Микрофильтрационная обработка молочной сыворотки

13-05-2014, 21:54

В эксперименте применены три температурных режима микрофильтрации: 37 °С, 20 °С и 8 °С. Использовались керамические мембраны немецкой фирмы TAMI Industries с размером пор от 0,2 до 0,8 мкм. Наилучшие результаты по бактериальной очистке молочной сыворотки были получены на мембранах с размером пор 0,2-0,3 мкм, при условии отделения казеиновой пыли, или творожных зерен и жира перед процессом микрофильтрации. На рис. 5.4 показана опытно-промышленная установка НПО «Мир-Продмаш», на которой проводились исследования в производственных условиях.
Схема эксперимента представлена на рис. 5.5.

Результаты микробиологических исследований по кондиционированию молочной сыворотки мембранным методом показали, что микрофильтрация является эффективным способом бактериальной очистки при широком спектре температурных режимов. Целью исследования являлось выяснение динамики и качества процесса очистки молочной сыворотки при низких температурах, препятствующих развитию молочно-кислой микрофлоры с накоплением нежелательных продуктов метаболизма и изменением физико-химического состава сырья. В исследованных пробах были обнаружены молочно-кислые бактерии, плесени и дрожжи. Патогенные микроорганизмы (сальмонеллы и S. aureus) и БГКП отсутствовали.
Микробиологический состав исследуемой творожной сыворотки сравнивался со стандартными показателями сырья. Результаты посевов молочной сыворотки на некоторых этапах микрофильтрационной обработки приведены на рис. 5.6.

Отражая фон микробиологической обсемененности, представленная на рис. 5.6 картина не раскрывает сути происходящих в молочной сыворотке процессов. Графическая интерпретация микробиологических показателей по стадиям процесса приведена на рис. 5.7.
Обсуждение полученной информации позволило сделать следующие заключения.
Качество сырья на приемке характеризуется достаточно высокой обсемененностью молочно-кислыми микроорганизмами рода Lactobacillus (2,6*10в6 КОЕ/см3) и Streptococcus termophilus (3,5*10в5 КОЕ/см3), а так же дрожжами (2,2*10в4 КОЕ/см3), что показано на рис. 5.7. Присутствие плесеней стандартными методиками обнаружить не удалось (рис. 5.7, п. 4).

Смывы с линии фильтрата, показывающие степень микробиологической чистоты мембранной установки, позволили обнаружить высокую концентрацию молочно-кислой микрофлоры рода Lactobacillus (2,1*10в5 КОЕ/см3) и незначительное присутствие дрожжевых клеток (рис. 5.7, п. 2,3).
Исследование подготовленного к процессу микрофильтрации исходного сырья показало, что при 8 °С происходит подавление молочнокислой микрофлоры (рис. 5.7, п. 2) и незначительный рост психрофильных микроорганизмов (рис. 5.7, п. 3, 4), удаляемых путем мембранной обработки. При 20 и 37 °С наряду с подавлением роста дрожжей и плесеней (рис. 5.7, п. 3,4) происходит незначительное повышение концентрации Streptococcus termophilus (рис. 5.7, п. 1). В тоже время при 8 °С происходит незначительный рост дрожжей и плесеней (рис. 5.7, п. 3,4), вызванный начальным бактериальным загрязнением; снижение концентрации Streptococcus termophilus (рис. 5.7, п. 1) и Lactobacillus (рис. 5.7, п. 2). В концентрате при 20 и 37 °С отмечался незначительный рост Streptococcus termophilus (рис. 5.7, п. 1), подавление роста психрофильных микроорганизмов (рис. 5.7, п. 3, 4); концентрация Lactobacillus существенно не изменялась (рис. 5.7, п. 2).
Исследования фильтрата показали высокую эффективность мембранного метода очистки молочной сыворотки от бактериальных загрязнений при температуре 8 и 20 °С. При 37 °С в фильтрате концентрация Lactobacillus (рис, 5.7, п. 2) изменилась всего на два порядка (с 2,6*10в6 до 2,0*10в4 КОЕ/см3); дрожжи обнаружены в незначительном количестве (рис. 5.7, п. 3).
В процессе микрофильтрации при выбранных режимах во всех случаях наблюдалось снижение кислотности в фильтрате и ее активное нарастание в концентрате (табл. 5.2).

При режиме 8 °C удалось снизить титруемую кислотность сыворотки по сравнению с исходной пробой на 19 °Т, при 20 °С — на 13 °Т, а при 37 °C — на 10 °Т. Все исследуемые режимы позволяли достичь уровня кислотности, регламентируемого ГОСТ P 53438-2009. Однако, в случае протекания процесса при 37 °С существует риск активного накопления продуктов метаболизма бактерий, несмотря на то, что при данном режиме достигается наибольшая интенсивность течения процесса.
Динамика изменения титруемой кислотности молочной сыворотки по стадиям обработки показана на рис. 5.8. В ходе процесса наблюдалась прямая зависимость скорости потока фильтрата от температуры обработки. Наиболее интенсивно из исследуемых режимов процесс протекает при 37 °С.

Однако, учитывая недостаточную микробиологическую очистку фильтрата при этом режиме, вследствие активного роста микрофлоры в течение мембранной обработки, оптимальным по соотношению производительности и качества является процесс разделения, протекающий при 20 °С, а по степени бактериальной очистки, включая продукты метаболизма — при 8 °С.
На основании проведенных исследований предложено технологическое решение по бактериальной санации молочной сыворотки микрофильтрацией с элементом кондиционирования (по микрофлоре).