Разработка технологии напитков на основе вторичного сырья молочного и сахарного производства

Ф 7-2014-04-02-01-01 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН



АЛМАТИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ



Магистерская диссертация


Бузенус Наталья Даниловна


Разработка технологии напитков на основе вторичного сырья молочного и сахарного производства 





Магистерская диссертация на соискание ученой степени магистра технических наук по специальности 6М072700 – Технология 
продовольственных продуктов 


Научный руководитель: Академик АСХН РК, д.т.н., 
                                     профессор Алимарданова М.К. _________________                                                       
 
Научный руководитель: к.т.н., доцент, Кененбай Ш.Ы.    _________________




Алматы, 2014
Ф 7-2014-04-02-01-02

Министерство образования  и  науки  Республики Казахстан

Алматинский технологический университет
Послевузовское образование


Магистерская диссертация

Разработка технологии напитков на основе вторичного сырья молочного и сахарного производства

Специальность: 6М072700 Технология продовольственных продуктов 
(научно-профильное)
направление подготовки

                                             Магистрант
                                                                                 ______________ Бузенус Н.Д.
                                                             (подпись)

                                                                  Научный руководитель
                                                                            _________Алимарданова М.К.
                                              (подпись)
                                                                  Научный руководитель
                                                                             ____________ Кененбай Ш.Ы.
                                              (подпись)
 
                                                                 ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ:
  
                                                                    Заведующая кафедрой  ТПП
______________Диханбаева Ф.Т.
                                                      (подпись)

   «_____» ______________ 20____г.
                                               Начальник УПО
  _____________Кошербаева Л.М.
                                                       (подпись)                          
     «_____» _______________ 20____г.
Алматы, 2014
Диссертационная работа выполнена на кафедре
«Технология Продуктов Питания»
Алматинского Технологического Университета

Научный руководитель: Академик АСХН РК, д.т.н., 
                                 профессор Алимарданова М.К.___________________                                                      
		
     Научный руководитель: к.т.н., доцент, Кененбай Ш.Ы. _______________ 

Официальный рецензент: д.б.н., Урбисинов Ж.К. ___________________     

	Защита состоится «___» ________ 2014 года в _____ часов в аудитории ____, 
	корпус ____ на заседании государственной аттестационной комиссии по 
	специальности «Технология продовольственных продуктов» Алматинского 
	Технологического Университета по адресу: 050012, г. Алматы, ул. Фурката, 348/4

            С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алматинского Технологического Университета.

                                                               
 
                                                               Магистрант Бузенус Н.Д.
                                                               допущен к защите:
                                                                 
                                                               Заведующий кафедрой
                                                               «Технология продуктов питания»
                                                                д.т.н., профессор Диханбаева Ф.Т. _________
                                                                «___» __________ 2014 г.

                                                                Начальник Управления науки и
                                                                послевузовского образования
                                                                Кошербаева Л.М._____________














Введение
5
1  
Обзор научно-технической информации
8
1.1
Химический состав и свойства молочной сыворотки 
8
1.2
Рациональное использование белково-углеводного сырья
21
1.3
Анализ состояния производства функциональных напитков на основе молочной сыворотки
25
1.4
Характеристика и свойства вторичного сырья сахарного производства
30
1.5
Лечебно-профилактическое питание при сахарном диабете. Характеристика сахарозаменителей в производстве напитков функционального назначения
33

Заключение
47

Обоснование, цели и задачи исследований
48
2
Материалы и методы исследований
48
2.1
Организация эксперимента
48
2.2
Объекты исследований
50
2.3
Методы исследований
50
3
Экспериментальная часть
61
3.1
Подбор и изучение качественных характеристик фитосырья
61
3.2
Исследование и разработка технологии производства напитков на основе молочной сыворотки и инвертного сиропа с использованием сахарозаменителей и фитосырья
66
3.3
Изучение состава и пищевой ценности напитков
69
3.4
Пищевая безопасность
73
4
Экономическая часть
85

Выводы
89

Список использованной литературы
90

Приложения 
93

      


     
     
     









