автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Применение импульсной электронно-пучковой обработки молочного сырья

На правах рукописи

ДАНЖЕЕВА ЭМИЛИЯ КИМОВНА

ПРИМЕНЕНИЕ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОЧНОГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 ЯН В 2012

Улан-Удэ-2011

005008529

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Хамнаева Нина Ивановна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чиркина Тамара Федоровна

кандидат технических наук Ширеторова Валентина Германовна

Ведущая организация: ООО «Бурятский центр сертификации»

(г. Улан-Удэ)

Защита диссертации состоится « 27» января 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.039.05 при ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская 40 в, ауд. 8-124.

Объявление о защите диссертации и автореферат размещены « 26 » декабря 2011 г. на официальном сайте ВАК Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru и на официальном сайте ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления www.esstu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ».

Автореферат разослан « » декабря 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Столярова А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. По мнению многих ученых, сегодня традиционные термические способы обеспечения микробиологической безопасности молочного сырья в своем развитии приблизились к пределу совершенства. Все большую актуальность завоевывают альтернативные методы, позволяющие значительно снизить энергозатраты и повысить показатели качества продукции. Эти методы основаны на использовании ионизирующего излучения, и считаются наиболее эффективными способами обеззараживания.

В настоящее время более, чем в 40 странах применяется облучение для обработки пищевых продуктов. В 1980 году Объединенный комитет экспертов МАГАТЭ, ФАО и ВОЗ дал заключение, согласно которому облучение любого пищевого продукта с общим средним уровнем дозы до 10 кГр не создает никакой токсикологической опасности. В это же время Международная комиссия «Кодекс Алиментариус» приняла свод международных стандартов, касающихся облучения пищевых продуктов, который содержит руководящие нормы по гигиене, дозиметрии, обработке, маркировке облученных пищевых продуктов.

В нашей стране в последние годы возрос интерес к радиационной обработке продовольственного сырья. Так, по программе развития Госкорпорации «Росатом» на 2011-2013 гг. запланировано выделить из внебюджетных средств 395 млрд. руб на создание первого в стране универсального центра облучения пищевых продуктов. В программе заявлено, что технические возможности для создания такого центра в России есть, необходимо лишь проработать нормативно-правовую базу. Уже сегодня на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии размещен ряд проектов национальных стандартов по облучению пищевых продуктов.

При этом особое внимание уделяется источнику ионизирующего излучения. Наибольший практический интерес для радиационной обработки продовольственного сырья, в т.ч. молочного, представляют искусственные источники - ускорители заряженных частиц, являющиеся безопасными и менее энергоемкими. Из существующих ускорителей, инновационными по своей технической сущности являются компактные импульсные сильноточные ускорители электронов, позволяющие получить большую мощность дозы в импульсе и снизить энергозатраты на их эксплуатацию. Способ обработки молочного сырья на основе использования ионизирующего излучения посредством воздействия импульсным электронным пучком практически не исследован.

Цель и задачи исследований. В связи с этим целью диссертационной работы явилось научное и экспериментальное обоснование использо-

вания импульсного ускорителя электронов для обеззараживания молочного сырья и применения его как альтернативы тепловой обработке в технологических процессах производства питьевых молока и молочной сыворотки.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- экспериментально обосновать параметры обеззараживания молока и молочной сыворотки импульсным электронным пучком;

- разработать эффективный способ воздействия на молочное сырье;

- исследовать свойства молока и молочной сыворотки после обеззараживания;

- изучить биологическую ценность белков;

- применить разработанный способ в технологиях производства питьевых молока и молочной сыворотки и установить рациональные сроки

хранения готовой продукции.

Научная новизна. Экспериментально подтверждена целесообразность воздействия импульсного электронного пучка для снижения общей бактериальной обсемененности молока и молочной сыворотки.

Разработан альтернативный способ обеззараживания молочного сырья, который полностью исключает содержание патогенных микроорганизмов. Научно обосновано использование данного способа в технологических процессах производства питьевых молока и молочной сыворотки.

Показано, что использование импульсной электронно-пучковой обработки позволяет повысить экономическую эффективность производства, по сравнению с традиционной технологией.

Практическая значимость. Разработана нормативно-техническая документация на производство питьевых молока и молочной сыворотки с использованием импульсной электронно-пучковой обработки.

Решение, предложенное в диссертационной работе, защищено патентом РФ №2361407.

Данная работа поддержана грантом Правительства Республики Бурятия для молодых ученых (2005 г.).

Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы, сформулированные в диссертационной работе, докладывались на региональных, всероссийских и международных конференциях и конгрессах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе один патент, четыре статьи - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из: введения, 3 глав, выводов, списка литературы, приложений. Основной текст, диссертации изложен на 135 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков, 28 таблиц и 5 приложений.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для снижения общей бактериальной обсемененности молока и молочной сыворотки была использована импульсная электронно-пучковая обработка, которая осуществлялась на сильноточном импульсном ускорителе электронов (свидетельство на полезную модель № 41951 от 10.11.2004 г, г.Томск).

Объектами экспериментальных исследований служили опытные и контрольные образцы молока и молочной сыворотки.

Опытные пробы получали после проведения обработки на ускорителе молока натурального коровьего - сырья (ГОСТ Р 52054-2003) и сыворотки молочной сырой (ГОСТ Р 53438-2009). Обработка проводилась в упаковке и в потоке дозами от 4,5 до 9,5 кГр.

Минимальное значение дозы определялось дозой воздействия одного импульса пучка электронов, равной 4,5 кГр. Максимальное значение было выбрано с учетом разрешенной дозы воздействия до 10 кГр международными организациями при обработке пищевых продуктов ионизирующим излучением.

В качестве контрольных использовали две группы: первая (контроль 1) состояла из проб молока натурального - сырья и сырой молочной сыворотки; вторую группу (контроль 2) составили пробы молока питьевого пастеризованного по ГОСТ Р 52090-2003 и сыворотки молочной пастеризованной по ТУ 9229-110-04610209-2002.

Общая схема эксперимента представлена на рисунке 1.

