Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследований 8
1.1. Характеристика молочной сыворотки, как сырья для получения кормов 8
1.2. Использование молочной сыворотки в кормопроизводстве 15
1.3. Свойства и способы получения лактулозы 24
1.4. Обоснование выбранного направления исследований и задачи работы 39
ГЛАВА 2. Организация работы и методы исследований 41
2.1. Объекты и методы исследований 41
2.2. Математическое планирование и обработка результатов экспериментов 45
ГЛАВА 3. Изучение процесса изомеризации лактозы в лактулозу в подсырной сыворотке 49
3.1. Выбор щелочного реагента, определение оптимальной дозы внесения 50
3.2. Исследование кинетики реакции изомеризации в подсырной сыворотке 54
3.3. Изучение влияния технологических факторов на эффективность трансформации лактозы в лактулозу в подсырной сыворотке 59
3.4. Определение оптимальных параметров изомеризации лактозы в лактулозу в подсырной сыворотке 65
ГЛАВА 4. Исследование процесса сушки подсырной сыворотки, обогащенной лактулозой 70
4.1. Изучение кинетики сушки сгущенной изомеризованной подсырной сыворотки 71
4.2. Влияние активной кислотности подсырной сыворотки после изомеризации лактозы на кинетику сушки 79
4.2. Определение равновесной влажности сухой бифидогенной кормовой добавки 84
ГЛАВА 5. Разработка технологии бифидогенной кормовой добавки из молочной сыворотки и оценка ее эффективности 91
5.1. Обоснование оптимальных параметров технологического процесса 91
5.2. Разработка технологической и аппаратурно-процессовой схемы производства бифидогенной кормовой добавки 93
5.3. Промышленная апробация технологии бифидогенной кормовой добавки 98
5.4. Эффективность применения бифидогенной кормовой добавки в рационах сельскохозяйственных животных и птицы 103
5.5. Оценка экономической эффективности производства бифидогенной кормовой добавки 105
5.6. Экологический мониторинг технологии бифидогенной кормовой добавки на основе подсырной сыворотки 110
Выводы 115
Список использованной литературы 117
Приложения 129
- Использование молочной сыворотки в кормопроизводстве
- Изучение влияния технологических факторов на эффективность трансформации лактозы в лактулозу в подсырной сыворотке
- Влияние активной кислотности подсырной сыворотки после изомеризации лактозы на кинетику сушки
- Промышленная апробация технологии бифидогенной кормовой добавки
Введение к работе
Достижение устойчивого роста сельскохозяйственного производства, надежное обеспечение страны сельскохозяйственным сырьем и продуктами питания, объединение усилий всех отраслей для получения высоких конечных результатов являются основными задачами агропромышленного комплекса.
Характерный признак пищевой промышленности - ее тесная связь с сельским хозяйством. Между ними существует прямая зависимость: чем выше уровень развития сельского хозяйства, тем благоприятнее условия для дальнейшего развития пищевой промышленности. Предприятия молочной промышленности производят не только продукты питания, но и ценные корма для животноводства. Задача состоит в обеспечении отраслей животноводства во все периоды производственного цикла полноценными кормами, содержащими все необходимые питательные вещества. Увеличение производства продуктов животноводства обеспечивается за счет повышения продуктивности скота и птицы, увеличения и сохранения их поголовья [8].
Одной из важных проблем современного животноводства является высокий уровень заболеваемости молодняка сельскохозяйственных животных, связанный с нарушением защитной кишечной микрофлоры. Наибольшее количество случаев заболевания и гибели молодняка сельскохозяйственных животных происходит по причине острых кишечных заболеваний. Экономический ущерб от этой патологии огромен, так по статистическим данным более 50 % падежа молодняка приходится на первые дни жизни, при этом до 96 % животных гибнет преимущественно от желудочно-кишечных заболеваний. Это связано с особенностями технологии выращивания животных. Кишечная микрофлора чутко реагирует на качество и питательность кормов, изменения погоды, ранний отъем молодняка от маток, вакцинацию, стресс, инфекции. Все это может приводить к изменению бактериального баланса, и в первую очередь к резкому сокращению количества бифидобактерий,
5 вплоть до полного их исчезновения. Освободившееся место в экологической системе занимают другие микроорганизмы, в том числе нежелательные и патогенные. Это ведет к пагубным последствиям - диарее, обезвоживанию организма, нарушению обмена веществ у животных, отрицательно влияет на их продуктивность и, в тяжелых случаях, следует летальный исход [45]. Лечение антибиотиками и химическими препаратами не всегда дает желаемый результат, потому что широко распространены антибиотикорезистентные штаммы условно-патогенной микрофлоры, а также снижается содержание полезной микрофлоры в кишечнике.