Введение

     Структура и объем диссертации: Диссертация включает введение, 4 раздела, заключение и приложения, список использованной литературы из 38 наименований и приложений. Основное содержание работы изложено на 90 страницах, включает 28 таблицы и 2 рисунка.
     Данная работа изложена на 95 страницах машинописного текста, содержит 28 таблиц, 2 рисунка.
     Актуальность изобретения. Проблема полного и рационального использования вторичного сырья существует во всех странах с развитой молочной промышленностью. Это обусловлено значительными объемами молочной сыворотки, получаемой по традиционной технологии при производстве белково-жировых продуктов. В странах характеризующихся современной технической базой (США, Германия, Франция, Швеция) молочная промышленность перерабатывает 50-95 % сыворотки. В нашей стране ее промышленная переработка составляет около 50 %, в том числе на пищевые цели менее 20 %. Часть сыворотки сливается в канализацию без обработки, что наносит непоправимый ущерб окружающей среде (сброс в водоем 1м3 сыворотки загрязняет 600 м3 воды).
     Одним из приоритетных направлений концепции государственной политики в области здорового питания населения Казахстана является создание технологий производства продуктов лечебно-профилактического назначения для предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ, в том числе для населения, проживающего в зонах, экологически неблагоприятных по различным видам загрязнения.
     Результаты регулярных массовых обследований, проводимых институтом питания РАМН, другими медицинскими организациями, свидетельствуют о крайне недостаточном потреблении витаминов, ряда минеральных веществ и микроэлементов у большей части детского и взрослого населения Казахстана. Особенно неблагоприятно обстоит дело с обеспеченностью витамином С, недостаток которого, по обобщенным данным, выявляется у 80 - 90 % людей, а глубина дефицита достигает 50 - 80 %. У 40 - 80 % населения недостаточна обеспеченность витаминами Bi, В2, В6, фолиевой кислотой, более 40 % населения России испытывает недостаток каротина.
     Недостаточное потребление витаминов крайне отрицательно сказывается на здоровье человека: ухудшается самочувствие, снижается физическая и умственная работоспособность, сопротивляемость простудным, инфекционным заболеваниям, усиливается отрицательное воздействие на организм вредных условий труда и внешней среды, усугубляется течение любых болезней, задерживается их успешное лечение. Недостаток витаминов повышает чувствительность организма к воздействию повышенного радиационного фона, увеличивает риск онкологических заболеваний.
     Проблема оптимальной обеспеченности населения витаминами и минеральными веществами в современных условиях оказывается неразрешимой
традиционными методами, то есть только за счет потребления натуральных продуктов (овощей, фруктов). Она требует качественно новых подходов.
     Надежным путем, гарантирующим эффективное решение этой проблемы, является включение в рацион специализированных пищевых продуктов, обогащенных ценными биологически активными веществами до уровня, соответствующего физиологическим потребностям организма человека. Добавление витаминов и минеральных веществ в продукты питания в процессе производства обеспечивает доведение их до самых широких масс населения, повышение биологической ценности пищи без какого-либо увеличения ее калорийности.
     Пищевые продукты, обогащенные витаминами и минеральными веществами, входят в обширную группу продуктов функционального назначения, то есть обогащенных функциональными физиологически полезными пищевыми ингредиентами, улучшающими здоровье человека.
     В Казахстане, как и в других странах, отмечается устойчивая тенденция повышения интереса к потреблению пищевых продуктов и лечебно-профилактических препаратов из экологически безопасного растительного сырья. Получило признание и находит широкое применение в пищевой и медицинской промышленности природное растительное сырье - лекарственные травы, плоды и ягоды, а также пряно-вкусовые и эфирномасличные растения, биологически активная продукция пчеловодства.
     Фитосырье служит одним из основных источников витаминов, минеральных солей, макро- и микроэлементов и других биологически активных веществ, которые даже в минимальном количестве оказывают оздоровительное и защитное действие. Растительное биологически активное сырье повышает питательные, и лечебные свойства пищи, а регулярное потребление таких продуктов снижает отрицательные последствия неблагополучных факторов как внешней, так и внутренней среды организма.
     Многие научно-исследовательские учреждения проводят работу по созданию новых видов продуктов из фитосырья с целью более полного сохранения биологически активных веществ для последующего их использования. Это позволяет им выпускать высококачественную продукцию.
     Создание безотходных и малоотходных технологий - постоянная и неотъемлемая часть научно-исследовательских работ, осуществляемых в мировой науке.