Для проведения исследований использовались органолептические (ГОСТ 28283-89), физико-химические (ГОСТ 3624-92, ГОСТ 26754-85, ГОСТ 23327-98, ГОСТ 5867-90, ГОСТ 3623-73), микробиологические (ГОСТ Р 53430-2009, ГОСТ 10444.11-89) и биохимические методы анализа. Аминокислотный состав образцов определяли методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии производных аминокислот с фенилизотиоцианатом (PITC-метод). Витамины группы В определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе «Милихром» со спектрофотометрическим детектором; витамин С - спектрофотометрччески (СФ-16). Для спектрофотометрического исследования проб использовался ИК-спектрометр Nicolet 5700.

Обоснование параметров обеззараживания молочного сырья осуществляли на основе планирования двухфакторного эксперимента, разработки математической модели и обработки результатов этого эксперимента с использованием программы STATIST1CA 8.0.

1 - органолептические показатели; 2 - плотность; 3 - титруемая кислотность; 4 - активная кислотность; 5 - определение перекисного числа; 6 - содержание жира; 7 - содержание белка; 8 - фосфата» и пероксидаза; 9 - КМАФАнМ; 10 - содержание термофильных лактобактерий; 11 - содержание мезофильных лактобактерий; 12 - БГКП; 13 - патогенные микроорганизмы (Salmonella, S.aures); 14 - аминокислотный состав; 15 - химический аминокислотный скор; 16 - содержание витаминов; 17 - исследование микрокартины окрашенных препаратов; 18 - биотестирование

Рисунок 1 - Схема проведения эксперимента

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Изучение эффективности обеззараживания молочного сырья импульсным электронным пучком

На первоначальном этапе исследований с целью выявления снижения бактериальной обсемененности молока и молочной сыворотки импульсным электронным пучком была изучена эффективность обеззараживания в зависимости от дозы воздействия. Исследования проводились в условиях подачи сырья в упаковке и в потоке.

Таблица 1 - Эффективность обеззараживания молока

Дота. кГр В упаковке В потоке

N. КОЕ/см' Э,% N. КОЕ/см' Э,%

0 (до обработки) (2,2±1)106 0 (2,2±1) 10'' 0

4,5 (5.5±1)-10' 99,75 (841)10' 99,63

5,5 (4,8±1)-102 99,78 (6,5±1 )■ 10' 99,70

6,5 (4,2±1)-10г 99,80 J (4,2±1) 10' 99.81

7,5 (3,5±1 )■ 10г 99,84 (4±1 )■ 10' 99,82

8.5 (8*1)10 99.99 (2,6±!) 10' 99,88

9.5 (4±| )■ 10 99,99 (2±1 )■ 10' 99,91

В ходе исследований установлено, что с увеличением дозы воздействия степень обеззараживания молока возрастала при обработке в упаковке и в потоке (табл. 1). Наиболее высокий уровень обеззараживания молока был отмечен при его обработке в упаковке при дозах в 8,5 и 9,5 кГр.

Таблица 2 - Эффективность обеззараживания молочной сыворотки

Доза, кГр В упаковке В потоке

N1, КОЕ/см' Э,% N. КОЕ/см3 Э, %

0 (до обработки) (7,8±1)' 10'' 0 (7,8±1)-106 0

4,5 (1,2±1)10' 98,50 (2±1)-105 97,44

5,5 (8,7±1)104 98,88 (1,5±!)105 98,11

6,5 (6,5±1)104 99,16 (7±1)-104 99,11

7,5 (4,3±1)104 99,44 (5,2±1)104 99,33

8.5 (1,6*1)-104 99,61 (2,3±1)104 99,71

9,5 (7±1)-10' 99,91 (9±1)-10' 99,85

Из анализа результатов исследования эффективности обеззараживания молочной сыворотки, представленных в таблице 2, было установлено, что при увеличении дозы воздействия снижалось количество клеток лакто-бактерий. Максимальный эффект (99,91%) наблюдался при обработке молочной сыворотки в упаковке дозой в 9,5 кГр, что было выше, чем при ее обработке поточным способом при тех же значениях дозы.

Проведенные исследования показали, что использование импульсной электронно-пучковой обработки молока и молочной сыворотки позво-

лило снизить общую микробиологическую обсемененность. Было изучено влияние импульсного электронного пучка на присутствие КМАФАнМ, термофильных и мезофильных микроорганизмов. Исследованиями доказано снижение их количества на 99,99 , 99,50 и 99,86 % соответственно. Установлено, что в молоке и молочной сыворотке, обработанных импульсным электронным пучком дозами 8,5 и 9,5 кГр, происходит разрушение ферментов фосфатазы и пероксидазы.

Обоснование параметров обеззараживания

Дальнейшие исследования были направлены на обоснование параметров обеззараживания молока и молочной сыворотки с учетом изменения общей бактериальной обсемененности. Изменение обсемененности было изучено с использованием двухфакторного эксперимента. В качестве варьированных факторов были выбраны: х - доза воздействия в кГр, с диапазоном варьирования от 4,5 до 9,5 кГр и интервалом варьирования 1кГр; у - температура на подаче в °С, с диапазоном от 5 до 35 °С и интервалом 5 °С. Первоначальная бактериальная обсемененность молока составляла - 2,2-106 КОЕ/см3, молочной сыворотки - 7,8-106 КОЕ/см3.

В результате проведения двухфакторных экспериментов были получены уравнения регрессии и графические зависимости изменения микробной обсемененности г(Ы), которые представлены на рисунках 2 и 3.

2"(2-0) <3е5|дп 07: '4 ко«/смЗ

2**(2-0) ОУ: N. кое/см 3

г=8618,5-883*х-239,7*у+24,6'х*у а - при обработке в упаковке;

г=5801,6-196,7*х-60,3*у-01б*х*у+0 б - при обработке в потоке

Рисунок 2 - Изменение общей бактериальной обсемененности молока

Согласно рисункам 2а и 26 максимальное снижение числа клеток лактобактерий наблюдалось при импульсной электронно-пучковой обра-

ботке молока в упаковке с 2,2- 106до 20 КОЕ/см3 дозой 9,5 кГр при температуре 35 °С. При поточном способе подачи сырья снижение количества микробных клеток составило до 250 КОЕ/см3 при этих же режимах. В то же время исследование органолептических показателей выявило, что молоко, обработанное в упаковке, имело легкий привкус и запах упаковочного материала, а при воздействии в потоке сохраняло свои свойства. Тем самым, наиболее приемлемый способ обработки молока выбран поточный с дозой воздействия 9,5 кГр при температуре 35 °С.

