Библиографическое описание:

Огнева О. А., Пономаренко Л. В., Коваленко М. П. Мембранные методы переработки молочной сыворотки // Молодой ученый. — 2015. — №15. — С. 140-144.

При переработке молока на сыр, творог и казеин побочным продуктом при их получении является сыворотка, выход которой составляет 80 % от количества перерабатываемого молока. Это значит, что при производстве 1 кг сыра получаем 8 кг сыворотки, представляющей собой ценнейшее лактозосодержащее молочное сырье [3; 5; 9; 11; 15; 19; 22; 24; 26; 27; 30; 35; 36].

В последние годы молочная сыворотка находит широкое применение в производстве продуктов питания и является ценным пищевым сырьем. В ней содержится более 200 жизненно важных питательных и биологически активных веществ. Сыворотка может служить хорошей основой для создания функциональных продуктов нового поколения: состав сыворотки позволяет создавать продукт с высокой пищевой и биологической ценностью; она технологична в переработке, что облегчает получение разных типов продуктов; ее вкус хорошо сочетается со вкусом вводимых компонентов и его можно регулировать в желаемом направлении [6; 13; 16; 18; 21; 23; 25; 32; 33; 34; 40; 42].

Высокую биологическую ценность сыворотки обуславливают белковые вещества, а также витамины, гормоны, органические кислоты, иммунные тела и микроэлементы. При выработке белковых продуктов в молочную сыворотку переходит 50 % сухих веществ молока, в основном это биологически ценные белки, характеризующиеся оптимальным набором и сбалансированностью жизненно необходимых (незаменимых) аминокислот, что обеспечивает регенерацию белков печени, образование гемоглобина и белков плазмы крови. В сыворотку переходит практически весь молочный сахар (более 70 %), все соли и микроэлементы (30 % кальция, 50 % фосфора, 90 % натрия и калия, 70 % магния, 80 % хлора), почти все водорастворимые витамины молока, а также в сыворотке содержатся витамины С, никотиновая кислота, холин, витамины А, Е и биотин. Эти компоненты составляют ровно половину всего цельного молока и поэтому сыворотку называют «полумолоко». Кроме всего, сыворотка является относительно дешевым сырьем [1; 2; 4; 7; 8; 10; 31; 37; 38; 41; 44].

Несмотря на высокую биологическую ценность, значительная часть сыворотки (80 %) до недавнего времени не перерабатывалась и только в последние годы большинство европейских производителей молочных продуктов изменили свое отношение к молочной сыворотке, и вопрос ее переработки стал в настоящее время весьма актуален.

Комплексная переработка сыворотки преследует две цели — получение сухого концентрированного сывороточного белка (КСБ) и сухого молочного сахара (лактозы) с помощью наиболее перспективных и широко распространенных в настоящее время за рубежом мембранных методов.

К мембранным методам разделения жидкостей относятся микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос. Процессы осуществляются на мембранных установках, где основными рабочими элементами являются специальные полупроницаемые мембраны с различными размерами пор, пропускающими или задерживающими те или иные компоненты сыворотки в зависимости от цели получаемого продукта [12; 14; 17; 20; 28; 29; 39; 43].

Очищенная от казеиновых частиц и жира сыворотка представляет собой чистый раствор водорастворимых сывороточных белков (альбумина и глобулина) и молочного сахара (лактозы). На первом этапе переработки сыворотку пропускают через нанофильтрационную мембранную установку, где происходит концентрирование сухих веществ до 20 %, так называемое «холодное» сгущение. Результаты экспериментальной обработки сыворотки на пилотной NF-установке показаны в балансе сырья (таблица 1).

Таблица 1

Баланс сырья после нанофильтрации

Показатели сыворотки, %

Сыворотка-сырье

Концентрированная сыворотка

NF-ретентат

Натуральный белок

0,60

2,13

Натуральный азот

0,20

0,46

Лактоза

3,63

15,67

Кислота

0,85

0,46

Зольность (минеральные соли)

0,42

1,17

Жиры

0,05

0,21

Сухие вещества, всего

5,02

20,10

 

Как видно из эксперимента, при нанофильтрации происходит концентрирование сухих веществ в 4 раза, с одновременным частичным понижением количества природных солей. Процесс нанофильтрации позволяет заменить вакуум-выпаривание на первой ступени теплового концентрирования (подсгущения в ВВУ до 20 % СВ) на менее затратный процесс холодного концентрирования на NF-установке.

Полученный после нанофильтрации пермеат подвергается очистке на установке обратного осмоса и направляется на технологические производственные нужды, а ретентат (подсгущенная сыворотка) направляется на ультрафильтрационную установку для получения концентрата сывороточных белков (КСБ) и безбелковой сыворотки.

Баланс продуктов, полученных после обработки в установке ультрафильтрации, показан в таблице 2.

