"Разработка технологических процессов производства безлактозного молока"
Материал прочитан 190 раз и оценен
0
И.М. Донник, С.Г. Майзель, Н.В. Бурачевский
Исследование направлено на решение задачи, связанной с разработкой технологии получения экологически чистого продукта животного происхождения – безлактозного молока. Это позволит решить проблему потребления молока и молочных продуктов людьми, не переносящими молочный сахар по физиологическим причинам. Анализируя, на основании литературного обзора, современное состояние вопроса производства безлактозного молока, можно сделать вывод, что существующие технологии имеют определенные недостатки, обусловленные изменением состава исходного продукта, или существенной сложностью технологической цепочки.
Предлагаемая разработка основана на методе диафильтрации молока, состоящем из нескольких повторяющихся циклов. Цикл заключается в разделении молока процессом ультрафильтрации на пермеат (водный раствор лактозы) и концентрат (белки, жир, остатки лактозы). Затем в концентрат добавляется чистая вода в объеме, равном объему отведенного пермеата. Для научно обоснованного подхода к разработке предлагаемой технологии необходимо провести исследование ультрафильтрационного разделения молока, получить оптимальные режимные параметры процесса,определить изменение проницаемости и селективности мембран от концентрации лактозы, рассмотреть возможность получения безлактозного молока с разной массовой долей жира (м. д. ж.), определить количество циклов мембранного процесса диафильтрации.
Методы исследований
Исследование процесса ультрафильтрационного разделения молока проводилось в лабораторных условияхна мембранной установкес использованием органических и неорганических мембран. В экспериментах определялись основные характеристики ультрафильтрационных мембран – проницаемость и селективность, при изменяющихся параметрах (диапазон параметров: Р = 0,15–0,5 МПа, t = 35–65 °С). На основе полученных экспериментальных данных, путем их обработки и оптимизации параметров, были получены оптимальные режимы процесса разделения молока ультрафильтрацией. Определены следующие параметры: скорость продукта в надмембранном пространстве, рабочее давление процесса разделения, его температура. Отобраны предпочтительные ультрафильтрационные мембраны для системы «мембрана–молоко». Для разработки технологии получения безлактозного молока проведен ряд исследований и экспериментов, таких как изменение проницаемости и селективности мембран от концентрации лактозы, получение безлактозного молока с разной м. д. ж., определено количество циклов мембранного процесса диафильтрации.
Постановка проблемы
Известно, что молоко и молочные продукты играют весомую роль в полноценном питании человека. Достаточно большое количество людей имеют непереносимость молочного сахара – лактозы и, соответственно, не могут употреблять молоко и продукты, содержащие молоко. Неспособность употреблять молочные продукты может негативно сказаться на здоровье человека, ведь по количеству содержащихся в молоке полезных для организма веществ аналогов оно не имеет. В молоке содержится около сотни различных компонентов – более 20 видов аминокислот, 25 жирных кислот, 30 минеральных солей и 20 видов различных витаминов. Очень важны для здоровья молочные ферменты. Среди них особенно выделяются гидролизующие: галактаза и лактаза, липаза и фосфатаза, а также комплекс ферментов окислительно-восстановительных.
Основные компоненты молока – молочный жир, белки и лактоза.
В зависимости от различных факторов (условия содержания, рацион и т.д.) количество молочного жира в цельном молоке может составлять от 2,9 до 4,2 % (масс.), количество белков от 2,85 до 4,55 % (масс.), количество лактозы от 3,8 до 5,4 % (масс.). Как видно из состава основных компонентов молока, лактоза имеет достаточно весомую составляющую, приводящую к появлению специфической сладости продукта. Полезность лактозы несомненна, но она не может конкурировать по ценности с аминокислотами (среди которых есть и незаменимые) и минеральными солями, содержащимися в коровьем молоке. Для полноценного питания человек должен получать с пищей полезные компоненты молока, такие как молочные белки, содержащие целый спектр аминокислот.