Рисунок 3 - Изменение общей бактериальной обсемененности молочной сыворотки

Из рисунков За и 36 видно, что обсемененность в молочной сыворотке снижалась с 7,8-106 до 5,2-103 КОЕ/см3 после обработки в упаковке дозой 9,5 кГр и температуре 35 °С. Тогда как при обработке молочной сыворотки в потоке число клеток лактобактерий снизилось до 6,7-10 КОЕ/см3 при этих же параметрах. Установлено, что сыворотка, подвергнутая воздействию в упаковке, имела легкий привкус и запах упаковочного материала, а при обработке в потоке сохраняла свои свойства. Следовательно, наиболее предпочтительно использовать обработку сыворотки в потоке дозой воздействия в 9,5 кГр при температуре 35 °С.

На основании результатов планирования экспериментов показана эффективность использования поточного способа подачи молока и молочной сыворотки дозой 9,5 кГр при температуре 35 °С, что позволяет сохранить органолептические свойства и снизить общую бактериальную обсемененность. В дальнейших исследованиях были использованы опытные пробы молока и молочной сыворотки, полученные после обеззараживания импульсным электронным пучком дозой 9,5 кГр в потоке при температуре 35 °С.

2=81966,6-4066,6"х-1953,3*у+93,3*х*у а - при обработке в упаковке;

Г=144538,3-13490,0*х-1967,6*у+178,0*х*у б - при обработке в потоке

Изучение влияния импульсного электронного пучка на показатели качества молока и молочной сыворотки

На данном этапе исследований было изучено воздействие импульсного электронного пучка на физико-химические показатели качества молока и молочной сыворотки. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Влияние импульсной электронно-пучковой обработки на физи' ко-химические показатели молока и молочной сыворотки___

Показатель Молоко Молочная сыворотка

контроль 1 контроль 2 опыт контроль 1 контроль 2 опыт

Плотность, кг/м1 1029±1 1030±1 1029±1 1023±1 1024±1 1023±1

Титруемая кислотность, "Т 16±1 18±1 18±1 65±2 67±2 68±2

Активная кислотность

(РН) 6,72±0,05 6,58±0,05 6,58±0,05 4,86±0,05 5,70±0,05 5,72±0,05

Массовая доля, %

жира 3,16±0,01 3,20±0,01 3,18±0,01 0,32±0,01 0,30±0,01 0,30*0,01

белка 2,81 ±0,05 2,90±0,05 2,81±0,05 0,90±0,05 0,95±0,05 0,91 ±0,05

Перекисное число, ммоль акт. О; /кг жира 2,2±0.1 2.5±0,1 2,3±0Л 0.6±0.05 0,7±0.05 0,7±0,05

Установлено, что обработка импульсным электронным пучком молока и молочной сыворотки не приводила к изменению их физико-химических свойств. Плотность, титруемая и активная кислотности, массовая доля жира, белка опытных проб молока и сыворотки не изменялись.

Результаты исследований перекисного числа показали, что значения чисел образцов молока и молочной сыворотки, как до воздействия пучком, так и после сохранялись на одном уровне. Очевидно, что в процессе обработки не происходит значительного увеличения первичных продуктов окисления жиров - перекисей и гидроперекисей. Следует отметить, что аутоокислительные изменения ненасыщенных жирных кислот при облучении происходят при дозах свыше 50 кГр. Используемая доза облучения - 9,5 кГр намного ниже указанного значения.

ИК-спектрофотометрическое исследование изменений химической структуры компонентов молока и молочной сыворотки

С целью получения наиболее полного представления об изменениях химической структуры компонентов молока и молочной сыворотки после импульсной электронно-пучковой обработки было использовано ИК-спектрофотометрическое исследование. Полученные спектры поглощения в ИК-области представлены на рисунках 4 и 5.

Анализ спектров образцов молока показал, что спектры характеризуются набором полос поглощения; положение максимумов практически

всех полос поглощения не смещается в зависимости от способа воздействия (рис. 4). Характер пиков образцов сырого молока (контроль 1) и молока, подвергнутого импульсной электронно-пучковой обработке (опыт), свидетельствует о том, что химическая структура обработанного молока близка к химической структуре нативного.

Рисунок 4 - ИК-спектры образцов молока

При исследовании образцов молочной сыворотки, были получены спектры, отличающиеся друг от друга незначительными отклонениями по колебанию и проценту поглощений (рис. 5). Это свидетельствовало об отсутствии явных изменений в химических структурах образцов молочной сыворотки, обработанных термическим и импульсным электронно-пучковым способами. Очевидно, это является следствием особенностей химического состава молочной сыворотки: содержанием белков и особенностей строения белковой структуры сыворотки, которая остается неизменной как под действием обработки дозой 9,5 кГр, так и под действием термической обработки.

_1

—з

I - контроль 1; 2 - кот роль 2: 3 - опыт Рисунок 5 - ИК-спектры образцов молочной сыворотки

I 1

По результатам исследований установлено, что использование импульсного электронно-пучкового способа воздействия не приводит к значительным изменениям химической структуры компонентов молока и молочной сыворотки.

Исследование биологической ценности

Данный этап исследований посвящен изучению биологической ценности молока и молочной сыворотки, подвергнутых импульсной электронно-пучковой обработке. Результаты представлены в таблицах 4, 5,6.

Сравнительный анализ аминокислотного состава молока двух обработок показал, что суммарное содержание аминокислот в молоке, обработанном импульсным электронным пучком, на 9,2% выше, чем в пастеризованном, а незаменимых - на 8,1%. В сравнении с аминокислотным составом нативного молока общее содержание аминокислот уменьшилось после проведения обработки на 5,5%, незаменимых - на 7,3%. В молочной сыворотке, подвергнутой импульсному электронно-пучковому воздействию, содержание аминокислот составило на 14,3% меньше, чем в сырой, по суммарному содержанию, и на 13,6% меньше по незаменимым аминокислотам.

