CC BY
9УДК 637.14:637.344
Трухачев В. И., Молочников В. В., Орлова Т. А., Храмцов А. Г.
Trukhachev V. I., Molochnikov V. V., Orlova T. A., Khramtsov A. G.
ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
THE MAIN PRINCIPLES OF HIGH EFFECTIVE MANUFACTURING OF FUNCTIONAL MILK PRODUCTS
В основе биомембранной технологии лежит процесс фракционирования компонентов молочного сырья пектином с образованием двух фракций концентрата натурального казеина (КНК) и сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ) с определенным составом и функциональными свойствами, которые в свою очередь являются основой для получения разнообразных функциональных молочных продуктов.
Ключевые слова: молочное сырье, пектин, концентрат натурального казеина (КНК), сывороточно-полисахаридная фракция (СПФ), функциональные продукты.
The biomembrane technology is based on the process of fractionation of components of dairy raw materials by pectin with formation of two fractions - the concentrate of natural casein (CNC) and the whey-protein fraction (WPF) with a certain structure and functional properties which in turn are the basis for manufacturing of various functional milk products.
Key words: dairy raw materials, pectin, concentrate of natural casein (CNC), whey-protein fraction (WPF), functional products.
Трухачев Владимир Иванович -
член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных
наук, доктор экономических наук, профессор кафедры
кормления животных и общей биологии
ФГБОУ ВО Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652) 35-22-82
E-mail: rector@stgau.ru
Молочников Валерий Викторович -
член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор кафедры технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции ФГБОУ ВО Ставропольский государственный аграрный университет г. Ставрополь
E-mail: valeriymolochnikov@yandex.ru
Орлова Татьяна Александровна -
доктор технических наук, профессор кафедры
товароведения и технологии общественного питания
Ставропольский институт кооперации (филиал) БУКЭП
г. Ставрополь
Тел.: 8-961-459-03-56
E-mail: orlovanutrition@yandex.ru
Храмцов Андрей Георгиевич -
академик РАН, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры прикладной биотехнологии Северо-Кавказский федеральный университет г. Ставрополь E-mail: hramtsov@nsctu.ru
Trukhachev Vladimir Ivanovich -
Corresponding Member of RAS, doctor of Agricultural
Sciences, doctor of Economic Sciences,
professor of department of animal nutrition
and general biology
Stavropol State Agricultural University
Stavropol
Tel.: 8(8652) 35-22-82 E-mail: rector@stgau.ru
Molochnikov Valeriy Viktorovich -
Corresponding Member of RAS,
doctor of Biological Sciences,
Professor of chair of technology
of production and processing of agricultural products
Stavropol State Agrarian University
Stavropol
E-mail: valeriymolochnikov@yandex.ru
Orlova Tatiana Aleksandrovna -
doctor of technical Sciences, Professor of the chair of commodity research and technology of public catering Stavropol Institute of cooperation (branch) of BUCAP Stavropol
Tel.: 8-961-459-03-56
E-mail: orlovanutrition@yandex.ru
Khramtsov Andrei Georgiyevich -
academician of the Russian Academy of Sciences, doctor of technical Sciences, Professor, Professor, Department of applied biotechnology North-Caucasus Federal University Stavropol
E-mail: hramtsov@nsctu.ru
Современные подходы к переработке молока должны заключаться в создании ресурсосберегающих технологических процессов, обеспечивающих полное использование молочного сырья в составе молочных продуктов. Проблему можно разрешить путем разделения молока на фракции, сочетая которые, получают готовые продукты без остатка[1, 2]. Обязательным условием является жидкостная структура получаемых фракций, гомогенность их сме-
сей и образование требуемой структуры готового продукта на заключительной стадии производства при полном использовании компонентов исходного сырья [2].
В последнее время широкое общественное признание получило развитие нового направления в индустрии продуктов питания - пищевых нанотехнологий. На основе принципов бионанотехнологии сформулирована идея о создании нового поколения функциональных молочных продуктов повышенного качества,
в
Агроинженерия
53
безопасных и полученных на основе комплексных инновационных методов. Основные белковые компоненты молока представляют собой природные наноматериалы, поскольку в молоке признаки наночастиц, наноструктур и на-нокомпозиций по сравнению с другими пищевыми продуктами проявляется в наибольшей степени [1].
1. Для выработки функциональных молочных продуктов используют молоко коровье цельное или обезжиренное, отвечающее по качеству соответствующему ГОСТу жирностью 0,05-2,5-4,0 % охлажденное до температуры 2-10 °С.
