автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства сухой деминерализованной творожной сыворотки

На правах рукописи

Анисимов Георгий Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СУХОЙ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ

Специальность: 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ 5 ДЕК 2013

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь - 2013

005541792

005541792

Работа выполнена на кафедре прикладной биотехнологии в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО СКФУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Евдокимов Иван Алексеевич

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Мельникова Елена Ивановна

доктор технических наук, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственный университет инженерных технологий», профессор кафедры технологии продуктов животного происхождения

Юрова Елена Анатольевна

кандидат технических наук, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности» (ГНУ ВНИМИ) Россельхозака-демии, заведующий лабораторией технохимического контроля

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (КубГТУ), г. Краснодар

Защита состоится «20» декабря 2013 г. В 13.00 ч. на заседании диссертационного советы Д 212.245.05 при ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корпус 3, ауд. 506.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1. С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах СКФУ www.ncfu.ru и ВАК Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gor.ru/ru/dissertation/.

Автореферат разослан « Й7» иМлЛЪ^Д. 2013г.

Ученый секретарь диссертационного совета /

доктор технических наук, профессор ".И. Шипулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Согласно данным IDF на сегодняшний день мировые объемы переработки молочной сыворотки составляют около 190 млн.т. При этом мировая статистика касается только подсырной и казеиновой сыворотки. В России, в связи со сложившимися предпочтениями, на многих предприятиях отрасли получают творожную сыворотку, доля которой составляет около 50%. Для творожной сыворотки помимо высокой зольности характерны также повышенная кислотность и микробиологическая обсемененность, что еще больше затрудняет получение качественных продуктов на ее основе.

К наиболее перспективным методам переработки творожной сыворотки относятся баро- и электромембранные методы разделения. Они отличаются от традиционных значительно более низкими эксплуатационными расходами, а также широким спектром конечных продуктов.

Электродиализная обработка сыворотки позволяет получать продукт с заданной степенью деминерализации, стандартизированный по органолептическим и физико-химическим показателям. Однако в данном случае остается нерешенным вопрос микробиологической обсемененности, который является наиболее проблемным при переработке этого вида вторичного сырья. Производители электродиализного оборудования предлагают использовать низкие температуры ведения процесса, что отрицательно влияет на производительность установок, а значит, уменьшает возможную прибыль предприятий переработчиков.

С другой стороны, в связи со вступлением России в ВТО, где к пищевым продуктам предъявляются высокие требования по показателям качества и безопасности, а также с широким внедрением электродиализа для переработки творожной сыворотки, особенно актуальной является задача повышения эффективности при обеспечении стабильных микробиологических показателей.

Большой вклад в исследование баро- и электромембранных процессов переработки сыворотки внесли отечественные и зарубежные ученые: Н.Я. Дыкало,

"Научный консультант - кандидат технических наук Куликова Ирина Кирилловна

A.A. Храмцов, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, Г.Б. Гаврилов, К.К. Полянский, Т. П. Бачурина, Т. Paterson, Т. Senkcvich, К. Н. Ridel, W. Zadow, В. Horton и др.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научно-технической программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (2010-2012гг.), мероприятия 3.1.11 «Разработка технологии и изготовление опытного образца оборудования производительностью до 1 т/смену по исходной сыворотке для фракционирования молочной сыворотки электро- и баро-

мембранными методами».

Целью диссертационной работы является совершенствование технологии сухой деминерализованной творожной сыворотки путем интенсификации электродиализной обработки сырья.

В соответствии с поставленной целью предусматривалось решение следующих основных задач:

- на основе анализа априорной информации выделить наиболее важные технологические параметры, влияющие на эффективность электродиализной обработки творожной сыворотки и микробиологическую безопасность готового продукта;

- изучить влияние уровня деминерализации (УД), начальной обсемененно-сти сырья и температуры электродиализа (ЭД-процесса) на развитие различных групп микроорганизмов и выделить наиболее значимые;

- исследовать влияние температуры на эффективность процесса электродиализа творожной сыворотки;

- разработать математическую модель, характеризующую эффективность

ЭД-процесса;

- определить температуру, обеспечивающую высокую эффективность и безопасность ЭД-процесса;

- разработать усовершенствованную технологию сухой деминерализованной творожной сыворотки, соответствующей нормам «Технического регламента

на молоко и молочную продукцию» Федерального закона РФ № 88 и требованиям НАССР;

- провести анализ микробиологических показателей по ходу технологического процесса производства сухой деминерализованной творожной сыворотки;

- провести оценку экономической эффективности усовершенствованной технологии с учетом разработанных режимов ведения ЭД-процесса.

Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность интенсификации процесса электродиализной обработки творожной сыворотки путем регулирования температурных режимов.

Исследовано влияние температуры и начальной обсемененности сырья на динамику роста микрофлоры творожной сыворотки в процессе электродиализа. Установлено, что для обеспечения стабильных микробиологических показателей температура ЭД-обработки не должна превышать 25°С.

Впервые разработана математическая модель, характеризующая эффективность ЭД-процесса обессоливания натуральной творожной сыворотки.

Практическая значимость работы. Разработана усовершенствованная технология деминерализованной творожной сыворотки и утверждено изменение №1 к ТУ «Сыворотка молочная деминерализованная» 9229-001-82062396-2007. Полученные результаты апробированы и используются при переработке творожной сыворотки на Молочном комбинате «Ставропольский».

Подана заявка на изобретение «Способ регулирования кислотности сыворотки в процессе электродиализа» № 2012145182 от 24.10.2012г.

Апробация работы. Основные положения работы представлены и обсуждены на научных конференциях Северо-Кавказского федерального университета (2012-2013 г.г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах» (Кемерово, 2009 г.), на международном форуме «Молочная индустрия 2010» (Москва, 2010 г.), международном научно-практическом семинаре «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010 г.), международной научно-практической конференции «Инновационные технологии

и оборудование в молочной промышленности» (Москва, 2010 г.), на международной научно-практической конференции «Комплексное использование биоресурсов: малоотходные технологии» (Краснодар, 2010 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 работах, в т.ч. 5 статей из перечня рекомендованных журналов ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав основного текста, выводов, списка литературы, включающего 212 наименований, 21 приложения. Основное содержание работы изложено на 156 страницах машинописного текста, включает 28 таблиц и 17 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления работы.