Одним из перспективных направлений в решении проблемы лечения и профилактики желудочно-кишечных заболеваний является повышение уровня естественной резистентности за счет колонизации желудочно-кишечного тракта бифидобактериями, которые выполняют важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности сельскохозяйственных животных, птицы и даже пчел [53].
Бифидобактерии участвуют в синтезе витаминов группы В, С, К; образуют из органических азотистых соединений некоторые незаменимые аминокислоты. Ферментируя сахара, эти бактерии создают в кишечнике кислую среду, способствующую всасыванию в кровь кальция, железа, неорганических фосфатов, витамина Д. Бифидобактерии подавляют развитие многих видов патогенных микроорганизмов, что связано с образованием органических кислот, антибиотических веществ и конкуренцией за свободные участки кишечного эпителия. Защитная роль бифидобактерии в организме связана также с их способностью дезактивировать токсичные продукты азотного обмена, обладающие потенциальным канцерогенным действием, а также оказывать антиопухолевое и вирусоидное действие [42,49].
Для поддержания и восстановления высокого уровня бифидофлоры животных применяют специальные медпрепараты типа «бифидумбактерин» или обогащают жизнеспособными клетками бифидобактерии ЗЦМ, премиксы и другие кормовые средства. Эти препараты эффективны при лечении и
профилактике желудочно-кишечных расстройств животных. Однако, из-за высокой стоимости, сложности технологии или дефицитности компонентов они не находят широкого применения в животноводстве.
С другой стороны, бифидогенность кормовых средств можно повысить с помощью специальных веществ, стимулирующих развитие бифидофлоры в желудочно-кишечном тракте животного. В настоящее время к бифидус-факторам относят лактулозу, муцин, дериваты лактозы, полученные путем ее гидролиза р -галактозидазой, р -лактозу, некоторые аминосахара, декстрин-мальтозу и лизоцим [70].
С учётом высокой бифидогенной активности, наибольший интерес для промышленного производства представляет уникальный углевод животного происхождения - лактулоза. Использование дорогостоящих видов лактозосо-держащего сырья (молочного сахара-сырца или рафинада) экономически нецелесообразно. Для получения кормового средства с лактулозой необходимо использовать дешевые сырьевые источники: молочную сыворотку, продукты ее переработки. Внедрение данной технологии позволит комплексно, рационально, экономически выгодного использовать молочное белково-углеводное сырьё.
Следовательно, актуальным является создание кормовых средств, обладающих бифидогенными свойствами на основе молочной сыворотки. Целью работы является разработка технологии бифидогенной кормовой добавки на основе подсырной сыворотки в жидком, сгущенном и сухом виде для молодняка сельскохозяйственных животных и птицы, обладающей лечебно-профилактическим эффектом. Достижение поставленной цели осуществляется путем направленной изомеризации лактозы в лактулозу в натуральной или концентрированной подсырной сыворотке под действием щелочного катализатора - гидроксида кальция; при необходимости сушки концентрата.
В основу работы положены исследования в области химии углеводов и белков молока ведущих отечественных и зарубежных ученых: П.Ф. Дьяченко, О.Н. Яковлевой, В.Я. Матвиевского, К.К. Горбатовой, К.К. Полянского,
А.Г. Храмцова, С.А. Рябцевой, Ф. Петуэли, А. Тепела, К.-Л. Риделя, Дж. Р. Эндрюса, Т. Мизоты и других.
На защиту выносятся следующие положения:
основные закономерности образования лактулозы в подсырной сыворотке;
обоснование оптимальных параметров процесса изомеризации лактозы в лактулозу;
результаты исследования процесса сушки сгущенной подсырной сыворотки с частично изомеризованной лактозой в лактулозу;
технологические параметры производства бифидогенной кормовой добавки из подсырной сыворотки;
результаты исследования состава и свойств полученной бифидогенной кормовой добавки;
влияние разработанной бифидогенной кормовой добавки на сохранность и привес сельскохозяйственных животных;
анализ экономической эффективности и экологической безопасности разработанной технологии бифидогенной кормовой добавки.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю академику РАСХН, доктору технических наук, профессору А.Г.Храмцову, научному консультанту доктору технических наук, профессору С.А. Рябцевой.
