Главная » Лекции » Сельское хозяйство и пищевая промышленность » Безотходные технологии в молочной промышленности » 5 Пищевые и кормовые продукты, вырабатываемые из белково-углеводного молочного сырья

5 Пищевые и кормовые продукты, вырабатываемые из белково-углеводного молочного сырья

2021-03-09 СтудИзба

4 Пищевые и кормовые продукты, вырабатываемые из белково-углеводного молочного сырья

Ассортимент молочных продуктов, вырабатываемых в нашей стране из белково-углеводного молочного сырья, достаточно разнообразен. Он представлен напитками различных видов и назначения, большим количеством белковых кисломолочных продуктов, молочно-белковых концентратов и паст, сыров, молочных консервов, углеводных концентратов, десертов, мороженого.

Каждый продукт имеет характерные особенности технологии. Основные технологические операции обычно повторяются в целом у группы продуктов: напитков, молочно-белковых концентратов, нежирных сыров, нежирных молочных консервов, продуктов биологической обработки, молочного сахара и его производных, заменителей цельного молока для выпойки молодняка сельскохозяйственных животных и кормовых добавок.

За последнее десятилетие в нашей стране и за рубежом благодаря многосторонним и целенаправленным исследованиям по проблеме рационального использования молочного сырья имеются определенные достижения. Они отражены в достаточной мере в открытых публикациях, обсуждены на международных и отраслевых конференциях, имеются сайты в Internet. Особые подвижки решения проблемы безотходной переработки вторичных сырьевых ресурсов молочного дела получены благодаря использованию современных достижений биотехнологии (микробный синтез и ферментативный катализ), а также молекулярно-ситовой фильтрации (гель-, микро-, нанофильтрация, обратный осмос, электродиализ, ионный обмен). Перечень таких продуктов в нашей стране включает целую гамму напитков из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки, в том числе с регулируемым составом и обогащением гидролизатами молочного жира (глицерин и жирные кислоты), белков (казеина и особенно сывороточных белков), лактозы (глюкозогалактозные сиропы) и ее производных (галактоза, лактулоза, лактитол, этанол, органические кислоты, лактат кальция, метан, полиуретановые смолы), ангиогенин, йодказеин, белки молока в гельформе, текстурированный белок, концентрат натурального казеина (КНК) – биопротеин, концентрат структурирующий пищевой (КСП) - биопротектор, технология «Био-Тон», продукты мембранной технологии (КСБ-УФ-ЭД-МФ), биотехнологии и физико-химической обработки. За рубежом известны сотни продуктов многих фирм из вторичного молочного сырья: более 20 улучшителей для хлеба на основе молочной сыворотки, десятки препаратов из лактозы и ее производных. Ценность пахты и продуктов из нее может быть подчеркнута наличием аналога напитка из пахты, приготовляемого на основе обезжиренного молока – Buttermilk. Актуальность и важность, в т.ч. экономическая выгода, переработки молочной сыворотки демонстрируется на Международных конференциях, проводимых ММФ исключительно по этой проблематике. О тематике поиска и опыта практиков по продуктам из молочной сыворотки, ее компонентов и их производных говорят аннотации докладов: индустрия переработки сыворотки в XXI веке; функциональные свойства протеинов сыворотки, например, заменитель жира из протеина сыворотки; лактобионовая кислота; лактулоза в оздоровительных целях; производство бактериоцина из сыворотки; антиоксидантная деятельность компонентов сыворотки; усиление иммунитета ВИЧ-инфицированных изолятами сывороточного протеина; противораковое действие сывороточных протеинов вообще и оболочек жирового шарика; лактоферрин и пероксидаза из сыворотки; клинический фактор роста из сыворотки; косметические препараты и лечение болезней обмена веществ молочной сывороткой. Получаемые в результате реализации высоких технологий обработки вторичного молочного сырья и его компонентов продукты питания, кормовые средства, пищевые и биологически активные добавки, а также медицинские препараты стандартизованы, сертифицированы и, естественно, подлежат экспертизе. Из достаточно широкого ассортимента новых продуктов, полученных в результате промышленной обработки вторичного молочного сырья – напитки, сгущенные и сухие концентраты, белковые изоляты – особый интерес представляют сухие продукты, вырабатываемые по технологии «Био-Тон (биопротеин и биопротектор) и лактулоза.

4.1 Напитки

Молочные напитки, вырабатываемые из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки, различаются по способу производства, составу, пищевой и биологической ценности. Условно их можно разделить на две большие группы – напитки свежие и напитки биологически обработанные. Ассортимент свежих напитков расширен за счет внесения сахара, плодово-ягодных соков и сиропов, пряно-ароматических добавок. Для повышения биологической ценности в них могут быть добавлены витамины или различные белковые добавки растительного и животного происхождения.