В первой главе рассматриваются различные способы переработки сыворотки, мембранные технологии, включая электродиализ. Описывается микрофлора творожной сыворотки, нормируемая ФЗ-88 «Технического регламента на молоко и молочную продукцию» и микрофлора, способная вызывать пороки продуктов на основе сыворотки, сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе представлена организация работы и методы исследований, схема проведения исследований (рис.1).

В качестве объектов исследований использовалась пастеризованная и непастеризованная творожная сыворотка, полученная традиционным способом, а также на механизированной линии Олит-Про на ОАО «Молочный комбинат «Ставропольский».

Для изучения процесса электродиапиза использовались пилотная EDU-Y/50 и промышленная EWDU Р15 lx EDR-I1/250-0.8 установки АО «МЕГА» (Чешская республика). Микробиологические показатели исследовались с помощью петри-фильмов (Petrifilm"1').

При проведении экспериментальных исследований применялись стандартные методы определения физико-химических и микробиологических показателей, статистической обработки данных с использованием программы Statistica 6.0, MS Excel.

АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

Рисунок 1 - Структурная схема проведения исследований

В третьей главе проведено исследование влияния температуры ЭД-процесса, начальной микробиологической обсемененности и уровня деминерализации на развитие микрофлоры пастеризованной и непастеризованной творожной сыворотки.

Анализ априорной информации позволил выбрать наиболее значимые группы микроорганизмов - колонии мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), бактерии группы кишечной палочки (БГКП), термофильная и спорообразующая микрофлора, дрожжи и плесени, которые нормируются ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» и/или могут вызвать порчу готового продукта.

На первом этапе исследования проводились с пастеризованной сывороткой, начальная обсемененность которой изменялась от 7,6-103 до 5,7-Ю5 КОЕ/см3. Режимы пастеризации - (74±2) и (80±2)° С, с выдержкой 15 с не всегда обеспечивали уровень КМАФАнМ не более 1,0-105 КОЕ/см3, установленный нормами ФЗ-88.

Активная и титруемая кислотность сырья составляла (4,57±0,2) и (65±5)° Т, соответственно. Творожная сыворотка подвергалась электродиализу при температурах -10,15,20,25,30°С и обессоливалась до (50±2) и (90±2)%.

По результатам проведенных экспериментов было определено, что наибольшее влияние на развитие микрофлоры в процессе электродиализа оказывает начальная обсемененность творожной сыворотки (рис.2, А-Е). К наиболее активным группам относились: КМАФАнМ, термофилы и дрожжи. Для них характерна общая тенденция увеличения прироста популяции с повышением температуры ЭД-процесса и понижением начальной обсемененности сырья.

Для КМАФАнМ максимальный прирост наблюдался при температуре электродиализа 30° С и УД (82±8)%, при этом начальная обсемененность составляла 5,3-104 КОЕ/см3. Минимальное развитие отмечалось в экспериментах: 25°С, УД (82±8)%, начальное обсеменение 1,2-105 и 10 "С, УД (82±8)%, начальное обсеменение 4,7-105 КОЕ/см3 (рис.2 А и Г).

I—1,75-2087"«-0.127*)Г-021"х*х-О.ООГх'у-С.СОЗ*у"у

I—12|-'''0.266"«Ч).Т)7"у-0.053"**>'0.003**"у-0.003"у"т

Г) Д) Е)

Рисунок 2 - Зависимость прироста микрофлоры от температуры и начальной обсемененности пастеризованной творожной сыворотки в процессе электродиализа: А - КМАФАнМ при УД (50±2)%; Б - термофилы при УД (50±2)%; В - дрожжи (50±2)%; Г - КМАФАнМ при УД (82±8)%; Д - термофилы при УД (82±8)%; Е - дрожжи при УД (82±8)%

■ 0 Об

а 0.262 □ 0<.в ¡Ш 0.575 □ 0.731 О 0837 О 10Ы

В)

А)

Б)

:—0.3^-0528*»»0.6в*уЧ1.'В'«"1'-О.ОЛ"»"у-9Л63е-4'у*у

Для термофильных микроорганизмов сохраняются схожие тенденции с КМАФАнМ. Максимальный прирост наблюдался при сочетании факторов высокой температуры ЭД-процесса 30°С, УД (82±8)% и невысокой начальной обсеме-ненности 1,0-103 КОЕ/см3. Минимальный прирост, наоборот, отмечается при температуре 10°С, УД (82±8)% и высокой начальной обсемененности 5,9-104 КОЕ/см3 (рис.2, Б и Д).

Для дрожжей температурная зависимость более выражена, чем для мезо-фильных и термофильных бактерий. При увеличении температуры и уровня деминерализации количество дрожжей возрастает, достигая максимального значения при 30°С и УД (82±8)% (рис.2 В и Е).

Для БГКП и плесеней была характерна невысокая начатьная обсеменен-ность, предположительно, обусловленная вторичным обсеменением сырья после пастеризации. Для них и споровой микрофлоры отмечался незначительный рост с увеличением температуры.

Так как, высокая начальная обсемененность препятствовала дальнейшему развитию микроорганизмов, были проведены эксперименты с непастеризованной творожной сывороткой при температурах 15 и 25°С и УД (82±8)%, для которых рост в пастеризованной сыворотке оставался умеренным. Общая начальная обсемененность непастеризованного сырья составляла 1,3-3,5-107 КОЕ/см3.

Результаты, полученные в экспериментах с непастеризованной творожной сывороткой (рис.3) подтвердили, что высокая начальная обсемененность негативно сказывается на дальнейшем развитии микроорганизмов.

Максимальную активность из всех групп микроорганизмов проявили дрожжи. В процессе электродиализа непастеризованной сыворотки при 25°С количество дрожжей увеличилось почти в 2 раза. В пастеризованной сыворотке, при аналогичных условиях, популяция дрожжей возрастала более, чем в 6 раз.

