Study of the structural and mechanical characteristics of the polypeptide complex of concentrated dairy systems in the fermentation process
Authors: Кручинин Александр Геннадьевич 
Published: March 2022

Концентрирование молочного сырья посредством различных способов баромембранного разделения в качестве альтернативы традиционному вакуум-выпариванию (ВВ) получает все большее распространение благодаря щадящим режимам сгущения в совокупности с возможностями регулирования состава вырабатываемых концентратов, обусловленного особенностями селективной проницаемости мембран. Различия микро- и макроэлементных соотношений в ретентатах ультрафильтрации, нанофильтрации, микрофильтрации, обратного осмоса (ОО) оказывают существенное влияние на структурно-механические параметры получаемых концентрированных молочных систем. В аспекте рассмотрения специфики селективности ОО-мембран, обеспечивающей практически полную идентичность физико-химических показателей ретентатов молока с традиционными ВВ-концентратами, приобретает актуальность получение новых данных в области сравнительной оценки биотехнологических характеристик полипептидных комплексов ОО- и ВВ-концентрированных молочных систем при направленном ферментативном воздействии. В статье представлены результаты исследования ретентата обратного осмоса, традиционного ВВ-концентрата и исходного обезжиренного молока-сырья в процессе ферментативно-индуцированной коагуляции при использовании инструментального контроля динамической реологии в совокупности с оценкой физико-химических показателей модельных ферментированных сгустков (коагулятов), полученных из экспериментальных образцов. Наилучшие структурно-механические характеристики (продолжительность индукционного периода и фазы массовой коагуляции, динамическая вязкость в гель-точке) в сочетании с оптимальными технологическими параметрами (выход коагулята, массовые доли белка и влаги сгустков) показали образцы ОО-ретентата, закономерно превосходя аналогичные критериальные значения для обезжиренного молока. Самая низкая способность к гелеобразованию отмечена в пробах ВВ-концентрата, значительно уступавшего по всем исследуемым параметрам не только образцам ОО-ретентата, но и исходного обезжиренного молока-сырья. Полученные данные подтвердили, что на этапе предварительного концентрирования молока использование обратноосмотического разделения перспективнее, чем традиционное вакуум-выпаривание. В то же время применение ВВ-концентратов может являться приоритетным в производстве некоторых групп ферментированных молочных продуктов, характеризующихся мягкой (мажущейся) консистенцией и высокой влажностью коагулятов.

The concentration of milk raw materials by means of various methods of baromembrane separation as an alternative to traditional vacuum evaporation (VV) is becoming more widespread due to gentle thickening modes in combination with the ability to control the composition of the produced concentrates due to the features of the selective permeability of membranes. Differences in micro- and macro-element ratios in retentates of ultrafiltration, nanofiltration, microfiltration, reverse osmosis (RO) have a significant impact on the structural and mechanical parameters of the resulting concentrated dairy systems. In the aspect of considering the specificity of the selectivity of OO-membranes, which ensures almost complete identity of the physicochemical parameters of milk retentates with traditional BB-concentrates, it becomes relevant to obtain new data in the field of comparative assessment of the biotechnological characteristics of polypeptide complexes of OO- and BB-concentrated milk systems under directed enzymatic action. The article presents the results of a study of a reverse osmosis retentate, a traditional explosive concentrate and the original skimmed raw milk in the process of enzymatically induced coagulation using instrumental control of dynamic rheology in conjunction with an assessment of the physicochemical parameters of model fermented clots (coagulates) obtained from experimental samples. The best structural and mechanical characteristics (duration of the induction period and phase of mass coagulation, dynamic viscosity in the gel point) in combination with optimal technological parameters (coagulate yield, mass fractions of protein and moisture of clots) showed samples of RO-retentate, naturally exceeding similar criterion values for skimmed milk. The lowest ability to gel formation was noted in the samples of the explosive concentrate, which was significantly inferior in all the studied parameters not only to the samples of the RO retentate, but also to the original skimmed raw milk. The obtained data confirmed that at the stage of pre-concentration of milk, the use of reverse osmosis separation is more promising than traditional vacuum evaporation. At the same time, the use of explosive concentrates may be a priority in the production of some groups of fermented dairy products, characterized by a soft (smearable) texture and high moisture content of coagulates.