Для фракционирования молочного сырья используют яблочный или цитрусовый высокоэтерифицированный пектин. Важной характеристикой пектина для фракционирования молочного сырья является их взаимодействие с растворителем и ио-ногенными компонентами раствора. Интенсивность процесса приготовления и качество водного раствора пектина, являющегося как бы жидкой биомембранной, определяется комплексом гидродинамических, физико-химических и технологических показателей, на которые накладываются определенные ограничения [5]. Исследования показали, что проявляемая пектинами разделяющая способность в основном зависит от степени их этерификации, а именно, пектины со степенью этерификации 70 % и выше обладают способностью фракционировать молочное сырье. Для приготовления раствора пектина используется вода питьевая пастеризованная.
2. основе технологии «Био-Тон» лежит разделение обезжиренного молока. К обезжиренному молоку добавляют при перемешивании 10 % 6-6,5 % раствора пектина, приготовленного заранее и хорошо набухшего. Это максимальная концентрация пектина в растворе, которую удается достичь. Для облегчения приготовления раствора воду нагревают. Смесь тщательно перемешивают и оставляют в покое при температуре не выше 10 °С. Разделение проводят в термостатируе-мых емкостях. Продолжительность разделения - от 1до 6-7 часов в зависимости от высоты столба жидкости. В результате получаются две фракции - нижняя концентрат натурального казеина (КНК) - концентрированный раствор казеин-кальций фосфатного комплекса, содержащий 17-20 % сухих веществ, из которых 65-70 % молочные белки, в основном, ка-зеины (до 96-97 %). Объем этой фракции составляет 15-16 % от общего объема. Верхняя - сывороточно-полисахаридная фракция (СПФ) - (84-85 %) от общего объема) содержит всю водорастворимую часть молока и пектин. Исследования по-
казали, что пектин присутствует во фракции в виде комплекса с сывороточными белками.
В производственных условиях разделение проводят в охлаждаемых емкостях, оставляя систему на ночь. Вначале отделяют декантацией верхнюю фракцию (КНК), а затем сливают нижнюю. Верхнюю фракцию (СПФ) в натуральном или сгущенном виде используют для обогащения молока и молочных продуктов, а так же для выработки различных биологически-активных продуктов. Нижняя фракция (КНК) - готовое сырье для производства биологически-активных белковых или белково-жировых продуктов и концентратов. Их производят без отделения сыворотки путем сквашивания соответствующими заквасками.
3. Разделение цельного молока. Наилучшие результаты получали при разделении молока жирностью 2,5-3,0 %. Методика разделения цельного молока отстаиванием аналогична таковой для обезжиренного молока. В результате получают обезжиренную сывороточную фракцию и белково-жировую. Верхнюю фракцию используют, как обычно, а белково-жировая фракция после сквашивания превращается в превосходные творог или творожные изделия или мягкие сыры в зависимости от желания. Органолептические показатели продуктов - изумительны (конечно, перед сквашиванием сырье необходимо гомогенизировать). Жирность продуктов можно регулировать, внося перед гомогенизацией высокожирные сливки.
4. Разделение пахты. Процесс разделения не отличается от разделения молока. Однако белковый концентрат по физиологическим свойствам превосходит полученный из молока. Это идеальное лечебно-оздоровительное питание для человека, в особенности для ослабленных детей. Продукт хорошо сушится и может быть с большим успехом использован при составлении сухих смесей для детского и диетического питания. Это наименее изученный продукт, но очень перспективный.
Учитывая изложенное, можно сожалеть, что крушение СССР помешало реализовать технологию производства прекраснейших и необходимых людям продуктов. К ним наиболее подходит понятие пища-лекарство. Уверены, что люди, образумясь, реализуют эту технологию. Она может быть реализована в различных вариантах, но, по нашему мнению, альтернативы изложенному принципу в молочной промышленности нет.
В. В. Молочников в свое время долго искал графическое изображение Технологии. Много рисовал, пытаясь найти ее наглядное отражение. В конце концов, сама рука вывела рисунок.
Он получился как бы сам собой. Смысл его заключался в изображении рождения одного из другого в замкнутом цикле. Он понял, что это то, что долго искал, и почувствовал удовлетворение от найденного. Хотел запатентовать. Но... Оказалось, что нарисованное является одним из древнейших знаков. Так изображают бесконечность. И он вновь почувствовал удовлетворение оттого, что пришедшая технология «Био-Тон» созвучна с этим величайшим понятием.
Технология «Био-Тон»
Всем, связанным в той либо иной степени с производством и переработкой молока, известна «эпопея» снижения содержания жира в молоке и молочных продуктах. Все началось с медицинского бума в США, когда была установлена атерогенность молочного жира и весь мир перешел на производство в той или иной мере обезжиренной продукции, понизив таким образом их пищевую ценность и вкусовые достоинства. Так уж вреден молочный жир и существуют ли полезные высокожирные молочные продукты?
Прежде, чем ответить на этот вопрос, необходимо отметить, что существует мнение, основанное на научных исследованиях, что основной белок молока - казеин так же атерогенен. К тому же более 30 % населения не способно переваривать молоко и молочные продукты.