0,4 0,3 0,2

О

-од -0,2 -0,3

КМАФАнМ

Термофилы

Дрожжи

я (15±1)"С ■ (25±1)*С

Рисунок 3 - Показатели прироста КМАФАнМ, термофильной микрофлоры и дрожжей в зависимости от температуры ЭД-обработки непастеризованной творожной сыворотки

По нашему мнению, комбинация низкого значения рН (4,2-4,7) и продуцируемых лактококками антибиотических веществ (например, низина) являлась сдерживающим фактором для развития микрофлоры сыворотки в целом. Так как заквасочная микрофлора является термолабильной, то в сыворотке после пастеризации остаются бактерии, устойчивые к повышенным температурам и кислой реакции среды. При этом, вероятно, чем ниже будет их концентрация до электродиализа, тем меньше взаимное антагонистическое влияние и конкуренция за субстрат. Особенно это может проявляться при высоких уровнях деминерализации, когда в сыворотке резко сокращается количество необходимых для нормального метаболизма минеральных веществ. С этой точки зрения допустимо проводить термическую обработку творожной сыворотки после деминерализации, при жестком контроле режимов хранения исходной сыворотки и мойки электродиализного оборудования.

Таким образом, с учетом полученных экспериментальных данных можно рекомендовать режимы деминерализации не выше 25°С, как для пастеризованной, так и для непастеризованной творожной сыворотки.

В четвертой главе исследовались основные закономерности влияния температуры на интенсификацию процесса обессоливания творожной сыворотки методом электродиализа.

Исследования проводились в два этапа на пилотной и промышленной ЭД-установках, выходными параметрами являлись производительность и уровень деминерализации.

При обработке постоянного объема сыворотки на пилотной установке при фиксированном уровне деминерализации (50±2)%, продолжительность ЭД-процесса сокращалась с ростом температуры (рис.4).

М

1,3

«12 I

Р

0,9

у = 0,02 24х+ 0,714 .....= 0,9965 I

..........*

10 15 20 25

Температура, °С

30

35

Рисунок 4 - Зависимость производительности пилотной ЭД-установки от температуры процесса

Увеличение температуры с 10 до 30°С привело к росту производительности на 46%.

При обработке постоянного объема сыворотки на пилотной установке в течение 4 часов было зафиксировано увеличение УД на 12% при повышении температуры на 20 "С (рис. 5).

5 К

=Г

13

85

5 С ГО

а

о

| £80 §

ш «Г

£ 75 о

а.

>

70

у = 0,6 я2 54х+68Д = 0,9948 5 «

...............................^ у^.............

10 15 20 25

Температура, "С

30

35

Рисунок 5 - Зависимость уровня деминерализации от температуры при фиксированном объеме и продолжительности обработки творожной сыворотки на ЭД-установке

На основании результатов, полученных на пилотной установке, было проведено масштабирование ЭД процесса для промышленных условий.

Поскольку теоретический анализ показал, что производительность ЭД-процесса (Р) обусловлена температурой, теплофизическими характеристиками обрабатываемого сырья и конструктивными особенностями мембранного пакета, была разработана математическая модель процесса, позволившая представить зависимость в аналитическом виде:

Р = -

(1)

где:

и - напряжение на мембранном пакете, В; Я — электрическое сопротивление мембран, Ом;

ак - удельная электропроводность концентрата, поддерживаемая на постоянном уровне, См/см;

ап - начальная удельная электропроводность сыворотки, См/см;

К - коэффициент пропорциональности, связывающий электрическое сопротивление потоков сыворотки и концентрата в мембранном пакете с их удельной электропроводностью;

- коэффициент пропорциональности, учитывающий потери тока, обусловленные конструктивными особенностями мембранного пакета, типом применяемых мембран и т.д.;

D - уровень деминерализации, %.

После серии экспериментов, проведенных на промышленной ЭД-установке, были определены численные значения R и К при различных температурах для EWDU Р15 Iх EDR-II/250-0.8 (табл.1).

Таблица 1 - Значения Я и К для EWDU Р15 lx EDR-II/250-0.8 при различных температурах ЭД-процесса

Параметры Температура, °С

11.2 17,5 24,2 28,8 34,2

К, см"1 2,38-104 2,44-104 2,35-Ю4 2,40-104 2,36-104

R, Ом 4.87 1.43 0,45 0,15 0,07

С учетом значений Я и К (табл. 1) была выведена формула зависимости производительности ЭД-установки от температуры и уровня деминерализации:

Р__Иг* (2)

где: Т - температура ЭД-процесса, °С.

Анализ формулы (2) показывает, что производительность ЭД-процесса при фиксированном напряжении и и уровне деминерализации £> повышается с ростом температуры. Если принять за единицу (Р=1) производительность при 10°С и уровне деминерализации 0,5 (50%), то зависимость Я=/ (Т, В) может быть представлена в виде расчетных кривых (рис.6).

Температура, °С

Рисунок 6 - Зависимость производительности промышленной ЭД-установки от температуры при различных уровнях деминерализации натуральной творожной сыворотки

По сравнению с низкотемпературным режимом ЭД-обработки натуральной творожной сыворотки (Т=10°С), высокотемпературный - (Т=35°С) приводит к повышению производительности в 2,6 раза при 50%-ом уровне деминерализации.

Таким образом, на основании результатов, полученных в гл. 3 и 4, можно сделать вывод, что при переходе от регламентируемого температурного режима ЭД-процесса (15±1)° С (по ТУ 9229-001-82062396-2007 «Сыворотка молочная деминерализованная») к (25±2)°С при умеренном росте микрофлоры творожной сыворотки обеспечивается максимальное увеличение производительности (48±2)% электродиализной установки.

В пятой главе обоснованы параметры основных технологических операций усовершенствованной технологии сухой деминерализованной творожной сыворотки, с учётом элементов системы безопасности ХАССР.

На рис. 7 представлена аппаратурно-процессовая схема переработки творожной сыворотки в сухой деминерализованный продукт.

к поз.

