Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время ряд предприятий отечественной сыродельной отрасли использует технологическую операцию частичной посолки сыра в зерне, которая позволяет получать сыр стабильного качества. Образующая при этом соленая подсырная сыворотка создает проблемы переработки и утилизации вторичного сырья и практически сливается в канализацию, что противоречит современным воззрениям ученых по экологическим, экономическим и социальным принципам на развитие пищевой промышленности. Это в первую очередь связано с тем, что в соленой сыворотке повышенное содержание хлористого натрия (до 3,0 %), хотя основным компонентом является лактоза, содержание которой составляет до 80 % по сухим веществам.
Наиболее значимые результаты в области переработки молочной
сыворотки связаны с применением мембранных методов разделения,
фракционирования и очистки. Особая роль здесь принадлежит электродиализу,
позволяющему удалить из сыворотки часть минеральных солей.
Эффективность электродиализа напрямую связана с исходной зольностью обрабатываемого продукта и в этом отношении соленая сыворотка представляет собой идеальное сырьё для электродиализной (ЭД) обработки.
Большой вклад в развитие технологий производства молочного сахара и мембранных методов переработки молочной сыворотки внесли отечественные и зарубежные ученые А.Г.Храмцов, П.Г.Нестеренко, И.А.Евдокимов, К.К.Полянский, Чагаровский А.П., Гаврилов Г.Б., Э.Ф.Кравченко, J. Zadow, B.Horton, E.Timmermans и др.
Таким образом, разработка технологии молочного сахара путем рациональной переработки соленой подсырной сыворотки, предварительно обессоленной электродиализом, представляет как научный, так и практический интерес и является актуальной.
*Выражаю благодарность за консультации и практическую помощь при выполнении работы канд.техн.наук, ст.научн.сотр., Н.Я.Дыкало
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является изучение влияния электродиализной обработки на процесс удаления минеральных и органических ионов из соленой подсырнои сыворотки и создание эффективной технологии производства молочного сахара.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- исследовать компонентный состав соленой сыворотки;
- изучить гидродинамические и электрохимические параметры процесса
деминерализации при обработке соленой сыворотки;
- исследовать закономерности изменения состава и свойств соленой
сыворотки при ее деминерализации методом электродиализа;
- теоретически обосновать методы очистки лактозосодержащего сырья от
белков применительно к частично деминерализованной сыворотке;
исследовать термокоагуляционный метод выделения белков из деминерализованной сыворотки;
изучить особенности кристаллизации лактозы в частично деминерализованной соленой сгущенной сыворотке;
- разработать технологию и аппаратурное оформление процесса получения
молочного сахара из соленой сыворотки;
- разработать техническую документацию на технологию молочного
сахара из соленой сыворотки;
- провести оценку экономической, экологической и социальной значимости
разработанной технологии.
Рабочая гипотеза. Электродиализная обработка обеспечит не только обессоливание соленой сыворотки, но и позволит удалить часть низкомолекулярных органических соединений, что окажет положительное влияние, как на тепловую коагуляцию сывороточных белков, так и на процесс кристаллизации лактозы при производстве молочного сахара.
Научная новизна. Впервые подтверждено сопряженное удаление не только минеральных веществ, но и низкомолекулярных органических соединений при ЭД-обработке соленой сыворотки. Изучены особенности
состава и свойств соленой сыворотки в сравнении с несоленой подсырной сывороткой, полученных при производстве сыра из одного исходного нормализованного молока. Определены значения основных гидродинамических и электрохимических параметров ЭД-обработки соленой сыворотки. Установлены закономерности изменения состава и свойств соленой сыворотки при ее деминерализации методом электродиализа. Впервые исследован процесс термокоагуляции белков в частично деминерализованной соленой сыворотке. Изучены особенности кристаллизации лактозы в сиропах частично деминерализованной соленой сыворотки. Установлена зависимость между степенью обессоливания соленой сыворотки и качеством получаемого молочного сахара.
Практическая значимость работы. Разработана технология и комплект технической документации на сахар молочный из соленой сыворотки (ТУ 9222-008-00087656-2006). Промышленная апробация технологических режимов ЭД-обработки соленой сыворотки и опытно-промышленной выработки молочного сахара проводились на ОАО «Кузбассконсервмолоко» (Кемеровская область), на ООО «Лазет-Л» и АО Пошехонском сыркомбинате (Ярославская область).
За разработку технологии деминерализации сыворотки автором в составе творческого коллектива получена бронзовая медаль и диплом VII Московского международного салона инноваций и инвестиций (2007 г.).
Апробация работы. Результаты работы обсуждались на Международном научно-практическом семинаре «Современные направления переработки сыворотки (Ставрополь, 2006 г.), научных чтениях, посвященных 100-летию со дня рождения проф. П.Ф.Дьяченко (Москва, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Продукты питания и пищевая безопасность» (Алматы, 2006 г.), на российской конференции с международным участием «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах» (Краснодар, 2006 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Новое в технике и технологии производства молочных продуктов» (Адлер, 2006 г.) и на
V специализированном конгрессе «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2006 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в т.ч. 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Подана заявка (приоритет от 04.04.07 г.) на «Способ производства молочного сахара из соленой сыворотки».
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (152 источника, в т.ч. 24 - зарубежных авторов) и приложений. Основной текст работы изложен на 127 страницах, включает 29 таблиц и 16 рисунков.
