автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Теоретические и экспериментальные исследования коагуляции молока

На правах рукописи

ОСИНЦЕВ АЛЕКСЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОАГУЛЯЦИИ МОЛОКА

Специальность 05.18.04 -технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово 2005

Работа выполнена в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Л.А. Остроумов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ИА Евдокимов

- доктор технических наук, профессор А.А. Майоров

- доктор химических наук, профессор М.И. Гельфман

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский

институт молочной промышленности

Защита диссертации состоится 24 февраля 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института пищевой промышленности

Автореферат разослан 20 января 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

профессор ^Ъ/)ОЙЛ/у-

Н.Н. Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из основных тенденцией развития промышленности на современном этапе является фундаментализация технологических знаний, порождающая потребность в глубоком изучении и понимании физико-химических закономерностей, лежащих в основе промышленных технологий. Это в полной мере относится и к производству молочных продуктов. Именно такой подход способен обеспечить необходимое разнообразие ассортимента продуктов, обладающих повышенной биологической ценностью и необходимыми функциональными свойствами.

Известно, что создание адекватной физико-химической модели, то есть модели, отражающей связи между основными параметрами технологического процесса, позволяет существенно снизить затраты на проведение экспериментов, необходимых для оптимизации технологий, их модернизации или введения новых технологических методов. Очевидно, что такая теоретическая модель должна основываться на анализе объективных и достоверных экспериментальных данных, что требует особого внимания к разработке методик точных и воспроизводимых измерений.

Важным этапом производства сыров, творога и некоторых других молочных продуктов является коагуляция молока. Изучению этого процесса посвящено достаточно большое число работ. Экспериментально изучены основные закономерности кислотной, сычужной и кислотно-сычужной коагуляции (Королев С А, Липатов Н.Н., Диланян З.Х, Крашенинин П.Ф., Белоусов А.П., Раманаускас P.M., Табачников В.П., Dalgleish D.G., Walstra P., Lomholt S.B., Lucey JA. и др.). Некоторыми исследователями (Климовский И.И., Дьяченко П.Ф., Крусь Г.Н., van Hooydonk А.С.М. и др.) предлагался ряд моделей, описывающих биохимические процессы в молоке, протекающие на некоторых стадиях кислотной и сычужной коагуляции. Совсем недавно de Kruif C.G. предложил модель описания индукционной стадии сычужного процесса, основанную на представлении о молоке, как коллоидном растворе липких твердых сфер мицелл казеина, стерическая стабильность которых обусловлена механической жесткостью «полиэлектролитической щетки», образованной гидрофильными макропептидными остатками к-казеина.

Несмотря на несомненные успехи в понимании сущности процессов, лежащих в основе коагуляции молока, в настоящее время не существует достаточно полной общепринятой физико-химической модели, адекватно описывающей этот процесс. Поэтому развитие теоретического и экспериментального подхода к изучению процесса коагуляции молока является важной и актуальной задачей.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является создание теоретической физико-химической модели процесса коагуляции молока на основе результатов комплексных экспериментальных исследований, а также разработка концепции управляемой коагуляции, как основы нового подхода к производству белковых молочных продуктов.

Для реализации поставленной цели при выполнении работы решались следующие задачи:

Анализ существующих и разработка новых методов экспериментального изучения процесса коагуляции молока;

исследование особенностей процесса коагуляции и определение основных параметров контроля этого процесса;

исследование возможности использования модели поверхностного заряда для описания различных типов коагуляции молока;

исследование роли ионов кальция в течение индукционной стадии коагуляции молока;

анализ и разработка методов численного моделирования процессов, протекающих при переработке молока;

разработка технологии молочных белковых продуктов на основе управляемого разделения индукционной и явной стадий коагуляции молока.

Научная новизна. Разработана математическая модель индукционного периода коагуляции молока, основанная на представлении о поверхностном заряде мицелл казеина и позволяющая определять продолжительность свертывания как при раздельном, так и при совместном действии кислот и моло-косвертывающих ферментов.

Экспериментально определена зависимость продолжительности индукционного периода от концентраций казеина и фермента. Проведен теоретический анализ возможного механизма протеолитической стадии сычужного процесса, на основе которого получено аналитическое выражение для расчета степени протеолиза к-казеина.

Выдвинуто и экспериментально подтверждено предположение, согласно которому стабильность мицеллярного коллоидного раствора сохраняется даже при разрушении гидратной оболочки мицелл сычужным ферментом, за счет дополнительной электростатической стабилизации при недостатке ионов кальция в молоке.

Сделано предположение, согласно которому, понижение концентрации растворимого кальция приводит к дополнительной электростатической стабилизации мицелл казеина и при кислотной коагуляции, однако в этом случае недостаток ионов кальция легко компенсируется повышением растворимости мицеллярного коллоидного фосфата кальция при увеличении кислотности молока.

На основе представлений о дополнительной электростатической стабилизации мицелл казеина при диссоциации мицеллярного казеината кальция разработана модель, описывающая возможный механизм влияния ионов кальция на продолжительность индукционной стадии сычужной коагуляции.

Экспериментально подтверждено наличие протеолитического действия сычужного фермента, приводящего к коагуляции метастабильного коллоидного раствора мицелл казеина, полученного за счет дополнительной электростатической стабилизации.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность разделения индукционной и явной стадий сычужной коагуляции путем уменьшения концентрации ионов кальция в молочной плазме и исследована возможность управления процессом коагуляции на основе этого явления.

Практическая ценность. Создана автоматизированная экспериментальная установка для комплексного исследования коагуляции молока, позволяющая определять момент начала явной коагуляции, рН и концентрацию ионов кальция.

Разработан термографический метод мониторинга процесса коагуляции молока, на основе которого предложен ряд устройств для определения момента начала гелеобразования в промышленных условиях.

Получены модельные формулы, позволяющие рассчитывать ряд технологических параметров, например, продолжительность коагуляции в зависимости от кислотности молока, содержания белка и дозы фермента; концентрацию ионов кальция в молоке после тепловой обработки или внесения солей многоосновных кислот; продолжительность отстаивания молочного жира и некоторые другие.

Результаты расчетов в рамках разработанных в диссертации моделей использованы при разработке ряда новых мягких кислотно-сычужных и термокислотных сыров.

Предложены практические рекомендации для создания непрерывно-поточной технологии белковых продуктов на основе концепции управляемой сычужной коагуляции.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных и региональных научно-технических конференциях, совещаниях и симпозиумах (Барнаул, 2002; Ереван, 2003; Кемерово, 2000-2004; Кострома, 2004; Лингби, Дания, 2004; Прага, 2004; Ростов-на-Дону, 2004, Ставрополь, 2004), а также на заседаниях научно-технического совета Кем-ТИПП (2002-2004).

Публикации. Основные результаты, представленные в диссертации, изложены в двух монографиях и 43 статьях и тезисах, опубликованных в журналах («Хранение и переработка сельхозсырья», «Сыроделие и маслоделие», «Коллоидный журнал»), научных трудах института и других изданиях. По результатам работы подано пять заявок, получен 1 патент и 1 положительное решение на выдачу патента РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, изложенных в шести главах, выводов и списка литературы, содержащего ссылки на 317 источников. Основной текст работы изложен на 253 страницах, включает 29 таблиц и 64 рисунка. Имеется приложение на 40 страницах.

На защиту выносятся следующие основные положения:

термографический метод мониторинга процесса коагуляции молока; физико-химическая сущность описания стабильности коллоидного раствора казеиновых мицелл;

математические модели процессов, связанных с коагуляцией молока, полученные в результате теоретических и экспериментальных исследований;

концепция создания нового технологического подхода к производству молочных белковых продуктов на основе управления сычужной коагуляцией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы и дан краткий обзор ее содержания.

Первая глава является аналитической. Она включает в себя три параграфа. В первом из них систематизированы современные взгляды на молоко, как полидисперсную коллоидную систему, строение и функции различных составных частей молока. Во втором параграфе проведен анализ представлений о различных типах коагуляции молока и способов ее теоретического описания. В третьем параграфе рассмотрены основные современные методы экспериментального исследования коагуляции молока.

В заключении к первой главе определены цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена методологии проведения исследований. Общая схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

На первом этапе исследований разработана установка для комплексного исследования процесса коагуляции молока. В качестве основных измеряемых параметров были выбраны вязкость молока, его активная кислотность, концентрация ионов кальция и продолжительность индукционной стадии коагуляции

Вязкость молока в течение индукционного периода коагуляции измерялась при помощи капиллярного вискозиметра для измерения относительной вязкости жидкости собственной конструкции (положительное решение по заявке № 2003101149/28(001022)). Принцип действия вискозиметра основан на протекании жидкости через два одинаковых, последовательно соединенных капилляра. Через первый капилляр протекает эталонная жидкость, а через второй - исследуемая. Гидростатический манометр, помещенный между этими капиллярами, показывает значение относительной вязкости. Прибор позволяет с большой точностью регистрировать изменения, происходящие на ранних этапах коагуляции молока и фиксировать момент начала гелеобразо-вания по резкому увеличению относительной вязкости молока.

Для определения рН и исследования концентрации ионов кальция в молоке создана автоматизированная экспериментальная установка, состоящая- из четырех основных блоков: потенциометра рН-340, цифрового вольтамперметра Щ 68003, двунаправленного порта и компьютера IBM PC 286. Показания потенциометра через двунаправленный порт и встроенный в него аналого-цифровой преобразователь поступают на компьютер. Для считыва-

ния и записи выходных данных написана программа, которая выполняет опрос системного таймера и измеряемого значения с заданной частотой в течение определенного исследователем числа циклов. Кроме того, программа осуществляет запись значений времени и показаний вольтметра в файл.

Рис 1. Схема проведения исследований

Для измерения продолжительности свертывания молока, а так же мониторинга процесса коагуляции до завершения гелеобразования, разработан ряд устройств, использующих термографический метод, сущность которого подробно рассмотрена в третьей главе диссертации.

На втором этапе исследований, на основе полученных экспериментальных результатов, разрабатывалась физико-химическая модель коагуляции молока. Наиболее важной задачей этого этапа стала постановка цели моделирования и выбор основных параметров модели. В качестве основного параметра при описании коагуляции молока был выбран электрический заряд мицеллы. Результаты, полученные на данном этапе, более подробно описаны в четвертой главе.

Последующие этапы исследований посвящены развитию методов моделирования различных технологических процессов, связанных с коагуляцией молока, таких, например, как диффузия в неоднородных средах, формирование сгустка, обогащение сгустка пищевыми добавками, отстаивание молочного жира.

На заключительном этапе разрабатывались основы концепции нового подхода к технологии производства белковых продуктов на основе управляемой сычужной коагуляции.

Для проведения всех экспериментов использовалось восстановленное обезжиренное молоко. В качестве молокосвертывающих препаратов использовались чистый химозин марки МАКСИРЕН®, промышленный фермент КГ-50, а также грибковый ферментный препарат ФРОМАЗА 2200

При выполнении работы применялись как отмеченные выше оригинальные, так и стандартные методы измерений, обработки результатов и моделирования.

Третья глава диссертации посвящена развитию экспериментальных методов исследования процесса коагуляции. В частности, в этой главе сформулированы основы термографического метода мониторинга процесса коагуляции молока. Принцип, на котором основан этот метод, заключается в измерении разности температур между двумя помещенными в молоко термометрами, один из которых подогревается внешним источником тепла. Температура подогреваемого термометра определяется количеством тепла, отводимым от него за счет теплообмена и конвекционного перемешивания жидкости. Если в результате агрегации мицелл казеина, вязкость молока увеличивается, интенсивность конвекционного переноса тепла уменьшается, а температура подогреваемого термометра, и, следовательно, разность температур между двумя термометрами, возрастает. Как видно из приведенного описания, разность температур в значительной степени определяется вязкостью молока. Поэтому донный способ мониторинга коагуляции, по сути, является косвенным реологическим методом.

В.П. Табачников разработал реографический метод, позволяющий наблюдать за кинетикой свертывания молока. Метод основан на непрерывном измерении эффективной вязкости молока при помощи ротационного виско-

зиметра с коаксиальными цилиндрами. Он позволяет вполне объективно определить различные стадии процесса коагуляции молока. По аналогии метод, основанный на наблюдении кинетики изменения разности температур между термометрами, назван нами термографическим. На рис. 2 представлены характерная реограмма и термограмма сычужного процесса.

Врсмя

Рис. 2. Характерные реограмма (а) (по В.П. Табачникову) и термограмма (б) сычужного свертывания молока

Как видно из рисунка, информационно термограмма практически эквивалентна реограмме. Отсутствие явного разделения стадий III и IV является проявлением неразрушающего характера мониторинга процесса при помощи термографа. Стадия IV соответствует синеретическому расслоению и уплотнению сгустка. Известно, что для начала интенсивного отделения сыворотки необходимо механическое воздействие на сгусток, которое в случае ротационного вискозиметра обеспечивается подвижными элементами измерительной ячейки. В термографе механически движущиеся части отсутствуют, что приводит к затягиванию стадии метастабильного равновесия. С другой стороны, отсутствие подвижных частей позволяет легко использовать его для мониторинга гелеобразования непосредственно в сырной ванне.

В качестве термометров использовалась дифференциально включенная термопара. Конструктивно термограф состоит из цифрового милливольтметра Щ68003, термостата UH-4, стабилизированного источника постоянного тока Б5-47, стеклянного сосуда с двумя входами для термопары, хромель-копелевой дифференциальной термопары и нагревающего сопротивления 1 Один спай термопары размещается непосредственно на подогреваемом током сопротивлении, а другой - находится на расстоянии примерно 20 мм от нагревателя. Подаваемый на нагревательный резистор ток стабилизируется на уровне 0,50*0,01 А. Разность потенциалов между двумя спаями дифференциальной термопары измеряется непосредственно милливольтметром с заданным интервалом времени. Для автоматизации процесса сбора данных использован персональный компьютер типа IBM PC 286.

Для точного определения момента свертывания молока (гель-точки)

обычно не требуется высокой линейности термочувствительного элемента, как в случае определения различных стадий процесса, но для обеспечения надежности измерений, например в промышленных условиях, необходима высокая чувствительность термодатчика к изменению температуры. Задача по созданию достаточно простого и, вместе с тем, очень чувствительного термографического датчика вязкости была решена, благодаря применению в разработанном нами приборе в качестве термочувствительных элементов полупроводниковых резисторов (заявка № 2003135666/13). Термисторы помещены в стеклянные или металлические капсулы и оформлены в виде выносного датчика, погружаемого в исследуемый коллоидный раствор. На одной из капсул намотана константановая проволока, служащая нагревателем. Мощность, подводимая к подогреваемому термистору от блока питания, поддерживается постоянной. Для увеличения чувствительности измерительной установки использована мостовая схема, в одном из плеч которой включены термисторы. Для выделения и усиления разностного сигнала используется операционный усилитель.

Применение в качестве регистрирующего устройства персонального компьютера позволяет избежать использования второго термометра, как элемента сравнения. В этом случае уменьшение конвекционного отвода тепла отражается в увеличении температуры датчика, а порог срабатывания прибора можно настроить на определенную температуру или на скорость изменения температуры. Такой подход позволил создать достаточно простое автоматизированное двухканальное устройство для мониторинга процесса коагуляции (заявка № 2004122322/28). У прибора имеется два идентичных аналоговых входа с уровнем входного сигнала 0-5 В, к одному из которых подключен термометрический датчик вязкости, а к другому, например, рН-метр. Сигналы оцифровываются двумя идентичными АЦП и через плату сопряжения поступают на персональный компьютер. В качестве термометра использован сенсор на основе кремниевого датчика температуры.

Следует отметить, что данный прибор может быть особенно полезным для исследования процесса кислотно-сычужного свертывания молока, являющегося в настоящее время основой производства большой группы мягких сыров, обладающих широким спектром технологических, биологических и пищевых характеристик. Применение прибора для одновременного мониторинга вязкости и кислотности молока на этане его коагуляции может стать основой для стандартизации и автоматизации процесса производства таких сыров.

В четвертой главе рассмотрена задача о математическом моделировании индукционной стадии коагуляции молока, предшествующей образованию сгустка. Именно эта стадия определяет в основном продолжительность процеееа и, согласно современным представлениям, существенно влияет на формирование и свойства сгустка.

Коагуляция казеина в молоке может быть вызвана различными факторами, например воздействием кислот, протеолитических ферментов, солей,

спиртов или высокой температуры. Коагуляция может происходить и при совместном воздействии перечисленных выше факторов. Устойчивость коллоидного раствора казеина обеспечивается как за счет кулоновского отталкивания, так и за счет стерической стабилизации в результате образования плотной гидратной оболочки при взаимодействии воды с гидрофильными группами к-казеина, а основной причиной обоих стабилизирующих факторов является возникновение отрицательного поверхностного заряда на мицелле в результате диссоциации гидрофильных групп гликомакропептидных остатков. Поэтому, естественным представляется выбрать в качестве основного параметра, описывающего коагуляционную устойчивость мицелл, величину их поверхностного заряда, что позволяет, с единых позиций описать коагуляцию молока, вызванную действием кислот, молокосвертывающих ферментов, солей, этилового спирта или их совместным воздействием. Например, в случае сычужного свертывания молока, отщепление ферментом заряженных гидрофильных гликомакропептидных остатков к-казеина снижает величину поверхностного заряда. В результате, постепенно уменьшается кулоновское отталкивание, и, кроме того, мицеллы теряют свою гидратную оболочку, обеспечивающую стерическую стабильность. При кислотной коагуляции дополнительные ионы водорода легко проникают в гидратную оболочку и неподвижный слой противоионов и связываются с диссоциированными зарядо-образующими группами, что также приводит к уменьшению поверхностного заряда мицелл. Этиловый спирт, снижая диэлектрическую проницаемость растворителя, существенно уменьшает электролитическое действие воды на зарядообразующие группы к-казеина и, обладая очень высокой гидрофиль-ностью, связывает воду, истощая гидратные оболочки мицелл. Похожее действие на мицеллы могут оказывать и ионы солей при высоких концентрациях, которые, кроме того, заметно уменьшают толщину дебаевского слоя про-тивоионов.