Рекомендуемые файлы

Нежирные и низкокалорийные кисломолочные напитки по своему качеству и биологическим свойствам не уступают напиткам из цельного молока, но имеют более низкую энергетическую ценность. Они содержат все ценные компоненты молока, за исключением молочного жира. В напитках из молочной сыворотки отсутствует также казеин, а в отдельных видах удалены и сывороточные белки. Ряд напитков из сыворотки, наоборот, обогащен молочными белками за счет добавления пахты или обезжиренного молока.

4.1.1 Свежие напитки

Нежирное питьевое молоко вырабатывают следующих видов: молоко нежирное (8,1 % сухих веществ, кислотность не выше 21 °Т); витаминизированное нежирное молоко (внесение аскорбиновой кислоты); молоко с какао нежирное (не менее 12 % сахарозы, массовая доля какао не менее 2,5 %), молоко нежирное (не менее 7 % сахарозы, массовая доля кофе не менее 2 %); молоко топленое нежирное (получают обработкой при температуре 95-99 °С с выдержкой в течение 3-4 ч); белковое молоко вырабатывают из обезжиренного молока, нормализуя по содержанию жира и СОМО добавлением цельного молока или сливок (в нем не менее 1 % жира, не менее 11 % сухого обезжиренного остатка, кислотность не более 25 °Т).

Из пахты помимо ее использования для нормализации питьевого молока также вырабатывают напитки. Из пахты, получаемой при производстве сладкосливочного масла, получают напитки свежие (несквашенные) и сквашенные. К напиткам несквашенным относятся: пахта свежая, пахта «Идеал» свежая и напиток из пахты кофейный (таблица).

Таблица - Состав и энергетическая ценность свежих напитков

   Напиток

          Содержание в 100 г напитка, г

Энергетическая

ценность, ккал

      белка

     жира

  углеводов

Пахта свежая

3,3

0,4-0,7

4,7

38,0

Пахта «Идеал» свежая

3,3

1,0

4,7

44,0

Напиток из пахты кофейный

3,3

0,4-0,7

11,7

66,0

К этому же виду напитков относятся пахта «Бодрость», пахта «Любительская», коктейль из пахты и др., а также напитки из молочной сыворотки с различными вкусовыми и фруктовыми добавками. Во ВНИМИ разработана технология напитка «Ароматный» витаминизированного. Его вырабатывают из несквашенной пастеризованной творожной (подсырной) сыворотки с добавлением сахара или подсластителя аспартама, пищевых ароматизаторов и красителей, поливитаминного премикса. Поливитаминный премикс вносят из расчета 750 г на 1 т продукта.

Премикс 730/4 фирмы «Гофман-Ля Рош» (Австрия), являющейся крупнейшим производителем витаминных препаратов, представляет собой смесь 12 основных необходимых человеку витаминов с молочным сахаром (лактозой) в соотношении, соответствующем потребности в них организма. Добавление 750 г премикса на 1000 л обеспечивает удовлетворение одним стаканом (200 мл) продукта половины среднесуточной потребности человека практически во всех витаминах.

Физико-химические показатели: содержание сухих веществ – 6 %; белка – 0,7 %; витамина С – 20 мг%; энергетическая ценность – 20 ккал. Упаковка – стеклянная и бумажная тара. Срок хранения – 72 ч.

4.1.2  Биологически обработанные напитки. Пищевая ценность обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки значительно повышается при употреблении их в виде кисломолочных напитков или простокваш с добавлением или без добавления ароматических и вкусовых веществ. Консистенция кисломолочных напитков жидкая или полужидкая, простокваши имеют довольно устойчивый сгусток.

Ассортимент кисломолочных напитков довольно широк. Это обусловлено значительным спросом на них, традициями, сложившимися в определенных климатических зонах, а также национальными вкусами и привычками.

Кефир – наиболее распространенный до недавнего прошлого кис­ломолочный напиток. Из обезжиренного молока вырабатывают кефир нежирный, кефир нежирный с витамином С, кефир «Особый», кефир «Фруктовый». Кефир изготовляют также из пахты. Этот напиток вырабатывают, как правило, резервуарным способом.

Простокваша нежирная – продукт с ненарушенным сгустком, ее вырабатывают из обезжиренного пастеризованного или топленого молока с добавлением и без добавления вкусовых и ароматических веществ и витамина С путем сквашивания молока закваской на чистых культурах молочнокислых бактерий. В зависимости от способа изготовления и состава бактериальной закваски выпускают простоквашу следующих наименований: «Мечниковскую» (закваска на чистых культурах молочнокислых стрептококков с добавлением культуры болгарской палочки), ацидофильную (закваска на чистых культурах молочнокислых стрептококков с добавлением ацидофильной палочки), «Южную» (закваска на чистых культурах молочнокислых термофильных стрептококков и болгарской палочки с добавлением и без добавления дрожжей) и др.

