12 и торцовых втулок 4 из диэлектрического материала. На внешней поверхности анода расположены каналы для воды 8, 9, а на втулках 4 -каналы для молока 10, 11. Сборка и герметизация элемента производится при стягивании втулок 4 к торцам электрода 13 гайками 5 с шайбами 6.
Отверстия в крышках 4 выполнены по касательной к поверхности 14 и расположены в горизонтальной плоскости.
Электрохимически обработанное молоко представляет собой однородную жидкость без осадка и отстоя, не имеет несвойственных молоку запахов и вкуса. Цвет остается белым. Органолептические свойства и состав молока соответствуют стандартам.
При этом следует учесть, что предлагаемый элемент модульного типа выполняет роль не только как раскислитель молока, но и позволяет длительное сохранение полезных свойств молока согласно требованиям технического регламента за счет растворимых аминокислот, выполняющих роль стабилизаторов по изобретению.
Литература
1. Федеральный закон «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» от 12 июня 2008 года № 88-ф3.
2. Бахир В.М., Цикоридзе Н.Г., Спектор Л.Е. и др. Электрохимическая активация водных растворов и ее технологическое применение в пищевой промышленности //Тбилиси ГрузНИИНТИ, вып.3, сер. «Пищевая промышленность». 1988. 81 с.
3. Алехин С.А. Предварительные исследования униполярного электрохимического воздействия на молоко // Ташкент Научно-производственная фирма «Эсперо» УзФ ЦЭНДИСИ, 1988, 44 с.
4. Барабанщиков Н.В. Качество молока и молочных продуктов. М.: Колос, 1980. 255 с.
5. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, 344 с.
6. Патент на изобретение № 2234945 РФ Стабилизатор водного раствора и водосодержащего сырья с самопроизвольно изменяющимися окислительно-восстановительными свойствами/ В.М.Дворников: опубликовано 27.08.2004 г.
7. Установка по раскислению молока e-SUN MECM-1. Производство OLTO Украина. Адрес в интернете http:// olto.uapzom. net.
8. Патент на изобретение № 2042639 РФ Устройство для электрохимической обработки воды/ В.М.Бахир, Ю.Г.Задорожный: опубликовано 27.08.1995 г.
9. Патент на полезную модель № 127288 РФ Проточный электрохимический элемент модульного типа/ С.А.Мирошников, Х.Х.Тагиров, И.В.Миронова и др.: опубликовано 27.04.2013 г; Бюл. № 12.
Рис. 1 - Проточный электролитический элемент
10. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2012134834 от 22.08.2013 г. Проточный электрохимический элемент модульного типа. / С.А.Мирошников, Х.Х.Тагиров, И.В.Миронова и др.
11. Gordon W., Ziegler J. Amino acids composition of crystalline -lactalbumin.Arch. Biochim and Di-ophys., V. 57, No. 1, 1955.
Миронова Ирина Валерьевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии мяса и молока Башкирского государственного аграрного университета, тел.: 8(347) 248-28-70, e-mail: mironova irina_ v@mail.ru
Рогачев Борис Георгиевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела НТИиП ГНУ Всероссийского НИИ мясного скотоводства Россельхозакадемии, тел.: 8(3532) 77-44-12
Павлов Лев Никитович, сотрудник отдела НТИиП ГНУ Всероссийского НИИ мясного скотоводства Россельхозакадемии, тел.: 8(3532) 77-44-12