В первом параграфе четвертой главы рассмотрены особенности использования модели поверхностного заряда для описания кислотной коагуляции молока.

При кислотном свертывании число диссоциированных протонов в молоке, влияющих на величину поверхностного заряда мицелл казеина, связано с экспериментально измеряемым значением активной кислотности молока. Зависимость активной кислотности молока от времени можно определить следующим выражением:

Рн(о=-ы[н'т (1)

Повышение кислотности молока может быть достигнуто, например, добавлением к нему глюконо-5-лактона (GDL). При добавлении к молоку GDL гид-ролизуется, образуя глюконовую кислоту ^Щ.

ООЬ + Н.О^вН, (2)

где - константы прямой и обратной реакции.

Глюконовая кислота является слабой кислотой и в дальнейшем диссоциирует с константой диссоциации ас-

[я+«Ня+]0+ас[ея(о] (3)

Следует отметить, что молоко богато ионными буферными системами, поэтому коэффициент ас может учитывать не только степень диссоциации но и буферность раствора. Степень диссоциации слабой кислоты может быть выражена через константу диссоциации Ко

= cj[GH]

<5 1

l-OL;

Кп

2 [GH]

4 [GH]

1+

К,

(4)

IV» "С

Изменение концентрации глюконовой кислоты и ОБЬ, в соответствии со схемой (2), описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

d([GDLj)__

dt

dt

k,[GDL} + k2[GH] -k^[GH] + k\GDL\

(5)

Решение этих уравнений позволяет найти функцию зависимости [Gif] от времени:

[GH(t)] = aa[GDL\

Ц 1-е-"'**1') + к2

(6)

При обычных условиях свертывания обратной реакцией в схеме (2) можно пренебречь и записать решение системы (5) в виде:

Тогда, в соответствии с (3), зависимость концентрации ионов водорода от времени принимает вид:

[Я+(0] = [Я+]0 + а6(/)[ОТЩ1 - е-1"), (7)

где \GDL\d - начальная концентрация глюконо-8-лактона.

Для проверки универсальности модели поверхностного заряда проведен эксперимент по свертыванию молока при помощи мезофильной закваски прямого внесения (ЬБ, РБ-БУ8 СЫ-К 11). Увеличение кислотности молока за счет кислотообразования при развитии молочнокислых бактерий можно описать следующими кинетическими уравнениями.

где В - концентрация молочнокислых бактерий, £ - концентрация лактозы, А - концентрация молочной кислоты. Параметры модели ц, к, X, (5, и V имеют следующий смысл. Зависящая от температуры величина [1, является максимальной удельной скоростью роста популяции бактерий; коэффициент к определяет интенсивность ингибирования роста популяции продуктами жизнедеятельности бактерий, в данном случае молочной кислотой; коэффициент определяет количество лактозы, при котором её дефицит начинает оказывать влияние на развитие бактерий (ингибирование субстратом); параметр определяет масштаб самоограничения популяции; V - соответствует среднему - числу молекул лактозы, потребляемой одной бактерией. Числовой коэффициент 2 в последнем из уравнений системы означает, что в среднем в результате брожения из одной молекулы лактозы получается две молекулы молочной кислоты.

Решение данной системы уравнений позволяет определить зависимость концентрации молочной кислоты, а в соответствии с выражением (3) и концентрации протонов, от времени

тельносп для достиже-можно найти,

дукци ния ве испол

РН

уделы ты сш

6.0

5,0

6.5

5.5

фы в работе [ОЧНОЙ кисло-

ипу:

4,5

о

2

4

6

8

(, час

Рис. 3. Зависимость рН мсяока от времени гюсле внесения закваски.

Доза внесенной закваски: о - МО10 КОЕ/дм3; □ - 2 Ю10 КОЕ/дм3; Д-3-Ю10 КОЕ/дм3

Рис. 4 Температурная зависимость кинетики нарастания кислотности после внесения ча-кваски концетрацией 20 КОЕ/ДМ3 о - Т=25°С, Л Т-35°С

Представление скорости бактериальной реакции в экспоненциальной форме имеет смысл для небольшого температурного диапазона вблизи оптимальной температуры размножения Та~ 30°С. Тогда выражения (10) могут быть записаны в несколько более удобной форме

(И)

где Цо и ало -значения циаА при Т^Та.

Результаты расчетов и экспериментальные данные зависимости рН молока от времени после внесения сухой закваски для температуры 25°С представлены на рис. 3, а на рис. 4 проиллюстрирована аппроксимация экспериментальных данных для двух разных температур.

Оценим уменьшение поверхностной плотности заряда мицеллы за счет увеличения концентрации ионов водорода. При концентрации дополнительных ионов водорода среднее число дополнительных ионов водорода в слое толщиной, равной длине гликомакропептидной части к-казеина, будет равно

47Г/

Т

где А^ -число Авогадро; Л - радиус мицеллы; а - длина гликомакропептида. Если считать, что каждый дополнительный протон компенсирует отрицательный заряд одной из зарядообразующих групп гликомакропептида, то за

(12)

счет кислотообразования поверхностная плотность заряда мицеллы уменьшится на следующую величину:

Да

и '

N е

Л + ЗЛ2 ,

(13)

где е - величина элементарного заряда.

На основе полученных численных оценок зарядовых параметров мицелл казеина в молоке сделан вывод о преобладающей роли стерического фактора в стабилизации мицеллярного казеина. По всей видимости, именно связанная внутри волоскового слоя и частично на его поверхности вода, образуя гидратную оболочку, препятствует агрегации мицелл. Понижение вызывает, кроме непосредственного снижения заряда мицелл, прилегание волосков к-казеина к поверхности и, следовательно, к уменьшению их способности удерживать молекулы воды, понижая тем самым толщину и прочность гидратной оболочки. Постепенное уменьшение величины поверхностного заряда приводит к возможности сближения мицелл до расстояний, на которых начинают проявляться силы межмолекулярного притяжения, и становится возможной их агрегация.

Второй параграф связан с исследованием сычужной коагуляции.

В настоящее время считается установленным, что при постоянном значении кислотности молока ферментативная стадия сычужного процесса достаточно хорошо описывается кинетикой первого порядка с константой скорости к пропорциональной концентрации фермента-катализатора. Тогда, если 3(1) - число нерасщепленных молекул к-казеина, оставшихся на поверхности мицелл к моменту времени X после внесения фермента, то эта функция удовлетворяет следующему кинетическому уравнению:

55(0

Ы

---к-3(1).

(14)

В этом случае заряд, остающийся на мицелле после действия фермента в течение времени X определяется выражением:

(15)

где <7о - средний заряд одного макропептидного остатка.

Проведем оценку снижения поверхностной плотности заряда мицеллы в результате протеолиза. Число волосков, отщепленных с поверхности мицеллы к моменту времени X, в соответствии с (14) равно

(16)

Тогда поверхностная плотность заряда за счет протеолитического действия фермента уменьшится на следующую величину:

_ ?сД0)

где - начальная поверхностная плотность заряда мицеллы.

Ал Я'

за

Отметим, что коагуляция казеина начинается, когда степень протеоли-

5(0)

5(0)

достигает значений 0,6-0,9, что при оценке по формулам

(1), (3), (13), (16) и (17) соответствует эквивалентному уменьшению поверхностного заряда при кислотной коагуляции для значений в диапазоне 5,2 -4,8. Эти результаты можно считать неплохим подтверждением адекватности нашей модели, использующей величину поверхностного заряда в качестве основного параметра, характеризующего стабильность коллоидного казеина.

Третий параграф посвящен исследованию комплексного воздействия кислотного и ферментативного факторов на мицеллу казеина и возможностей их регулирования при кислотно-сычужном способе коагуляции, представляющем особый интерес. Кислотно-сычужное свертывание молока лежит в основе получения особой группы мягких сыров. Преимуществом этих сыров является эффективное использование сырья за счет более полного перехода составных частей молока в сыр, возможность реализации многих из них в свежем виде (без созревания), высокая пищевая ценность, возможность получения продукта различного состава с широкой гаммой вкусовых характеристик. Несмотря на то, что кислотно-сычужная коагуляция положена в основу технологии выработки большой группы молочных продуктов, единая концепция физико-химической сущности и механизма этого процесса отсутствует.

Отметим, что описание совместного действия кислоты и сычужного фермента на мицеллу казеина, приводящее к изменению величины ее заряда, осложняется необходимостью учета взаимного влияния двух процессов. Прежде всего, следует учесть существенную зависимость активности сычужного фермента от кислотности молока. Природа такого влияния в настоящее время не выяснена полностью, что затрудняет его включение в схему модели.

В простейшем случае можно считать, что действие фермента приводит к уменьшению величины заряда, компенсируемого протонами. Тогда величину заряда мицеллы к моменту времени t можно определить следующим выражением:

9(0 = д{0)ехр(-к(рН)1) - еМ/н (ехр(-Л • рН(0) - ехр(-Д • рН,)), (18)

где влияние кислотности на активность фермента формально учтено в виде зависимости константы скорости протеолиза от рН. Вид этой зависимости в наших исследованиях определен на основе экспериментальных данных. Наилучшая аппроксимация получена при помощи выражения следующего вида:

2,05 Л0-4-(В-рН)5-5

к(рН) = -

(19)

1+[0,667 (8-рН)]6 '

Результаты моделирования экспериментальных данных по формуле (18) с зависимостью НрН) вида (19) приведены в таблице 1. При расчетах считалось, что явная коагуляция начинается при достижении величиной д(1) значения 0,2- д(0). Величина рН(1) вычислялась по формулам (7) и (1).

Таблица 1.

Продолжительность индукционной стадии кислотно-сычужной коагуляции X в зависимости от концентраций внесенного сычужного фермента и глюконо-8-лактона.

Концентрация сычужного фермента, мкг/л Концентрация гдл, г/л Результаты расчетов Экспериментальные данные

т, час. РН т, час. РН

0 0 - - - -

13 6,64 4,84 6,29+0,53 4,84±0,00

10 0 5,73 6,65 5,07+1,32 6,65+0,02

13 1,54 5,29 1,32+0,41 5,40±0,00

150 0 0,39 6,65 0,54±0,18 6,65±0,00

13 0,18 6,02 0,18±0,06 6,02±0,04

Хорошо известно, что при сычужном свертывании молока значительное влияние на процесс коагуляции оказывает концентрация ионов кальция в плазме. Поэтому развитая выше модель, вообще говоря, справедлива, лишь при их определенной постоянной концентрации в молоке.

В пятой главе диссертации обоснована гипотеза, согласно которой значительное влияние ионов кальция на сычужную коагуляцию молока можно объяснить дополнительной электростатической стабилизацией казеиновых мицелл за счет частичной диссоциации мицеллярного казеината кальция, которая приводит к появлению дополнительного отрицательного заряда мицелл. При недостатке кальция в растворе его диссоциация из мицелл может существенно увеличить электростатическое отталкивание между частицами, которого оказывается достаточно для сохранения стабильности коллоидного раствора даже при разругаении гидратной оболочки сычужным ферментом.

Первый параграф этой главы посвящен экспериментальному обоснованию выдвинутой гипотезы. В качестве примера рассмотрим опыт с разбавлением молока. Восстановленное обезжиренное молоко разбавлялось дистиллированной водой в 2 и 4 раза. Одновременно готовились контрольные образцы молока, которые отличались добавлением в них раствора хлорида кальция в количестве 0,4 г/л сухой соли. После 24-х часовой стабилизации

образцов при температуре (6±2) °С в опытные и контрольные образцы добавка

лялась стандартная доза молокосвертывающего фермента (МАКСИРЕН ).

В контрольных образцах флокуляция начиналась через 7 минут для молока, разбавленного в два раза, и через 5 минут для молока, разбавленного в четыре раза. В исследуемых образцах через 90 минут после добавления фермента коагуляция не наблюдалась, после чего в них вносился раствор СаСЬ в количестве 0,4 г безводной соли на 1 л молока. Добавление хлорида кальция вызывало практически мгновенное хлопьеобразование.

Такой результат может быть, по-видимому, объяснен тем, что к моменту добавления СаСЬ гидролиз к-казеина на поверхности мицелл и связанное с ним разрушение защитного гидратного слоя уже завершены. С другой стороны, при повышении концентрации кальция, равновесие между диссоциированным и недиссоциированным казеинатом кальция смещается в сторону рекомбинации ионов кальция с диссоциированным мицеллярным казеинатом кальция, что снижает дополнительный отрицательный заряд мицелл. В результате мицеллы полностью дестабилизируются и дальнейшая кинетика коагуляции лимитируется диффузионной стадией, характерное время которой определяется диффузионной подвижностью мицелл и средним расстоянием между ними и, по оценкам, имеет величину порядка секунды.

Интересно, что разбавление молока раствором хлоридов натрия и калия, имеющим примерно такую же ионную силу, как и восстановленное молоко, приводит лишь к увеличению дополнительной дозы хлорида кальция, вызывающего флокуляцию. Такой результат может быть объяснен понижением активности ионов кальция за счет связывания с избыточным количеством хлорид-ионов.

Данная гипотеза может быть применена и для объяснения особенностей влияния термической обработки молока или добавления в молоко солей многоосновных кислот.

Во втором параграфе предложена количественная модель дополнительной электростатической стабилизации казеиновых мицелл в молоке. Известно, что кальций может химически связываться с фосфосериновыми группами белков казеиновых мицелл. Такие группы в заметном количестве присутствуют в а- и Р-казеинах. Образующееся при этом соединение, вообще юворя, непостоянного состава, принято называть казеинатом кальция. Если предположить, что связывание кальция с фосфосериновыми группами молекул казеинов представляет собой обратимый процесс, то реакцию диссоциации-рекомбинации казеината кальция можно условно представить в виде:

Са CAS <==± Са2+ + CAS2", (20)

где - константа диссоциации (первого порядка); - константа рекомбинации (второго порядка); условное обозначение CAS выбрано для представления «молекулы» казеина.

Кинетика диссоциации в случае справедливости реакции (20) описывается следующими уравнениями:

При этом концентрация ионов кальция считается параметром, варьируемым экспериментатором.

Система дифференциальных уравнений (21) описывает кинетику изменения дополнительного электростатического заряда мицелл, пропорционального концентрации ионизированных молекул казеинов [CAS При заданной концентрации ионов кальция в молоке из этих уравнений легко выразить равновесное значение дополнительного заряда. Действительно, константа равновесной диссоциации для реакции (20) в соответствии с (21):

_Учтем, что

[Са CAS] + [CAS2~]=[C],

(22)

(23)

где [С] - полная молярная концентрация способных к реакции типа (20) фос-фосериновых групп казеинов.

Подставляя (23) в (22) и выражая [CAS получим следующее выражение для равновесного значения дополнительного заряда мицелл, возникающего при диссоциации мицеллярного казеината кальция:

г2-,_л„т, лг

q^o = ^VmNA[CAS£-] = 2eVmNA

(24)

л+[Са ]

где е - величина элементарного заряда; Ут - объем мицеллы; N4 - число Аво-гадро.

О 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Время, с

Рис. 5. Термограммы процесса сычужной коагуляции в зависимости от степени разведения восстановленного обезжиренного молока дистиллированной водой и концентрации фермента.

1 - Неразведенное молоко, двойная концентрация фермента

2 - Молоко, разведенное в два раза, четырехкратная концентрация фермента

3 - Молоко, разведенное в два раза, восьмикратная концентрация фермента

На рис. 5 представлены термограммы сычужного свертывания молока с нормальной и пониженной, за счет разведения, концентрациями кальция.

Как видно из рисунка, увеличение степени разведения молока приводит к значительному увеличению продолжительности коагуляции, что, на наш взгляд, связано со значительным уменьшением концентрации ионов кальция. Вместе с тем, увеличение концентрации фермента приводит к пропорциональному сокращению продолжительности коагуляции даже при недостатке ионов кальция в молоке. На основе последнего факта было сделано предположение о существовании протеолитическото действия фермента по отношению к и казеинам, расположенным внутри мицеллы. При этом отщепление макропептидных участков с большим содержанием фосфосериновых групп приводит к снижению дополнительного заряда, возникающего при недостатке ионов кальция. Важно отметить, что этот эффект наблюдается, как при использовании ферментов с низкой протеолитической избирательностью (ФРОМАЗА 2200® КГ-50), так и чистого химозина (МАКСИРЕН®).

Заряд, остающийся на поверхности мицеллы после действия фермента в течение времени X определяется выражением:

^(') = 9*0ехР(~*.*>[£„,] 0, (25)

где д$о - начальный заряд мицеллы; кцо - константа скорости протеолиза к-казеина, - относительная концентрация химозина для нормаль-

ной дозы фермента).

Изменение величины дополнительного заряда может быть представлено аналогично:

<?са,С) = ^о ] 0, (26)

где -заряд, определяемый выражением (24); - константа скорости дополнительного протеолиза.

Предположим, что заряд, характеризующий коллоидную стабильность мицеллы, представляет собой сумму поверхностного и дополнительного зарядов. Тогда потенциальная энергия отталкивания мицелл, характеризующая их коллоидную стабильность, пропорциональна квадрату этого заряда:

С/(0 = Р[?5(0 + 9«(0]2, (27)

где Р - константа, определяемая физическими параметрами задачи. Для непосредственных расчетов выражение (27) лучше записать в виде:

(28)

энергетических единицах;

- константа, определяемая выражениями (24)-(27).

