CC BY
110
^ НОВЫЕ ИДЕИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА
УДК 661.733.2
Технологические инновации
в производстве пищевой молочной кислоты
В.В. Евелева, канд. техн. наук, доцент, И Б. Новицкая, канд. техн. наук, Т.М. Черпалова, канд. техн. наук, И.Д. Никулина, канд. техн. наук ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей, Санкт-Петербург
Молочная кислота относится к прямым функционально- и органо-лептикокорректирующим физиологически безвредным пищевым добавкам, допустимое суточное потребление которых не нормируется, а максимальный уровень внесения в продукт определяется технологическими инструкциями и рецептурами. Высокая биодоступность и многогранность технологического действия обусловливают востребованность добавки в различных отраслях пищевой промышленности.
В настоящее время объем производства пищевой молочной кислоты в мире превышает 120 тыс. т в год при ежегодном приросте выработки от 12 до 15 % [1]. В России выпуск этой пищевой добавки составляет около 800 т в год при потребности российских предприятий, традиционно использующих ее, свыше 8000 т в год.
В условиях повышающегося спроса на молочную кислоту и ее соли (лактаты) в России и усиленного импорта этих пищевых добавок из Китая и стран Европы особое внимание уделяется проблеме получения отечественной молочной кислоты высокого качества в объемах, соответствующих потребностям российского рынка.
Создание новых отечественных предприятий, выпускающих конкурентоспособную молочную кислоту, снижение зависимости от импортных поставок востребованной российской индустрией пищевой добавки обусловлено требованиями экономики страны и принятой Доктриной продовольственной безопасности.
До 2006 г. отечественное производство пищевой молочной кислоты в соответствии с разработанной ранее технологией (ТИ 18-8-1-83) было основано на сбраживании смеси са-харсодержащего сырья, включаю-
щей до 70 % рафинадной патоки, до 30 % свекловичной мелассы и до 10 % тростникового сахара-сырца с использованием в качестве продуцента молочнокислых бактерий ¡.асОЬасШиБ Се!ЬгиескИ (далее - I.. Се!ЬгиескИ) штамм Л-3 и в качестве нейтрализующего агента - природного мела.
Для получения отечественной пищевой молочной кислоты с показателями безопасности, соответствующими требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств», и показателями качества, гармонизированными с Регламентом Еврокомиссии № 231/ 2012 от 09.03.2012, во ВНИИПАКК выполнен большой объем научно-исследовательских и опытно-промышленных работ по установлению требований к используемому сырью, селекции высокопродуктивного промышленного продуцента, стимулированию роста и метаболической активности молочнокислых бактерий I. Се!ЬгиескИ, оптимизации условий консервирования продуцента, оптимизации технологических режимов биосинтеза молочной кислоты, а также по выявлению современных тенденций в развитии технологии молочной кислоты, диагностике технологической системы ее производства и совершенствованию технологической схемы [2-10].
На основе результатов выполненного комплекса работ выбраны инновационные технологические приемы и технические решения, позволяющие повысить качество отечественной молочной кислоты и достигнуть необходимых показателей безопасности и качества.
Введенным в действие в 2007 г. межгосударственным стандартом на пищевую молочную кислоту ГОСТ
490-2006 установлено применение в качестве сахарсодержащего сырья сахара-песка для промышленной переработки и в качестве нейтрализующего агента - мела химически осажденного, отличающихся более высокой степенью очистки по сравнению с ранее используемыми сырьевыми компонентами [2].
При использовании нового подхода к отбору продуцентов молочной кислоты, основанного на результатах анализа ферментативной активности бактерий, получен штамм, отличающийся наибольшим потенциалом по активности гидролитического фермента инвертазы и регуляторного фермента гликолиза лактатдегидро-геназы, а также наивысшими значениями объемной продуктивности и скорости сбраживания сахара.
Полученный высокопродуктивный штамм молочнокислых бактерий зарегистрирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГУП ГосНИИгенетика как штамм I Се!ЬгиескИ ВКПМ В-8744, запатентован [3] и внедрен на Задуб-ровском заводе молочной кислоты ОАО «СКИМК».
Исследованиями, направленными на сохранение жизнеспособности, морфологических признаков, физиологических характеристик и биохимической активности при максимально возможной продолжительности хранения промышленного продуцента молочной кислоты, установлено существенное преимущество низкотемпературного метода хранения коллекционных культур молочнокислых бактерий. Сохраняемые таким образом культуры могут быть использованы в технологическом процессе в первом цикле после размораживания, в то время как применение лиофилизованных бактерий требует более длительной процедуры восстановления активности (не менее 1 мес) [4-6].