Использование молочной сыворотки в кормопроизводстве
Приведенные ранее положительные свойства и состав молочной сыворотки позволяют отнести ее к уникальному промышленному сырью, которое можно переработать на различные кормовые продукты. Молочную сыворотку в натуральном виде применяют для кормления сельскохозяйственных животных, главным образом свиней (из расчета до 75 % от общей питательности рациона), там где небольшие транспортные расходы и имеются ее излишки. В Германии на Баварской испытательной станции при сравнении эффективности откорма свиней на различных кормах установлено, что рационы с сывороткой дешевле других на 9 - 26 % [99]. Экономически выгодно использовать сыворотку в кормлении молочных коров - это способствует увеличению выхода молока 3,5 % жирности с повышенным содержанием сухого вещества. В качестве добавок к сыворотке применяют пахту, обезжиренное молоко, сывороточный белок, получаемый в результате осветления сыворотки при производстве лактозы. В Швеции в качестве корма для телят используют смесь молочной сыворотки, обезжиренного молока и пахты в соотношении 3:6:1. Это дает лучшие результаты, чем применение обезжиренного молока с соевой мукой [54]. Меньшее количество сыворотки требуется для получения единицы привеса, если к основному рациону добавить кальций, фосфор, витамин Д [38].
Соленую сыворотку успешно применяют при заваривании соломы и комбикормов, вводят в смеси с комбикормами, а также применяют при производстве гранулированных и рассыпных кормосмесей.
Жидкий кормовой продукт «Промикс» получают из молочной сыворотки с добавлением мелассы молочного сахара и выращиванием на этом субстрате дрожжей. Одновременно дрожжи обогащают сыворотку протеином, витаминами группы В и аминокислотами.
Из промежуточных продуктов производства молочного сахара (мелассы и альбуминного молока) вырабатывают сухой и жидкий сывороточные концентраты (ССК, ЖСК). Их используют при кормлении сельскохозяйственных животных как белково-углеводные добавки к основному рациону. Ценность концентратов обусловлена наличием полноценных белковых веществ животного происхождения, углеводов и минеральных солей. Добавление их в рацион кормления положительно влияет на прирост массы молодняка сельскохозяйственных животных, настриг шерсти у овец, увеличивает яйценоскость кур-несушек. Также возможно использовать концентраты при гранулировании комбикормов [69].
Из молочной сыворотки при производстве молочного сахара под воздействием температуры и кислой сыворотки или химических реагентов получают альбумин для корма животных [20].
При использовании сыворотки в виде концентратов удлиняются сроки хранения, уменьшается ее объем, что позволяет снизить транспортные расходы.
Сыворотка молочная сгущенная (подсырная, творожная или подсырная сброженная) вырабатывается двух видов - с содержанием сухих веществ 40 % и 60 %. Питательность 1 кг сгущенной сыворотки составляет соответственно 1500 и 2300 ккал при содержании 0,8 и 1,2 корм. ед. [99]. Она используется в виде подкормок сельскохозяйственным животным, для производства заменителей цельного молока, что позволяет увеличить ресурсы обезжиренного молока для пищевых целей. Введение в рацион животных сгущенной подсырной сыворотки заметно повышает перевариваемость питательных веществ кормов. Принятый с кормом азот усваивается значительно лучше. Среднесуточные приросты живой массы у телок, получавших сгущенную сыворотку были на 33,2 % выше, а затраты корма на 1 кг прироста - на 16 % ниже.
ВНИИМС разработал добавку кормовую углеводно-минеральную на основе подсырной сыворотки, сгущенной до оптимального уровня с добавлением растительных и минеральных компонентов в оптимальном наборе и дозах, обеспечивающих физиологическую потребность животных. Для удобства применения, транспортирования и увеличения сроков хранения добавка выпускается в виде брикетов. В качестве растительного компонента используются отруби пшеничные и ржаные как источник растительного протеина, полисахаридов и клетчатки. В качестве минеральных компонентов - соли кальция, фосфора, меди, цинка, кобальта и йода. Скармливание добавки лактирующим коровам обеспечивает увеличение удоев, улучшает товарные свойства молока за счет повышения его жирности и содержания белка, повышает жизненный тонус животных и устойчивость к различным заболеваниям.