Таблица 4 - Аминокислотный состав

Содержание, мг в 100 г

Аминокислота молока молочной сыворотки

контроль 1 контроль 2 опыт контроль 1 контроль 2 опыт

Незаменимые:

Валин 191 163 168 43 22 36

Изолейцин 189 161 180 39 26 30

Лейцин 324 276 305 85 54 77

Лизин 261 222 230 72 46 68

Метионин 87 74 82 15 8 12

Треонин 153 130 148 41 22 35

Фенилапанин 171 146 163 27 16 23

Триптофан 50 43 46 16 9 11

Заменимые:

Алании 98 83 90 33 28 30

Аргинин 122 104 115 19 8 15

Аспарагиновая кислота 218 185 200 80 60 62

Гистидин 90 76 87 16 10 14

Глицин 47 40 43 16 10 12

Глутаминовая кислота 717 611 692 139 83 122

Пролин 302 257 288 41 25 38

Серии 186 158 177 38 20 33

Тирозин 184 156 163 23 18 20

Цистин 27 23 25 12 9 9

Сумма всех аминокислот 3390 2908 3202 755 474 647

Сумма незаменимых

аминокислот 1426 1215 1322 338 203 292

Снижение аминокислот, вероятнее всего, произошло за счет перераспределения или распада аминокислот под действием излучения. Очевидно, в результате воздействия излучения на белки молока происходит разрыв не только водородных и пептидных связей, но и дальнейшая деструкция аминокислот за счет декарбоксилирования и дезаминирования.

Расчет аминокислотных скоров белков молока и молочной сыворотки показал, что в молоке, обработанном импульсным электронным пучком, максимальный скор имеют фенилаланин+тирозин (169%), однако несколько лимитирующими оказались метионин+цистин (95%) (табл. 5).

Таблица 5 — Аминокислотный скор

Аминокислота Химический скор, %

молока молочной сыворотки

контроль 1 контроль 2 опыт контроль 1 контроль 2 опыт

Лизин 163 139 144 158 101 149

Треонин 120 102 116 113 62 96

Метионин+цистин 102 87 95 85 54 66

Валин 119 100 105 95 48 79

Изолейцин 148 125 140 107 72 83

Лейцин 145 123 136 133 85 121

Фенилаланин+тирозин 185 157 169 92 63 79

Триптофан 150 134 144 176 98 121

В молочной сыворотке, подвергнутой импульсному электронно-пучковому воздействию, наибольший скор имел лизин (149%). Лимитирующих при этом оказалось пять аминокислот: треонин (96%), изолейцин (83%), валин (79%), фенилаланин+тирозин (79%), метионин+цистин (66%). Тогда как в молочной сыворотке, подвергнутой пастеризации лимитирующими являются семь аминокислот. Использование воздействия импульсного электронного пучка в большей степени позволяет сохранить биологическую ценность белков молочной сыворотки, нежели использование тепловой обработки.

Таблица 6 — Содержание витаминов в молоке и молочной сыворотке

Витамины Содержание, мг в 100 г

молока молочной сыворотки

контроль 1 контроль 2 опыт контроль 1 контроль 2 опыт

Тиамин (В|) 0,040 0,020 0,032 0,036 0,026 0,031

Рибофламин(В2) 0,150 0,130 0,144 0,120 0,111 0,115

Пиридоксин(Вб) 0,050 0,030 0,042 0,048 0,040 0,042

Холин (В4) 18,820 15,020 15,600 12,420 10,350 12,030

Аскорбиновая

кислота(С) 1,500 0,060 1,160 0,050 0,048 0,050

В результате исследования содержания витаминов установлено, что в молоке, обработанном импульсным электронным пучком, по сравнению с нативным, содержание витаминов несколько ниже (табл. 6). Отмечено максимальное снижение аскорбиновой кислоты - на 23%. В молочной сыворотке, полученной после импульсной электронно-пучковой обработки, выявлено уменьшение тиамина - на 14%. Вероятнее всего, снижение содержания витаминов, как в молоке, так и в молочной сыворотке, является следствием их разрушения под действием излучения, приводящее к распаду молекулы витамина различной глубины.

С целью выявления биологической ценности обработанного молока была изучена особенность его утилизации чистыми культурами болгарской палочки.

140 -г

2 4 6 8 Ю 12

Продолжительность ферментации, ч. —♦■—контроль 2 —»—опыт -—©—контроль 2

Рисунок 6 - Динамика кислотонакопления

На рисунке 6 приведены результаты исследования динамики кислотонакопления при ферментации молока. Через 12 часов ферментации величина титруемой кислотности в обработанном пучком молоке (опыт) достигает 120 °Т, а в пастеризованном (контроль 2) - 117 °Т. Показано, что процесс утилизации питательных веществ молока, обработанного пучком, клетками болгарской палочки ЬасДоЬасШив Ьи^апсив протекает активно. Было отмечено интенсивное кислотонакопление, что свидетельствует о доступности компонентов питательной среды.

Результаты проведенных исследований аминокислотного состава, содержания витаминов в обработанном молоке, а также изучение процесса его ферментации болгарской палочкой позволяют сформулировать выводы о том, что использование импульсного электронно-пучкового способа воздействия не оказывает влияния на биологическую ценность молока и молочной сыворотки в сравнении с термической обработкой.

Изучение хранимоспособности и применение импульсной электронно-пучковой обработки в технологиях питьевых молока и молочной сыворотки

В ходе дальнейших исследований была изучена хранимоспособ-ность молока после импульсной электронно-пучковой обработки. Выявлено, что молоко обладало стабильными органолептическими показателями в течение 15 суток хранения (табл. 7).

Таблица 7 - Качественные показатели молока, подвергнутого импульсному электронно-пучковому способу воздействия

Показатели

Продолжительность хранения, t

оГЛбТТ

'(4*2)"С .

