CC BY
99
УДК 637.344
Исследование процесса сушки наноконцентратов творожной сыворотки
КОСТЮКОВ Дмитрий Михайлович, аспирант e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
КУЛЕНКО Владимир Георгиевич, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
ДЫКАЛО Николай Яковлевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
ШЕВЧУК Владимир Борисович, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
ШОХАЛОВ Владимир Алексеевич, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
КОСТЮКОВ Евгений Михайлович, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
Аннотация: в статье исследован процесс сушки наноконцентратов творожной сыворотки в сушильном шкафу.
Ключевые слова: наноконцентраты, сушка, творожная сыворотка, нанофильтрация, обратный осмос.
Одним из классических и наиболее распространенных способов переработки молочной сыворотки в настоящее время является сушка. Однако, пониженное содержание сухих веществ в сыворотке вызывает увеличение затрат на единицу готового продукта, а в случае с творожной сывороткой ситуация осложняется высоким содержанием молочной кислоты и минеральных веществ, значительно затрудняющих процесс сушки [1]. К негативному воздействию минеральных солей и молочной кислоты, следует также отнести ухудшение органолептических свойств сухого продукта, что резко ограничивают область его применения. Тем не менее, присутствие в творожной сыворотке компонентов высокой пищевой ценности и современные технологии, в особенности мембранные, открывают широкие возможности в ее переработке.
Среди мембранных методов концентрирования творожной сыворотки, одним из наиболее перспективных является нанофильтрация. Применение данного метода в технологии переработки творожной сыворотки, помимо энергосбережения, способствует достижению хороших органолептических показателей.
Процесс сушки наноконцентратов творожной сыворотки практически не изучен, а информация по данному вопросу, представленная в литературных и электронных источниках, носит обзорный характер, что обуславливает острую необходимость экспериментального исследования упомянутого процесса.
Цель экспериментального исследования - определение основных закономерностей и отличительных особенностей процесса сушки наноконцентратов творожной сыворотки по сравнению с обратноосмотическими концентратами.
Для выработки нано- и обратноосмотических концентратов использовалась творожная сыворотка, получаемая при производстве творога обезжиренного на ОАО «Учебно-опытный молочный завод» Вологодской государственной молочнохозяйственной академии имени Н.В. Верещагина». Основные физико-химические показатели творожной сыворотки приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные физико-химические показатели творожной сыворотки
Показатели Численные значения
Массовая доля сухих веществ, % 6,1±0,3
Массовая доля золы, % 0,63±0,05
Титруемая кислотность, °Т 72±4
Активная кислотность, ед. pH 4,3±0,1
Электропроводность мСм/см 8,3±0,5
Выработка наноконцентратов творожной сыворотки осуществлялась по следующей схеме: Нанофильтрация Диафильтрация Нейтрализация. Нанофильтрация и диафильтрация осуществлялись на НФ-установке с активной площадью мембраны 2м2 и молекулярной массой отсечки 200 Дальтон, при давлении 25 бар и температуре 40 ± 1°С. Полученные наноконцентраты нейтрализовались до pH 6,5. Проведение данных операций, по специально разработанной технологии, позволяет получать наноконцентраты с высокими органолептическими показателями [2]. Обратноосмотические концентраты были получены при температуре 40 ± 1°С и давлении 25 бар, в данном случае была использована обратноосмотическая мембрана марки SW30-2540-F фирмы FilmTec.
Основные физико-химические показатели концентратов творожной сыворотки представлены в таблице 2.
Таблица 2. Основные физико-химические показатели концентратов творожной сыворотки
Показатели Образцы
Наноконцентрат Обратноосмотический концентрат
Массовая доля сухих веществ, % 20,2 20,4
Массовая доля золы, % 1,29 2,41
Органические кислоты, % 1,19 1,9
Лактоза, % 14,68 13,62
Сушка концентратов осуществлялась в сушильном шкафу в изотермических условиях, при температуре среды 90 °С. Данная температура является наиболее оптимальной для выявления форм связи влаги с продуктом.
Кривые кинетики сушки концентратов творожной сыворотки представлены на рисунке 1. Процесс высушивания протекает в три основных периода: первый - период возрастающей скорости сушки (В-С); второй - период постоянной скорости сушки (С-й); третий - период убывающей скорости сушки (Р-Е). Отрезок А-В характеризует прогрев продукта; В-С - соответствует удалению свободной влаги, содержание которой в нано- и обратноосмотическом концентрате практически совпадает; отрезок С-й характеризует удаление осмотически связанной влаги; й-Е - характеризует удаление адсорбционно связанной влаги.
Анализ кривых кинетики сушки концентратов творожной сыворотки позволяет выявить следующие отличия процесса обезвоживания наноконцентратов в сушильном шкафу:
- скорость удаления осмотически связанной влаги из наноконцентратов более высокая, а содержание адсорбционно-связанной влаги несколько ниже, что способствует увеличению скорости сушки наноконцентратов в целом;
- достижение 8%-ного влагосодержания, в среднем, происходит на 50 минут быстрее, что составляет более 1/3 от всей длительности сушки;
- при достижении в наноконцентрате 5%-ного влагосодержания, в контрольном образце концентрата данный параметр превышает 8 %.
Сушка обратноосмотического концентрата характеризуется заметно более низкой скоростью во втором периоде, а также значительным увеличением длительности третьего периода, при необходимости достижения заданного влагосодержания продукта.
Очевидно, что более быстрое удаление влаги из наноконцентратов творожной сыворотки в сравнении с их аналогами, полученными с помощью обратного осмоса, обусловлено их меньшей зольностью и кислотностью.
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:
• процесс сушки нано- и обратноосмотических концентратов с массовой долей сухих веществ порядка 20 %, протекает в три основных периода;
• скорость сушки наноконцентратов выше, что обеспечивает сокращение длительности процесса высушивания;
• с точки зрения органолептики, энергосбережения и длительности процесса, нанофильтрация является более эффективным методом концентрирования творожной сыворотки.
О 20 40 60 80 100 120 140 160
Время, мин
- обратноосмотический концентрат
- наноконцентрат
Рисунок 1. Кривые кинетики сушки концентратов творожной сыворотки
Список литературы:
1. Храмцов, А. Г. Современные способы сушки творожной сыворотки: обзорная информация / А. Г. Храмцов, /1. Е. Давыдянц, П. Г. Нестеренко. - М.: АгроНИИТЭИММП. - 1990. - 45 с.
2. Куленко, В. Г. Нанофильтрация молочной сыворотки / В. Г. Куленко [и др.] // Переработка молока. - 2011. - №3. - С. 20-21.
The investigation of the drying process of the cottage cheese whey NF-concentrates
KOSTYUKOV D.M., post-graduate student,
KULENKO V.G., Cand. of Sc. (Technics), Associate Professor DYKALO N.Y., Cand. of Sc. (Technics), Senior Research Officer SHOHALOV V.A., Cand. of Sc. (Technics), Associate Professor SHEVCHUK V.B., Cand. of Sc. (Technics), Associate Professor KOSTYUKOV E.M., Cand. of Sc. (Technics) Associate Professor The Federal State Budget Educational Institution of Higher Professional Education the N.V.Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Abstract: In the article the drying process of the cottage cheese whey NF-consentrates in the electric drying closet has been investigated.
Keywords: NF-concentrates, drying process, cottage cheese whey, nanofiltration, reverse osmosis.