На рис. 6 представлены результаты расчетов стабильности мицелл казеина по формуле (28) при различных значениях концентрации ионов кальция и дозы внесенного фермента. При моделировании считалось, что нару-

шение стабильности коллоидной системы происходит при понижении потенциальной энергии отталкивания мицелл до величины тепловой энергии и(1)<кТ, где к - постоянная Больцмана, Г - абсолютная температура. На рис. 6 моменту начала коагуляции соответствует пересечение кривой потенциальной энергии с пунктирной линией, определяющей величину тепловой энергии.

Рис. 6 Расчеты зависимости продолжительности сычужной коагуляции от концентрации ионов кальция Параметры кривых 1-3 те же, что для рис 5

Из сравнения рис. 6 с рис. 5 видно, что полученная модель достаточно хорошо описывает зависимость сычужного процесса от концентрации ионов кальция.

В результате проведенных исследований на данном этапе было установлено, что понижение активности ионов кальция в молоке позволяет существенно сдвинуть во времени начало явной коагуляции казеина, разделив тем самым процесс сычужной коагуляции молока на две основных стадии: скрытую - индукционную и стадию флокуляции.

В третьем параграфе проанализированы технологически обоснованные способы понижения концентрации ионов кальция в молоке. Выяснено, что наиболее эффективным, с технологической точки зрения, способом понижения концентрации ионов кальция в молоке является совместное действие тепловой обработки молока при повышенной температуре (97-100) °С и внесение солей многоосновных кислот, способных связывать ионы кальция в виде нерастворимых или малорастворимых соединений. Например, двузаме-щенная соль фосфата натрия, КазНРОд, (ДНФ) широко используется в пищевой промышленности. Внесение ДНФ в молоко приводит к уменьшению

концентрации свободных ионов кальция. Действительно в результате реакции обмена

Ыа2НР04 + Са2+ -> СаНР04 + 2№4 (29)

из-за относительно низкой растворимости гидрофосфата кальция при нейтральных значениях рН раствор обедняется ионами кальция и обогащается ионами натрия.

Существуют и другие эффективные методы контроля содержания растворимого кальция в молоке такие, например, как диализ в присутствии без-кальциевого буфера или ионообменное понижение концентрации ионов кальция, но они являются гораздо более затратными.

Шестая глава, диссертации посвящена анализу и развитию методов численного моделирования процессов, протекающих при переработке молока.

В первом параграфе проанализированы особенности диффузии в неоднородных средах. Диффузия является одним из основных процессов, определяющих протекание различных технологических стадий переработки молока. Например, именно диффузией молекул сычужного фермента, в первую очередь, определяется кинетика протеолитической стадии сычужного процесса. Диффузионный подход лежит в основе описания таких процессов, как просаливание сгустка или внесение в него различных наполнителей. При этом описываемые системы являются крайне неоднородными.

Обычно считается, что в результате диффузии при отсутствии внешних силовых полей концентрация частиц с течением времени должна выравниваться во всем пространстве. Однако, такое выравнивание не обязательно будет происходить, если коэффициент диффузии не остается постоянным во всем пространстве. В общем случае, кроме взаимодействия частиц с внешними силовыми полями, нужно учитывать взаимодействия между диффундирующими частицами и их окружением, включая энергии активации и усредненные вклады от флуктуирующих сил, порождающих сам процесс диффузии. И, если в случае однородной изотропной диффузии такие вклады усредняются до нуля, то при наличии градиента диффузионных свойств эти взаимодействия не обязательно должны усредняться полностью. Грубо говоря, если имеются две области с сильно отличающимися коэффициентами диффузии для диффундирующей частицы, и она может без труда переходить из одной в другую, то после установления равновесия, частица будет проводить большее время в той области, где она диффундирует «медленнее».

На основе анализа диффузионного уравнения показано, что при равновесии отношение времен нахождения частицы в этих двух областях равно обратному отношению коэффициентов диффузии. Учитывая, что для не очень высоких концентрации частиц их отношение должно определяться также, можно получить следующее выражение для константы скорости про-теолитичеек-ой фазы сычужного процесса (14):

а-(р + Г

где ka - константа скорости протеолиза при бесконечном разбавлении мииел-

Моделирование экспери-

о os о 15 0 25 оз5 ментальных данных дает вполне

удовлетворительные результа-Рис. 7. сравнение экспериментальных данных и ты. Д щ данньж, приведенньк

Точки - экспериментальные данные.

Во втором параграфе шестой главы рассмотрена задача о моделировании процесса обогащения термокислотного сгустка ферментными системами микроорганизмов. Хотя этот процесс не связан явно с коагуляцией казеина, он является важной составной частью технологии выработки новых мягких сыров на основе термокислотных молочных сгустков, а также сгустков, полученных на основе описанной в последней главе диссертации технологии с управляемой коагуляцией.

Первая стадия обогащения - помещение прессованного и формованного сгустка в обогащенный микроорганизмами раствор. Как показывает эксперимент, насыщение поверхностного слоя сыра происходит примерно за 12 часов, и концентрация микроорганизмов в приповерхностном слое становится примерно в 2000 раз больше, чем в середине сыра. Поэтому диффузией микроорганизмов во внутреннюю область сыра на этой стадии можно пренебречь. Затем сыр вынимается, и дальнейший процесс - вторая стадия -представляет собой выравнивание концентрации бактерий внутри образца, происходящее в результате диффузии и одновременного размножения микроорганизмов. Очевидно, что в течение второй стадии в результате жизнедеятельности бактерий изменяется также и биохимический состав сыра, однако рассмотрение этого процесса выходит за рамки модели.

Количественно процесс насыщения поверхностного слоя можно описать следующей системой уравнений, сходной с (8):

лярного раствора, [£] - концентрация молекул фермента, а

К ,1

определяется отношением коэффициентов диффузии молекул фермента в молочной плазме и внутри мицеллы Д„.

расчеча по формуле (30).

нарис.7, ¿о=1,8Т0 3, éf=2,4.

— = у(В'-В) + ц—Я-РЯ2 X,

Первое слагаемое правой части первого уравнения системы (31) приближенно описывает диффузионное проникновение бактерий в приповерхностный слой. Скорость проникновения считается пропорциональной разности концентраций молочнокислых бактерий в растворе и в поверхностном слое В (в пересчете на влагу в сыре). Второе слагаемое этого уравнения отвечает за рост популяции бактерий в поверхностном слое в результате размножения, в нем учитывается зависимость скорости размножения от количества «пищи» - концентрации лактозы в растворе Ь (считается, что концентрация лактозы в растворе и обогащенном влагой поверхностном слое сыра, в пересчете на влагу в сыре, - одинакова). Третье слагаемое - ферхюльстовский член самоограничения популяции, описывающий «каннибализм» в перенаселенной системе.

.Второе уравнение системы определяет скорость роста популяции бактерий в растворе, причем считается, что убыль числа бактерий из-за их перехода в поверхностный слой сыра не может существенно изменить концентрацию микроорганизмов в растворе.

Третье уравнение описывает уменьшение концентрации лактозы в растворе в результате жизнедеятельности бактерий.

Параметры модели имеют тот же смысл, что и в уравнениях

системы (8). Величина у является удельной скоростью проникновения бактерий в поверхностный слой сыра; V - соответствует среднему числу молекул лактозы, потребляемой одной бактерией в процессе деления.

Можно считать, что после вынимания сыра из раствора начинается стадия выравнивания концентрации бактерий по объему сыра, которая сопровождается, по крайней мере на первом этапе, размножением бактерий. Этот процесс может быть представлен следующим образом.

Пусть - концентрация бактерий в некоторой точке, характери-

зуемой координатами внутри сырного сгустка в момент времени

(рис.2). Изменение значения этой функции со временем может быть вызвано двумя причинами: диффузией и ростом популяции бактерий:

(32)

(33)

Диффузионный поток можно представить следующим образом:

д В{х,у,г,{) | д1В{х,у,2',() | 82В{х,у,г-,1)

дх1

'¿фзюп у ил ду

где - коэффициент диффузии для бактерий в сыре.

Слагаемое, описывающее размножение бактерий выглядит так же, как в уравнениях системы (31):

Ы

Цх,у,ги)

е„рл*ш, Цх,у,г;1) + Х

В{х,у,г,г)-$В\х,у,г,г) (34)

где - концентрация лактозы в выбранной точке, изменение которой

со временем можно представить аналогичным способом:

J рори1ашп

где Di - коэффициент диффузии для молекул лактозы в сыре.

Окончательно получим следующую систему двух нелинейных уравне ний в частных производных для описания изменения концентрации микроор ганизмов в сыре в течение второй стадии:

где г={х,у,х) - радиус-векл ор выбранной точки.

Граничные условия задачи могут быть выбраны с учетом отсутствия потоков на геометрических границах сыра. Начальные условия определяются решением системы (31).

Рассмотрим одномерную модель второй стадии. Будем считать, что в течение первой стадии накопление бактерий происходило лишь в двух противоположных гранях сыра (остальные четыре были изолированы от раствора). В этом случае система (37) заметно упрощается:

На рис. 8 показано графическое представление решения системы (38) для следующего набора параметров: а=10 см, £>«=0,002 см2/час, А =0,1 см2/час, Цх.0)=20 г/дм3, а=5 г/дм3, ц—0,05 час-1, у=5, Р=0,0002 дм3/г. Видно, что размножение бактерий прекращается примерно после трех суток выдержки (после истощения запаса лактозы в сыре), а выравнивание концентрации микроорганизмов происходит примерно через 10 суток.

Рис. 8. Зависимость концентрации бактерий от времени во внешнем (1) и среднем (2) слоях Точки - экспериментальные данные.

Третий параграф посвящен анализу и развитию численных методов, используемых для моделирования структуры молочного сгустка. Использование модели поверхностного заряда для моделирования процесса свертывания молока ограничивается описанием лишь первой, индукционной, стадии коагуляции. На этапе формирования сгустка необходим подход, способный описать структурные изменения среды. К методам моделирования, учитывающим геометрию процесса, относятся численные методы молекулярной динамики, например, метод броуновских траекторий или метод Монте-Карло.

Распространенной компьютерной процедурой моделирования формирования структурных свойств в процессе агрегации коллоидных частиц является метод броуновских траекторий. Его основой является численное моделирование движения взаимодействующих частиц, задаваемого уравнениями Ланжевена. Так для системы из Лчастиц массы т:

Здесь, г, - радиус-вектор г -той частицы, / - время, Т./г^) - сила, действующая между частицами I и ], находящимися на расстоянии г,р ¥,и - стохастическая сила, действующая на частицу /, и Н, - сила, обусловленная гидродинамическими взаимодействиями частиц.

С учетом малой инертности мицелл средняя равнодействующая сила, действующая на каждую частицу, может считаться равной нулю для любого момента времени из-за полной диссипации энергии за счет гидродинамического трения, а гидродинамические силы Н, аппроксимируются простым законом Стокса. В этом случае алгоритм движения частиц примет следующую простую форму:

(40)

где - коэффициент вязкого трения для изолированных сферических частиц,

N

- смещение под действием случайной силы, которое может

1=1

быть рассчитано, например в рамках численной модели, разработанной в диссертации для моделирования времен распределения первых контактов мицелл; Л/ - шаг по времени, который выбирается таким образом, чтобы сила оставалась практически постоянной в течение шага интегрирования.

Основным преимуществом описанного выше метода является то, что время входит в схему вычислений явно. Это позволяет получать временные зависимости величин, характеризующих процесс, непосредственно во время итераций. Полученная на основе применения физических принципов, броуновская траектория в конфигурационном пространстве также физическая, что означает непрерывная, как и весь процесс движения. Но с другой сторо-

г,(г+д/)=г1(0+-Р,(')+1Ц',Л0

ны использование явной временной сетки налагает ограничение на частоту выборки.

При использовании метода Монте-Карло нет необходимости учитывать полный физический путь, таким образом, можно выбирать конечные изменения конфигурации системы и, следовательно, значительно увеличить эффективность выборки. Метод Монте-Карло, используемый для имитации атомных и молекулярных ансамблей, основан на построении цепи Маркова, где предельное распределение является распределением Больцмана в рассматриваемом ансамбле. Задавая потенциальную энергию взаимодействия частиц в системе и, можно получить явный вид больцманского распределения и записать вероятность принятия нового состояния системы после прыжка следующим образом:

где - потенциальная энергия новой конфигурации, - потенциальная энергия старой конфигурации.

Таким образом конфигурации, переводящие систему в состояние с меньшей потенциальной энергией, принимаются с вероятностью, равной единице, а изменения конфигурации, приводящие к повышению энергии системы, принимаются с вероятностью ехр(-Ди/кТ). Такой подход позволяет учитывать возможный переход системы через потенциальный барьер.

Выполненные в диссертации оценочные расчеты позволяют надеяться на то, что комбинирование описанных алгоритмов может стать эффективным инструментом для изучения структуры молочных сгустков, когда необходимо учесть значительное количество взаимодействующих частиц. Действительно, с одной стороны, коагуляция молока зависит от развития во времени дестабилизирующего фактора, связанного с нарастанием кислотности или протеолитическим действием молокосвертывающих ферментов, но, с другой стороны, стадия явной коагуляции казеина в молоке начинается после того, как мицеллярная система практически полностью дестабилизирована. В этом случае потенциал взаимодействия между частицами можно считать чисто связывающим и не зависящим от времени, а образующаяся структура геля, определяющая его динамические свойства, является одной из возможных больцмановских равновесных систем.

В четвертом параграфе проведен численный анализ особенностей поведения жировой фазы молока.

Все приведенные ранее рассуждения касались, в основном, описания поведения обезжиренного молока, однако коагуляционные свойства цельного молока заметно зависят также от поведения его жировой фракции, которая может изменять свою структуру в течение длительных производственных процессов. Отстаивание сливок, например, проявляется во многих технологических процессах. Оно может играть как положительную (сепарирование), так и отрицательную (хранение) роль. Например, при получении большинства продуктов технологическая схема включает операции, связанные с хране-

(41)

нием молока или нормализованных смесей. Однако во время хранения могут происходить нарушения в равномерности распределения жира по всей массе молока. Как следствие, возможно возникновение неравномерности распределения жира в готовом продукте. Похожие проблемы могут возникать и в процессах переработки молока, требующих длительного времени выдерживания, таких, например, как индукционный период кислотной или кислотно-сычужной коагуляции при производстве сыров.

Теоретическое описание данного процесса основывается, как правило, на применении закона Стокса для сферических жировых шариков.

Однако следует отметить, что расчет скорости отстаивания для отдельных жировых шариков с наиболее часто встречающимся диаметром 3-6 мкм дает совершенно нереальные, на несколько порядков больше экспериментальных, периоды отстаивания. Поэтому обычно в формулу Стокса предлагается подставлять радиусы конгломератов, образующихся из жировых шариков в процессе седиментации, которые могут достигать 200 мкм и более. Нетрудно догадаться, что в этом случае скорость отстаивания определяется, в основном, скоростью образования конгломератов из жировых шариков в молоке. Очевидно, что процесс образования конгломератов зависит от начального распределения жировых шариков по размерам. Действительно, если в начальном распределении присутствуют достаточно крупные шарики, то из-за высокой скорости их всплывания конгломераты образуются значительно быстрее, следовательно, быстрее протекает весь процесс отстаивания, и, значит, скорость отстаивания сливок должна быть очень чувствительна к начальному распределению. Оценочные расчеты, в соответствии с отмеченными выше положениями, показывают, что наличие в распределении всего лишь около 1% шариков радиусом 6-10 мкм уменьшает время отстаивания на порядок по сравнению с распределением, в котором жировые шарики имеют максимальный радиус примерно 5 мкм. Между тем, как известно из опыта, времена отстаивания не слишком различаются для различных начальных распределений жировых шариков. Кроме того, вместо увеличения с течением времени наблюдаемой скорости отстаивания из-за лавинообразного процесса агрегации, она остается практически постоянной, так как толщина отстоявшегося слоя сливок за одинаковые промежутки времени увеличивается примерно на одну и ту же величину.

Можно предположить, что структура жирового конгломерата в процессе отстаивания близка к фрактальной. Поэтому, при использовании формулы Стокса, плотность жира следует заменять на эффективную плотность р, которую можно рассчитать по формуле, справедливой для фрактальных кластеров:

где Б - фрактальная размерность, Гц - средний радиус жирового шарика, р, -плотность молочной плазмы, плотность жирового шарика.

(42)

Кроме изменения плотности конгломерата необходимо также учитывать изменение вязкости среды, в которой всплывает конгломерат, по мере увеличения его размера. Действительно, для маленьких шариков вязкость среды будет определяться вязкостью плазмы, тогда как для больших необходимо учитывать влияние частиц эмульсии.

На основе приведенных выше рассуждений можно получить достаточно простое выражение, описывающее скорость образования жирового слоя для фрактальной модели. Она определяется следующим выражением:

где /о - массовая доля жира молока, - массовая доля жира отстоявшихся сливок.

На рис. 9 изображены зависимости толщины слоя сливок с максимальной жирностью от времени для двух различных начальных распределений, в одном из которых присутствуют частицы радиусом до 8 мкм, а во втором максимальный размер жирового шарика ограничен величиной 5 мкм. Показана также прямая тангенс угла наклона которой определяется скоростью, рассчитанной по формуле (43). Как видно, формула хорошо описывает процесс отстаивания, если пренебречь нелинейностью начальной стадии седиментации.

Седьмая глава посвящена практической реализации результатов исследований.