В Болгарии сгущенная сыворотка служит источником легкодоступной энергии при производстве жидких карбамидных добавок для откорма скота. Мочевина с легкоусвояемыми углеводами позволяет заменить до (25 - 30) % протеина в рационах молодняка крупного рогатого скота [34].
Также в качестве кормовой добавки применяется сыворотка молочная аммонизированная сгущенная двух видов - с содержанием сухих веществ 30 % и 50 %, которая вырабатывается с добавлением водного аммиака [35,46].
Концентрат кормовой молочной сыворотки обогащенный (КСОНА) используется в комбикормовой промышленности для вскармливания взрослым жвачным животным. Его получают сгущением молочной сыворотки и обогащением ее небелковыми азотсодержащими веществами (мочевиной), фосфорной или серной кислотой, сернокислым натрием и едким натрием [102].
Специалисты сельского хозяйства США разработали способ изготовления из молочной сыворотки лизунов, аналогичных брикетам-лизунам из соли. Из сыворотки извлекают белковую фракцию, оставшуюся жидкую фракцию выпаривают и кристаллизуют. При свободном доступе к брикетам телята покрывают 20-25 % своей потребности в минеральных и других веществах [69].
Сухая сыворотка содержит все основные питательные вещества исходного продукта. Благодаря уменьшению объема в 16,5 раза затраты на ее транспортировку, а также требования к транспортным средствам значительно ниже по сравнению с натуральной сывороткой. Питательность 1 кг сухой сыворотки равна 3600 - 3850 ккал. Ее широко используют при производстве ЗЦМ для молодняка крупного рогатого скота, рассыпных и гранулированных комбикормов и непосредственно в составе кормосмесей.
При производстве сухих (зеленых кормов) в Швеции применяют сгущенную молочную сыворотку с содержанием сухих веществ 20 %. Измельченный зеленый корм орошают сывороткой и направляют в барабанную сушилку, сушат нагретым воздухом до содержания влаги 12 %, охлаждают и брикетируют. По результатам опытов откорма овец и свиней этот корм более питателен [66].
Изучение влияния технологических факторов на эффективность трансформации лактозы в лактулозу в подсырной сыворотке
Между реакциями, протекающими в молочной сыворотке, в процессе проведения изомеризации лактозы в лактулозу существует тесная взаимосвязь, заключающаяся в их обратимости и в автокаталитическом влиянии продуктов реакции. Направление, скорость и конечный результат взаимодействия этой сложной системы зависит от состава сырья и условий проведения процесса, важнейшими из которых в технологическом отношении являются температура и время термостатирования.
Целью постановки третьего этапа экспериментов было исследование совместного влияния температуры и времени термостатирования (при исходном уровне рНо=11,2±0,2) на изомеризацию лактозы в лактулозу в подсырной сыворотке с применением методов математического планирования экспериментов. Использовано центральное композиционное ротатабельное уни-формпланирование.
Пределы варьирования исследуемых факторов Xi (температура изомеризации, С) и Хг (время термостатирования, мин.) выбраны на основе литературной информации и предварительных исследований. Пределы и интервалы изменения факторов приведены в таблице 7.
В качестве выходных параметров, определяющих эффективность процесса, приняты: степень изомеризации лактозы в лактулозу (Yi), активная кислотность сыворотки после изомеризации (Y2), оптическая плотность изо-меризованной сыворотки (Y3). Показатели активной кислотности и оптической плотности характеризуют процесс накопления побочных продуктов реакций, имеющих кислый характер (рН) и окрашенных (D).
Эксперименты проводились следующим образом: подсырная сыворотка нагревалась до заданной температуры, в нее вносилась навеска гидроксида кальция, требуемая для достижения значения активной кислотности (11,2 ± 0,2) рН и при постоянном перемешивании выдерживалась на водяной бане. По истечении определенного промежутка времени изомеризованная сыворотка охлаждалась до 20 С, и проводились измерения активной кислотности, оптической плотности, определялась степень изомеризации лактозы в лактулозу по описанной методике.
