Влияние процесса сгущения подсырной сыворотки на выход готовой продукции
Автор: Бузоверов С.Ю.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 7-1 (34), 2019 года.
Бесплатный доступ
Проведены исследования по изучению влияния процесса сгущения подсырной молочной сыворотки в вакуум-выпарной установке на выход и качество готовой продукции. Проведенные исследования показали, что 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.
Молочная промышленность, подсырная сыворотка, сгущение, вакуум-выпарная установка, микрофильтрация, ультрафильтрация
Короткий адрес: https://sciup.org/170186492
IDR: 170186492 | DOI: 10.24411/2500-1000-2019-11385
Текст научной статьи Влияние процесса сгущения подсырной сыворотки на выход готовой продукции
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 производ- стве сыров, творога, казеина, молочнобелковых концентратов и может быть отнесена к вторичным сырьевым ресурсам молочного подкомплекса АПК.
Целью исследований послужило изучение влияния процесса сгущения подсырной молочной сыворотки в вакуум-выпарной установке на выход и качество готовой продукции.
Объектами исследования служили натуральная подсырная сыворотка, полученная при производстве сыра «Витязь», подсырная сыворотка, сгущенная до массовой доли сухих веществ 14,4% с использованием вакуум-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 зерна производится 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 показате- лей. 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].
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 |
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 продолжительно- стью 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.
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 |
Аналитическую зависимость между указанными параметрами можно выразить уравнением:
Y= 0,0894x +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 ва-куум-выпарной установке «Виганд – 4000» (табл. 3).
С целью получения соизмеримых результатов концентрированную сыворотку разбавляли до массовых долей сухого вещества, соответствующих сыворотке, полученной сгущением на ультрафильтрационной линии методом обратного осмоса.
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 |
Физико-химические свойства исходного сырья, использовавшегося для выработки опытных сгустков и сырной массы при проведении экспериментов, приведены в таблице 4.
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 |
Подготовленное сырье в количестве (3000±5) г нагревали до температуры (87±0,5) оС и вносили необходимое количество 30%-го 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% 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 самопрессо-вание в перфорированной пластмассовой форме. По окончании отделения сыворотки проводили исследования полученных сгустков. Исследовали величины 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.
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 посырная 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 |
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.
Список литературы Влияние процесса сгущения подсырной сыворотки на выход готовой продукции
- Абрамян, Э.Г. Упрощенный электрофорез сывороточных белков коровьего молока / Э.Г. Абрамян // Труды Ереванского зоотехнического института - 1996. - Вып. 28. - С. 5-8.
- Алле, У., Жолле, П., Кигер, Н. Разрушение белков молока в процессе нагревания. Отщепление азотистых соединений и небелкового фосфора // ХVII Международный конгресс по молочному делу. - М.: Пищ. пром-сть, 1991.- С. 130.
- Храмцов, А.Г. Научно-технические основы биотехнологии молочных продуктов нового поколения: учеб. пособие / А.Г. Храмцов, Б.М. Синельников, И.А. Евдокимов и др. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2012. - 118 с.
- Липатов, Н.Н., Марьин, В.А., Фетисов, Е.А. Мембранные методы разделения молока и молочных продуктов. - М., 2006. - 168 с.
- Бионанотехнология / под ред. А.А. Баева. - М.: Наука, 1995. - 600 с.