Обоснование процесса сгущения подсырной сыворотки на вакуум-выпарной установке и его влияние на выход готовой продукции

оксиданта // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2009. - № 5 (55). — С. 72-75.

3. Мандро Н.М., Борозда А.В., Денисович Ю.Ю. Использование дигидрокверцети-на в качестве натурального антиоксиданта // Технология и продукты здорового пита-

ния: матер. II Междунар. науч.-практ.

конф. — Саратов, 2008. — С. 94-96.

4. Анискевич О.Н. Дигидрокверцетин в мясоперерабатывающей промышленности // Пищевая промышленность: наука и технологии. — 2011. — № 3 (13). — С. 38-42.

УДК 637.1 /.3.002.5:637.142.2 А.А. Майоров,

С.Ю. Бузоверов, Н.М. Сурай

ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА СГУЩЕНИЯ ПОДСЫРНОЙ СЫВОРОТКИ НА ВАКУУМ-ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ВЫХОД ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Ключевые слова: молочная сыворотка, подсырная сыворотка, сгущение, микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, вакуум-выпарная установка, электродиализ, сывороточные белки.

Введение

Проблема дефицита молочного сырья в России и повышения эффективности молочной промышленности может быть решена за счет использования молочной сыворотки, ресурсы которой в нашей стране превышают 3,5 млн т в год. Переработка молочной сыворотки остается одной из главных проблем молочной промышленности.

Рациональное использование продуктов, получаемых из молочной сыворотки, является не менее актуальной и значимой проблемой, как и промышленная переработка. К сожалению, ей уделяется, в том числе переработчиками, потребителями и инвесторами, недостаточное внимание. Так, если в странах с высокоразвитой молочной промышленностью (США, Канада и др.) до 90% сыворотки идет на производство продуктов питания и кормовых средств, то в России только около 50% ее подвергается промышленной переработке.

Таким образом, задача полного использования молочной сыворотки остается нерешенной и требует внедрения в практику новых технических и технологических решений. Молочная промышленность имеет достаточные резервы сыворотки, что указывает на актуальность поиска новых способов ее переработки.

Молочная сыворотка является нормальным побочным продуктом при производстве сыров, творога, казеина, молочнобелковых концентратов и может быть отнесена к вторичным сырьевым ресурсам молочного подкомплекса АПК.

Результаты исследований

Объектами исследования служили натуральная подсырная сыворотка, полученная при производстве сыра «Витязь», подсырная сыворотка, сгущенная до массовой доли сухих веществ 14,4% с использованием ва-куум-выпарной установки, и сыворотка, сгущенная методом обратного осмоса.

Опыты с натуральной подсырной сывороткой проводили на образцах сыворотки, отбираемой при выработке сыра «Витязь» на этапе обработки сырного зерна.

В процессе производства сыра после разрезки сгустка и обработки сырного зер-

на производятся отлив сыворотки и последующее разбавление смеси пастеризованной водой. Количество отливаемой сыворотки составляет около 30% от количества смеси.

Отливаемая сыворотка перед проведением технологических опытов подвергалась исследованию. В таблице 1 приведены данные измерений основных показателей. В дальнейшем приведённые усредненные показатели использовали для расчетов выходов сырной массы, полученной из натуральной сыворотки.

Образцы сыворотки, сгущенной методом обратного осмоса, отбирались от партий сыворотки, полученной при производстве сыров «Витязь», «Российский» и «Горный». Массовая доля сухих веществ в партиях сгущённой сыворотки была почти в 2,5 раза выше и находилась в пределах от 16,1 до 16,4%. Литературные данные [1, 2] говорят о возможности получения сгущенной сыворотки с массовой долей сухих веществ до 18,5%, однако практически в реальных производственных условиях экономически эффективным получается вариант выработки сыворотки с массовой долей сухих веществ (16,1±0,2)%. Повышение доли сухих веществ в сгущённой сыворотке приводит к увеличению продолжительности

мойки и регенерации мембран и, в целом, к снижению производительности установки

[3].

Результаты анализа образцов сыворотки, сгущенной на установке обратного осмоса, приведены в таблице 2.

Следует отметить значительно больший разброс величин доли лактозы по сравнению с массовой долей белка и, в целом, с массовой долей сухих веществ. Это, вероятно, вызвано различной продолжительностью хранения сыворотки до момента начала сгущения, а также использованием сыворотки, собранной при выработке различных видов сыра. Об этом свидетельствует факт высокой корреляции между величинами активной кислотности и массовой долей лактозы. Коэффициент корреляции составил 0,89.