     Постоянный рост производства белковых продуктов повышает и производство молочной сыворотки. Несмотря на большое количество научно-исследовательских разработок, направленных на рациональное использование сыворотки, проблема пока не решена. Решение ее обусловлено не только возможностью получения дополнительной продукции из побочного сырья, но и необходимостью предотвращения загрязнения окружающей среды. Молочная сыворотка имеет высокие показатели БПК (биологической потребности кислорода) и ХПК (химической потребности кислорода).
     В то же время высоко эффективным путем коррекции структуры питания является создание комбинированных пищевых продуктов. Теоретические и практические основы создания многофункциональных комбинированных продуктов с регулируемым составом и свойствами изложены в трудах А.А. Покровского, Н.Н. Липатова (ст), А.Г. Храмцова, Н.Н. Липатова (мл), Л.А. Остроумова, Позняковского В.М., и многих других исследователей.
     Одним из путей решения этой проблемы является выпуск продуктов на основе молочной сыворотки продуктов с натуральными ингредиентами, приносящими пользу здоровью людей, повышающими его сопротивляемость заболеваниям, способные улучшить многие физиологические процессы в организме, позволяющие человеку долгое время сохранять активный образ жизни. Организация производства этих продуктов возможна на действующих молочных предприятиях.
     Широкие перспективы при производстве напитков на основе молочной сыворотки имеет, на наш взгляд, использование в качестве подслащивающего компонента инвертного сахарного сиропа и для обогащения витаминами использовали фитосырье.
     Учитывая вышесказанное, научный и практический интерес представляет изучение возможности и целесообразности создания напитков на основе молочной сыворотки с добавлением инвертного сиропа и фитосырья.
     Цели и задачи исследований: Целью данной работы является исследование и разработка технологии безопасных напитков на основе молочной сыворотки и инвертного сахарного сиропа с использованием фито сырья. 
     В соответствии с целью данного исследования поставлены следующие задачи:
• изучить состав и свойства фитосырья в связи с возможностью их использования при производстве напитков на основе молочной сыворотки;
• исследовать влияние различных факторов на органолептические показатели разработанных напитков;
• изучить влияние дозы молочной сыворотки, инвертного сиропа и количества настоя фитосырья на органолептические показатели напитков;
• разработать рецептуру и технологию производства фито-напитков с использованием вторичного сырья молочного и сахарного производства;
•   исследовать органолептические, физико-химические и микробиологические показатели фитосырья;
•   проанализировать химический состав, пищевую и биологическую ценность готовых продуктов;
• разработать нормативную документацию на продукты из молочной сыворотки, инвертного сахарного сиропа  с использованием фитосырья.
     Научная новизна работы. Изучена биологическая ценность фитосырья (аронии черноплодной, эхинацеи пурпурной, аира, сныти, стевии) в связи с использованием в производстве напитков.
     Изучена возможность внесения фито сырья в напитки на основе молочной сыворотки.
     Впервые в качестве подслащивающего компонента добавлен инвертный сироп.
     Доказана возможность использования фитосырья для обогащения напитков на основе молочной сыворотки. Изучено влияние витаминов на физико-химические и микробиологические показатели напитков.
     Практическая значимость работы. Разработана технология получения напитков на основе молочной сыворотки с использованием в качестве подслащивающего компонента – инвертного сахарного сиропа с добавлением фитосырья. 
     Апробация работы. Основные положения и результаты работы «Применение вторичного сырья молочного и сахарного производства в разработке напитков функционального применения» доложены и обсуждены на республиканской научно-практической конференции молодых ученых «НАУКА.ОБРАЗОВАНИЕ.МОЛОДЕЖЬ.» 17-18 апреля 2014 г. На котором получен сертификат 2 степени. 
     Работа «Разработка технологии напитков на основе вторичного сырья молочного и сахарного производства» обсуждена на кафедре технологии продуктов питания Алматинского технологического университета и рекомендована к защите.
     Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 работы.
    Алимарданова М.К., Кененбай Ш.Ы., Бузенус Н.Д. Использование вторичного сырья в производстве продуктов питания. Журнал Научных публикаций «Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук» (Москва, Россия ) (№11(58), ноябрь 2013 г, стр. 82-83)  
   Алимарданова М.К.,  Кененбай Ш.Ы., Бузенус Н.Д. Применение вторичного сырья молочного и сахарного производства в разработке напитков функционального применения. Республиканская научно-практическая конференция молодых ученых «НАУКА.ОБРАЗОВАНИЕ.МОЛОДЕЖЬ.» (Алматы, Казахстан) 
     Подана заявка на инновационный патент №2014/0407.1 от 31 марта 2014 г. «Способ производства напитка на основе молочной сыворотки и инвертного сиропа с фитонаполнителями» 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
1.
Обзор научно-технической информации
1.1
Химический состав и свойства молочной сыворотки
 
