Использование концентратов пахты, полученных обратным осмосом и нанофильтрацией, в производстве йогурта

Малокалорийный биологически высокоактивный продукт, пахта не содержит каких-либо веществ, неблагоприятно влияющих на обмен и общее состояние организма, имеет хорошие вкусовые показатели. С учетом этого она рекомендуется для широкого использования в питании людей, особенно пожилого возраста, находящихся в условиях длительной мышечной недогруженности, ведущих малоподвижный образ жизни, детей и др.

Ресурсы пахты в РФ, ежегодно составляют около 280 тыс. тонн, в которой содержится: 8,2 тыс.т - белка, 13,2 тыс.т - лактозы, 1,6 тыс.т - минеральных веществ, 1,1 тыс.т - жира [1].

Цель данной работы - изучить состав и свойства концентратов пахты, полученных обратным осмосом и нанофильтрацией, для обоснования целесообразности их использования в качестве молочной основы кисломолочных продуктов.

Концентрирование пахты на обратноосмотической установке осуществляли при температуре 10 °C давлении на входе в установку и на выходе из нее 40 бар. Концентрирование с использованием нанофильтрационной мембраны проводили при температуре 10 °C и давлении на входе и выходе из установки 25 бар.

Для концентрирования применялись спиральные органические мембраны для обратного осмоса фирмы Osmose inverse SW 30-2540 с диаметром пор 0,1 нм и на-нофильтрационные мембраны с диаметром пор 1 нм.

В концентратах определяли массовую долю сухих веществ (рефрактометр RL-3), белка (рефрактометрический метод по ГОСТ 25179-90), кислотность (титриметрический метод по ГОСТ 3624-92), pH (PH-метр РН-150МИ), плотность (ареоме-трический метод по ГОСТ 3625-84), удельную электрическую проводимость (УЭП) (кондуктометр «Эксперт»). В таблице 1 приведены средние значения показателей по трехкратной повторности опытов.

Таблица 1. Состав и свойства пахты, полученных нанофильтрационных (НФ) и обратноосмотических (OO) концентратов

	М.д. сухих веществ,%	М.д. белка, %		Кислотность, ОТ		pH		Плотность, кг/мЗ		УЭП, мСм/ см
Пахта	8,65	2,9		14		6,85		1031		3,8
	НФ ОО	НФ	ОО	НФ	ОО	НФ	ОО	НФ	ОО	НФ	ОО I
Концетрат 1	10	3,7	3,4	20	24	7,11	6,68	1027	1039	2,71	5,49
Концетрат2	12	4,3	4,4	22	29	7,10	6,62	1034	1043	2,90	5,54
Концетрат3	14	5	5,2	24	37	7,06	6,58	1040	1057	3,00	5,81
Концетрат 4	16	6,3	6,2	30	40	7,04	6,51	1051	1070	3,20	6,4
Концетрат 5	18	8	6,9	30	43	7,02	6,44	1058	1075	3,35	6,61
Концетрат 6	20	8,5	7,4	37	54	6,99	6,4	1061	1082	3,48	6,8
Концетрат7	22	8,5	7,8	42	56	6,97	6,37	1072	1094	3,61	7,01

Таким образом, при концентрировании пахты обратным осмосом и нанофильтрацией в 2-2,5 раза были получены концентраты с массовой долей белка до 7,8-8,5 %, которые целесообразно использовать для производства йогурта.

При выработке кисломолочных продуктов на развитие заквасочной микрофлоры существенное влияние оказывает pH среды.

Изменение титруемой кислотности и pH в концентратах пахты представлены на рис. 1

■ Кислотность НФ концентрата ♦ Кислотность ОО концентрата pH Н4 кон центрата        * pH ОО концентрат а

Рисунок 1. Зависимость кислотности и pH концентратов пахты от массовой доли сухих веществ

С повышением массовой доли сухих веществ концентратов линейно увеличивается титруемая кислотность и снижается значение pH. По-видимому, увеличение титруемой кислотности связано с увеличением содержания молочной кислоты, белков, минеральных солей.