НаименаБон ив I Прииячанин

1 Насос центробежный В

2 Сметчик 1

3 Резербуар приемный /

4 Паспюршачионьо-

ckj од и m ель пая установив 1

а Сепаратор- очиститель 1

в Раерйуор 9-<в проиеэтс/тйчмаео >рома-шп 1

7 РшрЬувр 91А дамиийрашиблиидо ùubapervtu

# Электродиализная устано&ко !

ft Вакуум- парна установка 1

10 ВинтоБоО насос

11 Кристаллизатор 1

12 РаспилиmeJbHû« сушилка 1

13 Бункер 1

14- РяжрСуир 4M" сОиро кжиноМИ пмли 1

15 РютрОуор оля сбора подстенок слиОак 1

_1/ ^в/ .и и

Услобные обозначения: —(Т)— гпборожная сыБоротка нсы&оротка пастеризованная

—(ТГ)— сыЬоротка подогретая для сепарирования —(\/н)— деминерализованная сыВоротка

—(ИГ)— сыЬоротка осбетленная и обезжиренная —сыборотка деминерализованная сгуиленна

—([у)— казеиновая пыль —кристаллизованная саборотка

-©- подсырные слиВки ~сы&оротка деминерализованная сухая

Рисунок 7 - Аппаратурно-процессовая схема переработки творожной сыворотки

Блок 1. Сырье принимают по массе и качеству. Учет массы сырья производится на объемных счетчиках (2) или в ёмкостях с тензометрическими датчиками.

Блок 2. Из резервуаров сыворотка подается в пластинчатую пастеризацион-но-охладительную установку (4), где нагревается до температуры (38 ± 2) "С и далее очищается от жира и казеиновой пыли на сепараторах-осветлителях (5).

Блок 3. Очищенная от жира и казеиновой пыли сыворотка поступает на па-стеризационно-охладительную установку, где пастеризуется при температуре (74±2) С, с выдержкой 15 с. Сыворотку охлаждают до температуры процесса деминерализации (25±2) С. При необходимости резервирования, сыворотку охлаждают до температуры (6 ± 2) °С и подают в ёмкость для хранения перед переработкой. Допускается резервирование молочной сыворотки при указанной температуре не более 24 часов.

Блок 4. 5. 6. Деминерализация пастеризованной творожной сыворотки осуществляется при температуре (25±2) °С в электродиализной установке (8). Деминерализация проводится до массовой доли минеральных веществ в сухом продукте равной (50±2)%, (70±2)% или (90±1)%. В процессе деминерализации осуществляется регулирование кислотности (40-50) % раствором ЫаОН. Реагент вносится на заключительном этапе процесса. Начало дозирования реагента зависит от конечного уровня деминерализации. Раствор должен поступать в сыворотку непрерывно или мелкими порциями, так чтобы электропроводность обрабатываемой сыворотки продолжала понижаться. Основным критерием качества проведения регулирования кислотности является органолептический показатель. Продукт не должен иметь посторонних привкусов.

Для оперативного контроля за уровнем деминерализации пастеризованной и сгущенной сыворотки в процессе электродиапиза определяется её электропроводность.

Блок 7. Побочный продукт, концентрат солей, может быть использован при производстве минеральной воды, минеральных удобрений, корма скоту.

Блок 8. Сыворотку после деминерализации подают в накопительную емкость (7) и затем сгущают до массовой доли сухих веществ (53 ± 2) % в вакуум-

выпарных аппаратах (9) любых конструкций, обеспечивающих температуру кипения в пределах (65±3) С.

Блок 9. Сгущенная сыворотка поступает на кристаллизацию лактозы. Для кристаллизации лактозы сгущенную сыворотку подвергают первичному охлаждению в потоке и подают в кристаллизаторы, куда вносят затравку - мелкокристаллический молочный сахар (размеры кристаллов (5 - 9) мкм). Кристаллизуют лактозу в кристаллизаторах (11) при циклическом перемешивании с частотой вращения мешалки не более 30 мин'1.

Блок 10. Сушку сгущенной деминерализованной сыворотки осуществляют на распылительной сушилке (12). Температура воздуха, поступающего из калорифера в сушильную башню должна быть в пределах (160 - 180) С, температура воздуха, выходящего из сушильной башни должна быть в пределах (70 - 80) С. Температура готового продукта на выходе из сушильной башни должна быть не выше 65 С.

Блок 11. Высушенный продукт фасуется в многослойные бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами, разрешенные для использования в пищевой промышленности, массой нетто (25 ± 0,2) кг. Допускается хранение сухого продукта более 6 месяцев при температуре не выше 20 °С и относительной влажности

воздуха в помещении не более 75 %.

Блок 12. Сухая деминерализованная сыворотка может быть использована в производстве продуктов детского питания, кондитерских изделиях и др.

Анализ разработанной технологии позволил выделить критические контрольные точки (ККТ).

ККТ №1 принимается на операции приёмки творожной сыворотки и промежуточного резервирования сырья. При оценке качества контролируются следующие параметры: содержание сухих веществ, плотность, титруемая кислотность, рН, удельная электропроводность, уровень общей микробной обсеменённости исходной сыворотки. В случае несоответствия заданным показателям сырьё не допускается для дальнейшей технологической обработки.

ККТ №2 принимается после операции пастеризации и охлаждения. В данной точке контролю подлежат физико-химические параметры смеси (кислотность, плотность, содержание сухих веществ, рН, удельная электропроводность) и микробиологические показатели. Опасным фактором является микрофлора, сохранившаяся в результате нарушения режимов тепловой обработки.

ККТ №3 принимается после операции деминерализации и регулирования кислотности. В данной точке контролю подлежат физико-химические параметры смеси (кислотность, плотность, содержание сухих веществ, рН, удельная электропроводность), микробиологические и органолептические показатели. Опасным фактором является кросс-контаминация микрофлорой, которая может попасть с поверхности оборудования, из воздуха, а также сохранившаяся после тепловой обработки. В случае несоответствия смеси заданным физико-химическим показателям повторяют операцию деминерализации.

ККТ № 4 принимается после операции сушки и перед упаковкой. Контролю подлежат физико-химические (кислотность, содержание сухих веществ, содержание влаги), микробиологические (КМАФАнМ, БГКП, дрожжи и плесени) и органолептические показатели готового продукта. При несоответствии заданным параметрам дальнейшая упаковка продукта не допускается.