Чтобы внести ясность в эти вопросы, был организован коллектив ученых-медиков, в который вошли представители Института авиационной и космической медицины (С. А. Бугров, В. Е. По-ткин, В. И. Некрасов, С. Н. Радченко, П. А. Лозинский и др.), 1-го Московского мединститута им. И. М. Сеченова (М. А. Текеев и А. И. Горшков), Всесоюзного Онкологического Центра (А. В. Сергеев, В. И. Кныш и сотрудники), Института питания АМН СССР (В. К. Мазо, Л. Ф. Порядков, А. Н. Мар-тынчик, К. С. Лодадо, Т. Э. Боровик), Ростовского мединститута (Г А. Бабасинов). Организовал этот коллектив Л. Н. Печерский - сотрудник института (ВНИИКИМ).
В общем-то, коллектив был создан для медико-физиологической оценки молочных продуктов, получаемых по технологии «Био-Тон». В результате исследований было показано, что изучаемая продукция не только не атерогенна, но она способна профилактировать атеросклероз, т. е. обладает антиатерогенными свойствами.
По технологии «Био-Тон» производят не какой-нибудь отдельный продукт, а заданный ассортимент при условии, что все перерабатываемое молоко полностью перераспределяется без остатка по вырабатываемой продукции [4]. При этом количество сывороточной фракции в ней возрастает на 25-30 % от веса продуктов. Такое изменение их состава обеспечивало их лечебно-профилактическое действие. Потребление таких продуктов уменьшало отрицательное влияние на человека временных физических и эмоциональных перегрузок и других отрицательных факторов, например, электромагнитных и радиационных излучений.
Приведены результаты исследований, обобщенные Станиславом Алексеевичем Бугровым (док. мед. наук, проф. и генералом, начальником службы авиационной и космической медицины), с которым мы плодотворно работали к взаимному удовольствию. (Царство ему небесное и вечный покой!)
Введение сывороточно-полисахаридного концентрата в дозе 4 г/ чел./день в виде различных продуктов приводит к следующим результатам:
- снижению величины коэффициента ате-рогенности и увеличению уровня - холестерина у лиц с изменениями липидного обмена;
- улучшению липидного обмена у лиц с гипер-липидемией;
- отмечено выраженное стимулирующее действие на обмен веществ в клетках печени, которое сопровождается усилением энергопластических процессов;
- активизации гипотоламо-гипофизарно-надпочечниковой системы;
- снижению содержания в плазме крови продуктов перекисного окисления липидов;
- возрастанию активности ферментов анаэробного и аэробного окисления липидов;
- снижению атерогенности молочного жира.
При изучении действия продуктов, содержащих казеин-кальций-фосфатный комплекс, зарегистрированы следующие результаты:
- отмечено повышение содержания в крови иммуноглобулинов;
- обнаружен выраженный гипоаллерген-ный эффект;
- сохранение половой активности на более высоком уровне по сравнению с контролем в период ионизирующего облучения и в постлучевом периоде;
- улучшалась переносимость гипоксиче-ской гипоксии в сравнении с контролем;
- содержание азота мочевины, креатинина и общего холестерина в сыворотке крови животных была достоверно ниже, чем у контрольной группы.
Полученные результаты позволили сделать следующие выводы:
- СПФ, КНК и содержащие их продукты обладают выраженным лечебным и профилактическим действием на организм человека и животного;
- продукты, произведенные по технологии «Био-Тон» следует рассматривать как алиментарные средства, обладающие адаптогенным и иммуномодулирующим действием.
Об экономической стороне дела
Содержание сывороточной фракции в рассматриваемых молочных продуктах по сравнению с традиционными на 25-30 % выше. Соответственно настолько же растет и количество продукции, а это прямая выгода. Увеличивается количество продуктов и отсутствуют затраты
в
Агроинженерия
55
на утилизацию сыворотки. Правда, могут сказать, что во многих странах Европы установлены квоты на производство и сбыт молока и молочных продуктов, поэтому увеличивать выход молочных продуктов нет необходимости.
При решении этого вопроса следует иметь в виду, что сбыт новых молочных продуктов, возрастет за счет людей, не воспринимающих традиционную продукцию, а их около 40 %. Изменение соотношение компонентов в молоке и продуктах путем увеличения сывороточной фракции адаптируют их к человеку и они становятся не просто пищей, а оздоравливающим питанием.
О технологии переработки молочной сыворотки
В настоящее время основные усилия ученых направлены на извлечение из сыворотки отдельных компонентов, в основном, сывороточных белков и лактозы, удаляя, как не нужную водорастворимую часть. По-видимому, при необходимости это следует делать. Но дело в том, что зачастую компоненты из сыворотки выделяют, чтобы получить от нее хоть какую -либо пользу, забывая или просто не зная, что основная биологическая активность заключена в самой сыворотке или в ее водорастворимой фракции.