Ацидофильные напитки из обезжиренного молока в зависимости от состава применяемой закваски вырабатывают следующих наименований: ацидофильное молоко нежирное (закваска на чистых культурах ацидофильной палочки; изготовляют с добавлением и без добавления сахара, ванилина, корицы), ацидофилин нежирный (закваска на чистых культурах ацидофильной палочки, молочнокислого стрептококка и с использование кефирной закваски), ацидофильно-дрожжевое молоко нежирное (закваска на чистых культурах ацидофильной палочки и дрожжах, сбраживающих лактозу и обладающих антибиотическими свойствами).

Кумыс нежирный из коровьего молока вырабатывают из восстановленной пастеризованной молочной смеси для кумыса или пастеризованной смеси жидких компонентов: коровьего цельного молока, обезжиренного молока и подсырной сыворотки (сгущенной или сухой).

Йогурт – кисломолочный напиток с повышенным содержанием сухих веществ молока. Его вырабатывают из молока или молочной смеси с добавлением сухого молока, сахара, плодово-ягодных сиропов путем сквашивания закваской на чистых культурах термофильных молочнокислых стрептококков и болгарской палочки. В готовом продукте содержится 12,5 % сухих веществ и не менее 1,5 % жира.

Напиток «Айран» (нежирный) вырабатывают из обезжиренного молока путем сквашивания закваской на чистых культурах молочнокислых стрептококков, болгарской палочки и дрожжей, сбраживающих и не сбраживающих лактозу.

К этой же группе кисломолочных напитков относятся «Любительский», «Снежок», «Русский», «Юбилейный», «Молодость», «Московский» и др.

Во ВНИМИ разработана рецептура напитка «Любительский» ароматизированного с использованием вместо сахара аспартама (торговая марка «Нутра Свит»), а также пищевых ароматизаторов и красителей. «Нутра Свит» в 200 раз слаще сахара. Представляя собой соединение двух аминокислот, он полностью усваивается организмом и абсолютно безопасен для здоровья. «Нутра Свит» позволяет снизить энергетическую ценность молочных продуктов на 30-50 %, что актуально для людей с избыточной массой тела. Он не вызывает кариеса зубов, абсолютно безвреден для страдающих сахарным диабетом, не подвержен брожению, что способствует увеличению срока хранения готовой продукции. Его применение не связано какими-либо неудобствами в технологическом цикле. На 1 т напитка «Любительский» ароматизированный расходуется 0,4 кг «Нутра Свита».

«Нутра Свит» можно применять вместо сахара и в других напитках.

Из пахты вырабатывают сквашенные напитки: пахту диетическую, пахту «Идеал», напиток из пахты сладкий (таблица).

Таблица - Состав и энергетическая ценность сквашенных напитков

   Напиток

          Содержание в 100 г напитка, г

Энергетическая

ценность, ккал

     белка

      жира

  углеводов

Пахта диетическая

3,3

0,4-0,7

4,7

38,0

Пахта «Идеал»

3,3

1,0

3,8

43,0

Напиток из пахты сладкий

3,3

0,4-0,7

9,7

58,0

К этой же группе напитков относятся напитки «Свежесть», «Школьный», «Новинка», пахта сладкая и др.

Кроме того, из сыворотки вырабатывают напитки методом брожения: квас «Новый», квас молочный, ацидофильно-дрожжевой напиток и др. Квас «Новый» производят из молочной сыворотки с добавлением хлебного экстракта, сахара и хлебопекарный дрожжей, квас молочный – из осветленной молочной сыворотки с добавлением вкусовых веществ и хлебопекарный дрожжей. Ацидофильно-дрожжевой напиток готовят из молочной сыворотки с добавлением вкусовых и ароматических веществ путем сквашивания закваской на чистых культурах ацидофильных палочек и дрожжей, сбраживающих лактозу. Напиток из сыворотки «Прохлада» изготовляют из осветленной молочной сыворотки, сквашенной закваской на чистых культурах болгарской и ацидофильной палочек и дрожжей, сбраживающих лактозу, с добавлением вкусовых наполнителей (сахара, плодово-ягодных сиропов). Напиток из сыворотки «Здоровье» получают из молочной сыворотки путем сквашивания закваской, приготовленной на чистых культурах термофильных рас молочнокислых стрептококков, болгарской, ацидофильной и сырных палочек. Молочное шампанское вырабатывают из осветленной молочной сыворотки с добавлением вкусовых веществ и дрожжевой закваски. Напиток газирован, имеет приятный кисло-сладкий вкус.