В соответствии с матрицей плана полного двухфакторного эксперимента были выполнены три серии параллельных опытов в каждой точке плана. После реализации матрицы и статистической обработки экспериментальных данных получена математическая модель процесса образования лактулозы в натуральной подсырной сыворотке в виде полинома второго порядка (Yi), а для процессов накопления побочных продуктов реакции в виде полиномов первого порядка (Y2 , Уз). Уравнения регрессии в кодированных значениях, адекватно описывающие происходящие процессы и отражающее как влияние отдельных входных параметров, так и межфакторные взаимодействия имеют вид:
Анализ уравнений (11 - 13) показывает, что оба фактора оказывают значительное влияние как на образование лактулозы в молочной сыворотке (И), так и на накопление побочных продуктов (12, 13). Наибольшее воздействие на протекание данных процессов в исследованной области оказывает температура (Хі). Квадратичные эффекты, характерные для математической модели (11), описывающей изменение степени изомеризации, указывают на существование областей экстремума в рассматриваемом диапазоне изменения факторов. Процессы образования побочных продуктов реакции описываются более простыми, линейными зависимостями (уравнение 12 и 13), характеризующими равномерное постепенное снижение рН и повышение цветности с ростом температуры и времени термостатирования.
Закономерности процесса изомеризации лактозы в подсырной сыворотке хорошо видны при объемном представлении поверхностей отклика выходных параметров, а области оптимума удобно определять по изолиниям их сечений. Целью оптимизации процесса является определение условий получения максимального содержания лактулозы при минимальном накоплении побочных продуктов реакции. Графическая интерпретация зависимостей Yi, Y2, и Уз от температуры и времени термостатирования показана на рисунках 8-10 (по оси абсцисс отложены значения температуры, по оси ординат - продолжительность). Поверхность отклика степени изомеризации имеет форму эллиптического параболоида. Анализ сечений показывает, что области максимума степени изомеризации смещены в сторону максимальных значений фактора Xi (температуры). Зависимости активной кислотности и оптической плотности описывается плавно изменяющимися с увеличением температуры и продолжительности процесса поверхностями без выраженных экстремумов. Минимальное накопление побочных продуктов реакции, соответствует области низких значений температуры и времени термостатирования.
При сопоставлении сечений поверхностей отклика всех выходных параметров можно выделить область изменения технологических факторов, в которой при достаточно высокой степени изомеризации Si = (26 - 28) % образуется незначительное количество побочных продуктов реакции.
Влияние активной кислотности подсырной сыворотки после изомеризации лактозы на кинетику сушки
Скорость сушки (рис. 15) обоих образцов в этот период остается постоянной. Однако значения данного параметра для сгущенной изомеризованнои подсырной сыворотки ниже, чем для сгущенной подсырной сыворотки. Продолжительность данного периода по относительному влагосодержанию изомеризованнои сыворотки и по времени значительно короче, чем в подсырной сыворотке. Судя по кривым кинетики сушки, в сгущенной сыворотке после изомеризации уменьшается содержание осмотически связанной влаги. Третий период убывающей скорости сушки -кривая сушки повернута выпуклостью вниз, в этот период удаляется адсорб-ционно-связанная влага, изменяется гидратационная влажность исследуемых образцов. Кривые кинетики сушки показывают, что в конце процесса сушки изомеризованнои сыворотки в условиях проведения эксперимента наступает такой момент (35 минута) когда удаление влаги прекращается, а содержание влаги в образце относительно высоко - 8,9 % (достигнута равновесная влажность). Продолжение процесса высушивания не меняет относительное влаго-содержание образца, скорость сушки достигает нулевого значения.
Сопоставляя второй и третий периоды на кривых кинетики сушки обоих исследуемых объектов (рис. 14) необходимо отметить, что сгущенная изо-меризованная сыворотка содержит адсорбционно-связанной влаги больше и осмотически связанной влаги меньше, чем сгущенная подсырная сыворотка на величину примерно равную разности влагосодержаний образцов в конце высушивания (7 %). На кривых скорости сушки (рис. 15) для изомеризованнои сыворотки второй период также короче по влагосодержанию приблизительно на ту же величину, а скорость сушки остается все время ниже скорости сушки сгущенной сыворотки.
Увеличение количества адсорбционно-связанной и уменьшение осмотически связанной влаги после проведения процесса изомеризации можно объяснить тем, что при внесении гидроксида кальция в полидисперсную систему подсырной сыворотки нарушается ее солевое равновесие, что влечет за собой изменение общей коллоидной фазы сыворотки. В результате при одинаковой продолжительности сушки в 4 раза увеличивается содержание влаги в сухой лактулозосодержащеи сыворотке по сравнению с сухой подсырнои сывороткой. Известно, что сухие молочные продукты содержат в среднем около 5 % влаги, при данных условиях сушки это не достигается.