'I 12 |

сут 15

Оргаиолелтические

Внешний вид и консистенция Вкус и запах

Цвет_

Однородная жидкость без осадка и хлопьев Чйстые, без посторонних привкусов и запахов Белый____

Физико-химические

Титруемая кислотность, "Т

"|8±I I 19*1 | 19*1 1 20*1 | 21*1 | 22*1

Микробиологические

КМАФАнМ. КОЕ/см'

БПСП (колиформы) в 0.01 см1

Патогенные в 25 см\ в т.ч. сальмонеллы

S. aures, в 1,0 см1

2,5" Ю: 1 1.5-10*) 5.3- Ю-1 | 1.3-104 1 210' | 51<У

отсутствовали

отсутствовали

отсутствовали

Величина титруемой кислотности за период хранения возрастала на (3±1) °Т. Содержание КМАФАнМ изменилось с 250 до 5105 КОЕ/см3, отсутствовали БГКП и патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы.

Таблица 8 - Качественные показатели молочной сыворотки, подвергнутой импульсному электронно-пучковому воздействию__________,

Показатели Продолжительность хранения, t = (4 * 2) "С , сут.

0 ] 3 1 6 | 9 1 12 | 15

Органолептические

Внешний вид и консистенция Вкус и запах Цвет Однородная жидкость без посторонних примесей Чистые, свойственные молочной сыворотке, кисловатые, без посторонних привкусов и запахов Зеленовато-желтый

Физико-химические

Титруемая кислотность, "Т | 65*2 | 66*2 | 66*2 ) 67*2 | 67*2 | 68*2

Микробиологические

КМАФАнМ, КОЕ/см' 2 5-10' | 410' I 1,3 104| 2,7-104 |4,6-104| 6,5'Ш'

БГКП (колиформы) в 0,01 см' , отсутствовали

Патогенные в 25 см', в т.ч. сальмонеллы отсутствовали

S. aures. в 1.0 см' отсутствовали

Исследования хранимоспособности обработанной молочной сыворотки в течение 15 суток хранения показали, что сыворотка сохраняла ор-ганолептические показатели (табл. 8). Величина титруемой кислотности

возросла на (3±2) °Т, содержание КМАФАнМ увеличилось с 2,5-103 до 6,5 ■ 10 КОЕ/см3. БГКП и патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы не были обнаружены.

Полученные результаты исследований позволили теоретически обосновать и экспериментально доказать целесообразность внесения изменений в технологии производства питьевых молока и молочной сыворотки. По итогам проведенных исследований в технологических схемах производства питьевых молока и молочной сыворотки была осуществлена замена операции пастеризации на разработанный альтернативный способ обеззараживания с использованием импульсного электронного ускорителя, а также была разработана нормативно-техническая документация на производство молока питьевого «Бодрость утра» ТУ-9220-079-02069473-11 и сыворотки молочной питьевой «Бодрость дня» ТУ-9220-080-02069473-11.

ВЫВОДЫ

1. Выявлена эффективность обеззараживания молочного сырья импульсным электронным пучком. Показано снижение содержания КМАФАнМ на 99,99%, термофильных лактобактерий на 99,50% и мезофильных микроорганизмов на 99,86 % в сравнении с их содержанием в нативном молоке.

2. Теоретически обоснован режим импульсной электронно-пучковой обработки, позволяющий сохранить органолептические свойства молока и молочной сыворотки: поточный, дозой 9,5 кГр при температуре 35 °С. Установлено, что режим обработки не оказывает отрицательного влияния на физико-химические показатели.

3. ИК-спектрофотометрией доказано, что использование импульсной электронно-пучковой обработки дозой 9,5 кГр при температуре 35 °С не приводит к значительным изменениям химической структуры компонентов молока и молочной сыворотки.

4. Применение с целью обеззараживания молока и молочной сыворотки импульсной электронно-пучковой обработки не влияет на их биологическую ценность.

5. Выявлено, что показатели качества обработанного молока, остаются стабильными в течение 9 суток хранения при температуре (4±2)°С, а обработанной молочной сыворотки - в течение 12 суток.

6. Внесены изменения в технологии производства питьевых молока и молочной сыворотки и разработана нормативно-техническая документация.

7. Подтверждена экономическая целесообразность применения импульсной электронно-пучковой обработки: уровень рентабельности производства питьевого молока возрастает с 98,3 до 105,2%, а питьевой сыворотки-с 100,9 . до 104,9%.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Хамнаева Н.И. Влияние импульсного электронного пучка на сенсорные показатели молока и молочной сыворотки / Н.И. Хамнаева, Э.К. Данжеева, Г.Е. Ремнев // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2006. - X» 9. - С. 31-32.

2. Хамнаева Н.И. Сенсорные показатели молока и молочной сыворотки, обработанные импульсным электронным пучком / Н.И. Хамнаева, Э.К. Данжеева, Г.Е. Ремнев // Молочная промышленность. - 2006. - № 12. - С. 61.

3. Хамнаева Н.И. Сравнительная оценка импульсной электронно-пучковой и термической обработок молока и молочной сыворотки с помощью ИК-спскгроскопии / Н.И. Хамнаева, Д.М. Батуева, Э.К. Данжеева II Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. - № 6. - С. 21-23.

4. Хамнаева Н.И. Влияние импульсной электронно-пучковой обработки на биологическую ценность молока и молочной сыворотки 1 Н.И, Хамнаева, Д.М. Батуева, Э.К. Данжеева//Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. -№5.-С. 12-14.

Статьи в научных изданиях

5. Данжеева Э.К. «Холодный» метод стерилизации молока/ Э.К. Данжеева, Н.И. Хамнаева // Материалы конференции молодых ученых Сибирского федерального округа (7-11.06.2004, Улан-Удэ) «Научное обеспечение устойчивого развития АПК в России»,- Улан-Удэ, 2004.- С. 111-112.

6. Хамнаева Н.И. Нетрадиционные методы обеззараживания пищевых продуктов / Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев, Э.К. Данжеева // Современные наукоемкие технологии. - 2004. - № 5. - С. 96-97.

7. Данжеева Э.К. Импульсное электронно-пучковое обеззараживание молока / Э.К. Данжеева, Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев // Материалы III Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 14.03.05 - 18.03.05). - М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. - С. 97.