      Значительная часть (до 70 %) заготовляемого молока используется при производстве таких продуктов, как сыр, творог, белковые концентраты, казеин и др. Необходимость выработки этих продуктов обусловлена их биологическими, пищевыми и вкусовыми достоинствами, полезными потребительскими свойствами, особенностями применения. Как правило, полученные продукты обладают более длительными сроками хранения по сравнению с исходным молоком. При этом получаются побочные продукты, которые также необходимо направлять на переработку [1]. 
      Направленное энергетическое воздействие на молоко как сложную полидисперсную систему приводит к его разделению на белково-жировой концентрат (сыр, творог, казеин) и фильтрат (молочную сыворотку). Таким образом, молочная сыворотка является нормальным побочным продуктом при производстве сыров, творога, молочно-белковых концентратов и может быть отнесена ко вторичным сырьевым ресурсам молочного подкомплекса АПК.
      Традиционные способы разделения молока, основанные на биотехнологии (закваски, ферменты) и использовании химических реагентов (кислот, щелочей, солей), приводят к образованию подсырной, творожной и казеиновой сыворотки.
      Нетрадиционные способы разделения молока, разработанные в последнее время, основаны на молекулярно-ситовой фильтрации, электрофизическом воздействии и термодинамической несовместимости казеиновых фракций молочных белков с некоторыми биополимерами и дают белковый концентрат и ультрафильтр (бесказеиновую фазу).
      Теоретически, если рассматривать молоко как коллоидный раствор, то оно представляет собой коллоидный раствор молочного белка и коллоидного фосфата кальция в молочной сыворотке. Молочная сыворотка – это молочная жидкость, не содержащая жира и белка.
      Молочную сыворотку можно рассматривать и как истинный раствор, получаемый после удаления жира и белков из молока
      Истинный раствор – это гомогенные смеси, состоящие из растворенных веществ и растворителя.
      В истинных растворах растворенные вещества находятся либо в молекулярно-дисперсном, либо в ионо-дисперсном состоянии. В молочной сыворотке лактоза и водорастворимые витамины присутствуют в молекулярном распределении, в то время как соли электролитически диссоциированы и образуют гидратированные ионы. 
      Истинно растворимые составные части придают молочной сыворотке определенные свойства, которые зависят от концентрации составных частей и характерны также и для полидисперсной системы молоко, причем эти свойства частично ослабляются или усиливаются в зависимости от коллоидно-дисперсного или эмульгированного состояния присутствующих составных частей. Истинно растворимые частицы обусловливают, в частности, осмотическое давление, осмотические явления снижения температуры замерзания и повышения температуры кипения, а также электропроводность молока. Они оказывают сильное влияние на рефракцию, т. е. способность к преломлению света.
      В действительности процесс происходит сложнее. Состав и свойства молочной сыворотки обусловлены видом основного продукта (творога, сыра, казеина и т. д.) и особенностями технологии его получения, а также аппаратурным оформлением процесса. Степень перехода основных компонентов молока в молочную сыворотку (табл. 1) определяется главным образом размерами этих компонентов [1]. 
      Состав молочной сыворотки колеблется в значительных пределах. Состав подсырной сыворотки зависит от вида вырабатываемого сыра и его жирности; творожной – от способа производства творога и его жирности; казеиновой - от вида вырабатываемого   казеина.
      При выработке жирных сыров расходуют в основном казеин и молочный жир, а остальные компоненты в значительном количестве переходят в молочную сыворотку. Казеин должен быть использован максимально, жир - в соответствии с видом вырабатываемого сыра, молочный сахар и минеральные соли - в необходимых для созревания сыра количествах. При производстве твердых сыров оптимальное содержание молочного сахара составляет 10 % (в среднем 5-7 %) от его содержания в молоке и зависит от вида сыра. Содержание минеральных солей обычно составляет 3-5 % от их содержания в молоке. Кальциевые и фосфорные соли переходят в сыр при получении сычужного сгустка.