Аналитическую зависимость между указанными параметрами можно выразить уравнением:

Y = 0,0894х + 4,557, где Y — величина активной кислотности, ед. рН;

X — массовая доля лактозы, %.

Исследовали также свойства подсырной сыворотки, сгущенной на вакуум-выпарной установке. Сгущение проводили на лабораторной установке, а также на вакуум-выпарной установке «Виганд-4000» (табл. 3).

Таблица 1

Физико-химические показатели образцов подсырной сыворотки

Образец Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН

1 6,96 0,06 0,66 5,03 5,97

2 6,68 0,12 0,71 4,71 6,08

3 6,82 0,08 0,65 5,01 6,12

4 6,56 0,13 0,85 4,80 6,11

5 6,74 0,11 0,71 5,01 6,08

6 6,78 0,13 0,93 4,80 6,16

7 6,53 0,08 0,75 4,77 6,10

8 6,89 0,12 0,81 4,68 6,06

9 6,58 0,13 0,85 4,72 6,12

10 6,51 0,08 0,70 4,63 6,21

11 6,84 0,11 0,76 4,88 6,07

12 6,46 0,09 0,85 4,76 6,08

13 6,78 0,07 0,68 4,71 6,05

14 6,54 0,11 0,93 4,94 6,08

15 6,84 0,09 0,69 4,74 6,09

16 6,55 0,08 0,86 4,99 6,17

17 6,85 0,12 0,88 4,80 6,12

18 6,68 0,08 0,73 4,95 6,07

19 6,66 0,12 0,83 4,93 6,06

20 6,83 0,09 0,74 4,80 6,14

21 6,64 0,13 0,78 4,63 6,23

Среднее 6,701 0,102 0,778 4,824 6,102

СКО 0,421 0,010 0,149 0,290 0,050

С целью получения соизмеримых ре- щества, соответствующих сыворотке, полу-

зультатов концентрированную сыворотку ченной сгущением на ультрафильтрацион-

разбавляли до массовых долей сухого ве- ной линии методом обратного осмоса.

Таблица 2

Физико-химические показатели образцов сыворотки, сгущенной методом обратного осмоса

Образец Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН

1 16,41 0,16 1,66 12,55 5,64

2 16,36 0,15 1,59 12,35 5,60

3 16,39 0,15 1,58 13,13 5,79

4 16,52 0,14 1,64 11,75 5,57

5 16,10 0,14 1,58 12,90 5,74

6 16,22 0,14 1,64 11,86 5,57

7 16,53 0,15 1,59 11,92 5,70

8 16,38 0,16 1,56 11,68 5,52

9 16,23 0,14 1,54 13,33 5,77

10 16,08 0,16 1,53 13,25 5,73

11 16,27 0,15 1,66 12,28 5,64

12 16,15 0,15 1,60 13,07 5,72

13 16,11 0,16 1,59 11,86 5,70

14 16,34 0,14 1,66 14,17 5,82

15 16,26 0,14 1,60 11,65 5,58

16 16,18 0,16 1,64 13,67 5,72

17 16,33 0,15 1,58 12,32 5,74

18 16,39 0,14 1,57 12,79 5,73

19 16,16 0,15 1,59 12,71 5,68

20 16,37 0,16 1,64 11,64 5,62

21 16,44 0,15 1,58 11,40 5,58

Среднее 16,296 0,149 1,601 12,490 5,674

СКО 0,338 0,001 0,029 10,339 0,128

Таблица 3

Физико-химические показатели образцов сыворотки, сгущенной на вакуум-выпарной установке

Образец Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН

1 16,80 0,18 1,65 12,29 5,54

2 16,84 0,31 1,77 11,74 5,53

3 16,65 0,26 1,61 12,30 5,61

4 16,65 0,31 2,12 11,95 5,49

5 16,83 0,27 1,91 12,33 5,61

6 16,95 0,32 2,04 11,95 5,52

7 16,92 0,22 1,92 11,89 5,59

8 16,84 0,29 2,08 12,07 5,46

9 16,81 0,28 1,89 11,93 5,61

10 16,77 0,28 2,00 12,15 5,53

11 16,78 0,21 2,00 11,85 5,61

12 16,86 0,32 1,81 11,91 5,59

13 17,10 0,34 2,11 12,30 5,64

14 16,91 0,31 1,81 11,91 5,52

15 16,83 0,26 2,13 12,42 5,61

16 16,87 0,31 2,25 12,04 5,61

17 16,76 0,23 1,93 12,34 5,59

18 16,97 0,33 2,07 12,27 5,57

19 16,78 0,23 2,04 11,95 5,55

Среднее 16,826 0,273 1,965 12,066 5,567

СКО 0,214 0,048 0,519 0,781 0,051

Таблица 4

Средние значения физико-химических показателей исходного сырья

Вид сыворотки Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, % Величина активной кислотности, ед. рН

