Биомембранная технология молочного полисахаридного концентрата (МПК)

14-05-2014, 20:41

Формирование биомембранной технологии МПК в сухом виде на основе бесказеиновой фазы молока (БФ) проведено в соответствии с современными подходами методологии технологических систем. При этом реализована вся иерархия (совокупность) физико-химических и биотехнологических процессов, их аппаратурного оформления с целью получения продукта заданного качества в требуемом количестве (технологический комплекс). Используя терминологию общей теории систем, такие технологические комплексы относят к сложным системам, в рассматриваемом случае — биотехнологическим системам (БТС). Одной из подсистем БТС в рамках современного молочного предприятия является разработанная биомембранная технология (БМТ) молочного полисахаридного концентрата (МПК).
Наглядное представление о физико-химической сущности технологических процессов БМТ МПК наиболее полно можно получить по модульно-операторной схеме, приведенной на рис. 16.36.
В соответствии с приведенной схемой биомембранная технология МПК основывается на применении семи модулей, включает 25 потоков, состоит из 12 аппратурно-процессоых единиц. Особенностью предложенного модульного алгоритма БМТ МПК является введение положительной обратной связи, реализованной путем многократного использования разделяющего агента в виде смеси раствора полисахарида и концентрата БФ в заданном соотношении, а также применение многоуровневых критериев качества.
Каждый технологический элемент схемы представлен в соответствии с рекомендациями в виде типового технологического оператора, совершающего определенную операцию в рамках сформированного модуля. Модуль регулирования состава включает в себя УФ-установку, ЭД-установку, устройства дозирования и смешивания.
Модуль биотехнологической обработки аппаратурно оформлен как дополнительный блок к электродиализной установке и позволяет направленно культивировать молочнокислые бактерии и непрерывно удалять продукты метаболизма, снижающие эффективность сквашивания. Концентрат, соответствующий заданному критерию качества, направляется на сгущение, сушку, фасовку и упаковку, затем на хранение при оптимальных условиях. Концентрирование и сушка осуществляются в соответствии с общепринятым в отрасли технологическим регламентом.
Продукт получил рабочее название концентрат сывороточно-полисахаридный (КСП) и торговую марку «Биопротектор».

Формирование оптимальной структуры БМТ МПК связано с минимизацией ресурсных затрат, упрощением и сокращением числа аппаратурно-процессовых единиц, повышением надежности и снижением энергоемкости производства. Степень биомембранной обработки оценивалась по значению комплексного критерия качества D. Значения обобщенного критерия оценки химического состава каждого вида МПК в зависимости от способа обработки приведены в табл. 16.32.

Компонентный состав MПK в значительной степени обуславливает его биологическую активность за счет сывороточных белков, казеина и полисахарида. Реальные возможности многообразия ассортимента МПК можно показать на примере молочной основы (MO) для комплексных хлебопекарных улучшителей (КХУ). Технология MO КХУ разработана по инициативе Росхлебопродукта (А.Д. Куделя) совместно с СПб филиалом ГосНИИхлебопродуктов. Ассортимент и состав MO КХУ включает до 6 наименований. Физико-химические показатели МПК с различной глубиной биомембранной обработки приведены в табл. 16.33.

Стабильность эмульсий, полученных с использованием молочных полисахаридных концентратов с различной степенью биомембранной обработки показана на рис. 16.37.

Из приведенных данных следует, что МПК с высокой степенью биомембранной обработки являются эффективными эмульгаторами. Обобщенные результаты исследования функциональных свойств МПК приведены в табл. 16.34.

Органолептически МПК имеют чистый, молочный с легким ароматом яблок (для пектина) вкус и запах, светло-кремовый однородный цвет. По консистенции сгущенный МПК — вязкая однородная жидкость, сухой — светло-кремовый гигроскопичный порошок. Насыпной вес сухого МПК составляет 440-460 кг/м3.
Растворимость сухих МПК составляет 0,08-0,15 мл сырого осадка. Равновесная влажность (рис. 16.38), углеводный состав (рис. 16.39) и дериватограммы — ДТА (рис. 16.40) характеризуют МПК как стабильную систему на основе молочного сырья с коррекцией полисахаридами.
Исследования сохранности сухих МПК показали, что их можно отнести к продуктам длительного хранения.
Портфель инноваций МПК включает шесть позиций, в т.ч. более 12 патентов, 7 новых методик, 6 модулей, 5 промышленных установок, 4 технических задания и нормативно-технических документации, перечень которых приведен ниже:
- бесказеиновой фазы (БФ) как исходного сырья;
- концентрата структурирующего пищевого (КСП) как промежуточного продукта;
- молочного полисахаридного концентрата исходного (нулевой уровень обработки) с соотношением БФ: OM 4:1.
- молочного полисахаридного концентрата с использованием ультрафильтрации (МПК-УФ);
- молочного полисахаридного концентрата с использованием электродиализа (МПК-ЭД двух уровней 50 и 70%);
- молочного полисахаридного концентрата с биообработкой (биопротектор);
- казеина пищевой категории качества;
- комплекса «сывороточные белки -полисахарид»;
- ионной фазы (ИФ).