В первом параграфе этой главы рассмотрены практические аспекты использования результатов, полученных при модельных расчетах.

Расчеты, приведенные на основе полученной в четвертой главе модели поверхностного заряда мицелл, применялись для выбора оптимального соотношения вносимых доз заквасок и протеолитических ферментов при получении оценок в рамках заданного времени первичной стадии процесса коагуляции или для минимизации продолжительности протекания первичной стадии при заданных базовых условиях свертывания молока. Эти результаты использовались для разработки технологии производства новых видов мягких кислотно-сычужных сыров, разработанных в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности, таких как «Кемеровский» (ТУ 9225028-02068315-97), «Южный» (ТУ 9225-030-02068315-98), «Искитимский» (ТУ 9225-031-02068315-98), «Лесной» (ТУ 9225-032-02068315-98).

Рис. 9 Графическая зависимость толщины слоя сливок от времени отстаивания для различных начальных распределений.

Результаты, полученные при моделировании процесса обогащения термокислотного сгустка биологически активными добавками использовались при разработке технологии новых мягких термокислотных сыров: «Дачный» (ТУ 9225-033-02068315-98), «Альпийский» (ТУ 9225-03502068315-99), «Новинка» (ТУ 9225-067-02068315-2001).

Во втором параграфе развита концепция создания нового технологического подхода к производству молочных белковых продуктов на основе управляемой сычужной коагуляции.

В результате исследований, проведенных на этапе изучения первичной стадии сычужной коагуляции, установлено, что понижение активности ионов кальция в молоке любым доступным способом позволяет существенно сдвинуть во времени начало явной коагуляции казеина, разделив тем самым процесс сычужной коагуляции молока на две основных стадии: скрытую, индукционную, и стадию флокуляции.

На этой основе нами разработан возможный подход к непрерывно-поточной технологии с управляемой коагуляцией. Основное достоинство этой технологии заключается в том, что она предоставляет возможность осуществлять свертывание молока в выбранное технологом в достаточно широком интервале время.

Сущность нашего подхода заключается в том, что в результате проведения индукционной ферментативной стадии при недостатке ионов кальция в молоке (созданной любым подходящим способом) создается метастабильный коллоидный раствор пара-казеиновых мицелл, который затем может быть в любое время быстро переведен в форму сгустка либо путем увеличения каким-либо способом концентрации ионов кальция в растворе, либо путем увеличения кислотности раствора с целью создания повышенной концентрации ионов кальция за счет растворения мицеллярного коллоидного фосфата кальция.

Данный подход к получению молочного сгустка позволяет вырабатывать белковые молочные продукты обогащенные сывороточными белками и различными биологическими пищевыми добавками, вносимыми в молоко на нужной стадии обработки и придающими конечному продукту желаемые свойства.

На рис. 10 приведена примерная технологическая схема производства таких белковых продуктов. Обезжиренное молоко пастеризуют при температуре около 100 °С с выдержкой 4-5 минут. Режим высокотемпературной пастеризации применяется для снижения концентрации растворимого кальция, что необходимо для получения сгустка в виде отдельных хлопьев белка в заданный момент времени. Кроме того, такой режим пастеризации позволяет обогатить готовый продукт сывороточными белками, улучшая его пищевую ценность и повышая выход. Также для понижения концентрации ионов кальция в молоко перед ферментацией не вносится раствор хлорида кальция. Если после этого концентрация ионов кальция превышает 2 ммоль/л, в молоко

необходимо добавить двузамещенную соль фосфата натрия в количестве, необходимом для понижения концентрации до контрольной величины.

В охлажденное молоко вносят сычужный фермент в количестве, которое определяется температурой и планируемым временем резервирования метастабильного раствора. В целях экономии дорогостоящего фермента минимальное время резервирования, необходимое для завершения индукционной протеолитической фазы сычужного процесса можно увеличить. Молоко с ферментом резервируют заданное время, минимум которого определяется продолжительностью протеолитической фазы сычужного процесса при выбранной концентрации фермента и температуре (формулы (14) и (38)), а максимум - способностью фермента уменьшать дополнительный заряд мицеллы после завершения основной протеолитической фазы (формулы (26) и (28)).

В нужный момент времени молоко подают в ванну для приготовления сгустка. Туда же вносят зарядопонижающий агент (раствор хлорида кальция или кислый агент, например, сыворотку, заквашенную ацидофильной палочкой). При использовании сыворотки, ее подают в ванну до достижения активной кислотности молока примерно 5,4 ед. рЛ с одновременным перемешиванием. В течение 1-2 минут происходит обильное хлопьеобразование с последующим осаждением хлопьев белка на дно ванны. Отделившуюся сыворотку, которая может использоваться в дальнейшем, откачивают. При использовании в качестве зарядопонижающего агента раствора хлорида кальция, отделение сыворотки проводят несколько дольше, чем при использовании кислоты.

В качестве примера, на основе полученных результатов исследований разработана технология творожного десерта (заявка № 2004110647/13) повышенной пищевой и биологической ценности с получением белковою сгустка в заданный момент времени.

Рис 10 Технологическая схема производства молочного белкового продукта

По сравнению с классическими творожными изделиями десерт имеет более высокое значение активной кислотности: 5,4 ед. рН при внесении сыворотки сквашенной ацидофильной палочкой и 6,4 ед. рН - при внесении раствора хлорида кальция, что является более благоприятной средой для би-фидобактерий и позволяет получать более широкий ряд вкусовых сочетаний.

При получении творожной основы образование сгустка в виде отдельных хлопьев белка способствует быстрому отделению сыворотки и исключает стадии разрезки и вымешивания сгустка. Результаты сравнения синерети-ческой способности полученных сгустков с классическими сычужными сгустками показывают, что синеретическая способность опытных образцов значительно выше, чем у контрольных. За счет высокой температуры пастеризации опытных образцов, получаемая сыворотка содержит меньше сухих веществ и белка.

Разработанные технологические приемы можно сравнительно легко, на наш взгляд, адаптировать для разработки непрерывно-поточных технологий многих новых белковых молочньгх продуктов, однако этот вопрос требует дальнейших исследований.

ВЫВОДЫ

1. Разработана автоматизированная установка для комплексного экспериментального исследования коагуляции молока. Изучено совместное влияние концентраций молокосвертывающих ферментов в диапазоне 0,5~5 г на 100 кг молока, молочного белка в диапазоне 0,75+6 кг на 100 кг модельного молока, вносимых солей KCl, NaCl, СаСЬ, Na2HP04 в диапазоне 5-50 моль/л, а также предварительной тепловой обработки молока в диапазоне 5-95 °С на величину рН, продолжительность образования и качество сгустка.

2. Разработан термографический метод мониторинга коагуляции. Метод заключается в измерении разности температур между двумя помещенными в молоко термометрами, один из которых подогревается внешним источником тепла. Коагуляция молока приводит к заметному уменьшению конвекционного теплоотвода, а, следовательно, к увеличению разности температур. На основе метода создан ряд устройств, позволяющих непосредственно в сырной ванне проводить неразрушающий контроль коагуляции молока на протяжении всего процесса или точно фиксировать момент начала гелеобразования.

3. Разработана математическая модель индукционной стадии коагуляции молока. Устойчивость коллоидного раствора казеина обеспечивается как за счет кулоновского отталкивания, так и за счет стерической стабилизации в результате образования плотной гидратной оболочки при взаимодействии воды с гидрофильными группами к-казеина, а основной причи-

ной обоих стабилизирующих факторов является возникновение отрицательного заряда мицеллелл в результате диссоциации гидрофильных групп гликомакропептидных остатков. Поэтому, в качестве основного параметра, описывающего коагуляционную устойчивость мицелл, выбрана величина их поверхностного заряда. Такой подход позволяет рассчитывать продолжительность индукционного периода кислотной, сычужной и совместной кислотно-сычужной коагуляции. Получены выражения для расчета продолжительности коагуляции в зависимости от активности и дозы вносимых заквасок и молокосвертывающих ферментов. Проведенные расчеты использованы при проектировании новых мягких сыров.

4. Установлено, что понижение активности ионов кальция в молоке любым доступным способом ниже величины 2 ммоль/л позволяет существенно сдвинуть во времени начало явной коагуляции молочного казеина, разделив тем самым процесс сычужной коагуляции молока на две основных стадии: скрытую (индукционную) и стадию флокуляции.

5. Разработана количественная модель сычужного свертывания молока с учетом влияния ионов кальция. Значительное влияние ионов кальция на сычужную коагуляцию молока можно объяснить дополнительной электростатической стабилизацией казеиновых мицелл за счет частичной диссоциации мицеллярного казеината кальция, которая приводит к появлению дополнительного отрицательного заряда мицелл. При недостатке кальция в растворе его диссоциация из мицелл может существенно увеличить электростатическое отталкивание между частицами, которого оказывается достаточно для сохранения стабильности коллоидного раствора даже при разрушении гидратной оболочки сычужным ферментом. Получены оценки влияния концентрации ионов кальция на продолжительность индукционной стадии коагуляции. Показано, что повышение концентрации ионов кальция до величины 20 ммоль/л приводит к насыщению зависимости от нее продолжительности индукционного периода сычужной коагуляции.

6. Выдвинута гипотеза о существовании протеолитического действия молоковертывающих ферментов по отношению к а- и Р-казеинам,

расположенным внутри мицеллы. При этом отщепление пептидных участков с большим содержанием фосфосериновых групп приводит к снижению дополнительного заряда мицелл, возникающего при недостатке ионов кальция.

7. На основе анализа особенностей диффузии в неоднородных средах

предложен возможный механизм протеолитической стадии сычужного процесса, описывающий зависимость продолжительности индукционной стадии коагуляции от объемной доли мицелл казеина в широком диапазоне (0 < ф < 0,4).

8. Представлен ряд численных компьютерных моделей технологических процессов, связанных с переработкой молока. Разработан метод расче-

та кинетики обогащения термокислотного сгустка биологически активными микроорганизмами, учитывающий их диффузию в сгустке и размножение. Предложен комбинированный метод моделирования структуры молочных сгустков в течение процесса коагуляции, основанный на комбинации метода броуновских траекторий и метода Монте-Карло. Разработана численная модель отстаивания сливок, учитывающая фрактальный характер конгломератов жировых шариков и позволяющая рассчитывать толщину отстоявшегося жирового слоя.

9. Предложена концепция нового технологического подхода к производству молочных белковых продуктов. Сущность этой концепции заключается в управлении сычужной коагуляцией за счет разделения индукционной и флокуляционной стадий этого процесса путем контроля концентрации ионов кальция. Созданный при недостатке ионов кальция метаста-бильный коллоидный раствор пара-казеиновых мицелл может быть в заданный момент времени быстро переведен в форму сгустка либо добавлением хлорида кальция, либо повышением кислотности раствора. Полученный таким способом сгусток обладает технологическими свойствами близкими к термокислотному или термокальциевому, однако отличается низкой температурой свертывания ( ЗО°С), что дает возможность его обогащения живыми культурами уже в процессе свертывания. Одним из основных достоинств метода является возможность реализации на его основе непрерывно-поточных технологий производства молочных белковых продуктов.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: Монографии

1. Осинцев A.M. Теоретическое и экспериментальное исследование процессов, лежащих в основе свертывания молока. КемТИПП, Кемерово, 2003, 120 с.

2. Осинцев A.M. Развитие фундаментального подхода к технологии молочных продуктов. КемТИПП, Кемерово, 2004,152 с.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

3. Остроумов ЛА., Брагинский В.И., Осинцев A.M., Боровая ЕА. Численное моделирование процесса отстаивания молочного жира. Хранение и переработка сельхозсырья, 2000, №12, с. 11-15

4. Остроумов Л.А., Брагинский В.И., Осинцев A.M., Боровая ЕА Структура и коагуляционные свойства белков молока. Хранение и переработка сель-хозсырья, 2001, №8, с. 41-46

5. Помозова ВА, Брагинский В.И., Осинцев A.M. Математическое моделирование процесса размножения дрожжей при производстве слабоалкогольных напитков. Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №2, с. 45-48

6 Осинцев А М , Брагинский В И , Остроумов Л А Моделирование индукционной стадии коагуляции мотока I Кислотная коагуляция Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №7, с 9-13

7 Осинцев А М, Брагинский В И, Остроумов Л А, Абрамова М П Моделирование индукционной стадии коагуляции молока II Сычужная коагуляция Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №8, с 11-14

8 Осинцев А М , Брагинский В И, Остроумов Л А , Громов Е С Использование методов динамической реологии для исследования процесса коагуляции молока Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №9, с 46-50

9 Осинцев А М, Брагинский В И, Остроумов Л А, Абрамова М П Моделирование индукционной стадии коагуляции молока III Кислотно - сычужная коа1уляция Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, №5, с 21-23

10 Осинцев А М , Брагинский В И, Остроумов Л А, Шабарчина Е Ю Методы численного моделирования гелеобразования в молоке Хранение и переработка сельхок:ырья, 2003, №8, с 65-68

11 Осинцев А М , Брагинский В И, Остроумов Л А , Громов Е С , Иваненко О В Методы мониторинга гелеобразования в молоке Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, №9, с 60-63

12 Осинцев AM Анализ новых технологий в сыроделии Сыроделие и маслоделие, 2004, №1, с 2-4

13 Осинцев AM, Qvist K.B Исследование механизма протеолитической стадии энзиматической коагуляции молочного казеина Коллоидный журнал, 2004, т 66, №2, с 223-227

14 Осинцев А М , Брагинский В И , Остроумов Л А , Иваненко О В Определение момента начала гелеобразования в молоке методом контроля температуры подогреваемого резистора Сыроделие и маслоделие, 2004, №3, с 1819

Статьи в зарубежных изданиях

15 Osmtsev A M, Purtov P А, Doktorov А В Theory of Geminate Recombination of Radical Pairs with Instantaneously Changing Spin Hamiltonian IV Stimulated Polarization of Nuclei in Switched External Magnetic Field Chem Phys, 1994, v 185, p 281-295

16 Osmtsev A, Popov A, Fuhs M, Mobms К Spin Dynamics in Strongly Coupled Spin-Correlated Radical Pairs Stochastic Modulation of the Exchange Inter action and ST-1 Mixing in Different Magnetic Fields Appl Magn Reson, 2001, V 20, P 111-135

17 Osmtsev A M, Qvist К В A Mechanism Describing the Proteolytic Stage of Renneting Over a Broad Range of Casein Micelle Concentration IDF Symposium on Cheese Book of abstracts, Prague, 2004

18 Popov A V, Osmtsev A M Quasistatic Regime in a Region of Intermediate Values of Rotational Diffusion Rate The 67-th Meeting of the Israel Chemical Society Book of abstracts, Jerusalem, 2002, p 302

19. Остроумов Л.А., Осинцев A.M., Брагинский В.И. Развитие фундаментальных основ технологий сыроделия. Известия Армянской сельскохозяйственной академии, Ереван, 2003, №3/4, с. 150-153.

Научные труды института и другие издания

20. В.И. Брагинский, А.В. Комаров, A.M. Осинцев. Способ определения параметров дифференциального калориметра. В кн.: Новые технологии и продукты (сборник научных трудов). Кемерово, 1998, с. 208-210.

21. ЕА Боровая, В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. Численное моделирование кинетики отстаивания сливок. В кн.: Проблемы и перспективы здорового питания (сборник научных трудов). Кемерово, 2000, с. 107.

22. Е.А. Боровая, В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. Кинетическая модель индукционного периода кислотной коагуляции молока. В кн.: Технология продуктов повышенной пищевой ценности (сборник научных трудов). Кемерово, 2000, с. 42.

23. ЕА Боровая, В.И. Брагинский, AM. Осинцев. К вопросу о правомерности использования стоксовой скорости в описании процесса отстаивания сливок. В кн.: Проблемы и перспективы здорового питания (сборник научных трудов). Кемерово, 2000, с. 106.

24. ЕА Боровая, В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. К вопросу о возможном механизме отстаивания сливок. В кн.: Биотехнология и процессы пищевых производств (сборник научных работ). Кемерово, 2000, с. 59.

25. ЕА Боровая, В.И. Брагинский, AM. Осинцев. Использование модели "липких" жестких сфер для определения индукционного периода сычужной коагуляции молока. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 1 (сборник научных трудов). Кемерово, 2001, с. 48.

26. ЕА Боровая, В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. Использование результатов модельных расчетов для улучшения технологии кислотно-сычужных сыров. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 3 (сборник научных трудов). Кемерово, 2001, с. 12.

27. A.M. Осинцев. Оценка влияния дисперсности казеиновых мицелл на их коагуляцию. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 3 (сборник научных трудов). Кемерово, 2001, с. 13.

28. В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. Применение гравитационного отстаивания при изготовлении кислотно-сычужных сыров. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 3 (сборник научных трудов). Кемерово, 2001, с. 14.

29. A.M. Осинцев. Оценка влияния электростатического взаимодействия на коагуляционную стабильность казеина. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 4 (сборник научных трудов). Кемерово, 2002, с. 109.

30. НА Бахтин, В.И. Брагинский, Е.С. Громов, A.M. Осинцев. Вискозиметр для измерения относительной вязкости. В кн.: Продукты питания и рацио-

нальное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 4 (сборник научных трудов). Кемерово, 2002, с. 109.

