Введение к работе
з
Актуальность темы. В настоящее время одним из приоритетных направлений переработки молочного белково-углеводного сырья является производство продуктов функционального назначения, обогащенных биологически активными веществами. В последние годы в России и за рубежом при разработке технологий продуктов функционального питания особое внимание уделяется их обогащению лактулозой, как одним из общепризнанных стимуляторов пролиферации полезной кишечной микрофлоры человека.
Большой вклад в разработку теоретических основ и технологии получения пребиотика лактулозы внесли Яковлева О.Н., Храмцов А.Г., Матвиевский В.Я., Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Серов А.В., Гаврилов Г.Б., Дыкало Н.Я., Andrews G.R. , Harju М., Jefferey G.A., Mizota Т., Tamura Y., Tomita M. и другие ученые.
Важнейшим условием совершенствования технологии продуктов из молочного белково-углеводного сырья является внедрение новых, прогрессивных физико-химических и биотехнологических методов его обработки. Например, при совершенствовании технологии лактулозы возможна замена щелочных реагентов-катализаторов реакции изомеризации лактозы на безреагентные методы регулирования рН молочного сырья. Это обусловлено тем, что реакция изомеризации может катализироваться не только при введении в растворы щелочей, но и при обработке лактозосодержащего сырья физико-химическими методами, в частности, с использованием анионообменных смол.
К преимуществам данных методов изомеризации лактозы в лактулозу по сравнению с традиционными следует отнести исключение использования реагентов-катализаторов и дополнительных стадий очистки готового продукта, а также возможность многократного использования в технологическом цикле производства концентратов лактулозы
4 ионообменных смол или ионитовых мембран. Таким образом, актуальным является изучение закономерностей процессов анионообменной обработки лактозосодержащего сырья и безреагентной изомеризации лактозы в лактулозу, как основных этапов технологического процесса получения концентратов лактулозы пищевой и кормовой категорий качества.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является изучение технологических процессов получения концентратов лактулозы из молочного сахара-сырца и творожной сыворотки с использованием анионообменных смол.
В соответствии с поставленной целью были определены задачи работы:
- изучение кинетических закономерностей анионообменной обработки
растворов молочного сахара и творожной сыворотки, мутаротации
аномерных форм лактозы в процессе анионообмена;
- оценка эффективности деминерализации и потерь сухих веществ
творожной сыворотки при обработке на анионообменных смолах;
- установление технологических параметров анионообмена,
оптимальных для протекания реакции изомеризации лактозы в лактулозу;
- изучение кинетики изомеризации лактозы в лактулозу в растворах
молочного сахара-сырца и творожной сыворотке, обработанных на
анионообменных смолах;
- исследование влияния технологических параметров на степень
изомеризации лактозы в лактулозу в растворах молочного сахара и
творожной сыворотке;
разработка усовершенствованной технологии концентрата лактулозы из молочного лактозосодержащего сырья;
оценка экономической эффективности и экологической безопасности разработанной технологии.
Научная новизна. Установлены кинетические закономерности обработки растворов молочного сахара-сырца и творожной сыворотки на
5 анионообменных смолах АВ-17-8 чс и ЭДЭ-ЮП. Изучена кинетика мутаротации аномерных форм лактозы при регулировании рН растворов молочного сахара безреагентным способом. Исследовано влияние технологических параметров анионообменной обработки на уровень деминерализации творожной сыворотки.
Выявлены закономерности изомеризации лактозы по механизму L-A трансформации в растворах молочного сахара и творожной сыворотке, подвергнутых анионообменной обработке. Разработаны математические модели процессов регулирования рН лактозосодержащего сырья с использованием анионообменной смолы АВ-17-8 чс и безреагентной изомеризации лактозы в лактулозу. Экспериментально обоснованы параметры основных технологических операций производства концентратов лактулозы из молочного сахара - сырца и творожной сыворотки.
По результатам работы получены патент и решение о выдаче патента на изобретение.
Практическая значимость. Разработана технология концентратов лактулозы из молочного сахара-сырца и творожной сыворотки. Подготовлена и утверждена техническая документация СТО 02067965-003-2007 «Концентраты лактулозы из лактозосодержащего сырья», прошедшая положительную апробацию на экспериментальном биотехнологическом заводе ФГУП НИИ комплексного использования молочного сырья и ООО «Легион» (г. Ставрополь).
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на отчетных научно-технических конференциях Северо-Кавказского государственного технического университета (г. Ставрополь, 1996, 1998, 1999, 2002-2007 гг.), региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (2003-2006 гг.), всероссийской научно-практической конференции «Безотходная технология использования сырья при выработке сыра, масла и
6 цельномолочных продуктов» (г. Адлер, 2002 г.), международной научно-технической конференции «Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы» (г. Москва, 2004 г.), международном научно-практическом семинаре «Современные направления переработки молочной сыворотки» (г. Ставрополь, 2006 г.), симпозиуме Международной молочной федерации «Лактоза и ее производные» (г. Москва, 2007 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 127 наименований, и приложений. Работа изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 26 рисунков, 12 приложений.
Похожие диссертации на Разработка технологии лактулозы на основе анионообменной обработки лактозосодержащего сырья
