Microfiltration of apple juice for apple-whey drinks
Authors: Сергей Александрович Титов, , Дина Васильевна Ключникова, , Алла Евгеньевна Чусова, , Константин Александрович Велитченко, , Алексей Алексеевич Гвозденко, 
Published: January 2023

Сывороточные напитки в настоящее время являются не просто популярным функциональным продуктом, но и позволяют реализовать безотходность и экологичность производства, в частности переработку молочной сыворотки. Напитки на основе молочной сыворотки, бесспорно, способны положительно влиять как на эмоциональное состояние человека, так и физиологически благоприятно способствовать профилактике и оздоровлению населения различных возрастных групп. Представляют интерес не просто сывороточные напитки, а сокосодержащие, которые имеют приятный и освежающий вкус и наряду с этим дополнительно обогащены микро- и макроэлементами, витаминами. Традиционно яблочно-сывороточные напитки вырабатывают из восстановленных соков и сухой подсырной сыворотки. Технология получения концентрированных или сухих соков предусматривает термообработку, в процессе которой разрушаются витамины, в первую очередь витамин С и другие биологически активные вещества. Исследована возможность замены в технологии яблочно-сывороточных напитков тепловой обработки (пастеризации) микрофильтрацией. Проведены исследования по изучению воздействия противотока на слой отложений при микрофильтрации. На приборе Zetasizer изучено динамическое рассеяние света частицами. Изучение микрофильтрации яблочного сока осуществляли на модельных средах, содержащих элементы структуры яблочного сока. Для имитации различных фракций взвеси в яблочном соке яблоки вначале подвергали грубому измельчению, затем, после получения сока и разведения водой, подвергали куттерованию вращающимся на высоких оборотах ножом, после чего подвергали разрядно-искровой обработке. Установлено, что микрофильтрация позволяет очистить сок прямого отжима от взвешенных частиц и микроорганизмов и дальнейшее его использование в рецептуре сывороточных напитков обеспечивает стойкость продукта при хранении. Доказано, что микрофильтрация может быть успешно применена в технологии яблочно-сывороточных напитков, при использовании соков прямого отжима. В ходе проведения процесса фильтрации частицы яблочных выжимок и пектины образуют динамическую мембрану, которая дополнительно оказывает фильтрующее действие. Периодическое повышение скорости тангенциального потока над поверхностью мембраны позволяет очищать динамическую мембрану, а периодический противоток фильтрата является эффективным способом предотвращения засорения пор частицами.

Whey drinks are currently not only a popular functional product, but also make it possible to implement waste-free and environmentally friendly production, in particular, whey processing. Drinks based on milk whey, undoubtedly, can positively influence both the emotional state of a person and physiologically favorably contribute to the prevention and improvement of the population of various age groups. Of interest are not just whey drinks, but juice-containing drinks, which have a pleasant and refreshing taste and, along with this, are additionally enriched with micro- and macroelements, vitamins. Traditionally, apple whey drinks are made from reconstituted juices and dry cheese whey. The technology for obtaining concentrated or dry juices involves heat treatment, during which vitamins are destroyed, primarily vitamin C and other biologically active substances. The possibility of replacing heat treatment (pasteurization) with microfiltration in the technology of apple-whey drinks has been studied. Studies have been carried out to study the effect of countercurrent on a layer of sediments during microfiltration. The dynamic scattering of light by particles was studied on the Zetasizer instrument. The study of apple juice microfiltration was carried out on model media containing elements of the structure of apple juice. To imitate various fractions of suspension in apple juice, apples were first subjected to coarse grinding, then, after obtaining juice and dilution with water, they were subjected to cuttering with a knife rotating at high speeds, after which they were subjected to discharge-spark processing. It has been established that microfiltration makes it possible to purify directly squeezed juice from suspended particles and microorganisms, and its further use in the formulation of whey drinks ensures the stability of the product during storage. It has been proven that microfiltration can be successfully applied in the technology of apple-whey drinks, when using direct-pressed juices. During the filtration process, apple pomace particles and pectins form a dynamic membrane, which additionally has a filtering effect. Periodically increasing the speed of the tangential flow over the membrane surface allows the dynamic membrane to be cleaned, and the periodic counterflow of the filtrate is an effective way to prevent particle clogging of the pores.