Так как некоторые группы населения страдают непереносимостью лактозы, это приводит к невозможности употребления молока и, соответственно, к обеднению рациона питания ценными компонентами. Медицина объясняет непереносимость лактозы человеком тем, что у данной группы населения в организме недостаточно фермента, который расщепляет лактозу на две составляющие – глюкозу и галактозу.
Фермент этот – лактаза, к сожалению, вырабатывается не у всех людей. Во всем мире известна данная проблема, в некоторых странах практически все население неспособно употреблять молоко в качестве продукта (страны Южной Америки и Африки). В России примерно 20 % взрослого населения не переносят лактозу [1–8]. Это очень большая группа населения, поэтому проблема обеспечения людей полноценными молочными продуктами является очень значимой.
Решением обозначенной выше проблемы может стать разработка технологии получения безлактозного молока. Безлактозным считается молоко, у которого содержание лактозы менее 0,01 % (масс.) [7]. Как снизить содержание лактозы в молоке? Анализ этого вопроса показал, что в настоящее время в мире используют для этих целей три метода [2,4–12]. Первый заключается в сквашивании молока (метод подобен технологиям производства кисломолочных продуктов), при этом конечный продукт по многим показателям отличается от молока. Второй метод основан на расщеплении лактозы в молоке с помощью ферментов, при этом существенно повышается сладость конечного продукта. К тому же редко удается снизить концентрацию лактозы ниже 1 % (масс.) (это так называемое низколактозное молоко). Третий, наиболее совершенный метод, разработан компанией Valio (Финляндия). Он состоит из комбинации баромембранного разделения молока и расщепления лактозы в молоке с помощью ферментов.
Рынок безлактозной молочной продукции в России сократился в 2014 г. после ввода продовольственного эмбарго, под которое попали многие виды сельскохозяйственной продукции [14–15, 17–20]. До эмбарго главным поставщиком безлактозной продукции была финская компания Valio. Что же кается собственного производства, то на сегодняшний день рынок безлактозного молока в России крайне мал и составляет не более 0,1 % от общего объема реализуемого молока. И хотя запрет подтолкнул некоторые компании на развитие собственного производства, до полного импортозамещения еще далеко – и на сегодняшний день безлактозные продукты занимают менее 1 % от всего молочного рынка страны. В основном в нашей стране производится низколактозное молоко, которое получается за счет расщепления лактозы ферментами.
Целью настоящей работы явилось исследование процесса ультрафильтрации, являющегося основным в технологии получения безлактозного молока. Технология основана на методе диафильтрации. Метод диафильтрации заключается в следующем: в процессе ультрафильтрации из молока отводится определенная часть воды и лактозы в виде пермеата, а полученный концентрат разбавляется чистой водой. Данный процесс циклически повторяется до заданного содержания лактозы. На наш взгляд, предлагаемая технология позволит получать экологически чистый продукт, практически не содержащий лактозы, идентичный по физико-химическим и органолептическим свойствам натуральному молоку. Необходимо отметить и то, что производимый продукт будет значительно дешевле имеющихся на сегодняшний день аналогов.
С целью научно обоснованного подхода к разработке предлагаемой технологии необходимо провести исследование процесса ультрафильтрационного разделения молока при различных изменяющихся параметрах. Это позволит определить необходимые режимы осуществления процессов получения безлактозного молока. Для этого в данной работе поставлены следующие задачи:
разработать оптимальные режимы осуществления процесса ультрафильтрации;
исследовать изменение проницаемости и селективности мембран от концентрации лактозы;
<рассмотреть возможность получения безлактозного молока с разной м. д. ж.;
определить количество циклов мембранного процесса диафильтрации.
Методология и методы исследования
Для проведения экспериментов в качестве объекта исследований было принято молоко по ГОСТ Р 53503-2009 молоко обезжиренное – сырье (табл. 1). Для осуществления каждой серии экспериментов отбиралась партия молока в объеме 10 л. И в экспериментах изменялись следующие параметры процесса ультрафильтрации: скорость течения молока в надмембранном пространстве – в диапазоне от 0,5 до 4,0 м/с; рабочее давление– в диапазоне 0,15–0,5 МПа; температура – в диапазоне t = 35–65 оС.
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.
В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.
Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты.
Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».
Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.
Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.
Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