С учетом выделенных ККТ были определены микробиологические показатели по ходу технологического процесса в опытно-промышленных выработках при разной температуре и уровне деминерализации (табл.3).

В результате проведения опытно-промышленных выработок были получены стандартные по микробиологическим показателям образцы сухой деминерализованной творожной сыворотки, соответствующие нормам ФЗ-88. Исключение режима пастеризации (образцы 2 и 3) из технологического процесса не повлияло на качество готового продукта.

Определен экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии сухой деминерализованной творожной сыворотки, который составляет до 640 тыс. рублей в год для предприятий с мощностью переработки 100 тонн творожной сыворотки в сутки.

Таблица 3 - Изменения микробиологических показателей при переработке

творожной сыворотки в сухой деминерализованный продукт

Кг опытно-промышленной выработки и Полуфабрикат/ продукт БГКП отсутствуют в, см3, г КМАФАнМ, КОЕ/см3, г Термофилы, КОЕ/см3, г Споры, КОЕ/ см3, г Дрожжи, КОЕ/ см3, г Плесени, КОЕ/ см3, г

№1, пастеризация (74±2)° С, температура ЭД-процесса (24±)° С, УД (50±1)% Сыворотка до 1,0 4,5-10" 4,0-10" 40 - -

Сыворотка после ЭД- 0,1 7,4-104 6,5-10" 20 40 -

Сгущенная сыворотка 1,0 1,3 10" 1,0-10" 1,4-10' - -

Сухая сыво- 1,0 6,о-ю' 5,8-10' 1,0-Ю3 10 20

№2. температура ЭД-процесса (20±1)°С,УД (62±1)% Сыворотка до 0,001 1,6 10® 1,6-Ю7 10 5,5-Ю2 40

Сыворотка после ЭД- 0,001 3.0I07 1,1-Ю7 - 1,1-Ю3 30

Сгушенная сы- 1,0 1.4-104 1,9-10" 4,0-Ю3 - -

Сухая сыворотка 1,0 8.9103 7,8-103 2,0-103 20 30

№3, температура ЭД-процесса <25±1)°С.УД (40±1)% Сыворотка до 0,001 1,6-Ю7 8,7-105 10 1,2-105 -

Сыворотка после ЭД- 0,001 1,9-10' 1,2-Ю5 10 4,0-105 -

Сгущенная сы- 1,0 1,4-10" 1,2-10" 5,9-Ю3 - -

Сухая сыворотка 1,0 1,2-10" 9,8-103 3,4-Ю3 30 30

ВЫВОДЫ:

1. Определены технологические факторы, влияющие на эффективность процесса электродиализа творожной сыворотки, и выделены основные группы микроорганизмов исходного сырья, которые могут повлиять на микробиологические показатели готового продукта.

2. Изучено влияние уровня деминерализации и температуры ЭД-процесса на развитие КМАФАнМ, БГКП, термофильной и споровой микрофлоры, дрожжей и плесеней. Доказано, что наиболее активными являются дрожжи, популяция которых при 30°С возрастала более чем в 10 раз.

3. Установлено, что наибольшее влияние на развитие микрофлоры творожной сыворотки оказывает начальная обсемененность сырья. В интервале температур (10-30)" С при начальном КМАФАнМ порядка 103 КОЕ/см3 рост микроорганизмов был в 4,4 раза больше, чем при начальном КМАФАнМ порядка 107 КОЕ/см3. Для остальных групп микроорганизмов подтверждена аналогичная тенденция развития.

4. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено положительное влияние температуры на эффективность процесса электродиализа творожной сыворотки. Увеличение температуры процесса от 10 до 30°С приводит к росту производительности пилотной ЭД-установки на 46,3%.

5. Разработана математическая модель, характеризующая эффективность ЭД-процесса, как функция от температуры и уровня деминерализации творожной сыворотки.

6. Установлено, что температура (25±2)° С обеспечивает максимальное увеличение производительности электродиализного процесса, при умеренном росте микрофлоры творожной сыворотки.

7. Разработана и апробирована усовершенствованная технология сухой деминерализованной творожной сыворотки. Утверждено изменение Xsl к ТУ 9229-001-82062396-2007 «Сыворотка молочная деминерализованная».

8. Проведен анализ микробиологических показателей по ходу технологического процесса производства сухой деминерализованной творожной сыво-

ротки. Показано, что при температуре сгущения (65±2)° С обеспечивается безопасность готового продукта даже при исключении пастеризации творожной сыворотки до ЭД-обработки.

По теме диссертационной работы опубликованы следующее работы:

1. Володин, Д. Н. Прогрессивный подход к классическим технологиям [Текст] / Д. Н. Володин, В. К- Топалов, М. В. Головкина, Г. С. Анисимов, В. А. Везирян //Молочная промышленность. - 2012. - №10. - С.31 - 32.

2. Евдокимов, И. А. Творог и творожные изделия с молочной сывороткой и её компонентами [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. Н. Володин, В. А. Михнева, М. С. Золоторева, В. М. Кпепкер, М. В. Головкина, Г. С. Анисимов //Молочная промышленность. - 2011. - №11. - С.62 - 63.

3. Евдокимов, И. А. Обработка молочного сырья мембранными методами [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. Н. Володин, М. С. Золоторева, В. К. Топалов, С. В. Анисимов, А. А. Везирян, В. М. Клепкер, М. В. Головкина, Г. С. Анисимов //Молочная промышленность. - 2012. - №2. - С.88 -91.

4. Золоторева, М. С. Мембранные процессы в молочной промышленности -эффективно, современно, надежно [Текст] / М. С. Золоторева, Д. Н. Володин, М. В. Головкина, В. К. Топалов, В. М. Клепкер, И. А. Евдокимов, Г. С. Анисимов, А. А. Везирян //Сыроделие и маслоделие. - 2012. - №4. - С.70 - 72.