Таблица 2

Баланс продуктов, полученных после обработки в установке ультрафильтрации

Показатели сыворотки, %

Концентрированная сыворотка

NF-ретентат

UF-ретентат

UF-пермеат

Натуральный белок

2,13

8,00

0,08

Натуральный азот

0,46

0,63

0,39

Лактоза

15,67

10,78

15,03

Кислота

0,46

0,46

0,46

Зольность (минеральные соли)

1,17

1,98

1,39

Жиры

0,21

0,65

0,01

Сухие вещества, всего

20,10

22,5

17,36

 

Полученный белковый концентрат с заданным содержанием сухих веществ досгущают в вакуум-аппарате по традиционной схеме, высушивают и получают чистый белоснежный порошок концентрата белка.

Безбелковая сыворотка (UF-пермеат) представляет собой чистый раствор молочного сахара и природных солей. Для обессоливания сыворотки, а, следовательно, и с целью снижения кислотности, сыворотку подвергают электродиализной обработке на ЭД-установке до разного уровня деминерализации, в зависимости от назначения лактозы к применению.

Деминерализованную сыворотку направляют в вакуум-аппарат (вторая ступень сгущения) для получения концентрированного раствора лактозы с содержанием сухих веществ 50‒55 %. Очень важными процессами в технологии получения чистого молочного сахара являются кристаллизация лактозы, декантация и промывка влажных кристаллов лактозы, для чего используется вода (конденсат) после вакуум-выпаривания. Сушка и размол кристаллов производятся по обычной традиционной схеме.

Таким образом, разделение молочной сыворотки мембранными технологиями на фракции и выделение из нее в чистейшем виде концентратов белка, пищевой лактозы, а также возможность получения сухой сыворотки, в том числе деминерализованной, позволяет получать продукты нового класса, высокого качества при одновременном снижении транспортных расходов на доставку сырой сыворотки от сыродельных заводов к месту производства сухих и сгущенных белковых концентратов и сухой лактозы и снижении энергозатрат на концентрирование сыворотки холодным способом.

Получаемый новый класс продуктов из сыворотки находит широкое применение в производстве сыра, творога, белковых паст (концентраты сывороточных белков увеличивают выход продукции и расширяют ассортимент), а пищевая лактоза применяется в кондитерском производстве, в детском питании и в медицинской практике.

 

Литература:

 

1.                  Анализ зараженности зернового сырья микотоксинами / И. Н. Хмара, А. Г. Кощаев, А. В. Лунева, О. В. Кощаева // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. ‒ 2013. ‒ Т. 3. ‒ № 6. ‒ С. 290‒293.

2.                  Бабушкина Л. Г., Коваленко Л. А., Неверова О. П., Судаков В. Г. Биологическая активность компонентов агробиогеоценозов как показатель адаптации экосистем к антропогенному загрязнению. Екатеринбург: УГЛТУ, 2008. ‒ 292 с.

3.                  Беретарь И. М. Катастрофа в керченском проливе ‒ экологическое преступление / И. М. Беретарь, В. А. Христич, А. А. Лысенко // Ветеринария Кубани. ‒ 2008. ‒ № 2. ‒ С. 18‒19.

4.                  Влияние проращивания на химический состав и содержание антипитательных веществ в семенах сои / О. В. Кощаева, И. В. Хмара, К. П. Федоренко, В. В. Шкредов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. ‒ 2014. ‒ № 97. ‒ С. 224‒236.

5.                  Гомелева Т. Ю. Разработка рецептуры и технологии обогащенного адыгейского сыра / Т. Ю. Гомелева, О. А. Огнева, А. М. Патиева // Труды Кубанского государственного аграрного университета. ‒ 2008. ‒ № 15. ‒ С. 168-171.

6.                  Гугушвили Н. Н. Динамика изменения клеточного и гуморального иммунитета у коров при беременности и после родов / Н. Н. Гугушвили // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. ‒ 2003. ‒ № 6. ‒ С. 64.

7.                  Гугушвили Н. Н. Фитостимуляторы микрофагоцитарной системы у коров / Н. Н. Гугушвили // Вестник ветеринарии. ‒ 2001. ‒ № 3 (20). ‒ С. 37‒39.

8.                  Донченко Л. В. Разработка способов повышения студнеобразующей способности низкоэтерифицированных пектинов / Л. В. Донченко, А. В. Темников // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. ‒ 2014. ‒ № 10. ‒ С. 44‒46.

9.                  Жолобова И. С. Влияние натрия гипохлорита на перепелов в период интенсивной яйцекладки / И. С. Жолобова, А. В. Лунева, Ю. А. Лысенко // Птицеводство. ‒ 2013. ‒ № 07. ‒ С. 15‒20.