ВНИМИ совместно с фирмой «Санофи Био Индустри» (SBI, Франция),  являющейся производителем пищевкусовых и стабилизирующих добавок, разработали новые виды напитков из сыворотки. Для придания слегка вязкой консистенции и вследствие этого улучшения вкуса при производстве напитков использован стабилизатор «Унипектин AID» фирмы SBI.

В зависимости от исходного сырья выпускается напиток освежающий (из творожной сыворотки) и напиток «Бодрость» (смесь творожной сыворотки и кисломолочного напитка или закваски).

Применение стабилизатора обеспечивает однородную, без осаждения белка консистенцию. Стабилизатор предотвращает скопление белковых частиц и относится к так называемым «пространственным» стабилизаторам. Растворим в холодной и горячей воде при 80-85°С. Нерастворим в растительных маслах, животных жирах и обычных органических растворителях.

При производстве напитков используются ароматизаторы фирмы SBI, стойкие красители других фирм, сахар и подсластители.

Для производства данных напитков не требуется установки дополнительного оборудования. На применение стабилизатора и ароматизаторов имеется гигиенический сертификат.

4.2 Молочно-белковые концентраты

Молочно-белковые концентраты (МБК) получают из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки или их смесей путем удаления воды и балластных веществ – лактозы, минеральных солей и БАВ с одновременным концентрированием белка на уровне 15-85%. МБК широко используется для обогащения продуктов питания, в кормовых средствах, медицинских и технических целях.

4.2.1 Общие сведения о МБК

Классификация. В зависимости от массовой доли сухих веществ молочно-белковые концентраты подразделяются на жидкие (пастообразные) и сухие. Кроме того, каждая из групп делится в зависимости от вида белка (казеин, сывороточные, копреципитаты) и растворимости в воде. Классификационная схема МБК по способам производства (на изготовление) приведена на рисунке.

Химический состав, пищевая и биологическая ценность. Ассортимент молочно-белковых концентратов достаточно широк. Химический состав, физико-химические свойства и индекс растворимости основных видов МБК, разработанных в нашей стране, приведен в таблице.

Таблица - Химический состав, свойства и растворимость МБК

Молочно-белковые концентраты

                    Массовая доля, %

Кислотность, °Т, не более

  рН

Индекс растворимости, см3 сырого осадка

влаги, не более

золы, не более

лактозы, не более

жира, не более

белка, не менее

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Казеин-сырец:

высшего сорта

65,00

0,80

0,40

0,55

32.00

25,00

-

в воде не растворим

I сорта

65,00

0,80

0,40

0,55

32.00

40,00

-

то же

Казеин пищевой:

высшего сорта

12,00

2,50

1,00

1,50

82,00

40,00

-

то же

I сорта

12,00

3,00

1,00

2.00

82,00

60,00

-

то же

Казеин для пищевых казеинатов

12,00

2,00

1,00

1,50

82,00

70,00

__

то же

Казеин технический:

кислотный:

 высшего сорта

12,00

2,50

1,00

1,50

82,00

50,00

6,20-6,90

то же

I сорта

12,00

3,00

1,00

1,50

82,00

90,00

6,60-7,00

то же

сычужный:

 высшего сорта

12,00

7,00-8,50

1,00

1,50

78,00

50,00

6,60-7,00

то же

I сорта

12,00

7,00-8,50

1,00

1,50

78,00

70,00

8,80-7,10

то же

Казеинат натрия (из кислотного казеина)

6,00

5,00

1,00

2,00

85,00

-

0,20

Казецит пищевой обычный

6,00

7,00

2,00

2,0

80,0

-

6,80-7,20

0,20

Продолжение таблицы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Копреципитат пищевой растворимый:

низкокальциевый

6,00

6,50

5,00

2,50

80,00

-

-

3,00

высококальциевый

6,00

14,50

5,00

2,50

75,00

-

-

5,00

Концентрат молочно-белковый:

сухой

12,00

15,00

2,00

2,00

70,00

25,00

-

1,00

в блоках

55,00

7,00

1,00

1,00

35,00

40,00

-

0,95

Казеин-сырец относят к классу нерастворимых, содержащих только казеин, жидким и пастообразным молочно-белковым концентратам; концентрат молочно-белковый в блоках представляет собой класс растворимых, содержащих казеин и сывороточные белки жидких и пастообразных молочно-белковых концентратов.

Казеин пищевой, казеин для пищевых казеинатов, казеин технический и казеин сычужный являются нерастворимыми, содержащими только казеин, сухими молочно-белковыми концентратами.