8. Данжеева Э.К. О возможностях использования сильноточных импульсных электронных ускорителей в сельском хозяйстве / Э.К. Данжеева, Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев, Д.М. Батуева // Материалы международной научно-практической конференции «Агроинженерная наука: проблемы и перспективы развития» (Улан-Удэ, 8-12.06.05).- Улан-Удэ: Изд-во ФГОУ ВПО БГСХА, 2005. -С. 308-311.

9. Хамнаева Н.И. О возможности стерилизации молока импульсным электронным пучком / Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев, Э.К. Данжеева, A.B. Базарова, С.Г. Шаргаева // Сборник докладов общероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии», 30.06.2006. - Казань, 2006. -С. 39-41.

10. Хамнаева Н.И. О новых методах обеззараживания / Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев, Э.К. Данжеева, A.B. Базарова, С.Г. Шаргаева // Материалы всероссийской научной молодежной конференции с международным участием «Основные направления функционального питания и безопасность пищевых продуктов», 0709.09.2006. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006,- С. 72.

11. Хамнаева Н.И. Некоторые характеристики молока, обработанного импульсным электронным пучком / Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев, Э.К. Данжеева // Сборник научных трудов конференции преподавателей, научных работников, аспирантов. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2005. - С. 147-152.

12. Хамнаева Н.И. Некоторые аспекты безопасности импульсного электронно-пучкового способа обеззараживания сырья животного происхождения / Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев, Э.К. Данжеева // Материалы докладов региональной научно-практической конференции «Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания».- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. - С. 51-53.

13. Данжеева Э.К. Химическое воздействие импульсного электронного пучка на биологический объект / Э.К. Данжеева, Н.И. Хамнаева, Г.Е. Ремнев // Труды II международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», Томск, ТПУ, 16-20.05.05. - Томск: Изд-во ТПУ, 2005. -С. 143-144.

14. Хамнаева Н.И. Исследование возможности использования импульсной электронно-пучковой обработки молока и молочной сыворотки для достижения эффекта пастеризации / Н.И. Хамнаева, Э.К. Данжеева, Г.Е. Ремнев // Вестник ВСГТУ. - 2006.-№3.-С. 61-68.

15. Данжеева Э.К. Исследование ферментированного молока, обработанного импульсным электронным пучком / Э.К. Данжеева, Н.И. Хамнаева // Материалы VI международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (15-16.11.2007, Москва). - М.: Изд-во МГУПБ, 2007. - С. 264-265.

16. Пат. 2361407 Российская Федерация, МПК А23С 3/07 Способ обработки молока и молочной сыворотки / Хамнаева Н.И., Ремнев Г.Е., Данжеева Э.К.; патентообладатель ГОУ ВПО ВСГТУ. - № 2008101143/13; Заявл. 09.01.08; Опубл. 20.07.09, Бюл. № 20.

Подписано в печать 28.11.2011. Формат 60x84 1/16. Усл. п л. 1,16. Печать операт.. бумага писч. Тираж 100 экз. Заказ № 229 Издательство ВСГУТУ, 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 3'

©ВСГУТУ, 2011 г.

61 12-5/1412

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»

На правах рукописи £

ДАНЖЕЕВА ЭМИЛИЯ КИМОВНА

ПРИМЕНЕНИЕ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОИ ОБРАБОТКИ МОЛОЧНОГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Хамнаева Н.И.

Улан-Удэ - 2011

Содержание

стр.

Введение............................................................................................................................................................4

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследований....................................................6

1.1 Современные направления развития электрофизических методов обработки продовольственного сырья....................................................................................6

1.2 Радиационные технологии....................... ..........................................................13

1.3 Практическая значимость сильноточных импульсных электронных ускорителей для обеззараживания............................................................16

1.4 Особенности воздействия ионизирующего излучения на состав и свойства биологического объекта................................................................................................20

1.4.1 Радиобиологические и радиохимические аспекты.......... ......................20

1.4.2 Некоторые особенности воздействия корпускулярного (непрерывного и импульсного) излучения на биологический объект.... 29

1.4.3 Воздействие ионизирующего излучения на свойства и состав молока и молочных продуктов..................................................................................................31

1.5 Заключение по обзору литературы, цели и задачи исследований..........35

Глава 2 Объекты и методы исследований.................. ............................................37

2.1 Организация проведения эксперимента........................................................................37

2.2 Объекты исследований..................................................................................................................39

2.3 Методы исследований....................................................................................................................40

Глава 3 Результаты исследований и их обсуждение..................................................44

3.1 Изучение влияния импульсного электронного пучка на органолептические показатели молока и молочной сыворотки......................44

3.2 Изучение эффективности обеззараживания молочного сырья импульсным электронным пучком..............................................................................................49

3.3 Изучение влияния импульсного электронного пучка на микробиологические показатели молока и молочной сыворотки..... .... 53

3.4 Обоснование параметров обеззараживания................................................................66

3.5 Изучение влияния импульсного электронного пучка на физико-химические показатели ........................................................................................................................76

3.6 Исследование влияния импульсной электронно-пучковой обработки на дисперсность молока............................................................................................79

3.7 ИК-спектрофотометрическое исследование изменений химической структуры компонентов молока и молочной сыворотки........................................83

3.8 Исследование биологической ценности........................................................................88

3.9 Биотестирование обработанных молока и молочной сыворотки............95

3.10 Изучение хранимоспособности и применение импульсной электронно-пучковой обработки в технологиях питьевых молока и молочной сыворотки............................................................................................................98

3.11 Расчет экономической эффективности........................................................................102

Выводы..................................................................................................................................................................НО

Список использованных источников..........................................................................................111

Приложения.............................................................................................................................130

Введение

По мнению многих ученых, сегодня традиционные термические способы обеспечения микробиологической безопасности молочного сырья в своем развитии приблизились к пределу совершенства. Все большую актуальность завоевывают альтернативные методы, позволяющие значительно снизить энергозатраты и повысить показатели качества продукции. Эти методы основаны на использовании ионизирующего излучения, и считаются наиболее эффективными способами обеззараживания.