10.              Изучение токсикологического действия пробиотической кормовой добавки / А. Г. Кощаев, Н. А. Гранкина, В. В. Борисенко, В. И. Николаенко // Молодой ученый. ‒ 2015. ‒ № 5–1 (85). ‒ С. 12‒14.

11.              Ильясов О. Р., Неверова О. П., Печура Е. В. Перспективы использования методов экобиозащиты открытых водоисточников от воздействия сточных вод птицеводческих комплексов // Аграрный вестник Урала. ‒ 2012. ‒ № 4 (96). ‒ С. 47‒49.

12.              Кощаев А. Г. Изучение хронической токсичности пробиотическойкормовой добавки трилактосорб для использованияв мясном перепеловодстве / А. Г. Кощаев, Ю. А. Лысенко, Е. И. Мигина // Труды Кубанского государственного аграрного университета. ‒ 2014. ‒ № 48. ‒ С. 133‒138.

13.              Кощаев А. Г. Использование кукурузы и кукурузного глютена для пигментации продукции птицеводства / А. Г. Кощаев // Аграрная наука. ‒ 2007. ‒ № 7. ‒ С. 30‒31.

14.              Кощаев А. Г. Экологически безопасные технологии витаминизации продукции птицеводства в условиях юга России / А. Г. Кощаев // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. ‒ 2006. ‒ № 9. ‒ С. 58‒66.

15.              Красина И. Б. Влияние механохимической обработки на углеводно-амилазный комплекс пряно-ароматического сырья / И. Б. Красина, А. В. Темников, А. Н. Есина // Техника и технология пищевых производств. ‒ 2009. ‒ № 2. ‒ С. 42‒44.

16.              Лосаберидзе А. Е. Экономическая эффективность противооспенной и противомикоплазмозной иммунизации кур вакциной VECTORMUNE ® FP MG в условиях ООО Витязевская птицефабрика / А. Е. Лосаберидзе, А. А. Лысенко, Ю. Ю. Пономаренко // Ветеринария Кубани. ‒ 2013. ‒ № 6. ‒ С. 27‒28.

17.              Лунёва А. В. Натрия гипохлорит: влияние на организм перепелов / А. В. Лунева // Птицеводство. ‒ 2013. ‒ № 4. ‒ С. 35‒39.

18.              Лысенко А. А. Ветеринарное образование на Кубани / А. А. Лысенко, С. В. Середа // Ветеринария Кубани. - 2009. - № 2. - С. 2-5.

19.              Лысенко А. А. Акклиматизация берша в рыбоводных хозяйствах Краснодарского края / А. А. Лысенко, И. М. Беретарь // Ветеринария Кубани. ‒ 2009. ‒ № 3. ‒ С. 24‒25.

20.              Лысенко А. А. Ассоциативные заболевания прудовых рыб при интенсивном рыборазведении / А. А. Лысенко // Ветеринария. ‒ 2003. ‒ № 12. ‒ С. 32.

21.              Лысенко А. А. Паразитарные болезни прудовых рыб: способы лечения и профилактики / А. А. Лысенко, В. А. Христич // Ветеринария Кубани. ‒ 2006. ‒ № 2. ‒ С. 23‒24.

22.              Лысенко А. А. Формирование паразитарной системы у рыб в прудовых хозяйствах и естественных водоемах и меры борьбы с паразитозами в условиях Краснодарского края: Автореф. дис.... д-ра вет. наук. ‒ Иваново, 2006. ‒ 65 с.

23.              Мигина Е. И. Изучение токсикологического и раздражающего действия пробиотической кормовой добавки Трилактосорб для использования в перепеловодстве / Е. И. Мигина, Ю. А. Лысенко, А. Г. Кощаев // Ветеринария Кубани. ‒ 2014. ‒ № 4. ‒ С. 13‒16.

24.              Неверова О. П., Шаравьев П. В., Зуева Г. В. Использование гидробионтов для определения функционального состояния водных экосистем в зоне деятельности животноводческих объектов // Аграрный вестник Урала. ‒ № 11 (117). ‒ 2013. ‒ 63 с.

25.              Огнева О. А. Влияние пектина на синеретические свойства кисломолочных сгустков / Гомелева Т. Ю., Донченко Л. В. // Труды Кубанского аграрного университета. ‒ 2008. ‒ № 15. ‒ С. 151‒153.

26.              Огнева О. А. Пектиносодержащие напитки с пробиотическими свойствами / О. А. Огнева, Л. В. Донченко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. ‒ 2015. ‒ № 107. ‒ С. 333‒341.

27.              Ольховатов Е. А. Исследование свойств пектиновых веществ и разработка технологий получения пектина и пектинопродуктов из покровных тканей различных плодов с применением биотехнологической модификации (обзор) / Е. А. Ольховатов // Молодой ученый. ‒ 2015. ‒ № 5. ‒ С. 93.