Таблица 1 – Степень перехода компонентов молока в молочную сыворотку 
      
Компонент молока
Размер частиц, нм
Степень перехода компонентов в
молочную сыворотку, %


Традиционные
способы
Нетрадиционные
способы
Молочный жир
2000—5000
7,7
0,0
Белки:



казеин
100—200
22,5
0,0
сывороточные
15—50
95,0
98,0
Лактоза
1,0—1,5
96,2
96,5
Минеральные соли
0,2—2,0
81,1
60,6
Сухие вещества
-
49,9
45,1
      
      Содержание основных компонентов в молочной сыворотке в сравнении с их содержанием в цельном и обезжиренном молоке и пахте показано в табл. 2
      
Таблица 2 – Содержание основных компонентов в цельном, обезжиренном молоке, пахте и молочной сыворотке, %
      
Компоненты
Цельное молоко
Белково-углеводное молочное сырье


Обезжиренное молоко
      Пахта
Молочная сыворотка
Сухое вещество
12,5
8,8
9,2
6,3
В том числе:




жир
3,6
0,05
0,5
0,2
белки (азотистые вещества)
3,2
3,2
3,2
0,8
лактоза
4,7
4,7
4,7
4,7
минеральные вещества
0,7
0,7
0,7
0,6
      
      При производстве сметаны и творога основные компоненты молока используются аналогично сказанному выше. Применяя различные технологические приемы (например, высокотемпературную обработку молока, мембранные методы обработки и др.), можно увеличить переход в творог сывороточных белков или других ценных компонентов молока.
      Использование основных компонентов молока по отношению к их содержанию в сырье при производстве сыров, сметаны и творога приведено в табл. 3 и 4
      При выработке белковых концентратов, в частности казеина, из обезжиренного молока в готовый продукт переходят главным образом казеиновые фракции белков молока, а в творожную сыворотку - остальные компоненты.
      
Таблица 3 - Распределение компонентов молока в процессе производства сыра,%

Компоненты
Сыр
Молочная сыворотка
Потери
Сухие вещества
48,5
48,5
3,0
Белки
76,0
22,0
2,0
Жир
86,0
10,0
4,0
Лактоза
5,0
92,0
3,0
Минеральные вещества
12,0
73,0
5,0
      
      Примечание. Расчеты проводили применительно к сыру 50 %-ной жирности.
      

Таблица 4 -  Распределение компонентов молока в процессе производства сметаны и обезжиренного творога, %
     
Компоненты
Производство сметаны
Производство творога обезжиренного
Общие потери

Готовый
продукт
Обезжирен
ное молоко
Потери
Готовый
продукт
Молочная сыворотка
Потери

Сухие вещества
38.62
60.54
0.84
20.66
38,06
1,82
2,66
Жир
97,87
1.29
0.84
1.10
0,11
0,04
0.88
Белки
15,11
84.05
0.84
63,15
18,38
2,52
3.36

Лактоза
13.68
85.48
0.84
3.85
79,06
2,57
3,41
Минеральные вещества
12,34
86,82
0.84
23,12
61.08
2,62
3,46
      
      Примечание. Расчеты проводили применительно к сметане 20 %-ной жирности
      
      Основные показатели наиболее распространенных видов  молочной  сыворотки приведены в табл. 5
      
Таблица 5 -  Основные показатели молочной сыворотки
      
Показатель
Молочная сыворотка

подсырная
творожная
казеиновая
Содержание сухих веществ, %
4,5 - 7,2
4,2 - 7,4
4,5 - 7,5
В том числе:



лактозы
3,9 - 4,9
3,2 - 5,1
3,5 - 5,2
белка
0,5 - 1,1
0,5 - 1,4
0,5 - 1,5
минеральных
веществ
0,3 - 0,8
0,5 - 0,8
0,3 - 0,9
молочного жира
0,05 - 0,5
0,05 - 0,4
0,02 - 0,1
Кислотность,°Т
15 - 25
50 - 85
50 - 120
Плотность, кг/м3
1018 - 1027
1019 - 1026
1020 - 1025
      	 
      Молекулярно-ситовая фильтрация сырья (молока) через полупроницаемые мембраны приводит к получению побочного продукта (фильтрата), состав которого практически идентичен молочной сыворотке.
      Ультрафильтрация цельного молока приводит к переходу в фильтрат (табл. 6)  45,1% сухих веществ, в том числе 96,5% лактозы и 60,6% минеральных солей. Аналогичные результаты дает ультрафильтрация обезжиренного молока (табл. 7). Ультрафильтрация пахты (табл. 8) приводит к получению фильтрата, состав которого приближается к казеиновой сыворотке.

Таблица 6 -  Переход в фильтрат основных компонентов цельного молока, %
      
Продукт
Сухие 
вещества
Общий азот
Лактоза
Жир
Зола
Молоко
11,45
0,48
4,61
3,09
0,71
Концентрат
23,75
1,33
4,91
9,1
1,25
Фильтрат
5,18
0,04
4,45
Нет
0,43
      
Таблица 7 - Переход в фильтрат основных компонентов обезжиренного молока, %
      
Продукт
Сухие 
вещества
Белок
Лактоза
Жир
Зола
Молоко обезжиренное
8,79
3,35
4,68
0,06
0,70
Концентрат
22,75
15,0
4,34
Следы
0,47
Фильтрат
5,01
0,21
5,94
0,28
1,55

      
Таблица 8 -  Переход в фильтрат основных компонентов пахты, %
      
Продукт
Сухие 
вещества
Жир
Белок
Лактоза
Зола
Пахта
8,0
0,3±0,07
2,57±0,04
4,44±0,07
0,69±0,01
Концентрат
20 -21
1,6±0,2
12,5±0,07
5,79±0,08
0,9б±0,01
Фильтрат
5,1
Нет 
0,28 ±0,05
4,25±0,08
0,56±0,03
      
      В состав аминокислот молочной сыворотки входят аминокислоты белковых веществ и свободные аминокислоты.
      Аминокислотный состав казеина и сывороточных белков несколько различен. В альбумине содержание триптофана в 4 раза больше, чем в казеине, содержание незаменимой аминокислоты (содержащей серу) цистина в глобулине - почти в 7 раз, а в альбумине - в 19 раз больше, чем в казеине. В альбумине и глобулине также больше незаменимой аминокислоты лизина, которая играет определенную роль в защитных реакциях организма. Такое содержание аминокислот важно для биологических процессов, происходящих в организме. Сывороточный белок считается наиболее ценным белком молока. По своей биологической ценности он превышает даже белок куриного яйца, так как для покрытия суточной потребности человека в незаменимых аминокислотах требуется 28,4 г общего белка коровьего молока, 17,4 г яичного и всего лишь 14,5 г сывороточного белка в нативном состоянии. 
      Количество таких лимитированных аминокислот, как фенилаланин и тирозин, составляет в сывороточном белке 71—75% их содержания в яичном белке. 
      В молочной сыворотке содержатся все незаменимые аминокислоты (табл. 9)
      
Таблица 9 - Общее содержание аминокислот в молочной сыворотке, мг/л
      
Сыворотка
Аминокислоты

свободные
в белках

Всего
в том числе 
незаменимые
всего
в том числе 
незаменимые
Подсырная
132,7
51,0
6490
3326
Творожная
450,0
356,0
5590
2849
      