В настоящее время более, чем в 40 странах применяется облучение для обработки пищевых продуктов. В 1980 году Объединенный комитет экспертов МАГАТЭ, ФАО и ВОЗ дал заключение, согласно которому, облучение любого пищевого продукта с общим средним уровнем дозы до 10 кГр не создает никакой токсикологической опасности. В это же время Международная комиссия «Кодекс Алиментариус» приняла свод международных стандартов, касающихся облучения пищевых продуктов, который содержит руководящие нормы по гигиене, дозиметрии, обработке, маркировке облученных пищевых продуктов.

В нашей стране в последние годы возрос интерес к радиационной обработке продовольственного сырья. Так, по программе развития Госкорпорации «Росатом» на 2011-2013 гг. запланировано выделить из внебюджетных средств 395 млрд. руб на создание первого в стране универсального центра облучения пищевых продуктов. В программе заявлено, что технические возможности для создания такого центра в России есть, необходимо лишь проработать нормативно-правовую базу. Уже сегодня на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии размещен ряд проектов национальных стандартов по облучению пищевых продуктов.

При этом особое внимание уделяется источнику ионизирующего

излучения. Наибольший практический интерес для радиационной обработки

4

продовольственного сырья, в т.ч. молочного, представляют искусственные источники - ускорители заряженных частиц, являющиеся безопасными и менее энергоемкими [98]. Из существующих ускорителей, инновационными по своей технической сущности являются компактные импульсные сильноточные ускорители электронов, позволяющие получить большую мощность дозы в импульсе и снизить энергозатраты на их эксплуатацию.

Способ обработки молочного сырья на основе использования ионизирующего излучения посредством воздействия импульсным электронным пучком практически не исследован. В связи с этим целью диссертационной работы явилось научное и экспериментальное обоснование использования импульсного ускорителя электронов для обеззараживания молочного сырья и применения его как альтернативы тепловой обработке в технологических процессах производства питьевых молока и молочной сыворотки.

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследований

1.1 Современные направления развития электрофизических методов обработки продовольственного сырья

Прорыв технологий способствовал возникновению огромного множества методов обработки продовольственного сырья с целью не только обеззараживания, но с целью повышения пищевой ценности продуктов.

Академик Рогов И.А. [95] отмечал, что в области переработки пищевого сырья таятся большие неиспользованные возможности, которые могли бы служить дополнительными резервами получения продовольствия. Эти резервы связаны с устранением или уменьшением таких негативных явлений, возникающих при переработке, как убыль массы, сравнительно низких выход, снижение биологической ценности продуктов, уменьшение активности термолабильных биологически активных соединений и др. Однако реализовать эти возможности на основе традиционных методов обработки чрезвычайно трудно. Дело в том, что эти методы в своем развитии приблизились к пределу совершенства.

Одним из наиболее эффективных и возможных выходов из сложившегося положения является применение электротехнологии. Развитие этого направления обуславливается тем, что вещество имеет электрическую природу. Известно, что наиболее эффективно на электрически заряженные частицы воздействуют с помощью электрического, магнитного и электромагнитного полей.

В основном многие авторы, [95, 74, 136] приводя классификацию электрофизических методов обработки продовольственного сырья, используют непрерывность спектра электромагнитных волн. Общепризнанная классификационная таблица методов представлена на рисунке 1.

Приведенные способы обработки и их модификации получили в

настоящее время широкое использование в пищевой промышленности.

6

Частй1щ!"ц й 50 | • Ю3 Ю'° ш" - ш'"}

Энергия х$анта,з8 0 2,07-] ч,14(10-п - МГ5) 3,3

воздействующий фа«тср Шктросш(Рччшое поле Ток постоянный | Ток промышленной частоте! 84 и. СВЧ инфракрасное ! I Улыпрафиплетодое I излучение | | излучение )

Я6ленив

=3-§

ч.

Г

51

1 I 3

Очистка

Очистка

газа (злектро -фильтры)

Осаждение продукта сзяектро-дастга -роданием при сушке

Электре -'копчения мяса, рты

■Па народна тса, рыбы

Пашете консерди -рующих

на поде ¡/к -

пост» продуктов

Г Старшая

О

Очистка зерна,чая, масличных

сет», телятина

Раздерете

продуктов помола

на Фракции

изменение качества

Улучшение посевных качеств зерна

Улучшение алеете -карпы* №■

; често

: зерна

Злектро -антисеп -та рода -

те

Уничтожение плесени на по -дерхност пвсо-ирыНе пощнтб

Безразмерная дезам фенция абарувава нив

Л//С*ъпцш - >

диализ {

Очистка

продуктов

свеялоса -

парного

праизМат

сиашш-

вонщ ио

ншподых

пвпбран

Деминерализация

молочных пртшпЫ Зля делкких штате/ну \кт смесей

Фврез

Разделе -

те белков полот

Осаждение твердых частиц аз

суспензии

флотация

концентрата сухих тцеств (делан,дрожжи, тир«', тенте и рыбные бум ты, крзш

Очистка сныдных и сточных Похитила-зацие белков и жиров

Очистки (удаление взвешенных

частиц) вина, сиро-под и орут жидких продуктов

плазмолиз

Электра -плазмолиз

Электре -коагуляция белкового сырье

Ори готов -

лете заварок из шрним-нои пут

Сишла ¡падачнш листоед

Зяентро-пастериш-

цив пащедт жидкостей.

нагрев

Размера кивание мяса, рыба, сливочного масла и др.

Ориентация

Стерилизация ■консервов в стекленной таре

Разделение кеоднород-

нт диалогических ■дисперсии молока, кров», микроорганизме!

9 Физиологическом растворе

Термическая обработка колбасных и кулинарных изделий

Сушка сахара-рафинада, леденцов, дасрель, п/тдод, зерна, хлеба, предварите*» мо зрпврджентх ягод, татка, тацнтебых едкод

Детнфён ция зерна и крути

бланшарвва-кие овощей,: кукурузнш зерен шок,

тросика, картофеля

Наград

Термическая обработка

МЙСД,

рыбьи овощей

и до.