                                                                           Молочно-белковые концентраты

 


                 Жидкие и пастообразные                                                                                         Сухие

                 (массовая доля сухих                                                                                         (массовая доля

                  веществ до 80%)                                                                                        влаги до 12%)

 


Содержащие              Содержащие         Содержащие                    Содержащие               Содержащие            Содержащие

 казеин                        только                   только                               казеин                          только                      только

и сывороточные         казеин                   сывороточные                 и сывороточные          казеин                      сывороточные       

белки                                                         белки                                 белки                                                             белки

                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

                                                          

 


Нераство-      Раство-                       Нераство-       Раство-       Нераство-       Раство-                           Нераство-      Раство-

римые и         римые                           римые и           римые          римые и          римые                             римые и         римые

дисперги-                                            дисперги-                              дисперги-                                               дисперги-

рованные                                             рованные                              рованные                                                рованные

 


                  

                          Нераство-        Раство-                                                                          Нераство-      Раство-

                          римые и           римые                                                                            римые и         римые

                          дисперги-                                                                                               дисперги-  

                          рованные                                                                                               рованные

                                                                        Рис. Классификационная схема МБК


Казеинат натрия и казецит пищевой обычный – класс растворимых, содержащих только казеин, сухих молочно-белковых концентратов.

Копреципитаты пищевые растворимые, концентрат молочно-белковый сухой относят к классу растворимых, содержащих казеин и сывороточные белки, сухих молочно-белковых концентратов.

Пищевая ценность всех видов пищевых МБК определяется исключительно содержанием белка – казеина и сывороточных белков. Особую ценность представляют растворимые формы МБК – казеинаты и казециты, в т.ч. для детского и диетического питания. Биологическая ценность пищевых видов МБК подтверждается полноценностью молочного белка по аминокислотному скору. Области применения пищевых видов МБК показаны ниже:

     Молочно-белковые концентраты                             Область применения

Казеин пищевой                                            Производство пищевых казеинатов

Казеин для пищевых казеинатов                 То же

Казеин технический (высший и                   Производство пищевых казеинатов

I сорта)                                                            бумаги, красок, клея и др. (II сорт)

Казеинат натрия                                             Мясная, молочная, хлебобулочная,

                                                                         кондитерская, пищеконцентратная

                                                                         промышленности

Казецит пищевой обычный                          Детское и лечебное питание

Копреципитат пищевой                                Мясная, молочная, пищеконцент-

растворимый                                                  ратная промышленности

Концентрат молочно-белковый                   Мясная, молочная, пищевая про-

пищевой                                                         мышленности

Казеин получают кислотной (или сычужной) коагуляцией белков из обезжиренного молока, казеинаты – растворением кислотного казеина в гидроокисях или солях щелочных (или щелочноземельных) металлов, а копреципитаты – термокальциевой коагуляцией комплекса казеина и сывороточных белков из обезжиренного молока.

Сывороточные белки получают тепловой денатурацией с изменением реакции среды, либо мембранными способами – ультрафильтрация, диафильтрация. Извлечение белков из пахты аналогично обезжиренному молоку.

Особый интерес для отрасли представляет получение казеина для пищевых целей.

4.2.2 Белковые концентраты, получаемые с использованием

биополимеров

НИИКИМ совместно с Институтом элементоорганических соединений (ИНЭОС) разработал новый способ концентрирования белков обезжиренного молока с использованием биополимеров.

Данный способ основан на двух физико-химических явлениях: ограниченной термодинамической несовместимости высокомолекулярных биополимеров (казеина и полисахаридов) в водной среде и более высоком осмотическом давлении растворов полисахаридов концентрацией 1-20 % по сравнению с осмотическим давлением растворов белка с концентрацией 3-45 %.

Смешивание растворов белка и полисахарида при суммарной концентрации 4 % и выше может привести к образованию двухфазных систем (эмульсий типа «вода в воде»), в которых фазовое равновесие установлено преимущественно вследствие переноса воды из раствора белка в раствор полисахарида через межфазную поверхность. Принцип концентрирования раст­воров белка с помощью полисахаридов был назван безмембранным осмосом, т.к. в этом случае происходит перенос растворителя в раствор с более низким химическим потенциалом растворителя. В результате происходят концентрирование белка и разбавление раствора полисахарида до тех пор, пока не выровняется осмотическое давление в этих фазах.

Процесс концентрирования растворов белка методом безмембранного осмоса характеризуется высокой производительностью. Равновесие между фазами устанавливается, как правило, в течение 1-2 мин. Быстрота установления фазового равновесия обусловлена прежде всего очень малыми размерами дисперсных частиц и, как следствие, сильно развитой межфазной поверхностью двухфазных систем.

Процесс концентрирования белков обезжиренного молока с помощью пектина включает в себя две основные стадии. Первая – смешивание обезжиренного молока с раствором пектина. При этом образуется двухфазная система вода – белок – полисахарид. Вторая стадия процесса состоит в разделении фаз полученной двухфазной системы с помощью отстоя или сепарирования. В результате получают концентрат белка и сывороточно-полисахаридную фазу.