NEW IDEAS IN FOOD PRODUCTION
На основе установленных закономерностей изменения ферментативной активности продуцента в процессе биосинтеза оптимизированы основные параметры технологии приготовления раствора для сбраживания. К технологическим инновациям на этой стадии биосинтеза молочной кислоты относят существенное изменение состава раствора, который наряду с сахаром-песком содержит солодовые ростки, обработанные водным раствором молочной кислоты и ферментным препаратом ксилоглюканофоетидином, дрожжевой экстракт и композицию питательных солей (МдБ04 М 7 Н20, МпБ04 М 4 Н20, FeS04 М 7 Н20, цитрат аммония, К2НР04 и КН2Р04).
Исследованиями влияния различных физических, химических и биологических факторов воздействия на молочнокислые бактерии и процесс кислотообразования выявлены способы повышения эффективности молочнокислого брожения и регуляции его по гомоферментативному пути с максимально возможными продуктивностью и выходом целевого продукта. Применение переменного частотно-модулированного поля (ПЧМП) способствует увеличению скорости образования лактата кальция и коэффициента биоконверсии на 6-10 %. Установлено стимулирующее действие гидроптерина на рост и метаболическую активность молочнокислых бактерий
I.сСеЬгиескИ ВКПМ В-8744 (возрастает активность сахаразы, увеличивается скорость образования лактата кальция на 9-16 % по сравнению с контролем) [7, 8].
Новая технология микробиологического синтеза молочной кислоты, предусматривающая сбраживание концентрированных растворов чистого сахарсодержащего сырья с использованием селекционированного продуцента и установленных технологических приемов, обеспечивает существенный скачок в повышении продуктивности процесса (не менее, чем в 3,6 раза) по сравнению с показателями традиционной технологии и переход на новый уровень качества и безопасности пищевой молочной кислоты.
Разработанная пооперационная технологическая схема получения молочной кислоты включает прошедшие промышленную апробацию операции, в частности, применение комбинированного способа обработки сброженного лактатсодержа-щего раствора, предусматривающе-
го флокуляцию взвешенных частиц активной кремниевой кислотой, центрифугирование и омагничива-ние жидкой фазы в проточном режиме, использование ионообменной очистки раствора кислоты и последующее одностадийное выпаривание его до массовой доли основного вещества 80±4 %. Отличительная особенность новой схемы заключается в использовании маточного раствора, образующегося при кристаллизации лактата кальция, совместно с осадком, полученным при центрифугировании обработанного сброженного раствора, для выработки ценной кормовой добавки - лакто-премикса.
В соответствии с разработанной аппаратурно-технологической схемой производства пищевой молочной кислоты на основных технологических операциях применяется современное эффективное оборудование.
Оптимальные условия сбраживания сахарсодержащего питательного раствора молочнокислыми бактериями обеспечиваются в бродильных аппаратах с рубашками для термо-статирующей воды и турбинными мешалками.
Эффективное отделение осадка от обработанного сброженного лактат-содержащего раствора проводится с помощью маятниковых фильтрующих центрифуг периодического действия типа ФМД или осадительных центрифуг непрерывного действия типа ОГШ. Для фильтрования гипсо-содержащей реакционной массы и утфеля, полученного после кристаллизации лактата кальция, используют камерные фильтр-прессы типа КМП.
Двухкорпусная с термокомпрессией вторичного пара вакуум-выпарная установка с короткотрубными циркуляционными выпарными аппаратами обеспечивает получение концентрированного раствора молочной кислоты при значительном снижении энергозатрат.
Применение технологических инноваций, отраженных в разработанной технологической инструкции по производству пищевой молочной кислоты (ТИ 139-00334557-2013), обеспечит получение целевого продукта с показателями качества, соответствующими международным требованиям.
ЛИТЕРАТУРА
1. Datta, R. Lactic acid: recent advances in products, processes and
technologies - a review/R. Datta, M. Henry//J. Chem. Technol. Biotechnol. -2006. - 81. - P. 1119-1129.
2. Евелева, В.В. Особенности биосинтеза молочной кислоты Lactobacillus delbrueckll на сахаре-песке/В.В. Евелева, А.П. Бочкова, Т.М. Черпалова//Перспективные технологии пищевых добавок: Сб. науч. трудов ГУ ВНИИПАКК. - СПб., 2001. - С. 73-82.
3. Патент 2283345 РФ МПК C12N 1/ 20 Штамм молочнокислых бактерий Lactobacillus delbrueckii ВКПМ В-8744 - продуцент молочной кисло-ты/А.П.Бочкова, В.В. Евелева.-№ 2004129918, заявл. 14.10.2004; опубл. 10.09.2006. Бюл. № 25.