31. В.И. Брагинский, Е.С. Громов, A.M. Осинцев. Определение объемной доли коллоидных частиц в разбавленных растворах при помощи вискозиметра для измерения относительной вязкости жидкости. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 4 (сборник научных трудов). Кемерово, 2002, с. 110

32. М.П. Абрамова, A.M. Осинцев, В.И. Брагинский. Проверка адекватности модели поверхностного заряда при кислотно-сычужном свертывании обезжиренного молока. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 5 (сборник научных трудов). Кемерово, 2002, с. 66

33. В.И. Брагинский, A.M. Осинцев, Е.Ю. Шабарчина. Численное моделирование первичного акта индукционной стадии коагуляции казеина. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 5 (сборник научных трудов). Кемерово, 2002, с. 67

34. A.M. Осинцев. О возможности создания технологии получения сычужного сгустка, обогащенного сывороточными белками в результате глубокой тепловой обработки молока.Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Вековые традиции и перспективы развития Российского сыроделия», Барнаул, 2002, с.

35. НА Бахтин, A.M. Осинцев. О возможности измерения физических параметров молока на сверхвысоких частотах. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 74-75

36. Е.С. Громов, A.M. Осинцев, В.И. Брагинский. Исследование влияния концентрации хлорида кальция на продолжительность первичной стадии сычужной коагуляции с помощью вискозиметра для измерения относительной вязкости жидкостей. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 76-77

37. A.M. Осинцев, М.П. Абрамова, В.И. Брагинский. Моделирование зависимости протеолитической активности сычужного фермента от кислотности молока. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 78-80

38. A.M. Осинцев. Кинетика протеолитической фазы сычужного процесса. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 81-85

39. Е.Ю. Шабарчина, A.M. Осинцев. Численное моделирование процесса коагуляции молока. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 86-90

40. A.M. Осинцев, Е.Ю. Шабарчина. Численное моделирование функции распределения первичных контактов при протекании индукционной стадии коагуляции казеина с использованием метода Монте-Карло. Сборник трудов II региональной научно-практической конференции "Информационные недра Кузбасса". Кемерово, 2003, с. 236-237.

41 Е.Ю Шабарчина, А.М Осинцев Моделирование структуры молочных сгустков Сборник трудов III региональной научно-практической конференции "Информационные недра Кузбасса" Кемерово, 2004

42 A.M Осинцев, В И Брагинский, Е Ю Шабарчина Моделирование структурообразования в молочных сгустках методом Монте-Карло Сборник трудов XVII Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" Кострома, 2004, с 85-86

43 ЕС Громов, А М Осинцев Автоматизированная установка для измерения концентрации ионов кальция в молоке на базе прибора рН-340 Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России сборник научных работ - ДонГАУ, 2004

Патенты и заявки на вьщачу патентов РФ

44 Патент РФ №2238655 Способ производства молочно-бепковой пасты / А М Осинцев, С М Лупинская, М Т Шулбаева - Заявл 29 03 02 Отгубл в бюл БИ 302004

45 Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке «Вискозиметр для измерения относительной вязкости жидкостей» № 2003101149 /28 от 15 01 2003 /AM Осинцев, Н А Бахтин, В И Брагинский, F С Громов

46 Заявка на выдачу патента РФ № 2003135666/13 Устройство для определения момента свертывания молока /А.М Осинцев, Н А Бахтин, В И Брагинский, О В Иваненко

47 Заявка на выдачу патента РФ № 2004110647/13 Способ производства творожного продукта непрерывно-поточным способом /AM Осинцев, В И Брагинский, М П Надеина

48 Заявка на выдачу патента РФ № 2004122322/28 Автоматизированное двухканальное устройство для комплексного мониторинга процесса свертывания молока / А М Осинцев, С Г Зиновьев, О В Иваненко

ЛР №020524 от 02 06 97 Подписано в печать 13 01 05 Формат 60x84*16 Бумага типографская Гарнитура Times Уч - изд л 2,4 Тираж 100 экз Заказ № 1

Оригинал макет изготовлен в редакционно издательскомотделе Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650056, г Кемерово, б-р Строителей, 47

ПЛДКо44-09от 1010 99 Отпечатано в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650010, г Кемерово, ул Красноармейская, 52

05.17-OS. 21

728

Введение

Глава I. Анализ современных представлений о методах теоре- 11 тического и экспериментального исследования коагуляции молока, как полидисперсной физико-химической системы

1.1. Состав и физико-химические свойства молока

Истинный раствор

Молочный жир

Белки молока

Основные физико-химические свойства молока

1.2. Современные представления о коагуляции молока и методы ее 37 теоретического описания

Сычужная коагуляция молока

Кислотная коагуляция молока

Кислотно-сычужная коагуляция молока

Термокислотная коагуляция молока

Термокальциевая коагуляция молока

Модель липких твердых сфер

Полимеризационная модель

Описание формирования структуры сгустка

1.3. Экспериментальные методы изучения коагуляции молока

Реологические методы

Оптические методы

Другие методы мониторинга гелеобразования в молоке

Новейшие результаты экспериментального исследования про- 90 цесса коагуляции

Молоко является полноценным и полезным продуктом питания, так как содержит все необходимые для жизни и развития организма питательные вещества. Естественное назначение молока в природе заключается в обеспечении питанием молодого организма после рождения. Возрастающее значение молока, как полноценного продукта питания и как сырьевого материала, привело к увеличению спроса на него. В результате этого производство молочных продуктов стало одной из важнейших отраслей промышленности.

Технология молочных продуктов — одна из древнейших пищевых технологий, известных человеку. Можно сказать, что она почти такая же древняя, как и сам человек. Считается, что человек одомашнил животных с целью получения молока примерно в 6000-8000 г.г. до нашей эры. Ферментированные молочные продукты, такие как сыры, были, по-видимому, впервые открыты случайно, но и их документированная история насчитывает много веков. Несмотря на это, превращение молочных технологий из искусства в науку началось совсем недавно и происходит буквально на наших глазах.

Удовлетворение спроса потребителей на качественные и полезные для здоровья продукты питания может быть осуществлено лишь на основе сочетания проверенных временем традиций пищевых производств с новейшими научными и технологическими достижениями. В настоящее время наблюдается революционное изменение технологических методов во всех отраслях промышленности. Ярким примером может служить развитие информационных технологий за последние годы. Быстрый прогресс в области технологических знаний основан на понимании природы и механизма функционирования фундаментальных законов, определяющих протеканиё технологических процессов. Пищевой промышленности присущи более консервативные традиции, тем не менее, здесь тоже наблюдается заметное влияние соглубокого изучения и понимания физико-химических закономерностей, лежащих в основе процессов пищевых производств.

Коагуляция молочного казеина является одним из наиболее важных этапов производства сыров, творога и некоторых других молочных продуктов. Изучению этого процесса посвящено достаточно большое число работ. Экспериментально изучены основные закономерности кислотной, сычужной и кислотно-сычужной коагуляции молока (Королев С.А., Липатов H.H., Ди-ланян З.Х, Крашенинин П.Ф., Белоусов А.П., Раманаускас P.M., Табачников В.П., Dalgleish D.G., Walstra P., Lomholt S.B., Lucey J.A. и др.). Некоторыми исследователями (Климовский И.И., Дьяченко П.Ф., Крусь Г.Н., van Нооу-donk А.С.М. и др.) предлагался ряд моделей, описывающих биохимические процессы в молоке, протекающие на некоторых стадиях кислотной и сычужной коагуляции. Совсем недавно de Kruif C.G. предложил модель описания индукционной стадии сычужного процесса, основанную на представлении о молоке, как коллоидном растворе липких твердых сфер мицелл казеина, сте-рическая стабильность которых обусловлена механической жесткостью «полиэлектролитической щетки», образованной гидрофильными макропептид-ными остатками к-казеина.

Несмотря на несомненный прогресс в понимании фундаментальных законов, лежащих в основе процесса коагуляции молочного казеина, в настоящее время не существует достаточно полной общепринятой физико-химической модели, адекватно описывающей процесс свертывания молока под действием различных факторов. Поэтому диссертационные исследования посвящены дальнейшей разработке теоретического подхода к созданию физико-химической модели процесса коагуляции молока на основе результатов комплексных экспериментальных исследований. Кроме того, в данной диссертации разрабатывается концепция управляемой коагуляции для создания нового технологического подхода к производству молочных белковых продуктов.

Коагуляционная устойчивость молока и ее изменение в процессе обработки, безусловно, является проявлением особенностей строения и функциональных свойств мицелл казеина, но, вместе с тем, она подвержена существенному влиянию со стороны других составных частей молока. Поэтому первая глава диссертации посвящена анализу современных взглядов на молоко, как комплексную систему. В ней рассмотрен состав и физико-химические свойства молока в целом, а также структура, поведение и взаимодействие основных подсистем молока, таких как жировая эмульсия, коллоидный раствор белков и истинный раствор солей и углеводов. Значительное внимание уделено также анализу методов теоретического и экспериментального исследования коагуляции молока.

Во второй главе представлен методологический анализ поставленных в диссертации задач, намечены основные этапы исследований, описана структура работы и основные исследовательские методы.

Анализ такой сложной физико-химической системы, как молоко, необходимо проводить на основе объективных и достоверных экспериментальных данных, что требует особого внимания к разработке методик точных и воспроизводимых измерений. Развитию экспериментальных методов исследования процесса коагуляции посвящена третья глава диссертации.

Хорошо известно, что создание адекватной физико-химической модели, то есть модели, отражающей истинные связи между основными, определяющими параметрами технологического процесса, позволяет существенно снизить затраты на проведение экспериментов, необходимых для оптимизации технологий, их модернизации, введения новых технологических методов. В четвертой главе рассматривается задача о моделировании первичной стадии коагуляции молока на основе представления о поверхностном заряде мицелл. Такой подход позволяет с единых позиций описать коагуляцию молока, вызванную различными причинами, например, действием кислот, мо-локосвертывающих ферментов, солей, этилового спирта или при совместном действии этих факторов.

Большинство исследователей, занимающихся изучением процесса коагуляции, несмотря на существующие разногласия, сходятся во мнении, что этот процесс состоит из нескольких стадий: индукционной стадии, стадии флокуляции, стадии метастабильного равновесия и стадии синерезиса. По мнению некоторых из них, это разделение носит условный характер, так как эти стадии накладываются одна на другую. Описанные в пятой главе исследования подтвердили возможность явного разделения процесса сычужного свертывания на две стадии: скрытую (индукционную) и стадию флокуляции путем понижения концентрации ионов кальция в молоке. Такое разделение возможно из-за дополнительной электростатической стабилизацией за счет частичной диссоциации мицеллярного казеината кальция, приводящей к появлению дополнительного отрицательного заряда мицелл.

Свертывание молока - не обособленный процесс. Он протекает на фоне других явлений, многие из которых представляют собой важные этапы технологической обработки молочных продуктов. Шестая глава диссертации посвящена развитию методов численного моделирования процессов, протекающих при переработке молока. В ней рассмотрен, например, диффузионный подход к описанию кинетики протеолитической стадии сычужного процесса и обогащению сгустка биологически активными наполнителями; рассмотрены особенности численного моделирования процесса формирования молочного сгустка; а также разработана численная модель отстаивания молочного жира.

Седьмая глава представляет практические результаты проведенных исследований, реализованных в виде проекта новых технологий производства продуктов, основанных на свертывании молока.

В целом приведенные в диссертации результаты позволяют более глубоко понять сущность фундаментальных явлений, лежащих в основе свертывания молока и сопровождающих этот процесс и создают принципиальную возможность совершенствования и развития технологий переработки молока.

По результатам работы над диссертацией изданы две монографии: «Теоретическое и экспериментальное исследование процессов, лежащих в основе свертывания молока» и «Развитие фундаментального подхода к технологии молочных продуктов». Полученные в работе данные опубликованы в 43 печатных изданиях: в журналах «Хранение и переработка сельхозсырья», «Сыроделие и маслоделие», «Коллоидный журнал», в научных трудах института и других изданиях. Обсуждение работы проводилось на международных и региональных научно-технических конференциях, совещаниях и симпозиумах: Барнаул, 2002 г.; Ереван, 2003 г.; Кемерово, 2000-2004 г,г.; Кострома, 2004 г.; Лингби (Дания), 2004 г.; Прага, 2004 г.; Ростов-на-Дону, 2004 г.; Ставрополь, 2004 г.; а также на заседаниях научно-технического совета Кем-ТИПП. По результатам работы подано пять заявок, получен 1 патент и 1 положительное решение на выдачу патента РФ.

Выводы

1. Разработана автоматизированная установка для комплексного экспериментального исследования коагуляции молока.

Изучено совместное влияние концентраций молокосвертывающих ферментов в диапазоне 0,5-^-5 г на 100 кг молока, молочного белка в диапазоне 0,75-К> кг на 100 кг молока, вносимых солей KCl, NaCl, СаС12, Na2HP04 в диапазоне 5-^50 моль/л, а также предварительной тепловой обработки молока в диапазоне 5-^95 °С на величину pH, продолжительность образования и качество сгустка.

2. Разработан термографический метод мониторинга коагуляции.

Метод заключается в измерении разности температур между двумя помещенными в молоко термометрами, один из которых подогревается внешним источником тепла. Коагуляция молока приводит к заметному уменьшению конвекционного теплоотвода, а, следовательно, к увеличению разности температур. Сделан вывод о том, что термографический метод наблюдения свертывания молока информационно не отличается от реографического метода, но выгодно отличается от последнего отсутствием в измерительном устройстве движущихся частей. Создан ряд устройств, позволяющих непосредственно в сырной ванне проводить неразрушающий контроль коагуляции молока на протяжении всего процесса или точно фиксировать момент начала гелеобразования.

3. Разработана математическая модель индукционной стадии коагуляции молока.

Устойчивость коллоидного раствора казеина обеспечивается как за счет кулоновского отталкивания, так и за счет стерической стабилизации в результате образования плотной гидратной оболочки при взаимодействии воды с гидрофильными группами к-казеина, а основной причиной обоих стабилизирующих факторов является возникновение отрицательного заряда мицел-лелл в результате диссоциации гидрофильных групп гликомакропептидных остатков. Поэтому, в качестве основного параметра, описывающего коагуля-ционную устойчивость мицелл, выбрана величина их поверхностного заряда. Такой подход позволяет рассчитывать продолжительность индукционного периода кислотной, сычужной и совместной кислотно-сычужной коагуляции. Получены выражения для расчета продолжительности коагуляции в зависимости от активности и дозы вносимых заквасок и молокосвертывающих ферментов. Проведенные расчеты использованы при проектировании новых мягких сыров.

4. Экспериментально установлена возможность разделения стадий сычужной коагуляции во времени.

Понижение активности ионов кальция в молоке любым доступным способом ниже величины 2 ммоль/л позволяет существенно сдвинуть во времени начало явной коагуляции молочного казеина, разделив тем самым процесс сычужной коагуляции молока на две основных стадии: скрытую (индукционную) и стадию флокуляции.

5. Разработана количественная модель сычужного свертывания молока с учетом влияния ионов кальция.

Значительное влияние ионов кальция на сычужную коагуляцию молока можно объяснить дополнительной электростатической стабилизацией казеиновых мицелл за счет частичной диссоциации мицеллярного казеината кальция, которая приводит к появлению дополнительного отрицательного заряда мицелл. При недостатке кальция в растворе его диссоциация из мицелл может существенно увеличить электростатическое отталкивание между частицами, которого оказывается достаточно для сохранения стабильности коллоидного раствора даже при разрушении гидратной оболочки сычужным ферментом. Получены оценки влияния концентрации ионов кальция на продолжительность индукционной стадии коагуляции. Показано, что повышение концентрации ионов кальция до величины 20 ммоль/л приводит к насыщению зависимости от нее продолжительности индукционного периода сычужной коагуляции.

6. Выдвинута гипотеза о существовании протеолитического действия молоковертывающих ферментов по отношению к а- и (3-казеинам, расположенным внутри мицеллы.

При этом отщепление пептидных участков с большим содержанием фос-фосериновых групп приводит к снижению дополнительного заряда мицелл, возникающего при недостатке ионов кальция.

7. На основе анализа особенностей диффузии в неоднородных средах предложен возможный механизм протеолитической стадии сычужного процесса.

Получено выражение, описывающие зависимость продолжительности индукционной стадии коагуляции от объемной доли мицелл казеина в широком диапазоне (0 < ф < 0,4).

8. Представлен ряд численных компьютерных моделей технологических процессов, связанных с переработкой молока.

Разработан метод расчета кинетики обогащения термокислотного сгустка биологически активными добавками, учитывающий диффузию микроорганизмов и их размножение. Предложен комбинированный метод моделирования структуры молочных сгустков в течение процесса коагуляции, основанный на комбинации метода броуновских траекторий и метода Монте-Карло. Разработана численная модель отстаивания сливок, учитывающая фрактальный характер конгломератов жировых шариков и позволяющая рассчитывать толщину отстоявшегося жирового слоя.

9. Предложена концепция нового технологического подхода к производству молочных белковых продуктов.

Сущность этой концепции заключается в управлении сычужной коагуляцией за счет разделения индукционной и флокуляционной стадий этого процесса путем контроля концентрации ионов кальция. Созданный при недостатке ионов кальция метастабильный коллоидный раствор пара-казеиновых мицелл может быть в заданный момент времени быстро переведен в форму сгустка либо добавлением хлорида кальция, либо повышением кислотности раствора. Полученный таким способом сгусток обладает технологическими свойствами близкими к термокислотному или термокальциевому, однако отличается низкой температурой свертывания (~30°С), что дает возможность его обогащения живыми культурами уже в процессе свертывания.

Одним из основных достоинств метода является возможность реализации на его основе непрерывно-поточных технологий производства молочных белковых продуктов.

Автор выражает искреннюю благодарность JI.A. Остроумову, профессору, заведующему кафедрой технологии молока и молочных продуктов КемТИПП, за полезные консультации и помощь в оформлении диссертации, а также И.А. Смирновой, профессору кафедры технологии молока и молочных продуктов КемТИПП, В.И. Брагинскому, профессору кафедры электротехники и электрооборудования КемТИПП, и A.B. Попову, доценту кафедры физики КемТИПП, за помощь в выполнении исследований. Автор крайне признателен К.Б. Квисту, профессору Датского Королевского ветеринарного и сельскохозяйственного университета, при сотрудничестве с которым была выполнена часть представленных в диссертации исследований.