Сравнивая по основному составу и активной кислотности сгущенную подсырную сыворотку до и после процесса изомеризации лактозы в лактуло-зу (табл. 10) можно предположить, что сушку сгущенной изомеризованной сыворотки может затруднять высокая щелочность. Поэтому изомеризован-ную подсырную сыворотку перед сушкой целесообразно подкислять.
Одним из факторов влияющих на водосвязывающую способность компонентов подсырнои сыворотки является активная кислотность. Исходя из этого, была поставлена задача: определить влияние активной кислотности изомеризованной сыворотки на процесс удаления влаги при сушке бифидо-генной кормовой добавки.
Сгущенную подсырную сыворотку, качественные показатели которой представлены в таблице 10, после изомеризации лактозы в лактулозу подкисляли до различных значений активной кислотности рН: 8,0; 7,5; 7,0 и 6,0. Полученные образцы сушили на приборе ULTRA X - ELECTRONIC. По полученным данным строились кинетические кривые сушки. Анализ данных кривых кинетики сушки W = f(x) (рис. 16) и скорости сушки f(W) = dW/dr (рис. 17) лактулозосодержащеи сыворотки с различными значениями активной кислотности показывает, что процесс сушки проходит также неравномерно, в три основных периода.
Из сопоставления кривых кинетики и скорости сушки видно, что по мере уменьшения активной кислотности изомеризованной сыворотки доля второго периода сушки в общей продолжительности сушки увеличивается, приближаясь к уровню сгущенной подсырной сыворотки, также наблюдается более плавный переход второго периода в третий. На кривых скорости сушки отмечается увеличение значений максимальной скорости сушки. Соответственно активной кислотности изомеризованной сыворотки рН 8,0; 7,5; 7,0 и 6,0 скорость составляла 5,2 ; 6,2 ; 7,3 и 7,1 %/мин. При этом наблюдалась общая тенденция смещения второй критической точки вправо, в сторону уменьшения влагосодержания продукта, то есть период постоянной скорости сушки заканчивался и начинался период убывающей скорости сушки при более низком влагосодержании продукта. Естественно, что при этом процентное количество удаляемой влаги во втором периоде несколько увеличивалось. Из результатов эксперимента следует, что с уменьшением активной кислотности изомеризованной сыворотки до нейтральных значений увеличивается количество осмотически связанной влаги. Очевидно, при добавлении кислой молочной сыворотки (нейтрализации гидроксида кальция) изменяется ионное равновесие, которым обусловлено распределение составных частей сыворотки между истинно растворимыми, коллоидно-растворимыми и связанными с белком формами. Уменьшение активной кислотности сгущенной изомеризованной сыворотки приводит к перераспределению форм связи влаги с сухим веществом и уменьшению конечной влажности сухого продукта. Учитывая это, можно предположить, что в производственных условиях уменьшение кислотности будет положительно сказываться на процессе сушки и позволит получить сухой продукт долговременного хранения.
Промышленная апробация технологии бифидогенной кормовой добавки
Сепарирование сыворотки с содержанием жира более 0,1 % и наличием казеиновой пыли рекомендуется проводить на сепараторах марки AI-OXC или AI-OX2-C при температуре (38 ± 2) С. Приток сыворотки на сепаратор регулируют таким образом, чтобы жирность ее после сепарирования не превышала 0,1 %. При сепарировании сыворотки на сепараторах других марок, обеспечивающих указанную степень ее обезжиривания, казеиновую пыль следует удалять отстаиванием или фильтрацией. Блок 3. Анализ производственной ситуации. Подсырная сыворотка после сепарирования направляется непосредственно на переработку или может быть зарезервирована. Блок 4. Резервирование подсырной сыворотки. Резервирование позволяет более равномерно загрузить технологическое оборудование, организовать непрерывность процесса, снизить затраты на выработку готовой продукции. При резервировании подсырной сыворотки ее направляют на охлаждение до температуры (8 ± 2) С. Блок 5. Анализ производственной ситуации. В зависимости от вида вырабатываемой бифидогенной кормовой добавки, подсырная сыворотка направляется на проведение процесса изомеризации при производстве жидкой добавки (КБУ-Ж) или на сгущение при