Обжарка мяса, рыбы арахиса, мандат, кунжута,якре, хрустящего картофеля

Выпечна кондитерских и хлеоабилвч-изделий, Ьискаитав, печенья, хлеба

Тушка, мяса., рыбы, трукто-во<я годных полуфабрикатов, хлеба, сахара и др.

Расслоит и брожение теста

бттаров-ка

мкеердегд

■Стерилизация

Стимулирование химических реакции

Дезиншек -ция дабы

Стерилит

цив мюдово'ягвд-ных секод, меланжа, ••-- - - 'ни,

нш дед перед \ раз л идам

Обогаще -

ние дрожжей и жирод битами -ном л

Диагностика заболеваний семян при хранении

Уничтожение плесени т рулетах, ветчине и на друш пищедт про -дуктах.мищю-тлорт 'на скорлупе яиц, при производстве меланжа, на фильтровала-ных тканях., пергаменте, ■ бочках

Рисунок 1.1 - Классификационная таблица методов обработки продовольственного сырья (По Рогову И.А.)

Многие из них являются отработанными технологическими процессами в производстве продуктов питания. Можно смело отметить, что на сегодняшний день указанные методы переходят в разряд традиционных.

Все электрофизические методы основаны на способах подвода теплоты: контактном (электроконтактном) и объемном нагревах. Объемный нагрев осуществляется посредством токов высокой и сверхвысокой частот, инфракрасного и ультрафиолетового излучений.

Обзор разработанных и разрабатываемых в настоящее время методов обработки сырья как растительного, так и животного происхождения показал, что прослеживаются три направления развития.

Первое направление разработок связано с дальнейшим усовершенствованием электрофизических способов воздействия, указанных на рисунке 1.1.

Современные тенденции усовершенствования в основном характеризуются сочетанием различных режимов, параметров электромагнитных полей, применяемых для инактивации микроорганизмов.

Так, украинским учеными [8, 68, 69] исследовано влияние комплекса высоковольтных импульсных воздействий на пищевую ценность и сроки хранения молока. Ими показано, что воздействие импульсов 70-80 кВ/см в течение 0,5 с сопровождается инактивацией молочнокислых бактерий. Такая обработка позволяет увеличивать сроки хранения молока при 17 °С до 3 дней и при 5-8 °С до 10 дней.

Приблизительно такие же режимы обработки молока этим методом рекомендуют Smith К. и др. [172]. Но в комбинации с натуральными антимикробными веществами - низином, лизоцимом и лизохризином. Аналогичные исследования проведены китайскими учеными [147].

В отношении молока магнитное поле применяется как способ выделения

белка при производстве молочных продуктов [14, 15]. Авторами изучено

влияние постоянного магнитного поля на перераспределение белка при

8

различных способах выделения. При обработке молока магнитным полем (40..60 мТл) и последующем получении сгустков установлено, что независимо от способов коагуляции выход белка увеличивается.

Имеются работы по СВЧ-пастризации молока [179]. Сырое молоко пастеризовали при 80 °С с помощью микроволновой обработки. После обработки продукт разливали в стерильные контейнеры и хранили 15 суток при температуре 4,5±0,5 °С. Через каждые двое суток исследовали рН, органолептические характеристики, содержание летучих соединений и моносахаридов. Было установлено содержание летучих веществ в свежем и пастеризованном молоке оставалось неизменным. Микроволновая обработка не оказывала вредного влияния на вкус и аромат.

Тем самым, рассмотрены основные пути совершенствования электрообработки с целью обеззараживания за счет подвода электротепла косвенным и непосредственным нагревом. Они получили широкое распространение в промышленности из-за явных преимуществ: просты в применении и не требуют сложного аппаратного оснащения, возможно применение полей с промышленными параметрами. Нагрев осуществляется не за счет подвода непосредственно пара, огня, т.е. явных источников энергии, а за счет преобразования. Но, несмотря на это, имеют ряд очень существенных недостатков. Прежде всего из-за высокой стоимости оборудования и повышенного расхода электроэнергии вследствие отсутствия надежных фундаментальных критериев, позволяющих установить оптимальные значения параметров для получения максимального эффекта при минимальных затратах энергии и сохранении требуемых качеств обрабатываемого сырья. В технологическом же плане происходит ухудшение качественных характеристик сырья. Так, использование при пастеризации и стерилизации молока теплообменных пастеризационных установок, функционирующих на принципах непосредственного электронагрева через корпус приводит к изменению компонентов молока [86]:

- частичной денатурации белков, изменению их гидрофильных свойств;

9

- переводу до 16% растворимого кальция в коллоидную фазу;

- снижению количества присутствующего кислорода;

- появлению карамельного привкуса, вызванного реакцией Майера между аминокислотами и лактозой;

- уменьшению содержания некоторых витаминов и т.д.

В работе [160] показано, что тепловая обработка молока при высоких температурах вызывает глубокие изменения помимо перечисленных выше:

- денатурацию и коагуляцию сывороточных белков, и взаимодействие их с мицеллами казеина;

- дефосфолирование казеина;

- гидролиз мицелл казеина;

- изменения в сывороточных белках;

- увеличение продолжительности сычужного свертывания и изменение реологических свойств кислотного и сычужного сгустков;

- изменение г-потенциала и гидратация мицелл казеина;

- взаимодействие между белками молока и белками мембран шариков жира.

Кроме того, в результате изменений молочных компонентов при нагревании на поверхности технологического оборудования образуется осадок, что вызывает снижение эффективности работы теплообменников и требует их очистки.

Среди электрофизических методов особый интерес представляют методы, основанные на квантовом нагреве, т.е. с использованием инфракрасного и ультрафиолетового излучений. Поток данных излучений, взаимодействуя с объектом, преобразуется в теплоту. Способность объекта поглощать излучение зависит от оптических свойств и длины волны излучения.

Особый интерес состоит в том, что ИК и УФ-обработки, так широко используемые в сельском хозяйстве для дезинсекции продукции

растениеводства, внедряется в молочную промышленность.

10

Широкое применение ИК-лучи получили во Франции [74]. Фирма «Актинии-Франс» выпускает аппараты для пастеризации жидких пищевых продуктов - актинизаторы, которые используются на небольших предприятиях сельхозназначения. Отсюд