Исследование процесса сбраживания молочной сыворотки Текст научной статьи по специальности «Животноводство и молочное дело»

Селективность по растворенному веществу на мембране МГА-100 (кривая /) с повышением концентрации падает. Аналогичные заннсимости наблюдали и на мембранах ОПМ-К, МГА-95К и МГА-95.П (кривые 2, 3 и 4). Снижение селективности с ростом концентрации растворенных веществ в водной массе вызвано уменьшением доли воды н пограничном слое (51, а также, вероятно, обезвоживанием рабочего (селективного) слоя мембраны 16!

Селективность зависит и о[ вида мембраны. Например, на мембране МГА-95Л она выше, чем на мембране ОПМ-К (кривые 4 и 2), при прочих равных условиях (концентрация, температура, давление и т.д.). В этом случае селективность, вероятно, зависит от вида полимера, из которого изготовлен рабочий слой мембраны, толщины рабочего слоя, порозности и характера распределения пор по радиусу активного слоя мембраны [7].

Удельная производительность с ростом концентрации снижалась на всех мембранах (рис. 2), что вызвано рядом причин: обезвоживанием активного слоя мембраны, повышением вязкости раствора, уменьшением движущей силы в связи с увеличением осмотического давления в растворе [51.

Проведенные исследования показали, что водная масса паточной барды спиртовых производств может быть очищена с высоким качеством обрат-ноосмотическим методом. Наиболее предпочтительной мембраной является МГА-95Л.

ЛИТЕРАТУРА

!. Маринченко В.А., Смирнов В.А., Устинников Б.А., Цыганков П.С., Швец В.Н., Яровенко В.Л. Технологии спирт. — Легкая и пищевая ирш-си,, 1981. — 410 с.

2. Фукс А.А. Технология спиртного производства. — М.1 11итспромичдат.'19.51. — 583 с.

3. Лазарев С.И., Коробов В.Б., Клиот М.Б., Пирогов П.А. Очистка сточных под производств сульфенамида II обратным осмосом // И.чн, вучов, Химия и хим. технологии. — 1993. — 36. — Вып. г>. — С., 7в

4. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа под. — М.: Химии. 11 >7.3. — 371) с.

5. Дытнерский Ю.И. Папомембранные процессы. Теория и расчет. — М.: Химии, :'.)86. — 278 с.

С). Николаев Н.И. Диффузии и мембранах. — М.: Химия, 1981). — 232 с.

7. Брык М.Т., Цапюк Е.А. Ультрафильтрации. — Киев: Паукова думка, 1989 — ‘288 с.

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Поступила 17.06.91

637.344.002.3:663.5

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СБРАЖИВАНИЯ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

B.П. ШВЕИ, Л.Д. ИВАНОВА, Е.В. ГРЕК,

C.А. ДВОРНИК, С Р. ТОДОСИЙЧУК. С.П. ЦЫГАНКОВ

Украинский государственный университет ■' пищевой технологии

В процессе производства ряда молочных продуктов образуется молочная сыворотка, составляющая 90% и более от объема перерабатываемого молока. В ее составе до 6,5% сухих веществ СВ. в том числе около 4,5% лактозы, 0,5-1,1% белка, 0,3-0,8% минеральных веществ [1, 2].

Молочная сыворотка может бЬггь дополнительным источником для получения этилового спирта. Хотя она не является самым дешевым сырьем для производства алкоголя, необходимые технологические затраты могут быть снижены при производстве большого количества этанола, а также путем добавления к сыворотке глюкозного сиропа или мелассы |3].

Ранее нами установлено, что для сбраживания лактозы, содержащейся в молочной сыворотке, наиболее эффективны дрожжи рода Шиуьеготусеь, вид К. 1асНз 42К, ОеЬагуотусез и Сгур1осассиз обладают низкой бродильной- активностью. При сбраживании молочной сыворотки дрожжами первого вида выделялось около 1,5 г на 100 мл диоксида углерода, крепость бражки составляла 2,55 об%.

Цель данной работы — оптимизация условий сбраживания (температура, pH и состав питательной среды) нативной молочной сыворотки дрожжами КЫуьеготусеь 1асИз 42К.

Сыворотку сбраживали при 30, 32, 34, 36 и 38°С. Исходное содержание СВ 6,1%, в том числе реду-

цирующих РВ 2,7%, pH 4,45. pH молочной сыворотки изменяли введением раствора серной кислоты или гидроксида натрия. Источником азота служила мочевина в количестве 0,1-0,6%, фосфор вводили в виде ортофосфорной кислоты в количестве 0,1-0,3%, магний — сульфата магния (0,05— 0,15%).