производстве концентрированных добавок (КБУ-20, КБУ-Пл). Изомеризацию лактозы проводят в емкостных аппаратах из нержавеющей стали, оснащенных мешалкой и рубашкой для тепло- и хладоносителя, или в реакторах. Гидроксид кальция в количестве (4 ± 1) кг на 1 т подсырной сыворотки предварительно растворяют в небольшом количестве воды и фильтруют через три слоя марли для отделения крупных нерастворившихся частиц Са(ОН)2. Приготовленный раствор, при постоянном перемешивании, вносят в нагретую до (75 ± 5) С сыворотку с целью доведения ее рН до (11,0 ± 0,5), термостатируют при постоянном перемешивании в течение (30 ± 5) минут, при этом одновременно происходит пастеризация. Блок 7. Нейтрализация изомеризованной сыворотки. После проведения изомеризации лактозы в лактулозу сыворотку нейтрализуют непосредственно в реакторе или промежуточной емкости с целью достижения значений активной кислотности рН (7,5 ± 0,5) путем внесения кислой сыворотки с титруемой кислотностью (50 ± 10) Т в количестве (5 ± 2) % от массы изомеризованной сыворотки. Блок 8. Розлив, упаковка, маркировка. Жидкую кормовую добавку КБУ-Ж фасуют в горячем или охлажден-ном виде во фляги марки ФН по ГОСТ 5037 емкостью 38 дм . Фляги укупоривают с резиновыми прокладками, исключающими протекание кормовой добавки из под крышки; пломбируют. На тару наклеивают этикетку с указанием всех необходимых данных. Блок 9. Сгущение подсырной сыворотки. При производстве концентрированной бифидогенной кормовой добавки подсырную сыворотку, прошедшую обработку в соответствии с блоками 1-4, из накопительного резервуара направляют на сгущение в вакуум-выпарные аппараты любых конструкций, применяемых в отрасли при температуре кипения сыворотки (60 ± 5) С. Для понижения ценообразования в аппарате при сгущении рекомендуется снижать уровень сыворотки в пароотде-лителе и применять пеногасящие средства. Сыворотку сгущают до массовой доли сухих веществ (22 ± 2) % что соответствует плотности (1075 ± 5) кг/м3. Готовность сгущенной сыворотки определяют рефрактометрически или ареометрически. Блок 10. Изомеризация лактозы в лактулозу в сгущенной сыворотке. Сгущенную до массовой доли сухих веществ (22 ± 2) % подсырную сыворотку направляют на проведение процесса изомеризации лактозы, который проводят в соответствии с блоком 6. При этом раствор гидроксида кальция вносят в количестве (15±1)кгна1т подсырной сыворотки. После проведения процесса изомеризации лактозы сыворотку нейтрализуют в соответствии с блоком 7. В зависимости от вида производимой бифидогенной кормовой добавки, сгущенная изомеризованная сыворотка направляется на сушку при производстве сухой добавки (КБУ-Пл) или на розлив, упаковку и маркировку в соответствии с блоком 8 при производстве сгущенной добавки (КБУ-20). Сгущенную изомеризованную сыворотку направляют на вальцовые сушилки. Давление пара в вальцах сушилки должно составлять (0,30 ± 0,05) МПа. Подготовка сушилок к работе, их пуск и эксплуатация производится в соответствии с требованиями технических паспортов.Сухую бифидогенную кормовую добавку (КБУ-Пл) упаковывают в многослойные непропитанные бумажные мешки по ГОСТ 2226 с полиэтиленовыми мешками-вкладышами по ГОСТ 10354 массой нетто (20,0 ± 0,2) кг с герметично заделанными швами. Допускается упаковка концентрата в бочки фанерно-штампованные вместимостью 50 дм3 по ТУ 10-10-739 с аналогичными вкладышами полиэтиленовыми вкладышами по ГОСТ 10354 с герметичной заделкой швов. Каждое место упаковки маркируется наклеиваемой этикеткой с указанием всех необходимых данных. Блок 15. Хранение и реализация. Жидкая кормовая добавка должна храниться в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 80 % и температурой (6 ± 2) С не более трех суток со дня выработки. Сгущенная кормовая добавка должна храниться в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 80 % и температурой (10 ± 2) С не более 3 месяцев со дня выработки. Сухая кормовая добавка должна храниться в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 80 % и температурой не выше 20 С не более 6 месяцев со дня выработки.
Похожие диссертации на Разработка технологии бифидогенной кормовой добавки из молочной сыворотки на основе изомеризации лактозы в лактулозу