5. Рябцева, С. А. Дрожжи в молочной промышленности: причина порчи, нормирование, определение [Текст] / С. А. Рябцева, А. А. Скрипнюк, Г. С. Анисимов //Молочная промышленность. - 2013. -№5. - С. 67 - 68.

6. Евдокимов, И. А. Исследование возможности применения микрогранули-рованного сывороточного белка в технологиях кисломолочных продуктов [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. Н. Володин, В. А. Михнева, Ю. Г. Каракашян, Г. С. Анисимов / Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах: материалы Всероссийской конференции. - Кемерово: КТИПП, 2009,-с. 123 -124.

7. Евдокимов, И. А. Мембранные технологии в производстве цельномолочных продуктов [Текст] / И. А. Евдокимов, М. В. Головкина, М. С. Золоторева, Д. Н. Володин, В. А. Михнева, Г. С. Анисимов / Молочная индустрия-2010 материалы XIII международного форума. - М.: РСПМО, 2010, -1.08.

8. Евдокимов, И. А. Современные направления в технологии мягких сыров: наука и практика [Текст] / И. А. Евдокимов, В. М. Клепкер, А. С. Сардак, Г. С. Анисимов / Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства: материалы международного научно-практического семинара. - Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2010, - с. 93 - 96.

9. Евдокимов, И. А. Малоотходные технологии переработки молочного сырья при производстве высокобелковых продуктов [Текст] / И. А. Евдокимов, А. С. Сардак, Г. С. Анисимов // Комплексное использование биоресурсов: малоотход-

ные технологии: материалы международной научно-практической конференции. -Краснодар, 2010.-е. 31.

10. Смирнов, Е. Р. Инновационный путь микрофильтрации в обеспечении бактериальной обсемененности молочной сыворотки [Текст] / Е. Р. Смирнов, И. А. Евдокимов, С. А. Емельянов, Г. С. Анисимов // Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности: материалы международной научно-практической конференции. - М.: НОУ ОНТЦМП, 2010, - с. 31 - 33.

Подписано в печать 15.11.2013

Формат 60x84/16. Гарнитура Times New Roman

Бумага офсетная. Печать трафаретная Усл. печ. л. 1,0. Тираж 110 экз. Заказ № 13089.

ООО «Ставропольское издательство «Параграф» 355017, г. Ставрополь, ул. Мира, д. 278 «Г» тел.: 8(8652) 24-55-54; 8-928-339-48-78

Отпечатано в ООО «Ставропольское издательство «Параграф»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Северо-Кавказский федеральный университет»

УДК 637.1

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СУХОЙ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ

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 Евдокимов И.А.

Ставрополь - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8

1.1 Современные тенденции на рынке молочной сыворотки 8

1.2 Состав и свойства молочной сыворотки 9

1.3 Анализ методов обработки молочной сыворотки

1.4 Описание процесса переработки творожной сыворотки методом ^ электродиализа

1.4.1 Суть процесса электродиализа 21

1.4.2 Устройство электродиализного аппарата 22

1.4.3 Температурные режимы, используемые при эксплуатации электродиализных установок

1.4.4 Факторы, влияющие на производительность процесса электродиализа

1.5 Описание микробиологических характеристик творожной сыворотки 30

1.5.1 Роль микроорганизмов в порче пищевых продуктов 30

1.5.2 Влияние различных этапов переработки на качественный состав ^ творожной сыворотки

1.5.3 Общая информация о микрофлоре творожной сыворотки 37

1.6 Цель и задачи исследований 51 ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 54

2.1 Организация работы и схема проведения исследований 54

2.2 Методы исследования 59

24

27

2.3 Математическое планирование и обработка результатов

экспериментов

2.4 Условия и режимы обработки творожной сыворотки 62

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ ОБРАБОТКИ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ НА МИКРОФЛОРУ 66

3.1 Анализ влияния технологических свойств творожной сыворотки на микрофлору

3.2 Изучение влияния процесса электродиализа на микрофлору пастеризованной творожной сыворотки

3.3 Анализ влияния процесса электродиализа на микрофлору пастеризованной творожной сыворотки

3.4 Исследование влияния процесса электродиализа па микрофлору непастеризованной творожной сыворотки

3.5 Анализ изменения физико-химических свойств творожной сыворотки в процессе электродиализа и влияние этих свойств на микробиологию

4.2 Теоретические основы закономерностей влияния температурных режимов на интенсификацию ЭД-процесса

4.3 Изучение закономерностей влияния температурных режимов на интенсификацию ЭД-процесса

66

71

80

85

87

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ИНТЕНСИФИКАЦИЮ ПРОЦЕССА ОБЕССОЛИВАНИЯ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ МЕТОДОМ 90

ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА

4.1 Изучение влияния температуры па производительность ЭД-

процесса обработки творожной сыворотки на пилотной ЭД-установке 90

93

4.3.1 Определение R и К при обработке творожной сыворотки на ЭД-установке EWDU Р15 lx EDR-II/250-0.8

4.3.2. Установление зависимости удельной электропроводности натуральной творожной сыворотки от температуры

4.4 Расчет аналитической зависимости производительности процесса ЭД-обработки натуральной творожной сыворотки от температуры

103

104

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУХОЙ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ С УТОЧНЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ОПЕРАЦИИ ПОДГОТОВКИ 110

СЫРЬЯ К ПЕРЕРАБОТКЕ

5.1 Разработка технологии сухой деминерализованной творожной сыворотки

5.2 Безопасность разработанной технологии и адаптация системы НАССР для контроля технологического процесса производства сухой деминерализованной творожной сыворотки

110

115

129

5.3 Технико-экономическая оценка эксплуатации электродиализпой установки при использовании разработанных режимов

ВЫВОДЫ 132

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 134

ПРИЛОЖЕНИЯ 157

ВВЕДЕНИЕ

Производство молочных продуктов является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей агропромышленного комплекса многих стран. На Западе уже давно молоко стало синонимом здорового образа жизни. Оно идеально вписывается в теорию рационального питания за счет того, что содержит все необходимые для поддержания нормальной жизнедеятельности макро и микронутриентгл. В связи с этим, потребность в проведении научных исследований, создании новых и совершенствовании традиционных продуктов и технологий неуклонно растет. Одним из приоритетных направлений молочной отрасли является переработка вторичного сырья, к которому относится молочная сыворотка.