Таким образом, при концентрировании белков обезжиренного молока с использованием биополимеров образуются концентрат натурального казеина и бесказеиновая фаза. Процесс проводят при температуре 4-10 °С. Казеин в концентрате находится в растворимом неденатурированном коллоидно-дисперсном состоянии в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса. Массовая доля сухих веществ в концентрате 17-21 %, в том числе белка – 11,5-   15 %. Степень перехода казеина из обезжиренного молока с массовой долей сухих веществ 8,5-9,2 % составляет 97-98 %.

Бесказеиновая фаза представляет собой комплекс сывороточных белков и углеводов (лактозы и полисахарида) и содержит 6,0-7,0 % сухих веществ, в том числе белка до 1 %.

Казеиновый комплекс молока концентрируется в 5-7 раз, не изменяя своего растворимого коллоидно-дисперсного состояния. Полученный концентрат натурального казеина используют как молочно-белковую добавку в производстве молочных продуктов или направляют на сушку. Сухой концентрат содержит не менее 92 % сухих веществ, в том числе белка не менее      62 %.

По технологическим характеристикам полученный концентрат подобен казеинату натрия и может заменять его в производстве традиционных пищевых продуктов. Однако биологическая ценность концентрата как натурального продукта значительно выше. Тепловые воздействия до 100 °С на жидкий концентрат натурального казеина не изменяют его растворимого состояния. Более жесткие режимы при сушке концентрата могут несколько снижать его растворимость.

Бесказеиновую сывороточно-полисахаридную фазу непосредственно используют в жидком виде или сгущают при температуре 55-60 °С до массовой доли сухих веществ не менее 30-40 % и сушат. Состав и свойства сухого концентрата следующие:

Массовая доля, % (средние данные):

  сухих веществ                                                                                                      95

   белка                                                                                                                  11,7

   лактозы                                                                                                                62

   полисахарида                                                                                                    10,2

   минеральных веществ                                                                                       7,7

Индекс растворимости, см3 сырого осадка, для сушки:

   сублимационной                                                                                              0,02

   распылительной                                                                                               0,08

   вихревой                                                                                                           0,12

Объемная масса, кг/м3, для сушки:

   сублимационной                                                                                               330                                                                                           

   распылительной                                                                                               470                                                                               

   вихревой                                                                                                            640                                                                          

               

По компонентному составу безказеиновая фаза близка к молочной сыворотке (за исключением полисахарида). Однако за счет обработки и присутствия в бесказеиновой фазе биополимера она обладает повышенными функциональными характеристиками (таблица), в частности, кратность пены увеличивается на 33, стойкость – на 38,7 ч.

 

Таблица - Пенообразующие показатели обезжиренного молока, молочной сыворотки и бесказеиновой фазы

    Показатель

  Бесказеиновая

       фаза

    Молочная

    сыворотка

Обезжиренное

      молоко

1

2

3

4

Кратность пены, %

218,0

176,0

185,0

Продолжение таблицы

1

2

3

4

Плотность пены, кг/м3

380,0

310,0

460,0

Стойкость пены, ч

46,5

6,4

7,8

Эмульгирующая емкость, г/г

490,0

542,0

117,0

Поверхностное натяжение, Н/м, 103

48,2000

45,6000

53,6000

Динамическая вязкость, Па·с

0,0232

0,0016

0,0018

Бесказеиновая фаза обладает способностью образовывать при определенных условиях достаточно прочный гель, стабильные вспененные системы. Она является эффективным эмульгатором и стабилизатором пищевых систем, студнеобразователем.

Возможность использования концентратов в различных отраслях пищевой промышленности определяется прежде всего положительными функциональными свойствами: растворимостью, эмульгирующими, пенообразующими и гелеобразующими свойствами. Концентрат натурального казеина полностью растворяется в воде. Структурированный пищевой концентрат содержит сывороточные белки и углеводы в растворимом состоянии. Его растворимость не изменяется в интервале рН 3,0-6,5. Структурированный пищевой концентрат обладает более высокими эмульгирующими свойствами, чем концентраты казеина и сывороточных белков. С применением структурированного пищевого концентрата получены стойкие эмульсии, содержащие до 75 % масляной фазы. При этом 1 г белка эмульгирует до 70 мл масла.

Сывороточно-полисахаридный концентрат содержит сывороточные белки в растворимом состоянии и проявляет высокие пенообразующие свойства. Пены, образованные концентратом, характеризуются несколько большей плотностью и повышенной стойкостью к расслоению ввиду большой влагоудерживающей способности сывороточных белков и углеводов в концентрате по сравнению с яичным белком.