Отмечено, что снижение активной кислотности с ростом массовой доли сухих веществ идет менее значительно по сравнению с увеличением титруемой кислотности. Согласно литературным данным, это может быть связано с наличием в концентрате ряда буферных систем - белковой, фосфатной, цитратной, лактатной [2].

При нанофильтрации происходит частичная деминерализация исходных растворов (около 35 %) [3]. Для оценки степени деминерализации полученных концентратов исследовали их удельную электропроводность (рис. 2).

♦ хон цен граты .получен пшено -гофигы [м цией

■ <Л|| НГНгрллц. ППГ.'уМЛкЫ" ыг лйрл ГН ым г ппглбгмл

Рисунок 2. Зависимость удельной электропроводимости от массовой доли сухих веществ

Удельную электропроводность обусловливают, главным образом, ионы К+, Na+, Са2+, Н + . Электрически заряженный казеин, сывороточные белки и шарики жира в силу больших размеров передвигаются медленно и тормозят подвижность ионов, то есть уменьшают электропроводность [2]. Поэтому нанофильтрационный концентрат за счет пониженного содержания ионов и повышенного содержания белков, имеет значение удельной электропроводности в два раза меньшее, чем обратноосмотический концентрат.

Концентраты, полученные нанофильтрацией, с массовой долей сухих веществ от 10 до 22 % имели чистый сладковатый вкус. В обратноосмотических концентратах с массовой долей сухих веществ выше 16 % наблюдалось наличие солоноватого привкуса. Поэтому для дальнейшего исследования использовали концентрат с массовой долей сухих веществ 16 %.

Изучена закономерность развития микрофлоры закваски в пахте, нанофиль-трационном и обратноосмотическом концентратах пахты. Для заквашивания исследуемых образцов применялась закваска для йогурта, состоящая из Streptococcus salivarius subsp.thermophilus и Lactobacillus bulgaricus.

Все образцы подвергали тепловой обработке при температуре (65±5) °C в течение 30 мин и охлаждали до температуры - (38±2) °C. При данной температуре проводили заквашивание, доза закваски составляла 5 %.

Во время сквашивания образцов для контроля интенсивности молочнокислого процесса проводили измерения титруемой и активной кислотности. Полученные данные изменения титруемой кислотности белковых сгустков представлены на рисунке 3.

концентраты,полученные обратным осмосом с м.д.с.в.16%

Рисунок 3. Изменение титруемой кислотности белковых сгустков, сквашиваемых на различной молочной основе

Снижение активной кислотности составляет в обратноосмотическом концентрате 1,6 pH за 3 часа, в нанофильтрационном - 2,34 pH за 4 часа.

Результаты опытов показали, что активность развития заквасочной микрофлоры в пахте ниже, чем в концентратах пахты, полученных нанофильтрацией и обратным осмосом. По-видимому, на интенсивность развития микрофлоры влияет лактоза, фосфолипиды, минеральные вещества [4].

Образование сгустка в концентратах происходит за 3-4 часа, а у пахты за 5 часов.

В образце на основе пахты наблюдался более слабый сгусток, чем в образцах на основе концентратов. Сгустки на основе нанофильтрационного и обратноосмотического концентрата имели плотный сгусток. По-видимому, это связано с образованием большого количества контактов между элементами структуры сгустка при увеличении содержания белка [2].

Таким образом, использование мембранных процессов позволяет не только выделить определенный компонент из многокомпонентной системы, но и сконцентрировать его до определенного уровня без изменения нативных свойств, что может обеспечивать получение широкой гаммы продуктов заданного свойства и состава [1]. Нанофильтрация позволяет получать концентрат с массовой долей сухих веществ до 22 %, который можно использовать для производства кисломолочных продуктов с повышенным содержанием белка и пониженным содержанием ионов Na+ и К+, а используя в качестве сырья пахту, обогатить продукт ценными фосфолипидами молока. Обратный осмос также позволяет получать белковый концентрат, но пропорциональное повышение содержания минеральных веществ приводит к ухудшению вкуса концентратов [5]. Поэтому для производства йогурта целесообразно использовать обратноосмотический концентрат пахты с массовой долей сухих веществ 16 %.