Жизненный цикл МПК как продукта и товара только начинается.
В соответствии с методологией маркетинга в настоящее время можно говорить об освоении (внедрении) МПК в молочной промышленности. Потребительские свойства молочного полисахаридного концентрата обусловлены его высокой пищевой, биологической и лечебно-профилактической ценностью, а также потенциально высокими структурирующими и стабилизирующими функциональными свойствами, реализуемыми в конкретных пищевых продуктах. Уникальные свойства МПК обуславливают возможность его широкого применения. Основными потребителями МПК являются молочная, масложировая, кондитерская и хлебопекарная промышленность, по аналогии с зарубежными разработками. В молочной промышленности МПК используется как структурообразователь и стабилизатор при производстве молочных напитков, консервов, мороженого. В масложировой — как эмульгатор. В кондитерской — как основа взбитых десертов и крема. В хлебопекарной промышленности МПК испытан в качестве основы для комплексных хлебопекарных улучшителей. МПК может быть использован при изготовлении мясных и комбинированных продуктов, при производстве ЗЦМ.
Высокая функциональная активность и биологическая ценность МПК обуславливает интерес к возможности использования их в составе комплексных поливитаминных препаратов, основы для сухих и жидких витаминизированных напитков и др. Изучена возможность использования МПК в составе лекарственных форм витаминных препаратов. Получены грануляты и таблетки при использовании в качестве разбавителей сахаров, крахмала и производных целлюлозы. Установлена перспективная целесообразность создания профилактических витаминных препаратов на основе МПК.
Исследован процесс микрогранулирования с использованием МПК. При экспериментальных выработках микрокапсулированных продуктов с соотношением биополимеры: масло 3:5 и использовании в качестве БАВ β-каротин. Последний растворяли в кукурузном дезодорированном масле, смешивали с МПК и водой, проводили эмульгирование и гомогенизацию смеси. Затем смесь направляли на распылительную сушку. Полученный продукт содержит 20-25 % белка, 15-18 % жира, 45-60 % углеводов, имеет чистый молочный вкус и хорошо растворим в воде.
Требования потребителей к показателям МПК использовано как основной критерий при сегментации рынка пищевых концентратов. Схема сегментации рынка МПК приведена на рис. 16.41.

Для того чтобы продукт «МПК» стал товаром (рис. 16.42), необходимо реализовать формулу т.н. маркетинговой «луковицы»: товар = продукт + поддержка + комплекс элементов маркетинга. Установлено, что замена СОМ на МПК и его аналоги (КМС) позволяет увеличить объемы производства на 86 %, а прибыль до 90 %.
Результаты экологического мониторинга БМТ МПК представлены в табл. 16.35. Проведенный экологический мониторинг показал, что технологические процессы получения МПК, за исключением производства растворимых белково-полисахаридных комплексов, не требуют решения экологических вопросов.

Социальная значимость технологии МПК, в том числе в условиях кризисных явлений, может быть сформулирована следующим образом. Обработка молока полисахаридами с фракционированием его на несколько компонентов (разборка), которые в процессе технологической обработки и смешивания в определенных пропорциях позволяют получить широкий ассортимент молочных и комбинированных продуктов, обладающих высокими функциональными и медико-биологическими свойствами (сборка), реализуют переработку молока бренда «Био-Тон» по безотходной технологии (законченный технологический цикл). В новейшей разработке по данной проблематике сформулирована концепция «замкнутого цикла производства».
На основании вышеизложенного можно уверенно утверждать, что МПК могут являться основой для создания разнообразных продуктов питания.
В целом, биомембранная технология на примере МПК с пектином, Na-КМЦ и другими полисахаридами, например, хитозаном, открывает совершенно уникальные возможности для использования обогащенной молочной сыворотки с раскрытием феномена «Спрятанного сокровища». Технологии видится глобальное будущее!