1. Алексеева Н.Ю. Современная номенклатура белков молока // Молочная промышленность, 1983. №4. - С. 27-31.

2. Алексеева Н.Ю., Дьяченко П.Ф. К структуре казеинаткальцийфосфатно-го комплекса молока // Разработка технологии и использование растворимых молочно-белковых концентратов: Тр. ВНИМИ.— М., 1975.— Bbin.38.-c.3-12.

3. Алексеева Н.Ю., Дьяченко П.Ф. Состав и дисперсность казеинаткаль-цийфосфатного комплекса молока // Молочная промышленность, 1968. — №11.-С. 4-10.

4. Алексеева Н.Ю., Павлова Ю.В., Шинкин Н.И. Современные достижения в области химии белков молока. // Обзорная информация / М.: Агро-НИИТЭИММП, 1988.—32 с.

5. Андулина Т.Н. Влияние ряда солей и теплового воздействия на структурные изменения казеина // Изв. вузов. Пищевая технология.— М., 1975.—№2.—с.177-179.

6. Аристова В.П., Костыгов JI.B. и др. Современные представления о термоустойчивости молока и ее изменения под влиянием различных факторов: Обзорная информация.— М.: АгроНИИТЭИММП, 1992.— 32 с.

7. Бархатова Т. В. Бифидосодержащие молочные продукты Краснодарского края // Молочная промышленность, 2003. — №5. — с.40

8. Бахтин H.A., A.M. Осинцев. О возможности измерения физических параметров молока на сверхвысоких частотах. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 74-75

9. Бахтин H.A., В.И. Брагинский, Е.С. Громов, A.M. Осинцев. Вискозиметр для измерения относительной вязкости. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 4 (сборник научных трудов). Кемерово, 2002, с. 109.

10. Белоусов А.П. Состав белково-фосфатно-кальциевого комплекса сычужного сгустка и консистенция голландского сыра: XI Международный конгресс по молочному делу. — М.: Пищепроиздат, 1961.— с. 86-91.

11. Белоусов А.П. Физико-химические процессы в производстве масла сбиванием сливок // М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. 264 с.

12. Бернатонис И., Мицкус В. Использование тромбоэластографа для определения свертывания молока.// Молочная промышленность, 1967 №9 -С. 20-23.

13. Бернатонис И.В., Мицкене Н.Б., Мицкус В.В., Шегитакаускене О.Ю. Сезонные изменения основных составных частей и физико-химических свойств молока. // Молочная промышленность, 1972.— № 9.— с. 17-19.

14. Бобылин В.В. Биотехнология мягких кислотно-сычужных сыров.— Кемерово, 1997.— 129 с.

15. Бобылин В.В. Физико-химические и биотехнологические основы производства мягких кислотно-сычужных сыров. Кемерово: КемТИПП, 1988.-208 с.

16. Богданов В.М. Микробиология молока и молочных продуктов.— М.: Пищевая промышленность, 1969. — 346 с.

17. Боровая Е.А., В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. К вопросу о возможном механизме отстаивания сливок. В кн.: Биотехнология и процессы пищевых производств (сборник научных работ). Кемерово, 2000, с. 59.

18. Боровая Е.А., В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. К вопросу о правомерности использования стоксовой скорости в описании процесса отстаивания сливок. В кн.: Проблемы и перспективы здорового питания (сборник научных трудов). Кемерово, 2000, с. 106.

19. Боровая Е.А., В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. Кинетическая модель индукционного периода кислотной коагуляции молока. В кн.: Технология продуктов повышенной пищевой ценности (сборник научных трудов). Кемерово, 2000, с. 42.

20. Боровая Е.А., В.И. Брагинский, A.M. Осинцев. Численное моделирование кинетики отстаивания сливок. В кн.: Проблемы и перспективы здорового питания (сборник научных трудов). Кемерово, 2000, с. 107.

21. Брагинский В.И., A.B. Комаров, A.M. Осинцев. Способ определения параметров дифференциального калориметра. В кн.: Новые технологии и продукты (сборник научных трудов). Кемерово, 1998, с. 208-210.

22. Брагинский В.И., A.M. Осинцев. Применение гравитационного отстаивания при изготовлении кислотно-сычужных сыров. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 3 (сборник научных трудов). Кемерово, 2001, с. 14.

23. Буткус К.Д. К вопросу изучения сычужного свертывания молока // Совершенствование и применение методов технохимического и микробиологического контроля: Сб. науч. Трудов Литовского филиала ВНИИМС, 1983.—T. XVII. —с. 31-36.

24. Варфоломеев С.Д., Калюжный C.B. Биотехнология: Кинетические основы микробиологических процессов. -М.: Высшая школа, 1990. 296 с.

25. Владыкина Т.Ф. Модель структуры мицеллы казеина. Каунас, 1988. 13 с.

26. Владыкина Т.Ф., Алексеев Н.Г. Тепловая коагуляция молока. // Изв. вузов. Пищевая технология.— М., 1988.— № 1.— с.50-54.

27. Влодавец И.Н., Жданова Е.А. Изучение электрохимических свойств белков молока методом электрофореза и полярографии. // Биохимия. М., 1959. - Т.24. - Вып.З. - с.393-395.

28. Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии, М., 1964, 482 с.

29. Вышемирский Ф.А. Маслоделие в России. Углич, 1998, 590 с.

30. Вышемирский Ф.А., Василисин C.B. Влияние тепловой обработки сливок на изменение их состава и выраженность привкуса пастеризации // Сборник научных трудов ВНИИМС.- Ярославль, 1972. № 9. - с.77-103.

31. Гаврилова Н.Б., Мусина Ф.Х. Молочный десерт Технология нового кисломолочного продукта. // Молочная промышленность, 2001; N 4, С. 41-42

32. Ганина В.И. Научные и практические основы биотехнологии кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами: Автореф. дис.д-ра техн. наук / Моск. гос. ун-т прикл. биотехнологии М., 2001,-48 с

33. Ганина В.И. Экология и органолептическая оценка сырого молока // Переработка молока, 2003; N 8, С. 8

34. Гельфман М.И.; Ковалевич О.В; Юстратов В.П. Коллоидная химия: Учеб. для вузов СПб.; Лань, 2003, 332 с.

35. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 344с.

36. Горбатова К.К. Влияние тепловой обработки на состав молока // Переработка молока, 2003; N 6, С. 14-15

37. Грищенко А.Д. Сливочное масло. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-293 с.

38. Грищенко А.Д. Физико-химические основы производства масла // Труды ВНИИМС. Ярославль, 1979. - № 28. - с.7-11.

39. Громов Е.С., A.M. Осинцев. Автоматизированная установка для измерения концентрации ионов кальция в молоке на базе прибора рН-340. Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России: сборник научных работ. ДонГАУ, 2004.

40. Гуляев-Зайцев С.С. Развитие научных основ процессов маслообразова-ния, интенсификация существующих и разработка новых технологий в маслоделии // Автореф.дисс.доктора техн.наук. М.: МТИММП, 1988. -30 с.

41. Диланян З.Х. Сыроделие.—М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.—280с.

42. Доронин А.Ф. Функциональное питание // М.: ГРАНТЪ, 2002.

43. Дудник П.Н., Табачников В.П. Изучение кинетических стадий гелеобра-зования молока при сычужном свертывании. // Тез. докл. «Применение физической и коллоидной химии в пищевой промышленности ».— М., 1975.— с.51-52.

44. Дунченко Н.И., Кононов Н.С., Коренкова A.A. Математическое моделирование процесса структурообразования в йогуртных продуктах // Изв. вузов. Пищ. технология, 2002; N 2-3, С. 64-66

45. Дьяченко П.Ф. Изменение казеинаткальцийфосфатного комплекса при кислотной, кальциевой и сычужной коагуляции. // Тез. докл. Использование непрерывной коагуляции белков в молочной промышленности.— М., 1978.—с.100-101.

46. Дьяченко П.Ф. Теория фосфоамидазного действия сычужного фермента: XV Международный молочный конгресс.—М.: Пищепромиздат, 1961.— с.71-75.

47. Дьяченко П.Ф., Алексеева Н.Ю. К исследованию казеинаткальцийфосфатного комплекса молока. // Труды ВНИМИ. — М.: Пищевая промышленность, 1970. № 27. - с.3-9.

48. Евдокимов И.А. Научно-технические основы интенсивной технологии молочного сахара: Автореф.дис.д-ра техн.наук / Всероссийский НИИ мясной промышленности. М., 1998, 49 с

49. Евдокимов И.А., Абдулина Е.Р. Мембранные технологии в молочной промышленности // Переработка молока, 2001; N 10, С. 10-11

50. Евдокимов И.А., Володин Д.Н.; Дыкало Н.Я. Электродиализ перспективный метод переработки молочной сыворотки // Переработка молока, 2001;N2,-С. 5-7

51. Забодалова Л.А., Маслов A.M., Паткуль Г.М. Кинетика образования пространственной структуры при сквашивании молока. // Известия вузов. Пищевая технология, 1978.—№ 4.— с. 141-143.

52. Забодалова JI.A., Паткуль Г.М. Исследование процесса структуро-образования при кислотной коагуляции белков молока: XXI Международный молочный конгресс.— М., 1982 — Т.1.— Кн. 1.— с.211.

53. Измайлова В.Н., Ребиндер П.А. Структурообразование в белковых системах— М.: Наука, 1976.— 268 с.

54. Качераускис Д.В. Повышение эффективности традиционной технологии высококачественного сливочного масла // Докт. диссертация. М.: МТИММП, 1986.-489 с.

55. Климовский И.И. Биохимические и микробиологические основы производства сыра.-М.: Пищевая промышленность , 1966.- 207 с.

56. Краткий справочник физико-химических величин (Ред. A.A. Равдель и A.M. Пономарева). Л.: Химия, 1983, с. 136.

57. Крашенинин П.Ф. Разработка технологии новых видов сыров на основе физико-химических исследований, теоретических обобщений основных процессов их производства: Афтореф. дисс. доктора техн. наук.—М., 1982.—49 с.

58. Крашенинин П.Ф., Богданов В.М., Храмцов А.Г., Цветкова Н.Д., Еремин Г.В., Кравченко Э.Ф.Получение и использование белков подсырной сыворотки. // Обзорная информация -М.: ЦНИИТЭИ мясомолпром, 1973. -32 с.

59. Крашенинин П.Ф., Табачников В.П., Кречман Н.И. Применение процесса кислотной коагуляции при высоких температурах для получения сырасвежего.// Труды ВНИИМС. М.: Пищепроиздат, 1975.—Вып.18.— с.19-22.

60. Кречман Н.И. Влияние теплового и химического факторов на процесс термокислотного свертывания молока. // Труды ВНИИМС.— Углич, 1984.—с.138.

61. Кригер О.В., Еремина И.А. Новые виды мягких сыров лечебно-профилактического назначения //Сыроделие и маслоделие. 2001. — №5. -с.12-13.

62. Крусь Г.Н. К вопросу строения мицеллы и механизма сычужной коагуляции казеина. // Молочная промышленность, 1992. № 4. - с.23-28.

63. Крусь Г.Н. Концепция сычужной коагуляции казеина // Молочная промышленность, 1990. № 6. - с.43 - 45.

64. Крусь, Г.Н. Методы исследования молока и молочных продуктов. М. : Колос, 2000. 368 с. : ил.

65. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М. Наука, 1980

66. Липатов H.H. (ст.), Липатов H.H. (мл.), Сажинов Г.Ю., Башкиров О.И. Совокупное качество технологических процессов молочной промышленности и количественные критерии его оценки // Хранение и переработка сельхозсырья, 2001; N 4, С. 33-34

67. Липатов H.H. Производство творога.—М.: Пищевая промышленность, 1973.—272 с.

68. Лоцманов С.А. Исследование фракционного состава жировой фазы молока // Дисс.канд.техн.наук. Кемерово, 1999.- 118 с.

69. Майоров A.A. Использование информационных технологий при создании молочных продуктов На примере выработки твердых сычужных сыров. // Пища. Экология. Качество. -Новосибирск, 2001, С. 8-9

70. Майоров A.A., Уманский М.С. Молокосвертывающие ферменты: критерий качество и выход сыра // Сыроделие и маслоделие. -2004 - №4 -с.12

71. Оноприйко A.B., Оноприйко В.А. Прибор и метод определения сычужной свертываемости молока и активности фермента// Сыроделие и маслоделие, 1998 №2-3 - с. 29

72. Осинцев A.M. Анализ новых технологий в сыроделии. Сыроделие и маслоделие, 2004, №1, с. 2-4.

73. Осинцев A.M. Кинетика протеолитической фазы сычужного процесса. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 81-85

74. Осинцев A.M. Оценка влияния дисперсности казеиновых мицелл на их коагуляцию. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 3 (сборник научных трудов). Кемерово, 2001, с. 13.

75. Осинцев A.M. Оценка влияния электростатического взаимодействия на коагуляционную стабильность казеина. В кн.: Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Выпуск 4 (сборник научных трудов). Кемерово, 2002, с. 109.

76. Осинцев A.M. Развитие фундаментального подхода к технологии молочных продуктов. КемТИПП, Кемерово, 2004, 152 с.

77. Осинцев A.M. Теоретическое и экспериментальное исследование процессов, лежащих в основе свертывания молока. КемТИПП, Кемерово, 2003, 120 с.

78. Осинцев A.M., Qvist K.B. Исследование механизма протеолитической стадии энзиматической коагуляции молочного казеина. Коллоидный журнал, 2004, т. 66, №2, с. 223-227.

79. Осинцев A.M., Брагинский В.И., Остроумов Л.А. Моделирование индукционной стадии коагуляции молока. I. Кислотная коагуляция. Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №7, с. 9-13

80. Осинцев A.M., Брагинский В.И., Остроумов Л.А., Абрамова М.П. Моделирование индукционной стадии коагуляции молока. II. Сычужная коагуляция. Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №8, с. 11-14

81. Осинцев A.M., Брагинский В.И., Остроумов Л.А., Абрамова М.П. Моделирование индукционной стадии коагуляции молока. III. Кислотно сычужная коагуляция. Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, №5, с. 21-23.

82. Осинцев A.M., Брагинский В.И., Остроумов Л.А., Громов Е.С. Использование методов динамической реологии для исследования процесса коагуляции молока. Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №9, с. 4650

83. Осинцев A.M., Брагинский В.И., Остроумов Л.А., Громов Е.С., Иваненко О.В. Методы мониторинга гелеобразования в молоке. Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, №9, с.60-63.

84. Осинцев A.M., Брагинский В.И., Остроумов Л.А., Иваненко О.В. Определение момента начала гелеобразования в молоке методом контроля температуры подогреваемого резистора. Сыроделие и маслоделие, 2004, №3, с. 18-19.

85. Осинцев A.M., Брагинский В.И., Остроумов Л.А., Шабарчина Е.Ю. Методы численного моделирования гелеобразования в молоке. Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, №8, с.65-68.

86. Осинцев A.M., В.И. Брагинский, Е.Ю. Шабарчина. Моделирование структурообразования в молочных сгустках методом Монте-Карло. Сборник трудов XVII Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях". Кострома, 2004, с. 85-86.

87. Осинцев A.M., М.П. Абрамова, В.И. Брагинский. Моделирование зависимости протеолитической активности сычужного фермента от кислотности молока. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 78-80

88. Остроумов JI. А., Бобылин В. В. Физико-химические и технологические основы производства мягких кислотно-сычужных сыров // КемТИПП 25 лет: достижения, проблемы, перспективы: Сборник научных трудов. Кемерово 1998.-Ч. 1.-C.13

89. Остроумов Л.А., Бобылин В.В. Основные закономерности формирования мягких кислотно-сычужных сыров // Сыроделие. 1999. — №1. — с.21.

90. Остроумов Л.А., Брагинский В.И., Осинцев A.M., Боровая Е.А. Структура и коагуляционные свойства белков молока. Хранение и переработка сельхозсырья, 2001, №8, с. 41-46

91. Остроумов Л.А., Смирнова И.А. Разработка технологии нового вида сыра с термокислотной коагуляцией // Новое в технике и технологии пищевых отраслей пищевой промышленности: Науч.-техн. конф. Кемерово, 1995.-c.24.

92. Юб.Пасерпскене М., Ряукене Д. Реологические аспекты сычужного свертывания молока // Молочное дело.— Вильнюс, 1990.— № 23.— с. 107-111.

93. Ю7.Помозова В.А., Брагинский В.И., Осинцев A.M. Математическое моделирование процесса размножения дрожжей при производстве слабоалкогольных напитков. Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, №2, с. 45-48

94. Пробиотические продукты // Переработка молока. 2001. - №11. - с. 9

95. Ю.Раманаускас Р. Исследование кинетики сычужного свертывания молока реологическими методами// Труды Литовского филиала ВНИИМС. 1984 -т. 18 с.83-89.

96. Ш.Раманаускас Р. Математическая модель кинетики сычужного свертывания молока// Химия и технология пищи. Сб. науч. тр. Литовского пищевого института.—Вильнюс, 1994.— с.108-119.

97. Раманаускас Р. Развитие физико-химических основ технологии сычужных сыров// Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. Москва, 1993, 52 с.

98. ПЗ.Румер Ю.Б., Рыбкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. Новосибирск, НГУ. 2001. С. 459.