Под руководством В. Е. Поткина в Институте авиационной и космической медицины были проведены опыты по определению радиопротекторной активности составных частей сывороточно-полисахаридной фракции в отдельности. Были исследованы сывороточные белки, пектин, лактоза и минеральный комплекс. Оказалось, что в отдельности ни один из них не обладает такой активностью. Активна только фракция в целом.
Эти сведения позволяют нам считать, что от сыворотки следует не избавляться, а ее необходимо использовать как средство для адаптации коровьего молока к человеку и адаптации человека к агрессивной окружающей среде.
О практической реализации технологии «Био-Тон»
Сконцентрированная сывороточно-поли-сахаридная фракция - концентрат структуриру-
ющий пищевой ТУ 49 1171-85, предназначался для выработки суфле, желированных пищевых продуктов, мороженного и других кондитерских изделий. На основе концентрата производят молочное суфле ТУ 100216-86. Именно этот продукт использовали как радиопротектор. Производство его очень выгодно. Из 1 т. молока получают при добавлении сахара 450 кг. суфле и 250 кг. белково-жировых продуктов. Идея введения сывороточной фракции в молоко была реализована при разработке концентрата молочного стабилизирующего (КМС) ТУ 491170-85, который является великолепным сырьем для многих видов продуктов питания. Так, в смеси с сахаром в соотношении 54:46 он становится смесью для мороженого. Разработаны варианты использования его в колбасных изделиях, а так же в кисломолочных напитках и сметане для улучшения биологического качества и структуры.
Технология «Био-Тон» запатентована и апробирована в производственных условиях[4]. В СССР было выпушено около 40000 т. такой продукции, в основном, в Литве в Вильнюсе, Клайпеде, Каунасе и на Новочеркасском молкомби-нате.
При переработке больших объемов молока по технологии «Био-Тон» возникают некоторые сложности, связанные с выделением казеинового концентрата, поскольку не выпускают промышленных сепараторов, пригодных для этих целей. Однако концентрат довольно легко выделяется отстаиванием, что удешевляет производство, а продукция, полученная таким способом, по заключению специалистов-медиков по биологическим показателям превосходит полученную сепарированием.
В заключение заметим, что данная технология предлагает комплексное безотходное производство продуктов, обладающих научно доказанными и подтвержденными на практике лечебным и профилактическим действиями на организм человека. Эффективность переработки молока при этом возрастает за счет увеличения выработки продукции из единицы сырья, снижения затрат на производство (все сырьевые компоненты - жидкости, которые в продукт превращаются после фасовки), утилизацию отходов и охрану окружающей среды [2,3].
Литература
1. Концентраты белков молока / В. И. Тру-хачев, В. В. Молочников, Т. А. Орлова, Р. И. Раманаускас. Ставрополь : АГРУС, 2009. 152 с.
2. Теория и практика безотходной переработки молока в замкнутом технологическом цикле / В. И. Трухачев, В. В. Молочников, Т. А. Орлова [и др.]. Ставрополь : АГРУС, 2012. 360 с.
3. Молочников В. В., Орлова Т. А. Основные принципы производства молочных продук-
References
1. Concentrates of milk proteins / V. I. Trukhachev, V. V. Molochnikov, T. A. Orlova, R. I. Ramanaus-kas. Stavropol : AGRUS, 2009. 152 p.
2. The theory and practice of waste-free processing of milk in the closed production cycle / V. I. Trukhachev, V. V. Molochnikov, T. A. Orlova et. al. Stavropol : AGRUS, 2012. 360 p.
3. Molochnikov V. V., Orlova T. A. The main principles of manufacturing of new generation milk products // Milk processing. 2008. № 11. P. 52-54.
тов нового поколения // Переработка молока. 2008. № 11. С. 52-54.
4. Пат. 2011350 РФ, МПК5 А23С9/00, А23С9/12, А23С19/068, А23С19/076, А23С23/00, А23Л/20. Способ переработки молока / Молочников В. В. ; заявитель и патентообладатель Молочников В. В. № 5064425/13 ; заявл. 05.10.1992 ; опубл. 30.04.
5. Храмцов А. А. Научно-технические основы биомембранной технологии молочных продуктов // Известия вузов. Пищевая технология. 1999. № 2-3. С. 42-45.
4. Pat. 2011350, RF, MKI A23C9/00, A23C9/12, A23C19/068, A23C19/076, A23C23/00, A23J1/20. Milk processing / V. V. Molochnikov. Method is valid from 05.09.1993.
5. Khramtsov A. A. Scientific and technical bases of biomembrain dairy technology// New of institutes of higher education. Food technology. 1999. № 2-3. P. 42-45.
