CC BY
106
оксиданта // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2009. - № 5 (55). — С. 72-75.
3. Мандро Н.М., Борозда А.В., Денисович Ю.Ю. Использование дигидрокверцети-на в качестве натурального антиоксиданта // Технология и продукты здорового пита-
ния: матер. II Междунар. науч.-практ.
конф. — Саратов, 2008. — С. 94-96.
4. Анискевич О.Н. Дигидрокверцетин в мясоперерабатывающей промышленности // Пищевая промышленность: наука и технологии. — 2011. — № 3 (13). — С. 38-42.
УДК 637.1 /.3.002.5:637.142.2 А.А. Майоров,
С.Ю. Бузоверов, Н.М. Сурай
ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА СГУЩЕНИЯ ПОДСЫРНОЙ СЫВОРОТКИ НА ВАКУУМ-ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ВЫХОД ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Ключевые слова: молочная сыворотка, подсырная сыворотка, сгущение, микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, вакуум-выпарная установка, электродиализ, сывороточные белки.
Введение
Проблема дефицита молочного сырья в России и повышения эффективности молочной промышленности может быть решена за счет использования молочной сыворотки, ресурсы которой в нашей стране превышают 3,5 млн т в год. Переработка молочной сыворотки остается одной из главных проблем молочной промышленности.
Рациональное использование продуктов, получаемых из молочной сыворотки, является не менее актуальной и значимой проблемой, как и промышленная переработка. К сожалению, ей уделяется, в том числе переработчиками, потребителями и инвесторами, недостаточное внимание. Так, если в странах с высокоразвитой молочной промышленностью (США, Канада и др.) до 90% сыворотки идет на производство продуктов питания и кормовых средств, то в России только около 50% ее подвергается промышленной переработке.
Таким образом, задача полного использования молочной сыворотки остается нерешенной и требует внедрения в практику новых технических и технологических решений. Молочная промышленность имеет достаточные резервы сыворотки, что указывает на актуальность поиска новых способов ее переработки.
Молочная сыворотка является нормальным побочным продуктом при производстве сыров, творога, казеина, молочнобелковых концентратов и может быть отнесена к вторичным сырьевым ресурсам молочного подкомплекса АПК.
Результаты исследований
Объектами исследования служили натуральная подсырная сыворотка, полученная при производстве сыра «Витязь», подсырная сыворотка, сгущенная до массовой доли сухих веществ 14,4% с использованием ва-куум-выпарной установки, и сыворотка, сгущенная методом обратного осмоса.
Опыты с натуральной подсырной сывороткой проводили на образцах сыворотки, отбираемой при выработке сыра «Витязь» на этапе обработки сырного зерна.
В процессе производства сыра после разрезки сгустка и обработки сырного зер-
на производятся отлив сыворотки и последующее разбавление смеси пастеризованной водой. Количество отливаемой сыворотки составляет около 30% от количества смеси.
Отливаемая сыворотка перед проведением технологических опытов подвергалась исследованию. В таблице 1 приведены данные измерений основных показателей. В дальнейшем приведённые усредненные показатели использовали для расчетов выходов сырной массы, полученной из натуральной сыворотки.
Образцы сыворотки, сгущенной методом обратного осмоса, отбирались от партий сыворотки, полученной при производстве сыров «Витязь», «Российский» и «Горный». Массовая доля сухих веществ в партиях сгущённой сыворотки была почти в 2,5 раза выше и находилась в пределах от 16,1 до 16,4%. Литературные данные [1, 2] говорят о возможности получения сгущенной сыворотки с массовой долей сухих веществ до 18,5%, однако практически в реальных производственных условиях экономически эффективным получается вариант выработки сыворотки с массовой долей сухих веществ (16,1±0,2)%. Повышение доли сухих веществ в сгущённой сыворотке приводит к увеличению продолжительности
мойки и регенерации мембран и, в целом, к снижению производительности установки
[3].
Результаты анализа образцов сыворотки, сгущенной на установке обратного осмоса, приведены в таблице 2.
Следует отметить значительно больший разброс величин доли лактозы по сравнению с массовой долей белка и, в целом, с массовой долей сухих веществ. Это, вероятно, вызвано различной продолжительностью хранения сыворотки до момента начала сгущения, а также использованием сыворотки, собранной при выработке различных видов сыра. Об этом свидетельствует факт высокой корреляции между величинами активной кислотности и массовой долей лактозы. Коэффициент корреляции составил 0,89.