99. Н.Свириденко Ю.Я. Российское сыроделие: вчера, сегодня, завтра // Сыроделие и маслоделие, 2002; N 6, С. 18-20

100. Свириденко Ю.Я. Функциональные молочные продукты. // Сыроделие и маслоделие. -2003 №5 -с.7

101. Свириденко Ю.Я., Свириденко Г.М. Влияние дефосфорилирования на физико-химические свойства казеина. // Молочная промышленность, 1986.—№9,—с. 17-19.

102. Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров. М. Наука, 1991 - 136 с.

103. Смирнова И.А. Применение термокислотного способа денатурации белков в производстве сыра. // Вклад науки в развитие маслоделия и сыроделия: Мат. нучн.-техн. конф. —Углич, 1994.— с.68.

104. Смирнова И.А. Разработка технологии сыра с использованием термокислотного свертывания сырья . Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Кемерово, 1995.-19 с.

105. Смирнова И.А., Брагинский В.И. Экспериментально-статистические модели процесса термокислотной коагуляции молока. // Новое в технике и технологии пищевых отраслей промышленности: Сб. науч.-техн. конф.— Кемерово, 1995.— с.25

106. Современные направления в разработке молочных продуктов лечебно-профилактического назначения / А.М.Шалыгина, Г.Н.Крусь, В.И.Ганина и др. М.: АгроНИИТЭИММП, 1997

107. Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности: Справочник / Алексеева Н.Ю., Аристова В.П., Патратий А.Г. и др.: Под ред. Костина Я.И. М.: Агропромиздат, 1986. - 239 с.

108. Сурков Б.А. О моделировании сычужного свертывания молока // Труды ВНИИМС. Углич, 1982. - № 3. - с.З5 - 40

109. Табачников В.П. Физико-химическая интерпретация и метод исследования процессов свертывания молока// Труды ВНИИМС. 1973 №12 - с. 3-10.

110. Табачников В.П., Дудник П.Н. Влияние титруемой кислотности на кинетику сычужного свертывания молока. // Труды ВНИИМС. М.: Пищевая промышленность. 1975, № 18, с. 15-19.

111. Тагер А. А. Физико-химия полимеров,, -М., 1968, 314 с.

112. Тепел А. Химия и физика молока. — М.Пищевая промышленность, 1979.- 622 с.

113. Теплы М. Молокосвертывающие ферменты животного и микробного происхождения / Теплы М., Машек Я., Гавлова Я. М.: Пищевая промышленность, 1980. -272 с.

114. Тихомирова H.A. Технология продуктов функционального питания. — М.: ООО «Франтера», 2002

115. Уманский М.С. Липидный состав различных видов сыров // Сыроделие и маслоделие, 2003; N 1, С. 27-28

116. Уманский М.С., Просеков А.Ю. Структурообразующие свойства белков в молочных пенах Пищевая промышленность, 2002; N 12, С. 66-67

117. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. 2 изд. М., 1989, 464 с.

118. Хамагаева И.С., Остроумова H.JI. Влияние режимов пастеризации молока на использование его компонентов при выработке мягких кислотно-сычужных сыров // Переработка сельхозсырья. -Кемерово, 1999, С. 1213

119. Харитонов В.Д, Евдокимов H.A., Алиева JI.P. Тенденции развития технологий переработки молока //: Молочная промышленность, 2003; N 10,- С. 5-8

120. Харитонов В.Д. Проблемы и перспективы молочной промышленности XXI века // Хранение и переработка сельхозсырья. 2000. -№ 11. - С. 1618.

121. Харитонов В.Д., Незнанов Ю.А. Краткий справочник специалиста молочной промышленности. СПб. : ГИОРД, 2003. 128с.

122. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Костина В.В., Рябцева С.А. Концепция биотехнологии молочных продуктов нового поколения // Сыроделие и маслоделие, 2001; N 4, С.11-12

123. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Лодыгин А.Д. Физико-химические аспекты создания технологии бифидогенного концентрата наоснове производных лактозы // Известия вузов. Пищевая технология, 1997; N1,-С. 18-21

124. Шабарчина Е.Ю., A.M. Осинцев. Моделирование структуры молочных сгустков. Сборник трудов III региональной научно-практической конференции "Информационные недра Кузбасса". Кемерово, 2004.

125. МО.Шабарчина Е.Ю., A.M. Осинцев. Численное моделирование процесса коагуляции молока. Технология и техника пищевых производств. Сборник научных трудов. Кемерово, 2003, с. 86-90

126. Шалыгина A.M., Енальева JI.B. Кисломолочные продукты с оптимальным составом // Молочная промышленность, 2001; N 3, С. 55-56

127. Шалыгина A.M., Эрвольдер Н.Ю., Ганина В.И., Калинина Л.В. Биологическая ценность и антагонистическая активность функционального кисломолочного продукта // Молочная промышленность, 2000; N 11, С. 49-50

128. Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание.- М.: ГРАНТЪ, 2001

129. Шингарева Т., Каспарова Ж. Влияние температуры на кинетику свертывания молока молоко-свертывающими ферментами животного происхождения // Молочное дело, 1990. № 23. — с. 169— 175.

130. Шингарева Т.И. Влияние температуры свертывания на прочность сгустка и интенсивность синерезиса // Известия вузов. Пищевая технология, 1997. -№1. -с. 25.

131. Иб.Ярошкевич А.Г. О физической структуре мицелл казеина. // XXI Международный молочный конгресс. М.: ЦНИИТЭИММП, 1982. - Т.1. -Кн.2. - с. 143.

132. Allen М.Р., Tildesley D.J. Computer simulation of liquids N.-Y.: Oxford University Press, 1989.

133. Anema S. G. and Y. Li Association of denatured whey proteins with casein micelles in heated reconstituted skim milk and its effect on casein micelle size Journal of Dairy Research (2003) 70, 73-83

134. Anema S.G. Effect of milk concentration heat-induced, ^//-dependent dissociation of casein from micelles in reconstituted skim milk at temperatures between 20 and 120 °C.// J. Agric. Food Chem, 1998 V.46 - p.2299-2305.

135. Anema S.G., Klostermeyer H. Heat-induced, pH-dependent dissociation of casein micelles on heating reconstituted skim milk at temperature below 100 °C.// J. Agric. Food Chem, 1997 V.45 - p. 1108-1115.

136. Anema S.G. Kinetics of the irreversible thermal denaturation and disulfide aggregation of a-lactalbumin in milk samples of various concentrations. Journal of Food Science 2001 v.66 p.2-9

137. Aoki T., Uehara T., Yonemasu A., El-Din M. Response surface analyses of the effects of calcium and phosphate on the formation and properties of casein micelles in artificial micelle systems.// J. Agric. Food Chem, 1996 — V.44 — p. 1230-1234.

138. Aoki T., Umeda T., Kako Y. Cleavage of the linkage between colloidal calcium phosphate and casein on heating milk at high temperature.// J. Dairy Res., 1990-V.57-p. 349-354.

139. Aoki T., Umeda T., Kako Y. The Least Number of Phosphate Groups for Crosslinking of Casein by Colloidal Calcium Phosphate Journal of Dairy Science Vol. 75, No. 4. 1992 p. 971-975

140. AzumaN., Furuuchi S., Takahara H., Sugawara K., Kanno C. Electron microscopic study on the influence of deimination on casein micelle formation.// Journal of Dairy Science, 1998 V.81 -p.64-68.

141. Azuma N., Nara K., Kanno C. Enzymic modification of asi -casein with pep-tidylarginine deiminase: preparation of less acid-coagulable and less calcium-sensitive casein.//J. Dairy Res., 1991 -V. 58 -p.421-429.

142. Azuma N., Oikawa K., Furuuchi S., Takahara H., Sugawara K., Kanno C. Role of arginyl residues of k-casein in micelle formation — effect of deimination of asi -k-casein complex formation.// Int. Dairy J. 1992 V. 4 - p. 193204.

143. Banon, S., and J. Hardy. A colloidal approach of milk acidification by glu-cono-delta-lactone. J. Dairy Sci. 1992 v.75 p.935-941

144. Barzykin A. V., Tachiya M. Diffusive Transport across an Interface. // J. Phys. Chem.B 1998, V. 102, P. 3192-3197.

145. Baumy, J. J., P. Guenot, S. Sinbandhit, and G. Brule. Study of calcium bindinga • "3 1to phosphoserine residues of p-casein and its phosphopeptide (1-25) by P NMR. J. Dairy Res. 1989 v.56 p. 403-409

146. Baxter R. J. Percus-Yevick equation for hard spheres with surface adhesion// Journal of Chemical Physics. 1968 v. 49 - p. 2770-2774.

147. Bazinet, L., Ippersiel, D., Montpetit, D., Mahdavi, B., Amiot, J. Lamarche, F. Effect of membrane permselectivity on the fouling of cationic membrane during skim milk electroacidification. Journal of Membrane Science 2000 v. 174 p.97-110

148. Bazinet, L., Lamarche, F., Ippersiel, D., Gendron, C., Mahdavi, B. Amiot, J. Comparison of chemical and electrochemical acidification of skim milk. Journal of Food Science 2000 v.65 p.1303-1307

149. Benguigui L., Emery J., Durand D., Busnel J. P., Ultrasonic study of milk clotting.//Lait, 1994-v. 74-p. 197-206.

150. Berridge N. J. An improved method of observing the clotting of milk containing rennin.// Journal of Dairy Research, 1952 v. 19 — p. 328-329.

151. Berridge The second phase of rennet coagulation / N. J.: Nature, 1942, V. 149, p. 194- 195.

152. Bikker J.F., Anema S.G., Li Y., Hill J.P. Thermal denaturation of P-lactoglobulin A, B and C in heated skim milk. Milchwissenschafit, 2000 v.5 5 p.609-613

153. Bohlin L., Hegg P., Ljusberg-Wahren H. Viscoelastic properties of coagulating milk.// Journal of Dairy Science, 1984 -v. 67- p. 729-734.

154. Bottazzi V. Peculiarities of the principal Italian cheeses // Am. Dairy Rev. 1975 — V.37 p. 25-28.

155. Brandsma, R. L., and S. S. H. Rizvi. Depletion of whey proteins and calcium by microfiltration of acidified skim milk prior to cheese making. J. Dairy Sci. 1999 v.82 p.2063-2069

156. Carlson A., Charles G., Olson N. Kinetics of milk coagulation: I. The kinetics of k-casein hydrolysis in the presense of enzyme deactivation // Biotechnology and Bioengineering, 1987. V. 29 - № 5 - p. 582 - 589.

157. Cichocki B., Felderhof B. U. Diffusion coefficients and effective viscosity of suspensions of sticky hard spheres with hydrodynamic interactions// Journal of Chemical Physics. 1990 v. 93 - p. 4427-4432.

158. Claesson O., Nitschmann H. Optical investigation of the rennet clotting of milk.// Acta Agriculturae Scandinavica, 1957 v. 7 - p. 341-360.

159. Creamer L.K., Plowman J.E., Liddell M.J., Smith M.H., Hill J.P. Micelle stability: k-casein structure and function.// Journal of Dairy Science, 1998 V.81 -p.3004-3012.

160. Curley D.M., Kumosinski T.F.,Unruh J.J., Farrell H.M. jr. Changes in the secondary structure of bovine casein by Fourier transform infrared spectroscopy: effect of calcium and temperature.// Journal of Dairy Science, 1998 — V.81 -p.3154-3162.

161. Dalgleish D. G. A mechanism for the chymosin-induced flocculation of casein micelles. // Biophysical Chemistry, 1980. v. 11 - p. 147 - 155.

162. Dalgleish D. G. Casein micelles as colloids: Surface structure and stabilities// J. Dairy Sci. 1998. V. 81, p. 3013-3017.

163. Dalgleish D. G. Changes (physical and chemical) in milk salts (including interactions with milk proteins).// Int. Dairy Fed. Bull., 1989 V.238 - p. 31-34. (b)

164. Dalgleish D. G., Home D. S., Law A.J.R. Size-related differences in bovine casein micelles.// Biochim. Biophys. Acta 1989 V. 991 - p. 383-387. (a)

165. Dalgleish D. G., van Mouric L., Corredig M. Heat-Induced Interactions of Whey Proteins and Casein Micelles with different Concentrations of a-Lactalbumin and 3-Lactoglobulin.// J. Agric. Food Chem., 1997 V.45 - p. 4806-4813.

166. Dalgleish, D. G., A. J. R. Law. pH-induced dissociation of bovine casein micelles. I. Analysis of liberated caseins. J. Dairy Res. 1988 v.55 p.529-538

167. Dalgleish, D. G., and A. J. R. Law. pH-induced dissociation of bovine casein micelles II. Mineral solubilization and its relation to casein release. J. Dairy Res. 1989 v.56 p.727-735

168. Dannenberg, F.; Kessler, H. G. Effect of denaturation of 3-lactoglobulin on texture properties of set-style nonfat yogurt. 2. Firmness and flow properties. Milchwissenschaft 1988, v.43, p.700-704.

169. Darling D. F., van Hooydonk A. C. M. Derivation of a mathematical model for the mechanism of casein micelle coagulation by rennet// J Dairy Res. 1981. V. 48, p. 189-200.

170. Darling D. Heat stability of milk // Journal Daily Research, 1980. V. 47. -№2.-p. 199-205.

171. De Feijter J. A., Benjamins J., Tamboer M. Adsorption displacement of proteins by surfactants in oil-in-water emulsions. // Colloids Surf. 1987 — V. 27 — p. 243-266.

172. De Jong P., van der Linden H. J. L. J. Polymerization Model for Prediction of Heat-Induced Protein Denaturation and Viscosity Changes in Milk.// J. Agric. Food Chem., 1998 V.46 - p. 2136-2142.

173. De Kruif C.G. Skim milk acidification.// Journal of Colloid and Interface Science, 1997 V.185 -p.19-25.

174. De Kruif C.G. Supra-aggregates of casein micelles as a prelude to coagulation.// Journal of Dairy Science, 1998 V.81 - p.3019-3028.

175. De Kruif C.G. The Turbidity of Renneted Skim Milk. // Journal of Colloid and Interface Science, 1993 V.156 -p.38-42.

176. De Kruif C.G., Holt C. Casein micelle structure, functions and interactions. In: advanced dairy chemistry Volume 1: Proteins, 3rd Edn. Fox And Mcsweeneg, Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002, P. 233-276.

177. De Kruif, C. G. k-casein as a polyelectrolyte brush on the surface of casein micelles. Colloids Surfaces 1996 v. 117 p. 151-159

178. De Kruif, C. G., and E. B. Zhulina. k-Casein as a polyelectrolyte brush on the surface of casein micelles. Colloids Surfaces A 1996 v.l 17 p. 151-159

179. Desorby-Banon S., Richard F., Hardly J. Study of acid and rennet coagulation of high pressurized milk.// Journal of Dairy Science, 1994 V.77 - p.3267-3274.

180. Dickinson E. Structure and rheology of simulated gels formed from aggregated colloidal particles // J. of Colloid and Interface Science. 2000. V. 225.

181. Dickinson E., Allison S.A., McCammon J.A. Brownian dynamics with rotation-translation coupling // J. of Chemistry Society Faraday Transactions. 1985.-V. 81.

182. Dzwolak, W., Ziajka, S. Enzymatic hydrolysis of milk proteins under alkaline and acidic conditions. Journal of Food Science 1999 v.64 p.393-395

183. Eigel, W. N., J. E. Butler, C. A. Ernstrom, H. M. Farrell, Jr., V. R. Harwalkar, R. Jenness, and R. M. Whitney. Nomenclature of proteins of cows' milk. J. Dairy Sci. 1984 p.67 p. 1599-1631

184. Evans D.J. On the generalized hydrodynamics of polyatomic fluids // Molecular Physics. 1976. V. 32/

185. Everett D. W., Olson N. F. Dynamic Rheology of Renneted Milk Gels Containing Fat Globules Stabilized with Different Surfactants// Journal of Dairy Science. 2000, V.83, p. 1203-1209.

186. Farell H.M. jr., Wickham E.D., Groves M.L. Environmental influences on purified к-casein: disulfide interactions.// Journal of Dairy Science, 1998 — V.81 -p.2974-2984.

187. Frentz R. Application de la thrombelastographie de Hartert a l'edude de la coagulation du lait.// Lait, 1965 v. 45 - p. 489-508.206. Gardiner

188. Gastaldi E., Trial N., Guillaume C., Bourret E., Gontard N., Cuq J. L. Effect of Controlled к-Casein Hydrolysis on Rheological Properties of Acid Milk Gels.// Journal of Dairy Science, 2003 v. 86 - p. 704-711.

189. Gatti, С., M. Pires. Effect of monovalent cations on the kinetics of renneted milk coagulation. J. Dairy Res. 1995 v.62 p.667-672.

190. Green M. L., Hobbs D. G., Morant S. V., Hill V. A. Intermicellar relationships in rennet-treated separated milk. II. Process of gel assembly.// Journal of Dairy Research, 1978-v. 45 p. 413-422.

191. Guinee, Т. P., E. P. Feeney, M. A. E. Auty, and P. F. Fox. 2002. Effect of pH and calcium concentration on some textural and functional properties of Mozzarella cheese. J. Dairy Sei. 85:1655-1669

192. Hassan A. N., J. F. Frank, and К. B. Qvist. 2002. Direct observation of bacterial exopolysaccharides in dairy products using confocal scanning laser microscopy. J. Dairy Sei. 85:1705-1708

193. Heyes D.M., Mitchell P.J. Self-Diffusion and viscoelasticity of Dense hard-sphere colloids // J. of Chemistry Society Faraday Transactions. 1994. V. 90.