До середины XX века переработка сыворотки считалось нерентабельной и предприятиям приходилось платить крупные штрафы за её сброс в канализацию, что наносило урон окружающей среде. Высокая зольность сыворотки по сравнению с молоком делало концентраты на её основе неприемлемыми по органолептическим характеристикам, а низкое содержание сухих веществ значительно удорожало процесс выпаривания и сушки. Технологический рывок позволило совершить совершенствование мембранных технологий, которые резко расширили ассортимент получаемых на основе сыворотки продуктов, а также снизили затраты на их производство.

В настоящее время, согласно данным Международной молочной федерации (IDF), мировые объемы переработки молочной сыворотки составляют ужё около 190 млн.т. При этом мировая статистика касается только подсырной и казеиновой сыворотки. В России, в связи со сложившимися предпочтениями, на многих предприятиях отрасли получают также творожную сыворотку, доля которой составляет около 50%.

По своим физико-химическим и микробиологическим качествам творожная сыворотка значительно отличается от подсырной и казеиновой, в

виду высокой концентрации молочной кислоты и бактериальной обсемененности. По этой причине, способы обработки подсырной сыворотки, не всегда могут быть применимы к творожной сыворотке. Так, например, нанофильтрация позволяет частично деминерализовать и подсгустить обрабатываемое сырье, но из-за размера пор нанофильтрационных мембран вместе с целевыми компонентами одновременно концентрируются молочная кислота и бактерии, что усложняет дальнейшую переработку такой сыворотки.

Преимуществом обработки сыворотки при помощи электродиализа является возможность получения регулируемого уровня деминерализации, вплоть до 90%, а также частичное расксление сырья. С точки зрения органолептических характеристик это свойство электродиализа позволяет значительно расширить область применения сыворотки, начиная от кормовых продуктов и заканчивая детским питанием. Однако в данном случае остается нерешенным вопрос микробиологической обсемененности.

Производители электродиализного оборудования в основном предлагают использовать низкие температуры ведения процесса. При переработке подсырной сыворотки, которая является комфортной средой для развития микроорганизмов, данные режимы можно считать оправданными. Напротив, низкое значение рН и специфическое действие творожной закваски на постороннюю микрофлору, делает творожную сыворотку неблагоприятной для дальнейшего спонтанного нарастания концентрации микроорганизмов.

С практической точки зрения, увеличение температуры электродиализа влечет за собой рост производительности, а, следовательно, и рентабельности переработки сыворотки. Представляется интересным получение математической зависимости, которая бы позволила связать между собой ' показатели роста микрофлоры и производительность электродиализа, в зависимости от температурных режимов ведения процесса. Для предприятий-переработчиков такое знание позволило бы использовать

наиболее эффективные режимы в зависимости от свойств и вида обрабатываемого сырья.

В связи со вступлением России в ВТО, где к пищевым продуктам предъявляются высокие требования по показателям качества и безопасности, а также ожесточением конкурентной борьбы па рынке, исследования, направленные на увеличение рентабельности производства можно считать наиболее актуальными.

Большой вклад в исследование баро- и электромембранных процессов переработки сыворотки внесли отечественные и зарубежные ученые: Н.Я. Дыкало, A.A. Храмцов, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, Г.Б. Гаврилов, К.К. Полянский, Т. П. Бачурина, Т. Paterson, Т. Senkevich, К. Н. Ridel, W. Zadow, В. Horton и др., в микробиологии: С.А. Королев, Н.С. Королева, A.B. Гудков, В.И. Ганина, В.Ф. Семенихина, С.А. Рябцева, С. de W. Blackburn, J.Jay и др.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современные тенденции на рынке молочной сыворотки

Согласно данным IDF мировые объемы переработки молочной сыворотки, побочного продукта переработки молока при производстве сыра, творога и казеина, составляют около 190 млн.т. При этом мировая статистика касается только подсырной и казеиновой сыворотки. В Российской Федерации, в связи со сложившимися предпочтениями, на многих предприятиях отрасли получают также творожную сыворотку, доля которой составляет около 50% [46].

В молочной индустрии России ежегодно, в качестве вторичного сырья, образуется более 2,2 млн. т молочной сыворотки, из которых промышленной переработке подвергается не более 50 %, в том числе па пищевые цели используется около 20 %. Так, из более чем полутора тысяч молочных предприятий отрасли лишь около 700 перерабатывают молочную сыворотку. При этом объемы получаемой сыворотки продолжают расти в связи с увеличением производства белковых молочных продуктов [45, 87].

Большая часть сыворотки, которая не перерабатывается предприятиями, сбрасывается в канализацию, в результате чего наносится значительный вред экологии. По расчетам, на окисление органических соединений, содержащихся в одном литре молочной сыворотки, попавшей в сточные воды, потребляется от 34 до 39,2 кг кислорода. Тем самым, каждая тонна сыворотки, попавшая в сточные воды, загрязняет водоем, так же, как 100 м3 хозяйственно бытовых стоков [67, 112].

С другой стороны сыворотка является перспективным сырьем для получения большого количества различных продуктов питания. В настоящий момент в РФ большая часть перерабатываемой молочной сыворотки подлежит возврату сдатчикам молока для выкармливания сельскохозяйственных животных. Что касается ассортимента производимых из молочной сыворотки пищевых продуктов, то, согласно официальной

статистике, он достаточно скуден и представлен в основном сухой подсырной сывороткой и различными комбинациями на ее основе [11, 47, 52, 90, 163].

Этот процесс аналогичен тому, который происходил и в других странах Мира (Нидерланды, США, Германия, Франция и т.д.) [176]. Еще совсем недавно сухая подсырная сыворотка была одним из основных направлений переработки. За границей считается, что сушка сыворотки, даже при высокой стоимости энергоносителей, гораздо выгоднее, чем штрафы за сё слив в сточные воды и в водоемы без предварительной обработки. Однако в последние годы объемы сыворотки, направляемой на сушку, уменьшаются за счет ее более глубокой и рациональной переработки [49, 50, 120, 166].