Аналитическую зависимость между указанными параметрами можно выразить уравнением:
Y = 0,0894х + 4,557, где Y — величина активной кислотности, ед. рН;
X — массовая доля лактозы, %.
Исследовали также свойства подсырной сыворотки, сгущенной на вакуум-выпарной установке. Сгущение проводили на лабораторной установке, а также на вакуум-выпарной установке «Виганд-4000» (табл. 3).
Таблица 1
Физико-химические показатели образцов подсырной сыворотки
Образец Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН
1 6,96 0,06 0,66 5,03 5,97
2 6,68 0,12 0,71 4,71 6,08
3 6,82 0,08 0,65 5,01 6,12
4 6,56 0,13 0,85 4,80 6,11
5 6,74 0,11 0,71 5,01 6,08
6 6,78 0,13 0,93 4,80 6,16
7 6,53 0,08 0,75 4,77 6,10
8 6,89 0,12 0,81 4,68 6,06
9 6,58 0,13 0,85 4,72 6,12
10 6,51 0,08 0,70 4,63 6,21
11 6,84 0,11 0,76 4,88 6,07
12 6,46 0,09 0,85 4,76 6,08
13 6,78 0,07 0,68 4,71 6,05
14 6,54 0,11 0,93 4,94 6,08
15 6,84 0,09 0,69 4,74 6,09
16 6,55 0,08 0,86 4,99 6,17
17 6,85 0,12 0,88 4,80 6,12
18 6,68 0,08 0,73 4,95 6,07
19 6,66 0,12 0,83 4,93 6,06
20 6,83 0,09 0,74 4,80 6,14
21 6,64 0,13 0,78 4,63 6,23
Среднее 6,701 0,102 0,778 4,824 6,102
СКО 0,421 0,010 0,149 0,290 0,050
С целью получения соизмеримых ре- щества, соответствующих сыворотке, полу-
зультатов концентрированную сыворотку ченной сгущением на ультрафильтрацион-
разбавляли до массовых долей сухого ве- ной линии методом обратного осмоса.
Таблица 2
Физико-химические показатели образцов сыворотки, сгущенной методом обратного осмоса
Образец Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН
1 16,41 0,16 1,66 12,55 5,64
2 16,36 0,15 1,59 12,35 5,60
3 16,39 0,15 1,58 13,13 5,79
4 16,52 0,14 1,64 11,75 5,57
5 16,10 0,14 1,58 12,90 5,74
6 16,22 0,14 1,64 11,86 5,57
7 16,53 0,15 1,59 11,92 5,70
8 16,38 0,16 1,56 11,68 5,52
9 16,23 0,14 1,54 13,33 5,77
10 16,08 0,16 1,53 13,25 5,73
11 16,27 0,15 1,66 12,28 5,64
12 16,15 0,15 1,60 13,07 5,72
13 16,11 0,16 1,59 11,86 5,70
14 16,34 0,14 1,66 14,17 5,82
15 16,26 0,14 1,60 11,65 5,58
16 16,18 0,16 1,64 13,67 5,72
17 16,33 0,15 1,58 12,32 5,74
18 16,39 0,14 1,57 12,79 5,73
19 16,16 0,15 1,59 12,71 5,68
20 16,37 0,16 1,64 11,64 5,62
21 16,44 0,15 1,58 11,40 5,58
Среднее 16,296 0,149 1,601 12,490 5,674
СКО 0,338 0,001 0,029 10,339 0,128
Таблица 3
Физико-химические показатели образцов сыворотки, сгущенной на вакуум-выпарной установке
Образец Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН
1 16,80 0,18 1,65 12,29 5,54
2 16,84 0,31 1,77 11,74 5,53
3 16,65 0,26 1,61 12,30 5,61
4 16,65 0,31 2,12 11,95 5,49
5 16,83 0,27 1,91 12,33 5,61
6 16,95 0,32 2,04 11,95 5,52
7 16,92 0,22 1,92 11,89 5,59
8 16,84 0,29 2,08 12,07 5,46
9 16,81 0,28 1,89 11,93 5,61
10 16,77 0,28 2,00 12,15 5,53
11 16,78 0,21 2,00 11,85 5,61
12 16,86 0,32 1,81 11,91 5,59
13 17,10 0,34 2,11 12,30 5,64
14 16,91 0,31 1,81 11,91 5,52
15 16,83 0,26 2,13 12,42 5,61
16 16,87 0,31 2,25 12,04 5,61
17 16,76 0,23 1,93 12,34 5,59
18 16,97 0,33 2,07 12,27 5,57
19 16,78 0,23 2,04 11,95 5,55
Среднее 16,826 0,273 1,965 12,066 5,567
СКО 0,214 0,048 0,519 0,781 0,051
Таблица 4
Средние значения физико-химических показателей исходного сырья
Вид сыворотки Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН
Натуральная подсырная 6,7± 0,4 0,1 ± 0,05 0,78± 0,4 4,82 ± 0,8 6,1 ±0,3
Вакуумного сгущения 16,8±0,5 0,27± 0,05 1,96± 0,6 12,1 ±0,9 5,56± 0,3