На основе сывороточно-полисахаридного концентрата получены студни большей прочности по сравнению с прочностью студня исходного полисахарида за счет стабилизирующего действия сывороточных белков, проявляющих гелеобразующие свойства при определенных условиях.

При внесении раствора пектина в пахту наблюдаются те же закономерности перераспределения основных ее компонентов, что и в обезжиренном молоке. Содержание сухих веществ в нижней фазе достигает 18-19 %, в верхней – 5-6 %. В нижнюю фазу переходят в основном казеиновые фракции белков и жир, а в верхнюю – сывороточные белки и пектин.

Таким образом, в результате разделения системы пахта – пектин происходит образование двух фаз: нижней – белково-липидного концентрата и верхней – полисахаридной.

В состав белково-липидного концентрата переходит до 99 % казеиновых белков и липидов пахты, 35 % минеральных веществ, до 12 % лактозы. В составе верхней фазы концентрируются водорастворимая часть пахты и внесенный в нее пектин. В нее переходит более 85 % лактозы, 65 % минеральных веществ, 95 % сывороточных белков пахты.

Физико-химические показатели белково-липидного концентрата и полисахаридной фазы из пахты приведены в таблице.

Таблица - Основные показатели белково-липидного концентрата

и полисахаридной фазы

    Показатель

 Исходная пахта

   Нижняя фаза

  Верхняя фаза

Массовая доля сухих веществ, %

7,85

18,58

5,88

В том числе:

  белка

  жира

  углеводов

  минеральных

  веществ

2,60

0,38

3,89

0,69

12,27

2,60

2,59

1,46

0,80

__

4,54

0,44

Кислотность, °Т

18,00

48,00

16,00

Плотность, г/см3

1,029

1,060

1,025

При внесении раствора пектина в деминерализованную на 60-80 % молочную сыворотку происходит перераспределение основных ее компонентов на белково-полисахаридный концентрат и равновесную жидкость - безбелковый раствор (таблица).

Таблица - Состав белково-полисахаридного концентрата и равновесной жидкости, %

    Компонент

Белково-полисахаридный концентрат

Равновесная жидкость

       жидкий

       сухой

Сухие вещества

7,0

94

2,3

В том числе:

  белок

  пектин

2,5

2,5

34

34

0,05

0,05

Лактоза

2,0

26

2,0

П р и м е ч а н и е. В таблице приведены средние данные.

Исследованы пено- и студнеобразующие свойства белково-полисахаридного концентрата по сравнению с пенообразующими свойствами яичного белка и студнеобразующими свойствами пектина (таблица).

Таблица - Основные пено- и студнеобразующие показатели белково-полисахаридного концентрата

Показатель

Белково - полисахаридный концентрат

Яичный белок

Пектин

Стойкость пены, г/см3

0,44

0,28

__

Стойкость пены, % отслоившейся фазы:

  через 2 ч

1,70

24,00

-

  через 24 ч

41,70

61,10

-

Прочность студня по Валенту, г

425,00

-

325,00

Таким образом, белково-полисахаридный концентрат может быть использован в качестве основы при производстве взбитых и желейных изделий.

4.2.3 Сухие продукты «Био-Тон»

Классификация. Продукты в соответствии с технологическими инструкциями могут выпускаться следующих видов: биопротеин и биопротеин экстра по ТУ 9224-036-07532800-97 и биопротектор и биопротектор экстра по ТУ 9224-037-07532800-97.

Пищевая ценность. Данные о пищевой энергетической ценности сухих продуктов «Био-Тон» представлены в таблице.

Таблица - Пищевая и энергетическая ценность продуктов (на 100 г)

 Показатель

 Биопротеин

  Биопротеин

      экстра

Биопротектор

Биопротектор

     экстра

Жиры, г

1

1

0,2

0,2

Белки, г

6,5

6,5

18

16

Углеводы, г

18

18

68

70

Энергетическая ценность, ккал

291

291

329

328

Технология производства. Для производства сухих продуктов «Био-Тон» применяют молоко коровье обезжиренное кислотностью не более 19ºТ , отвечающее требованием ГОСТ 13264-88, пахту соответствующую требованиям ТУ 49 1178-85, пектин яблочный сухой высокоэтерифицированный по ГОСТ 29186 или другой с аналогичными свойствами, разрешенный к использованию в производстве пищевых продуктов органами здравоохранения и воду питьевую по ГОСТ 2874-82.

Технологический процесс производства осуществляется по приведенной ниже схеме (рис.).

