Влияние процесса сгущения подсырной сыворотки на выход готовой продукции

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.
Статья научная