Натуральная подсырная 6,7± 0,4 0,1 ± 0,05 0,78± 0,4 4,82 ± 0,8 6,1 ±0,3

Вакуумного сгущения 16,8±0,5 0,27± 0,05 1,96± 0,6 12,1 ±0,9 5,56± 0,3

Сгущения обратным осмосом 16,3±0,5 0,15± 0,06 1,6±0,6 12,5± 1,1 5,67± 0,2

Таблица 5

Характеристика сгустков, полученных из различных видов сыворотки

Наименование исходного сырья № опыта Масса сгустков, г Массовая доля влаги, % Масса сухих веществ, г Масса жира, г Масса белка, г Масса углеводов, г

Натуральная подсырная сыворотка 1 33,67 70,10 10,07 0,75 7,28 1,72

2 34,90 68,71 10,92 0,83 7,63 1,88

3 32,67 71,30 10,33 0,79 7,37 1,79

Сыворотка сгущенная (обратный осмос) 1 74,90 71,57 21,47 0,66 17,21 2,15

2 75,70 71,61 21,50 0,73 17,19 2,11

3 76,10 71,63 21,61 0,75 17,22 2,13

Сыворотка сгущенная (вакуум) 1 77,00 72,38 21,25 0,72 16,72 2,21

2 78,20 72,41 21,32 0,73 16,68 2,18

3 76,70 72,44 21,17 0,74 16,70 2,20

Физико-химические свойства исходного сырья, использовавшегося для выработки опытных сгустков и сырной массы при проведении экспериментов, приведены в таблице 4.

Подготовленное сырье в количестве 3000±5 г нагревали до температуры 87±0,5оС и вносили необходимое количество 30%-ного раствора молочной кислоты.

Требуемое количество молочной кислоты определяли предварительным титрованием образца подготовленной к свертыванию смеси. Для этого от смеси отбирали образец объемом 50 мл и подвергали его титрованию 30%-ным раствором молочной кислоты до уровня рН = 5,0±0,1. По результатам титрования рассчитывали необходимое для внесения в смесь количество молочной кислоты.

После образования сгустка с помощью лавсановой ткани его отделяли от сыворотки, после чего проводили самопрессование в перфорированной пластмассовой форме. По окончании отделения сыворотки проводили исследования полученных сгустков: величину массовой доли сухих веществ, выход по массе, массовые доли белка и жира, величину активной кислотности. В качестве контроля использовали параметры технологий продуктов, выработанных из натуральной сыворотки.

На первом этапе проводили сравнительные исследования выходов термокислотных сгустков из различных видов исходного сырья: натуральной подсырной сыворотки, и сыворотки, сгущенной методами вакуумной выпарки и обратного осмоса. Сыворотку подкисляли раствором молочной кислоты

до уровня активной кислотности рН = 5,0 ±0,1. Масса исходного сырья составляла 3000±5 г.

Результаты опытов, проведенных в трехкратной повторности при вышеописанных условиях, приведены в таблице 5.

Выводы

Расчеты показывают, что при указанных условиях переход белков в сгусток составил для натуральной сыворотки 32%, для сгущенной сыворотки, полученной методом обратного осмоса, — 36, для сыворотки, сгущенной методом вакуумного выпаривания, — 35%. В условиях проводимых экспериментов выход термокислотных сгустков для сгущенной сыворотки был практически одинаков как в случае сгущения с применением метода обратного осмоса, так и при сгущении вакуумным способом.

Библиографический список

1. Абрамян Э.Г. Упрощенный электрофорез сывороточных белков коровьего молока // Труды Ереванского зоотехнического института. — 1976. — Вып. 28. — С. 5-8.

2. Алле У., Жолле П., Кигер Н. Разрушение белков молока в процессе нагревания. Отщепление азотистых соединений и небелкового фосфора // XVII Международный конгресс по молочному делу. — М.: Пищ. пром-сть, 1971. — С. 130.

3. Храмцов А.Г., Синельников Б.М., Евдокимов И.А. и др. Научно-технические основы биотехнологии молочных продуктов нового поколения: учеб. пособие. — Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. — 118 с.