и

V' і & 36 г. ~с

Рис. 1

Влияние температуры на химико-технологические показатели брожения показано на рис. 1. Оптимальная Л'мпература сбраживания молочной сыворотки дрожжами К. Іасіі5 42К — 30~33°С. При ее повышении уменьшается количество образующегося диоксида углерод;', снижается крепость

бражки и увеличивается содержание в ней несбро-женных РВ лактозы (кривые 1, 2, 3 соответственно).

Рис. 2

Значительное влияние на процесс спиртового брожения оказывает водородный показатель среды (рис. 2). Низкая величина pH не только препятствует развитию посторонней микрофлоры, отрицательно влияющей на процесс спиртового брожения (особенно опасны молочнокислые бактерии), но и в значительной степени влияет на метаболизм дрожжей. С увеличением значения pH сбраживаемой молочной сыворотки • выше 4,0-4,4 суммарные количества диоксида углерода, выделившегося за трое суток брожения, и накопившегося в бражке спирта уменьшаются (соответственно кривые I и 2). Очевидно, основной причиной этого является изменение направленности метаболизма дрожжевых клеток в сторону-образования больших количеств глицерина в ущерб спирту. Таким образом, при сбраживании молочной сыворотки нет надобности в корректировке pH среды.

Анализируя динамику процесса брожения молочной сыворотки при различных температуре и pH, можно сделать вывод, что минимальная продолжительность сбраживания нативной сыворотки — 48 ч.

В опытах по оптимизации химического состава молочной сыворотки путем дополнительного введения питательных веществ использовали одну и ту же сыворотку, основные показатели которой приведены ранее

Степень сбраживания лактозы во всех вариантах опытов (рис. 3) была одинаковой: концентрация РВ 0,14-0,16% (кривая /). Количество выделившегося диоксида углерода и крепость бражки (соответственно кривые 3 и 2) находились в пределах допустимой погрешности методов их определения. Обогащение молочной сыворотки карбамидом (мочевиной) дает возможность сократить продолжительность сбраживания с 72 до 48 ч (рис. 4: / — молочная сыворотка; 2 — молочная сыворотка + 0,5% мочевины). Оргофосфорная кислота и сульфат магния практически не влияют на интенсивность процесса сбраживания.

Исходя из целесообразности подготовки молочной сыворотки к сбраживанию путем повышения ее технологических свойств (депротеинизация) и экономической эффективности переработки в спирт с применением различных способов концентрирования 13, 4], проводили сбраживание дрожжами К1иуиеготусе$ 1асНи 42К нативной молочной сыворотки, прокипяченной в течение 5 мин, фильтрата прокипяченной и упаренной сывороток.

Таблица

Сы.’проТКЯ Концентрации п п.тпрптке, % До- бро- чачес- |'пен- НОСТЬ. % СО., г/100мл Концентрации в бражке, %

С/I j РВ СП PH

1 leonpanoi анная (). 1 3.01 49.3 1.07 0.15 2.31

Прокипим- НИ Н! 6.5 3.30 50.(1 Ы5 • 0.1-1 2.-13

Фильтрат 3,9 3.0-1 78.0 0,99 0.16 2,18

Упяренпан ! 3.3 6.52 -по 3,38 0.32 -1.51

Рис. 3

Результаты, приставленные в таблице, показывают, что доброкачественность сывороток, кроме фильтрата, примерно одинаковая: количество сбраживаемых нещ--С'В составляет около 50% от общего содержания СВ. Доброкачественность фильтр.па прокипяченной сыворотки значительно

выше за счет удаления скоагулировавших белков и других несбраживаемых компонентов. Депроте-инизация не оказывает какого-либо влияния на сбраживание сыворотки.

В упаренной сыворотке концентрация СВ и РВ более чем в два раза выше, чем в нативной. Соответственно увеличивается и крепость бражки. При этом концентрация РВ в бражке в два раза выше аналогичного показателя бражки, полученной из исходной сыворотки.

вывод

Оптимальными условиями сбраживания молочной сыворотки дрожжами К1щрегот.1)се$, 1асИз шт. 42 как наиболее эффективного продуцента этилового спирта из лактозы являются:.температу-

ра ЗО'С, продолжительность сбраживания 48 -ч, добавка карбамида 0,2%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Залашко М.В., Залашко Л.С. Микробный синтез на молочной сыворотке. — Минск: Науки и техника, 1976. — 274 с.

2. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки / Под ред. Л.Г. Храмцова, II.Г. Нестеренко. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. — 296 с.

3. Rogosa М., Browne Н.Н., Whittier Е.О. / / J. Dairy Sci. 30(1987). — P. 263.

4. Сенкевич Т., Ридель К.Л. Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе. — М.: ВО Агропромиздаг. 1989. — 270 с.

Проблемная научно-исследовательская лаборатория

Поступила 09.09.9-і