194. Holt C, Home D.S. The hairy casein micelle: Evolution of the concept and its implications for dairy processing. Netherlands Milk and Dairy Journal, 1996, v. 50, p. 1-27. (a)

195. Holt C. Casein micelle substructure and calcium phosphate interactions studied by sephacryl column chromatography.// Journal of Dairy Science, 1998 -V.81 -p.2994-3003. (a)

196. Holt C. Structure and stability of bovine casein micelles.// Adv. Prot. Chem. — 1992, V43-p. 63-151.

197. Holt C. The milk salts and their interaction with casein.// Advanced Dairy Chemistry, 1997 V. 3 - p. 233-244.

198. Holt C., Sawyer L. Caseins as rheomorphic proteins: Interpretation of the primary and secondary structures of the asr, P~ and K-caseins. Journal of the Chemical Society Faraday Transactions, 1993, v. 89, p. 2683-2692.

199. Holt C., Timmins P. A., Errington N., Leaver J. A core-shell model of calcium phosphate nanoclusters derived from sedimentation equilibrium and small angle X-ray and neutron scattering measurements.// Eur. J. Biochem., 1998 — V. 252-p. 73-78. (b)

200. Holt C., Wahlgren N. M., Drakenberg T. Ability of a p-casein phosphopeptide to modulate the precipitation of calcium phosphate by forming amorphous di-calcium phosphate nanoclusters.//Biochem. J., 1996 -V. 314 p.1035-1039.

201. Holter H. Uber die Labwirkung.// Biochemishe Zeitschrift, 1932 v. 255 - p. 160-188.

202. Hori T. Objective measurements of the process of curd formation during rennet treatment of milks by the hot wire method.// Journal of Food Science, 1985 -v. 50-p. 911-917.

203. Home D. S., Davidson C. M. Direct observation of decrease in size of casein micelles during the initial stage of renneting of skim milk.// Int. Dairy J., 1993 -V. 3-p. 61-71.

204. Home D. S., Davidson C. M. The use of dynamic light-scattering in monitoring rennet curd formation.// Milchwissenschaflt, 1990 v. 45 - p. 712-715.

205. Home D. S., Parker T. G., Dalgleish D. G. Casein micelles, polycondensation and fractals.// Food Colloids, Spec. Publ. No. 75. R. Soc. Chem., London, 1989-p. 400^105.

206. Hostettler H., Stein J., Imhof K. Die bestimmung des gerinnungspunktes bei der labgerinnung der milch.// Milchwissenschaft, 1955 — v. 6 — p. 196-205.

207. Hyldig G. Rennet Coagulation. Effect of technological parameters on the en-zymic reaction and gel formation in milk and UF-concentrates. PhD thesis. Royal Veterinary and Agricultural University, Copenhagen 1993.

208. Hyslop D. B. Enzyme-induced coagulation of casein micelles: a number of different kinetic models//Journal of Dairy Research. 1993, v. 60, p. 517-533.

209. Hyslop D. B., Qvist K. B. Application of numerical analysis to a number of models for chymosininduced coagulation of casein micelles// Journal of Dairy Research. 1996, v. 63, p. 223-232.

210. Johnson C. P., Li X., Logan B.E. Settling Velocities of Fractal Aggregates. Environ. Sci. Technol.1996, v.30, p.1911-1918

211. Lodge J. F. M., D. M. Heyes. Transient colloidal gels by Brownian dynamics computer simulation. Phys. Chem. Chem. Phys., 1999, v.l, p.2119-2130

212. Lomholt S. B., Qvist K. B. Relationship between rheological properties and degree of k-casein proteolysis during renneting of milk// Journal of Dairy Research. 1997 V.64 - p.541-549.

213. Le Bon Ch., T. Nicolai, .D. Durand. Kinetics of Aggregation and Gelation of Globular Proteins after Heat-Induced Denaturation. Macromolecules 1999, v.32, p.6120-6127

214. Lomholt S. B., Worning P., 0gendal L., Qvist K. B., Hyslop D. B., Bauer R. Kinetics of the renneting reaction followed by measurement of turbidity as a function of wavelength// Journal of Dairy Research. 1998, v. 65, p. 545-554.

215. Lopez-Fandino R., Carrascosa A.V., Olano A. The effect of high pressure on whey protein denaturation and the cheese-making properties of raw milk.// Journal of Dairy Science, 1996 V.79 - p.929-936.

216. Lôpez-Fandino R., Ramos M., Olano A. Rennet coagulation of milk subjected to high pressures.// J. Agric. Food Chem, 1997 V.45 - p.3233-3237.

217. Lorenzen, P. C. Renneting properties of transglutaminase-treated milk. Milchwissenshaft. 2000 v.55 p.433-437

218. Low A. J. R. Effect of heat treatment and acidification on the dissociation of bovine casein micelles. J. Dairy Res. 1996 v.63 p.35-48

219. LOW A. J. R., Leaver J. Effect of pH on the Thermal Denaturation of Whey Proteins in Milk.// J. Agric. Food Chem., 2000 V.48 - p. 672-679.

220. Low A. J. R., Leaver J. Effect of Protein Concrntrations on Rates of Thermal Denaturation of Whey Proteins in Milk.// J. Agric. Food Chem., 1997 — V.45 -p. 4255-4261.

221. Lucey J. A., Teo C. T., Munro P. A., Singh H. Rheological properties at small (dynamic) and large (yield) deformations of acid gels made from heated milk.// Journal of Dairy Research, 1997 v. 64 - p. 591-600.

222. Lucey J.A. Formation and Physical Properties of Milk Protein Gels// Journal of Dairy Science, 2002-v. 85-p. 281-294.

223. Lucey J.A., Tamehana M., Singh H., Munro P.A. Rheological properties of milk gels formed by a combination of rennet and glucono-8-lactone.// Journal of Dairy Research, 2000 V.67 - p.415-427.

224. Lucey, J. A., C. Gorry, B. O. Kennedy, M. Kalab, R. Tan-Kinita, and P. F. Fox. Effect of acidification and neutralization of milk on some physico-chemical properties of casein micelles. Int. Dairy J. 1996 v.6 p.257-272

225. Ma Y., Barbano D. M. Gravity separation of raw bovine milk: fat globule size distribution and fat content of milk fractions.// Journalof Dairy Science, 2000 V.83 -p.1719-1727.

226. Marcais M. H. Emploi de la Thrombélastographie pour l'étude de la coagulation du lait.// Lait, 1965 v. 45 - p. 241-250.

227. Mariette F., Topgaard D., Jönsson B., Soderman O. Self-diffusion of water in casein dispersions studied by 'H NMR diffusometry : effect of gel formation. Congrilait 2002, XV annual IDE congress, Paris 2002.

228. McMahon D. J., Brown R. J. Evaluation of Formagraph for comparing rennet solutions.// Journal of Dairy Science, 1982 v. 65 — p. 1639-1642.

229. McMahon D.J., McManus W.R. Rethinking casein micelle structure using electron microscopy.// Journal of Dairy Science, 1998 V.81 - p.2985-2993.

230. Mellema, M. J., W. M. Heesakkers, J. H. J. Van Opheusden, and T. van Vliet. Structure scaling behavior of aging rennetinduced casein gels examined by confocal microscopy and permeametry. Langmuir 2000 v. 16 p.6847-6854

231. Metzger, L. E., D. M. Barbano, and P. S. Kindstedt. Effect of milk pre-acidification on low fat Mozzarella cheese. III. Post melt chewiness and whiteness. J. Dairy Sci. 2001 v.84 p. 1357-1366

232. Michalski, M. C., F. Michel, D. Sainmont, and V. Briard. Apparent zeta-potential as a tool to assess mechanical damages to the milk fat globule membrane. Colloid Surface B: Biointerfaces, 2002 v.23 p.23-30

233. Michalski, M. C., V. Briard, and F. Michel. Optical parameters of milk fat globules for laser light scattering measurements. Lait, 2001 v.81 p.787—796

234. Miller, G.D., J.K. Jarvis, and L.D. McBean. Handbook of Dairy Foods and Nutrition. 2nd ed. Boca Raton, Fla.: CRC Press, 1999.

235. Morris G. A., Foster T. G., and Harding S. E. Further Observation on the Size, Shape, and Hydration of Casein Micelles from Novel Analytical Ultracentrifuge and Capillary Viscometry Approaches.// Biomacromolecules, 2000 — V. 1-p. 764-767.

236. Mottar, J.; Bassier, A.; Joniau, M.; Baert, J. Effect of heat induced association of whey proteins and casein micelles on yoghurt texture. J. Dairy Sci. 1989, 72, 2247-2256.

237. Mulder H. et al. The milk fat globule. Emulsion science as applied to milk products and comparable foods.// Commonwealth agric.bureaux. farmham royal books. England. 1974. 296 p.

238. Mulvihill, D. M.; Donovan, M. Whey proteins and their thermal denaturation, a review. Ir. J. Food Sei. Technol. 1987, 11, 43-75.

239. Nassar G., Nongaillard B., Noel Y. Monitoring of milk gelation using a low-frequency ultrasonic technique.// Journal of Food England, 2001 v. 48 — p. 351-359.

240. O'Connell, J. E., Kelly, A. L., Fox, P. F. & de Kruif, K. G. Ethanol-dependent temperature-induced dissociation of casein micelles. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2001 v.49 p.4420-4423

241. Paquin P., Britten M.,. Laliberte M.-F,. Boulet M. Interfacial properties of milk casein proteins.// Proteins at Interfaces. Am. Chem. Soc., Washington, 1987-p 677-686.

242. Pastorino A. J., C. L. Hansen, and D. J. McMahon Effect of Salt on Structure-Function Relationships of Cheese Journal of Dairy Science Vol. 86, No. 1, 2003 p. 60-69

243. Pastorino A. J., N. P. Ricks, C. L. Hansen, D. J. McMahon Effect of Calcium and Water Injection on Structure-Function Relationships of Cheese Journal of Dairy Science Vol. 86, No. 1, 2003 p. 105-113

244. Payens T. A. // J. Appl. Biochem. 1984. V. 6. P. 232.

245. Payens T. A. J., Brinkhuis J. Mean field kinetics of the enzyme-triggered gelation of casein micelles// Colloids and Surfaces. 1986, v. 20, p. 37-50.

246. Payens T. A. J., Wiersma A.K., Brinkhuis J. On enzymatic clotting processes. I. Kinetics of enzyme-triggered coagulation reactions// Biophysical Chemistry. 1977, v. 6, p. 253-262.

247. Pernot P. Extracting the Space-Dependent Diffusion Coefficient and Chemical Potential from a Set of Population Decays for Distributed Point Sources. // J. Phys. Chem. 1994, V. 98, P. 12431-12435.

248. Popov A. V., Agmon N. Three-dimensional simulations of reversible bimol-ecular reactions: The simple target problem. // J. Chem. Phys. V. 115, P. 89218932.

249. Popov A.V., Osintsev A.M. Quasistatic regime in a region of intermediate values of rotational diffusion rate. The 67-th Meeting of the Israel Chemical Society. Book of abstracts, Jerusalem, 2002, p. 302

250. Roefs, S. P. F. M.; de Kruif, C. G. A model for the denaturation and aggregation of-lactoglobulin. Eur. J. Biochem. 1994, 226, 883-889.

251. Ruettimann K. W., Ladisch M. R. In situ observation of casein micelle coagulation.// Journal of Colloid Interface Science, 1991 v. 146 - p. 276-287.

252. Santos M. V., Y. Ma, Z. Caplan, D. M. Barbano Sensory Threshold of Off-Flavors Caused by Proteolysis and Lipolysis in Milk J. Dairy Sci. 2003 v.86 p.1601-1607

253. Saputra D., Payne F. A., Hicks, C. L. Analysis of enzymatic hydrolysis of k-casein milk usinu diffuse reflectance of near-infrared radiation. // Trans. ASAE. 1994. V 37. P. 1947-1955.

254. Schreiber R., Hinrichs J. Rennet coagulation of heated milk concentrates. Lait 2000 v.80 p.33-42

255. Schreiber, R. 2001. Heat-induced modifications in casein dispersions affecting their rennetability. Int. Dairy J. 11:553-558

256. Sen P. N. Time-dependent diffusion coefficient as a probe of the permeability of the pore wall. // J. Chem. Phys. V 119, P 9871-9876.

257. Shammet K. M., Brown R. J., McMahon D. J. Proteolytic Activity of Proteinases on Macropeptide Isolated from k-Casein Journal of Dairy Science Vol. 75. No. 6, 1992 p. 1380-1388

258. Singh, H., and A. Wauguna. 2001. Influence of heat treatment of milk on cheesemaking properties. Int. Dairy J. 11:543—551

259. Singh, H., O.J. McCarthy, and J.A. Lucey. Physico-chemical properties of milk. In: Advanced Dairy Chemistry Volume 3. Lactose, Water, Salts And Vitamins. 2nd ed. P.F. Fox (Ed.). New York: Chapman & Hall, 1997, p. 469.

260. Thomsen, J. K., H. J. Jakobsen, N. C. Nielsen, T. E. Petersen, and L. K. Ras-mussen. Solid-state magnetic angle spinning 31P NMR studies of native casein micelles. Eur. J. Biochem. 1995 v.230 p.454-459

261. Tokita M., Hikichi K., Niki R.R., Arima S. Dynamic viscoelastic studies on he mechanism of milk clotting process.// Biorheology, 1982 v. 19 - p. 209-219.

262. Tuinier, R., and C. G. de Kruif. 2002. Stability of casein micelles in milk. J. Chem. Physics. 117:1290-1295

263. Udabage P., McKinnon I. R., M. A. Augustin Effects of Mineral Salts and • Calcium Chelating Agents on the Gelation of Renneted Skim Milk J. Dairy

264. Sei. 2001 v.84 p. 1569-1575

265. Van Hooydonk A. C. M., Olieman C. // Neth. Milk Dairy J., 1982. V. 36. P 153.

266. Van Hooydonk A. C. M., Olieman C., Hagedoorn H. G. Kinetics of the chy-mosin-catalysed proteolysis of k-casein in milk // Neth. Milk Dairy J., 1984. V. 38. P. 207-222.

267. Van Hooydonk A.C.M., Walstra P. Interpretation of the kinetics of the rennet-ing reaction in milk// Netherlands Milk and Dairy Journal., 1987, V.41, p. 1947.

268. Vasbinder A. J., H. S. Rollema, C. G. de Kruif Impaired Rennetability of Heated Milk; Study of Enzymatic Hydrolysis and Gelation Kinetics Journal of Dairy Science, 2003 Vol. 86, No. 5, p. 1548-1555

269. Vasbinder J., H. S. Rollema, A. Bot, C. G. de Kruif Gelation Mechanism of Milk as Influenced by Temperature and pH; Studied by the Use of Transglutaminase Cross-Linked Casein Micelles Journal of Dairy Science Vol. 86, No. 5,2003 p. 1556-1563

270. Vasbinder, A. J., P. J. J. M. van Mil, A. Bot, and C. G. de Kruif. 2001. Acid-induced gelation of heat treated milk studied by Diffusing Wave Spectroscopy. Colloids Surfaces B 21:245-250

271. Vaughn M.W. Diffusion and trapping in a suspension of spheres with simultaneous reaction in the continuous phase. // J. Chem. Phys. 2004 V 120, P. 9351-9358.

272. Verheul, M., S. P. F. M. Roefs, and C. G. de Kruif. Kinetics of heat-induced aggregation of |3-lactoglobulin. J. Agric. Food Chem. 1998 v.46 p.896-903

273. Vidal V., Gastaldi E., Lefebvre-Cases E., Lagaude A., Marchesseau S., Tarodo de la Fuente B., Cuq J.-L. Effect of succinylation on the rennet coagulation of milk.// Journal of Dairy Science, 1998 V.81 - p.69-75.

274. Wade T., and Beattie J. K. In situ observation of rennetting by electroacous-tics.// Milchwissenschaft, 1999 v. 53 - p. 490-494.

275. Walstra P. On the stability of casein micelles// J. Dairy Res., 1990 V.73 - p. 1965-1979

276. Walstra P., Bloomfield V. A., Wei G. J., Jenness R. Effect of chymosin action on the hydrodynamic diameter of casein micelles.// Biochimica et Biophysica Acta, 1981 v. 669-p. 258-259.

277. Walstra, P. Casein sub-micelles: Do they exist? Int. Dairy J. 1999 v.9 p. 189192

278. Ward J. H., Peppas N. A. Kinetic Gelation Modeling of Controlled Radical Polymerizations. Macromolecules 2000, v.33, p.5137-5142

279. Wijmans Ch. M. and E. Dickinson. Brownian dynamics simulations of filled particle gels. J. Chem. Soc., Faraday Trans., 1998, v.94(l), p.129-137

280. Whittle M., Dickinson E. Brownian dynamics simulation of gelation in soft sphere systems with irreversible bond formation // Molecular Physics. 1997. V. 90, P. 739-757.

281. Whittle M., Dickinson E. Stress overshoot in a model particle gel // Chem. Phys. 1997. V. 107.

282. Wit J. Structure and functional behaviour of whey proteins // Neth. Milk. Dairy Journal, 1981. № 3 5. - p. 47- 51

283. Worning P., Bauer R, 0gendal L, Lomholt S. A Novel Approach to Turbidi-metry of Dense Systems: An Investigation of the Enzymatic Gelation of Casein Micelles// Journal of Colloid and Interface Science 1998, v. 203, p. 265277.

284. Zhang, Z. P., M. Fujii, and T. Aoki. Behavior of calcium and phosphate in artificial casein micelles. J. Dairy Sci. 1996 v.79 p. 1722-1727

285. Zhou, N., and S. J. Mulvaney. The effect of milk fat, the ratio of casein to water, and temperature on the viscoelastic properties of rennet casein gels. J. Dairy Sci. 1998 v.81 p.2561-2571