Характерной особенностью российской молочной отрасли являются большие объемы творожной сыворотки. В связи с физико-химическими и микробиологическими характеристиками, переработка такой сыворотки по сравнению с подсырной значительно усложняется [68, 85]. При этом производство творога в России стабильно растёт, в связи с традиционными особенностями потребления и относительной дешевизной по сравнению с другими молочно-белковыми концентратами.

Таким образом, для отечественной молочной отрасли решение проблемы переработки молочной сыворотки, в особенности творожной, является актуальной, так как позволит повысить рентабельность предприятий и снизить нагрузку на экосистему.

1.2 Состав и свойства молочной сыворотки

Молочная сыворотка является естественным побочным продуктом при производстве сыров, творога и молочно-белковых концентратов. Объёмы получаемой сыворотки достигают 90 % и более от объема, перерабатываемого на белково-жировые концентраты молока. В пей содержится около 50 % сухих веществ молока [171].

Состав сыворотки зависит от вида основного получаемого продукта, а также от способа его производства. Органолептические показатели характеризуются внешним видом и цветом, а также запахом и вкусом сыворотки:

1. Внешний вид и цвет - однородная жидкость зеленоватого цвета, без посторонних примесей. Допускается наличие белкового осадка;

2. Вкус и запах - чистый, свойственный молочной сыворотке; для казеиновой и творожной - кисловатый, без посторонних привкусов и запахов. Физико-химические показатели молочной сыворотки представлены в таблице 1.1 [166].

Таблица 1.1 - Физико-химические показатели молока и молочной сыворотки

Показатель Молоко цельное Молочная сыворотка

нодсырная творожная Казеиновая

Содержание сухих веществ, %, не менее 11-12,5 4,5-7,2 4,2-7,7 4,5 - 7,5

В том числе:

Лактозы 4,8 3,9-4,9 3,2-5,1 3,2-5,2

Белка 3,3-3,6 0,5-1,1 0,5-1,4 0,5-1,5

Жира 3,5-3,7 0,3-0,8 0,5 - 0,8 0,3 - 0,9

минеральных веществ 0,7-0,8 0,05-0,5 0,05-0,4 0,02-0,1

Кислотность, °Т 16-18 15-25 50-85 50-120

Плотность, кг / м3 1027-1029 1018-1027 1019-1026 1020- 1025

В целом в молочной сыворотке, как и в молоке, идентифицировано более 250 соединений и содержится около 100 ООО молекулярных структур, которые находятся в растворенном (наноуровень) и коллоидно-дисперсном (кластеры) состояниях, а также в виде суспензии (казеиновая пыль) и эмульсии (молочный жир). Влияние многих отдельно взятых, особенно минорных, компонентов на организм человека и па развитие микрофлоры сыворотки изучено недостаточно.

Основным компонентом молочной сыворотки является лактоза, она составляет до 70% сухих веществ, 14 % приходится па белковые соединения,

около 6 % - на молочной жир, оставшаяся часть - минеральные вещества [85, 108].

В молочном сырье лактоза находится в виде истинного раствора и легко сбраживается молочнокислыми и другими бактериями. Эти процессы широко используют в молочной промышленности при выработке всех кисломолочных продуктов, сыров, этилового спирта, продуктов микробного синтеза на молочной сыворотке [95]. Помимо значения лактозы, как энергетического фактора, её замедленный, в сравнении с другими углеводами, гидролиз в кишечнике нормализует жизнедеятельность полезной микрофлоры. При этом в творожной сыворотке лактозы несколько меньше, чем в молоке и подсыриой сыворотке, за счёт активного молочнокислого брожения лактозы под действием гомо- и гетероферментативной микрофлоры, что соответствует высокой титруемой кислотности и низкой активной кислотности.

Белковые вещества молочной сыворотки представлены лактоальбуминовой и лактоглобулииовой фракциями, иротеозопептонами, казеиновой «пылыо» и частицами у-казеина. Сывороточные белки оптимально сбалансированы по аминокислотному набору, особенно серосодержащих аминокислот - цистина, метиоиина, что создает хорошие возможности для регенерации белков печени, гемоглобина и белков плазмы крови [104, 128].

Помимо белковых соединений в сыворотке содержатся и небелковые азотистые соединения: мочевина, пептиды, аминокислоты, креатин и креатинин, аммиак, оротовая, мочевая и гиппуровая кислоты. Общее содержание аминокислот в подсырной и творожной сыворотке примерно одинаково. Однако в творожной сыворотке содержится в 3,5 раза больше свободных аминокислот, чем в подсырной. Это можно объяснить тем, что при производстве творога происходит более интенсивный процесс гидролиза белков, чем при производстве сыра. Данный факт важен для понимания микробиологических процессов, так как не все бактерии обладают

протеолитической активностью и для развития им необходимы или свободные аминокислоты и пептиды, содержащиеся в сыворотке, или продукты гидролиза, получаемые протеолитической микрофлорой, либо лизаты погибших микроорганизмов. Многие небелковые азотистые соединения представляют собой промежуточные и конечные продукты азотистого обмена в организме животного и в молоко попадают непосредственно из крови. Общее их количество составляет (30 - 60) мг или около 5 % от общего содержания азота в молоке [24].

Содержание жира в молочной сыворотке колеблется в пределах 0,10,5%, что обуславливается содержанием жира в исходном сырье и собственно методом получения данной сыворотки. Диспергировапность молочного жира в сыворотке очень высока, в сравнении с данным показателем цельного молока. Это обеспечивает лучшую усвояемость данного компонента. В сепарированной сыворотке содержание жира составляет (0,05 - 0,10) %.

Минеральные соли сыворотки практически идентичны цельному молоку и на их долю приходится до 20 % от массы сухих веществ. Они находятся в виде истинного и молекулярного раствора, коллоидном состоянии, в виде органических и неорганических солей различных кислот. Минеральные соли представлены преобладающими катионами калия, натрия, кальция, магния, железа и микроэлементов, а также анионами: радикалами лимонной и фосфорной кислот, хлора. Общее количество минеральных солей достиг