Введение к работе
з
Актуальность работы. Систематически на протяжении более века изучается проблема производства и использования лактозы и ее производных. Этой проблеме уделяется постоянное внимание со стороны Международной молочной федерации (ММФ).
Значительный вклад в изучение физико-химических свойств лактозы и ее производных внесли отечественные и зарубежные ученые: Я. С. Зайковский, М. С. Коваленко, К. К. Полянский, А. Н. Фиалков, А. А. Розанов, А. И. Гнездилова, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, G. R. Andrews, М. Harju, Н. S. Isbell, Т. Mizota, Y. Tamita и др. Несмотря на то, что в настоящий момент имеется большое количество работ по химии лактозы, данных в области ее химических превращений недостаточно, так как в органической химии основное внимание обращается на новые сложные производные, в то время как наука о молоке нацелена, главным образом, на практическое использование лактозы как таковой.
Перспективным направлением в области получения новых продуктов на основе лактозы является синтез ее производных. Особый интерес, благодаря своим уникальным свойствам, вызывает лактобионовая кислота, являющаяся продуктом окисления лактозы. В настоящее время эта кислота применяется в медицине, фармацевтике, косметологии и пищевой промышленности за рубежом.
Применение лактобионовой кислоты в отечественной промышленности ограничено в связи с отсутствием традиций и опыта ее использования. В нашей стране эта кислота остается малоизученным производным лактозы, а эффективная технология ее получения не разработана.
Таким образом, учитывая вышеперечисленные положения, особую актуальность представляет собой разработка технологии лактобионовой кислоты из лактозы с определением путей ее применения.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является исследование химико-технологических закономерностей окисления лактозы для разработки эффективной технологии лактобионовой кислоты.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
провести анализ альтернативных сырьевых источников лактозы для производства лактобионовой кислоты, обосновать выбор сырья и метода его подготовки;
изучить процесс электрохимического окисления лактозы с участием бромид-ионов;
обосновать выбор метода идентификации и количественного определения лактобионовой кислоты;
исследовать закономерности процесса окисления лактозы до лактобионовой кислоты в лактозосодержащем сырье;
изучить влияние лактобионовой кислоты на свойства молочнокислых, патогенных и условно-патогенных микроорганизмов с целью определения возможных путей ее использования;
разработать принципиальную технологическую схему производства лактобионовой кислоты;
провести оценку экономической эффективности, экологический мониторинг и обосновать безопасность разработанной технологии с использованием элементов системы ХАССП.
Научная новизна работы состоит в следующем:
теоретически обоснована и экспериментально доказана целесообразность использования пермеата подсырной сыворотки глубокой очистки как альтернативного сырья для получения лактобионовой кислоты;
исследован реагентный способ получения лактобионовой кислоты из ее кальциевой соли с участием щавелевой кислоты;
разработан способ идентификации и количественного определения лактобионовой кислоты методом газожидкостной хроматографии;
определены параметры и выполнена оптимизация процесса электрохимического окисления лактозы в лактозосодержащем сырье глубокой очистки;
изучены антибактериальная активность лактобионовой кислоты, ее влияние на кислотообразующие свойства и антагонистическую активность заквасок молочнокислых микроорганизмов;
результаты исследований послужили основой для разработки технологии лактобионовой кислоты путем электрохимического окисления лактозы в лактозосодержащем сырье глубокой очистки. Практическая значимость работы. Предложено альтернативное
сырье для получения лактобионовой кислоты - пермеат молочной сыворотки глубокой очистки и произведена его опытно-промышленная выработка в ООО «МЕТА ПрофиЛайн» (г. Ставрополь). Разработана техническая документация на «Кислоту лактобионовую ангидрид» -СТО 02067965-002-2011. Произведена опытно-промышленная выработка лактобионовой кислоты на ЗАО «Биоком» (г. Ставрополь). Разработан способ определения лактобионовой кислоты методом газожидкостной хроматографии. Проведена промышленная апробация лактобионовой кислоты при производстве косметических кремов на НПО «Альпика» (г. Ставрополь). Результаты работы используются в курсовом и дипломном проектировании студентов специальностей «Технология молока и молочных продуктов» и «Пищевая биотехнология» СевКавГТУ. Инновационные приоритеты работы:
исследование закономерностей трансформации лактозы в лактобионовую кислоту;
разработка способа определения лактобионовой кислоты методом газожидкостной хроматографии;
разработка инновационной технологии лактобионовой кислоты из лактозосодержащего сырья (пермеата подсырной сыворотки).
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международном симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные» (Москва, 2007) и региональной конференции ММФ «Кисломолочные продукты - технологии и питание» (Москва, 2007); научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2008); XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2008); международной научно-практической конференции «Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования» (Ставрополь, 2008).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 статьи в рекомендуемых ВАК изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 120 наименований, и приложений. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 21 таблиц, 46 рисунка и 5 приложений.