4. Исследование выживаемости промышленного продуцента молочной кислоты Lactobacillus delbrueckii при низкотемпературном хранении/ И.Д. Никулина [и др.]//Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2012. - № 6. - С. 78-80.
5. Никулина, И.Д. Жизнеспособность промышленного продуцента молочной кислоты при различных условиях хранения/И.Д. Никулина,
B.В. Евелева, Т.М. Черпалова//Хра-нение и переработка сельхозсы-рья. - 2013. - № 5. - С. 39-40.
6. Патент 2475527 РФ МПК GI2N 1/ 20 Способ консервирования молочнокислых бактерий Lactobacillus delbrueckii/И.Д. Никулина, Н.В. Ка-менькова, В.В. Евелева, Т.М. Черпа-лов.- № 2011129519/10; за-явл.15.07.2011; опубл. 20.02.2013. Бюл. № 5.
7. Бочкова, А.П. Влияние гидроптерина на рост и метаболическую активность бактерий L. delbrueckii/ А.П. Бочкова, М.М. Шамцян, В.В. Евелева//Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 8. - С. 38-40.
8. Патент 2306340 РФ МПК G2N 1/ 20 Способ получения молочной кис-лоты/А.П.Бочкова, В.В. Евелева.-№ 2005138767, заявл. 12.20.2005; опубл. 10.09.2006. Бюл. № 25.
9. Приоритетные направления развития отечественной технологии пищевой молочной кислоты/И.Б. Новицкая [и др.]//Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. - №9.-
C. 11-13.
10. Новицкая, И.Б. Пути повышения качества пищевой молочной кислоты и уровня целостности технологической системы ее производ-ства/И.Б. Новицкая, В.В. Евелева// Хранение и переработка сельхозсы-рья. - 2007. - № 6. - С. 73-76.
НОВЫЕ ИДЕИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА]
Технологические инновации в производстве пищевой молочной кислоты
Ключевые слова
пищевая молочная кислота; повышение качества; технологические инновации; безопасность продукции.
Реферат
Представлены результаты научно-исследовательских и опытно-промышленных работ по установлению требований к используемому сырью, селекции высокопродуктивного промышленного продуцента, стимулированию роста и метаболической активности молочнокислых бактерий I. Се!ЬгиескИ, оптимизации условий консервирования продуцента, технологических режимов биосинтеза молочной кислоты, а также по выявлению современных тенденций в развитии технологии в производстве молочной кислоты, диагностике технологической системы ее производства и совершенствованию технологической схемы.
Разработанная технология молочной кислоты, предусматривающая сбраживание концентрированных растворов чистого са-харсодержащего сырья с использованием селекционированного продуцента и установленных технологических приемов, обеспечивает повышение продуктивности процесса (не менее, чем в 3,6 раза) по сравнению с показателями традиционной технологии и переход на новый уровень качества и безопасности.
Авторы
Евелева Вера Васильевна, канд. техн. наук, доцент, Новицкая Ирина Борисовна, канд. техн. наук, Черпалова Татьяна Михайловна, канд. техн. наук, Никулина Ирина Дмитриевна, канд. техн. наук, ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей, 191014, Санкт-Петербург, Литейный пр., д. 55, упиракк55@та1!.ги
Technological Innovations in Production of Food Lactic Acid
Key words
food lactic acid; improvement of quality; technology innovations.
Abstracts
The results of research and pilot works on establishment of requirements to the raw materials used, selection of highly productive industrial producer, stimulating growth and metabolic activity of lactic acid bacteria L. delbrueckii, optimization of conditions of preservation of the producer, optimization of technological regimes of lactic acid biosynthesis, as well as on the showing up current trends in the development of technology in the production of lactic acid, diagnostics of technological production system and improving this system are presented.
The developed technology of lactic acid, providing fermentation of concentrated solutions of pure sugar contenting raw materials using producer selection and installed technological methods, provides increase of productivity of process (not less than 3.6 times) compared with traditional technology and the transition to a new level of quality and security.
Authors
Eveleva Vera Vasilyevna, Candidate of Technical Science, Docent, Novitskaya Irina Borisovna, Candidate of Technical Science, Cherpalova Tatyana Mikhaylovna, Candidate of Technical Science, Nikulina Irina Dmitrievna, Candidate of Technical Science, Research Institute of Flavorings, Acids, and Colorants, 55, Liteyniy Pr., St. Petersburg, 191014, [email protected]
