Введение к работе
Актуальность темы. Согласно данным IDF на сегодняшний день мировые объемы переработки молочной сыворотки составляют около 190 млн.т. При этом мировая статистика касается только подсырной и казеиновой сыворотки. В России, в связи со сложившимися предпочтениями, на многих предприятиях отрасли получают творожную сыворотку, доля которой составляет около 50%. Для творожной сыворотки помимо высокой зольности характерны также повышенная кислотность и микробиологическая обсемененность, что еще больше затрудняет получение качественных продуктов на ее основе.
К наиболее перспективным методам переработки творожной сыворотки относятся баро- и электромембранные методы разделения. Они отличаются от традиционных значительно более низкими эксплуатационными расходами, а также широким спектром конечных продуктов.
Электродиализная обработка сыворотки позволяет получать продукт с заданной степенью деминерализации, стандартизированный по органолептическим и физико-химическим показателям. Однако в данном случае остается нерешенным вопрос микробиологической обсемененности, который является наиболее проблемным при переработке этого вида вторичного сырья. Производители электродиализного оборудования предлагают использовать низкие температуры ведения процесса, что отрицательно влияет на производительность установок, а значит, уменьшает возможную прибыль предприятий переработчиков.
С другой стороны, в связи со вступлением России в ВТО, где к пищевым продуктам предъявляются высокие требования по показателям качества и безопасности, а также с широким внедрением электродиализа для переработки творожной сыворотки, особенно актуальной является задача повышения эффективности при обеспечении стабильных микробиологических показателей.
Большой вклад в исследование баро- и электромембранных процессов переработки сыворотки внесли отечественные и зарубежные ученые: Н.Я. Дыкало,
*Научный консультант - кандидат технических наук Куликова Ирина Кирилловна
А.А. Храмцов, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, Г.Б. Гаврилов, К.К. Полянский, Т. П. Бачурина, T. Paterson, T. Senkevich, K. H. Ridel, W. Zadow, B. Horton и др.
Диссертационная работа выполнялась в рамках научно-технической программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (2010-2012гг.), мероприятия 3.1.11 «Разработка технологии и изготовление опытного образца оборудования производительностью до 1 т/смену по исходной сыворотке для фракционирования молочной сыворотки электро- и баромембранными методами».
Целью диссертационной работы является совершенствование технологии сухой деминерализованной творожной сыворотки путем интенсификации электродиализной обработки сырья.
В соответствии с поставленной целью предусматривалось решение следующих основных задач:
- на основе анализа априорной информации выделить наиболее важные технологические параметры, влияющие на эффективность электродиализной обработки творожной сыворотки и микробиологическую безопасность готового продукта;
- изучить влияние уровня деминерализации (УД), начальной обсемененности сырья и температуры электродиализа (ЭД-процесса) на развитие различных групп микроорганизмов и выделить наиболее значимые;
- исследовать влияние температуры на эффективность процесса электродиализа творожной сыворотки;
- разработать математическую модель, характеризующую эффективность ЭД-процесса;
- определить температуру, обеспечивающую высокую эффективность и безопасность ЭД-процесса;
- разработать усовершенствованную технологию сухой деминерализованной творожной сыворотки, соответствующей нормам «Технического регламента на молоко и молочную продукцию» Федерального закона РФ № 88 и требованиям HACCP;
- провести анализ микробиологических показателей по ходу технологического процесса производства сухой деминерализованной творожной сыворотки;
- провести оценку экономической эффективности усовершенствованной технологии с учетом разработанных режимов ведения ЭД-процесса.
Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность интенсификации процесса электродиализной обработки творожной сыворотки путем регулирования температурных режимов.
Исследовано влияние температуры и начальной обсемененности сырья на динамику роста микрофлоры творожной сыворотки в процессе электродиализа. Установлено, что для обеспечения стабильных микробиологических показателей температура ЭД-обработки не должна превышать 25ОС.
Впервые разработана математическая модель, характеризующая эффективность ЭД-процесса обессоливания натуральной творожной сыворотки.
Практическая значимость работы. Разработана усовершенствованная технология деминерализованной творожной сыворотки и утверждено изменение №1 к ТУ «Сыворотка молочная деминерализованная» 9229-001-82062396-2007. Полученные результаты апробированы и используются при переработке творожной сыворотки на Молочном комбинате «Ставропольский».
Подана заявка на изобретение «Способ регулирования кислотности сыворотки в процессе электродиализа» № 2012145182 от 24.10.2012г.
Апробация работы. Основные положения работы представлены и обсуждены на научных конференциях Северо-Кавказского федерального университета (2012-2013 г.г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах» (Кемерово, 2009 г.), на международном форуме «Молочная индустрия 2010» (Москва, 2010 г.), международном научно-практическом семинаре «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010 г.), международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (Москва, 2010 г.), на международной научно-практической конференции «Комплексное использование биоресурсов: малоотходные технологии» (Краснодар, 2010 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 работах, в т.ч. 5 статей из перечня рекомендованных журналов ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав основного текста, выводов, списка литературы, включающего 212 наименований, 21 приложения. Основное содержание работы изложено на 156 страницах машинописного текста, включает 28 таблиц и 17 рисунков.