      Общее содержание аминокислот в подсырной и творожной сыворотке примерно одинаково. Однако в творожной сыворотке содержится в 3,5 раза больше аминокислот и в 7 раз больше незаменимых свободных аминокислот (в основном за счет валина, фенилаланина, лейцина, изолейцина), чем в подсырной. Это можно объяснить тем, что при производстве творога происходит более интенсивный гидролиз белков, чем при производстве сыра. Содержание свободных аминокислот в подсырной сыворотке в 4 раза больше, чем в исходном молоке, а в творожной - в 10 раз.
      Растворимость, являющаяся важным функциональным свойством белка, существенно влияет на его способность к образованию пены и эмульсий. Гомогенное распределение белка в жидкости играет также важную роль при желировании для образования сетчатой структуры. Денатурирующие факторы, такие, как сильные колебания величины рН, центрифугирование при высоких скоростях или нагревание, снижают растворимость сывороточных белков в широком диапазоне рН: от 3 до 8 
      Установлено, что в процессе ультрафильтрации молока в фильтрат переходит 88—90% водорастворимых пептидов и 90— 93% свободных аминокислот.
      В молочной сыворотке содержится 0,05 – 0,5 жира, что обусловлено его содержанием в исходном сырье и технологией выработки основного продукта; в сепарированной сыворотке - 0,05 - 0,1%. Молочный жир в сыворотке диспергирован больше, чем в молоке, что положительно влияет на его усвояемость. 
      Минеральный состав молочной сыворотки весьма разнообразен. В сыворотку переходят практически все соли и микроэлементы молока, а также соли, вводимые при выработке основного продукта, и соединения с поверхности оборудования. 
      Абсолютное содержание основных зольных элементов в сыворотке следующее: 
      
Калия
0,09—0,19
Натрия
0,03—0,05
Магния
0,009—0,02
Фосфора
0,04—0,1
Кальция
0,04—0,11
Хлора
0,08—0,11
      
      В целом молочная сыворотка является продуктом с естественным набором жизненно важных минеральных соединений.
      Кроме минеральных веществ в сыворотку почти полностью переходят водорастворимые и некоторая часть жирорастворимых витаминов. В подсырной сыворотке водорастворимых витаминов значительно больше, чем в творожной. Содержание витаминов в подсырной и творожной сыворотке показано в табл. 10 
      
Таблица 10 - Содержание витаминов в молочной сыворотке, мкг/кг
      
Сыворотка
Витамин

каротин
А
Е
В1
В2
В6
холин
РР
С
Подсырная
13
22
227
315
1389
524
160000
140
500
Творожная
75
110
315
263
1107
478
140000
140
500
      
      Количество пиридоксина, холина и иногда рибофлавина, в сыворотке превышает их содержание в молоке, что обусловлено жизнедеятельностью молочнокислых бактерий.
      Из органических кислот в сыворотке обнаружены молочная, лимонная, нуклеиновая и летучие жирные кислоты — уксусная, муравьиная, пропионовая, масляная. Молочная кислота образуется из лактозы в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий. Содержание витаминов в сыворотке колеблется и при хранении резко снижается. Однако в целом молочная сыворотка по набору и абсолютному содержанию витаминов является биологически полноценным продуктом. 
      Содержание    летучих жирных кислот в творожной сыворотке больше, чем в подсырной, что объясняется гидролизом жира в процессе образования творожного сгустка. Так, в творожной сыворотке уксусной кислоты в 4,2 раза больше, чем в подсырной.
      Из ферментов в сыворотке обнаружены ферменты типа гидролаз, фосфорилаз, ферменты расщепления, окислительно-восстановительные, переноса и изомеризации.
      При производстве казеинов в сыворотку переходит некоторое количество минеральных кислот - соляной или серной, что необходимо учитывать при организации промышленной переработки и использовании казеиновой сыворотки. В молочной сыворотке содержатся газы (углекислый газ, азот, кислород) в несколько меньшем количестве, чем в исходном молоке. Это обусловлено тем, что молоко при выработке сыра и творога подвергается тепловой и механической обработке.
      Молочная сыворотка имеет следующие основные показатели (средние данные):
Плотность, кг/м3 
1018—1027
Вязкость, мПа·с
(1,55—1,66)·10 -3
Теплоемкость, кДж/кг·К
4,8
Активная кислотность, ?Т
4,4—6,3
Буферная емкость, мл:

по кислоте
1,72
по щелочи
2,32
Оптическая плотность 10%-ного раствора
0,259
Мутность, см-1
0,150—0,250
Температура кипения, °С
101,5
       
      Эти показатели, в зависимости от вида молочной сыворотки, температуры и других параметров, изменяются. Показатели титруемой и активной кислотности приведены ниже:

Кислотность

титруемая, °Т
активная, ед.
Подсырная сыворотка
10—15
6,3
Творожная сыворотка
50—85
4,4
Казеиновая сыворотка
50—120
4,3
Ультрафильтр
15—17
6,5
Бесказеиновая фаза
14
6,3

Плотность при температуре 20 °С по видам сыворотки колеблется незначительно, кг/ м3:
Подсырная
1018—1027
Творожная
1019—1026
Казеиновая
1020—1025
Ультрафильтрат
1015—1025
Бесказеиновая фаза
1020
      
      Поверхностное натяжение молочной сыворотки примерно равно поверхностному натяжению цельного и обезжиренного молока и составляет при 20-45°С (40,—45,0)·10-3 нм, что на 30% ниже поверхностного натяжения воды и обусловлено наличием поверхностно-активных веществ (ПАВ).
      Именно сывороточные белки в основном формируют поверхностное натяжение молочного сырья. Это надо учитывать при организации переработки молочной сыворотки (пенообразование), особенно при сгущении в вакуум-аппаратах.
      Энергетическая ценность молочной сыворотки несколько ниже, чем обезжиренного молока, а биологическая — примерно та же, что и обусловливает целесообразность ее использования для производства пищевых продуктов диетического назначения [1].

1.2 Рациональное использование белково-углеводного сырья
      Под рациональным использованием белково-углеводного молочного сырья понимают полное его использование для промышленной переработки, расширение ассортимента и увеличение объема продукции, повышение за счет этого эффективности производства. Экономическая эффективность рационального использования белково-углеводного молочного сырья предполагает опережение темпов роста стоимости товарной продукции и снижение затрат на природоохранные мероприятия над темпами роста полных затрат производства [2].
   Мировое производство молочной сыворотки оценивается в 80 млн. тонн и только третья часть ее подвергается промышленной переработке. Большое количество сыворотки сливается в канализацию, что наносит непоправимый ущерб окружающей среде и экономике предприятий.
   В настоящее время внимание практиков и исследователей придается вопросам переработки молочной сыворотки, в т.ч. казеиновой, подсырной и творожной. Проблема использования молочной сыворотки по оценке ВНИКМИ [3] практически не решена ни водной стране. В тоже время рост объемов сыворотки в условиях увеличения производства высокобелковых продуктов (творога и сыра), а также ее питательная и биологическая ценность позволяют рассматривать проблему рационального использования сыворотки на уровне задач первостепенной важности. Решение проблемы полного и рационального использования молочной сыворотки возможно только на основе ее промышленной переработки.
   Анализ структуры переработки молочной сыворотки показывает, что в нашей стране около 70 % сыворотки используется на производство кормовых средств и около 30 % на производство молочного сахара, сывороточных белковых концентратов и других видов продукции, предназначенных для медицинских и пищевых целей [4].
   Таким образом, в настоящее время, промышленная переработка осуществляется по двум основным направлениям: комплексное использование всего сухого остатка и извлечение отдельных компонентов из молочной сыворотки.
   Первое направление: полное использование всего сухого остатка молочной сыворотки - включает получение напитков, сгущенных и сухих продуктов.
   Незначительное содержание массовой доли сухих веществ (6-7 %) и наличие большой массы воды в натуральной молочной сыворотке указывает на то, что подавляющая часть воды в ней находится в свободном состоянии. В процессе хранения состав и свойства молочной сыворотки изменяются. Этому способствует как наличие в сыворотке молочнокислых бактерий, так и возможное вторичное обсеменение ее посторонней микрофлорой. Поэтому для сохранения свойств и предотвращения порчи молочной сыворотки при хранении свободную влагу необходимо удалять [5]. К тому же сгущение и сушка сыворотки позволяет сгладить сезонность производства молочного сырья.
   Эффективным и наиболее распространенным средством сохранения свойств молочной сыворотки является ее концентрирование, заключающееся в удалении свободной воды в количествах, соответствующих способу выработки и виду получаемого продукта.
   Работа промышленности в современных условиях требует повышения эффективности производства, а это возможно только в условиях разработки и освоения новых ресурсосберегающих технологий. С учетом проблемы сезонности переработки молока и дефицита сырья в районах, где отсутствует молочное животноводство, все большую актуальность получает вопрос производства сухих продуктов.
   Анализ достижения .......................