Сгущения обратным осмосом 16,3±0,5 0,15± 0,06 1,6±0,6 12,5± 1,1 5,67± 0,2
Таблица 5
Характеристика сгустков, полученных из различных видов сыворотки
Наименование исходного сырья № опыта Масса сгустков, г Массовая доля влаги, % Масса сухих веществ, г Масса жира, г Масса белка, г Масса углеводов, г
Натуральная подсырная сыворотка 1 33,67 70,10 10,07 0,75 7,28 1,72
2 34,90 68,71 10,92 0,83 7,63 1,88
3 32,67 71,30 10,33 0,79 7,37 1,79
Сыворотка сгущенная (обратный осмос) 1 74,90 71,57 21,47 0,66 17,21 2,15
2 75,70 71,61 21,50 0,73 17,19 2,11
3 76,10 71,63 21,61 0,75 17,22 2,13
Сыворотка сгущенная (вакуум) 1 77,00 72,38 21,25 0,72 16,72 2,21
2 78,20 72,41 21,32 0,73 16,68 2,18
3 76,70 72,44 21,17 0,74 16,70 2,20
Физико-химические свойства исходного сырья, использовавшегося для выработки опытных сгустков и сырной массы при проведении экспериментов, приведены в таблице 4.
Подготовленное сырье в количестве 3000±5 г нагревали до температуры 87±0,5оС и вносили необходимое количество 30%-ного раствора молочной кислоты.
Требуемое количество молочной кислоты определяли предварительным титрованием образца подготовленной к свертыванию смеси. Для этого от смеси отбирали образец объемом 50 мл и подвергали его титрованию 30%-ным раствором молочной кислоты до уровня рН = 5,0±0,1. По результатам титрования рассчитывали необходимое для внесения в смесь количество молочной кислоты.
После образования сгустка с помощью лавсановой ткани его отделяли от сыворотки, после чего проводили самопрессование в перфорированной пластмассовой форме. По окончании отделения сыворотки проводили исследования полученных сгустков: величину массовой доли сухих веществ, выход по массе, массовые доли белка и жира, величину активной кислотности. В качестве контроля использовали параметры технологий продуктов, выработанных из натуральной сыворотки.
На первом этапе проводили сравнительные исследования выходов термокислотных сгустков из различных видов исходного сырья: натуральной подсырной сыворотки, и сыворотки, сгущенной методами вакуумной выпарки и обратного осмоса. Сыворотку подкисляли раствором молочной кислоты
до уровня активной кислотности рН = 5,0 ±0,1. Масса исходного сырья составляла 3000±5 г.
Результаты опытов, проведенных в трехкратной повторности при вышеописанных условиях, приведены в таблице 5.
Выводы
Расчеты показывают, что при указанных условиях переход белков в сгусток составил для натуральной сыворотки 32%, для сгущенной сыворотки, полученной методом обратного осмоса, — 36, для сыворотки, сгущенной методом вакуумного выпаривания, — 35%. В условиях проводимых экспериментов выход термокислотных сгустков для сгущенной сыворотки был практически одинаков как в случае сгущения с применением метода обратного осмоса, так и при сгущении вакуумным способом.
Библиографический список
1. Абрамян Э.Г. Упрощенный электрофорез сывороточных белков коровьего молока // Труды Ереванского зоотехнического института. — 1976. — Вып. 28. — С. 5-8.
2. Алле У., Жолле П., Кигер Н. Разрушение белков молока в процессе нагревания. Отщепление азотистых соединений и небелкового фосфора // XVII Международный конгресс по молочному делу. — М.: Пищ. пром-сть, 1971. — С. 130.
3. Храмцов А.Г., Синельников Б.М., Евдокимов И.А. и др. Научно-технические основы биотехнологии молочных продуктов нового поколения: учеб. пособие. — Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. — 118 с.