28.              Ольховатов Е. А. Получение нетоксичного клеевого состава из белков семян клещевины / Е. А. Ольховатов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. ‒ 2011. ‒ № 1 (319). ‒ С. 115‒116.

29.              Особенности обмена веществ птицы при использовании в рационе пробиотической кормовой добавки / А. Г. Кощаев, С. А. Калюжный, Е. И. Мигина, Д. В. Гавриленко, О. В. Кощаева // Ветеринария Кубани. ‒2013. ‒ № 4. ‒ С. 17‒20.

30.              Патент 2193842, А 01 J 7/04. Устройство для электрической обработки IN VIVO полостей и тканей вымени сельскохозяйственных животных / Н. И. Богатырев, М. В. Назаров, Л. А. Дайбова, Н. В. Когденко, А. Л. Кулакова, Н. А. Демьянченко. (РФ); заявитель и патентообладатель Кубанский госагроуниверситет. — № 2000121333/13; Заявл. 09.08.00; Опубл. 10.12.02; Бюл. № 34–10 c.

31.              Патент 2196987 Российская Федерация, МПК: 7G 01N 33/48 A, 7C 12Q 1/42 B. Способ определения активности кислой фосфатазы в мазках крови / Гугушвили Н. Н. заявитель и патентообладатель КГАУ. ‒ опубл. 17.04.2000

32.              Плутахин Г. А. Электротермическое осаждение белков растительного сока / Г. А. Плутахин, А. Г. Кощаев, А. И. Петенко // Хранение и переработка сельхозсырья. ‒ 2004. ‒ № 8. ‒ С. 20.

33.              Пономаренко Л. В. Биологические особенности китайского финика (унаби) в западном предкавказье / Л. В. Пономаренко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. ‒ 2014. ‒ № 103. ‒ С. 1282‒1295.

34.              Практическое применение электрохимически активированных водных растворов / Г. А. Плутахин, М. Аидер, А. Г. Кощаев, Е. Н. Гнатко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. ‒ Краснодар: КубГАУ, 2013. ‒ № 92. ‒ С. 254‒264.

35.              Применение сукцината цинка в инкубации куриных яиц / В. А. Антипов, А. Н. Трошин, А. В. Левченко, А. Х. Шантыз, А. В. Лунева // Птицеводство. ‒ 2014. ‒ № 1. ‒ С. 28.

36.              Сарбатова Н. Ю. Технологические особенности функциональных продуктов с использованием рыбного сырья и конжаковой камеди / Н. Ю. Сарбатова, К. Ю. Шебела, Е. П. Лисовицкая // Молодой ученый. ‒ 2015. ‒ № 5–1 (85). ‒ С. 38‒40.

37.              Степовой, А. В. Развитие безалкогольной промышленности в России в направлении производства функциональных напитков / А. В. Степовой. ‒ «Известия вузов. Пищевая технология». ‒ Краснодар, 2009. ‒ 47 с.

38.              Степовой, А. В. Производство безалкогольных функциональных напитков нового поколения: монография / А. В. Степовой. ‒ Краснодар: КубГАУ, 2013. ‒ 82 с.

39.              Тимошенко Н. В. Использование пищевого волокна при корректировке мясосодержащей продукции для людей, имеющих избыточную массу тела / Н. В. Тимошенко, А. М. Патиева, Е. П. Лисовицкая // Молодой ученый. ‒ 2014. ‒ № 18. ‒ С. 294‒297.

40.              Тимошенко Н. В. Технология производства антианемической колбасной продукции для дошкольного и школьного питания детей в профилактических целях / Н. В. Тимошенко, А. М. Патиева, Е. П. Лисовицкая // Молодой ученый. ‒ 2014. ‒ № 18. ‒ С. 300‒303.

41.              Фармакологическое обоснование применения кормовой добавки Микоцел на перепелах / Г. В. Фисенко, А. Г. Кощаев, С. С. Хатхакумов, С. А. Калюжный // Труды Кубанского государственного аграрного университета. ‒ 2013. ‒ Т. 4. ‒ № 43. ‒ С. 79‒85.

42.              Шаравьев П. В. Основные проблемы птицеводства // Молодежь и наука. ‒ 2012. ‒ № 1. ‒ С. 166‒168.

43.              Шаравьев П. В. Инновационные технологии озонирования патогенов картофеля / П. В. Шаравьев, Г. В. Зуева, О. П. Неверова // Аграрный вестник Урала. ‒ 2014. ‒ № 3 (121). ‒ С. 63‒66.

44.              Эффективность использования натрия гипохлорита в перепеловодстве / В. В. Борисенко, Н. А. Гранкина, А. В. Степовой, В. И. Николаенко // Молодой ученый. ‒ 2015. ‒ № 5–1 (85). ‒ С. 1‒3.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle