Обоснование технического решения при кондиционировании молочной сыворотки

13-05-2014, 21:49

Сравнительный анализ эффективности различных методов обработки молочного сырья в целом, в т.ч. молочной сыворотки в частности (тепловая обработка; мембранные методы — микрофильтрация; сорбция-десорбция; бактофугирование; дезактивация ионообменными смолами; денитрификация биосинтезом; охлаждение в проточном теплообменнике; применение растворов пероксида водорода и ионов серебра; различные виды волновых излучений, давление и др.), с целью улучшения его физико-химических, микробиологических и биотехнологических свойств (рис. 5.1) показывает, что они имеют не общее, а селективное положительное воздействие на те или иные загрязнения.

Управляемая тепловая обработка является наиболее эффективным способом борьбы с бактериальной обсемененностью молочного сырья, однако далеко не все режимы обеспечивают сохранение его физико-химических свойств. Тепловая обработка, с одной стороны, резко уменьшает в молоке количество посторонней микрофлоры, создавая тем самым условия для направленного регулирования микробиологических процессов; с другой стороны — с повышением температуры сильно изменяются первоначальный состав и свойства сырья: снижается содержание растворимых кальциевых солей, происходит денатурация сывороточных белков, увеличивается средний диаметр казеиновых частиц и стабильность белков к воздействию этанола, повышается содержание белковых компонентов с наибольшей молекулярной массой, уменьшается содержание нуклеиновых кислот, постепенно снижается концентрация ионизированного кальция и величина pH. Одним из известных способов бактериальной санации молочного сырья является термизация (мягкая тепловая обработка нагреванием), которая не отражается существенно на его составе и особенно биологических свойствах.
На основании критического анализа имеющейся информации, в том числе монографии ММФ, исследованы альтернативные варианты тепловой обработки молочной сыворотки по мягкому режиму, обеспечивающему управляемое снижение ее бактериальной обсемененности и длительное сохранение физико-химических свойств и состава.
Научно-технической предпосылкой решений являлись результаты широкомасштабных исследований специалистов СевКавГТУ, ВНИМИ и молочного комбината «Ставропольский» по санации молока-сырья.
Ранее проведенные исследования влияния тепловой обработки на физико-химические показатели сыворотки показывают, что при нагревании ее с 50 °С начинается процесс агломерации глобул белка, обусловленный их денатурацией, и мутность сыворотки резко уменьшается. Денатурированные белки, потеряв устойчивость, при 75-80 °С образуют хлопья, которые медленно оседают. Наиболее интенсивно этот процесс проходит при кислотности молочной сыворотки 30-35 °Т (pH 4,4-4,6), что совпадает с изоэлектрической точкой лактоальбуминовой фракции белков сыворотки. Установлено, что порог денатурации сывороточных белков находится на уровне 50-65 °С, видимая коагуляция наблюдается при 75-80 °С, а оптимум теплового воздействия соответствует 90-95 °С. При нагревании сыворотки до 65-70 °С на поверхностях аппаратов интенсивно выделяется белок, который образует трудно-удаляемый слой пригара, ухудшающий процесс теплообмена. Следует обратить внимание и на то, что при сгущении сыворотки под вакуумом используют температуры 55-65 °С. Таким образом, при тепловой обработке сыворотки для уменьшения ее бакобсемененности температурным пределом является (62±2) °С. Это позволит избежать денатурации сывороточных белков и их налипания на поверхностях теплообмена.