 

                       

               Приемка, оценка качества и подготовка сырья 

 


                                              Приготовление смеси:

                               обезжиренное молоко (пахта) – пектин

                                                                   

                                     

                      Разделение смеси на фазы: концентрат натурального

                      казеина и сывороточно-полисахаридный концентрат

 

 


     Пастеризация и охлаждение КНК                              Сгущение КСП

 


                                            Сушка КНК и КСП

 


                              Расфасовка, упаковка, хранение

 


Рис. Технологическая схема производства сухих продуктов «Био-Тон»

Обезжиренное молоко пастеризуют на пластинчатой пастеризационно-охладительной установке при температуре (74±2) °С с выдержкой 20 с, охлаждают до температуры (8±2)°С и направляют для приготовления смеси в резервуар с охлаждающим устройством. Для переработки обезжиренного молока (пахты) с температурой (8±2) ºС используют раствор пектина концентрацией (5,5±0,3) %. На 1 т обезжиренного молока (пахты) расходуется 110 кг раствора пектина 5,5 %-ной концентрации.

Приготовленный раствор пектина насосом-дозатором подают в емкость с обезжиренным молоком (пахтой). Полученную смесь перемешивают при температуре (8±2) °С в течение (15±5) мин до получения однородной массы. Допускается раствор пектина подавать через промежуточную емкость.

Разделение смеси на фазы производят двумя способами: центробежное разделение и отстаивание.

Центробежное разделение смеси производится на сепараторе специальной конструкции при температуре (40-45) °С.

При отстаивании смесь выдерживают при температуре (8±2) °С в течение (12±2) ч до ее полного разделение на две фазы: нижняя – концентрат натурального казеина (КНК) и верхняя – концентрат сывороточно-полисахаридный (КСП).

Пастеризацию жидкого КНК проводят на трубчатой пастеризационно-охладительной установке при температуре (75±1) °С с выдержкой (22±3) с, охлаждают до температуры (8±2)°С. Допускается хранение  КНК и КСП при температуре не выше 10 °С, не более 3 ч.

Сывороточно-полисахаридный концентрат сгущают на вакуум-выпарных установках при температуре (55±5) °С до массовой доли сухих веществ (25±5) % и направляют на сушку. Допускается  хранение охлажденного до температуры (8±2) °С сгущенного КСП при температуре не выше     10 °С не более 1 суток.

При производстве биопротектора для улучшения процесса сушки рекомендуется перед сгущением в КСП добавлять 20-25 % обезжиренного молока.

Сушку продуктов можно производить следующими способами: биопротеина экстра и биопротектора экстра – сублимационным; биопротеина и биопротектора – распылительным.

При сублимационной сушке полученная смесь направляется на фасование, замораживание и сушку сублимацией.

Расфасованный в стерильные кассеты вместимостью 750 мл продукт помещается в морозильный стол, где производится его замораживание при температуре минус (45±1) ºС в течение 5 ч. Температура в продукте в конце замораживания должна быть минус (42±1) °С.

Замороженный продукт помещается в сублимационную сушильную установку для высушивания под вакуумом.

Сушка продуктов распылительным способом производится на распылительных сушилках при температуре воздуха на входе в сушильную камеру (165±15) ºС, температура на выходе (75±15) °С.

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям сухие продукты «Био-Тон» должны соответствовать требованиям, указанным в таблице.

Таблица - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели сухих продуктов «Био-Тон»

  Показатель

Биопротеин

Биопротеин

   экстра

Биопротектор

Биопротектор

    экстра

Органолептические показатели

Вкус и запах

       Чистый молочный

Чистый молочный, допускается легкий аромат яблок

Консистенция и внешний вид

Мелкий сухой порошок, допускаются одиночные комочки, легко рассыпающиеся при механическом воздействии

Цвет

Белый с кремоватым оттенком, равномерный по всей массе

Светло-кремовый, равномерный по всей массе

                                Физико-химические показатели

Массовая доля, %:

  общего белка, не менее

  влаги, не более

62

5

62

5

18

6

16

5

Титруемая кислотность, °Т, не более

52

52

70

70

                                 Микробиологические показатели

Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, КОЕ, в 1 см3 продукта, не более

5·104

1·104

5·104

1·104

Бактерии группы кишечной палочки в 0,1 г продукта

Не допускаются

___

Не допускаются

___

Бактерии группы кишечной палочки в 1 г продукта

___

Не допускаются

___

Не допускаются

Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы в 50 г продукта

  

                            Не допускаются

Содержание токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков и пестицидов в продуктах не должно превышать допустимые уровни, установленные медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов органами здравоохранения (применительно к сухим молочных продуктам).

Упаковывают сухие продукты «Био-Тон» в потребительскую тару - пакеты из комбинированного пленочного материала цефлен, полиэтиленовую пленку, полиэтилен – целлофановую пленку или во флаконы массой нетто (5,0±0,5) г, закрывают стерильными резиновыми пробками и закатывают алюминиевыми колпачками, или в другие упаковочные материалы, разрешенные органами здравоохранения, массой нетто (20±1) г, (50±1,5) г, (100±2) г и (1000±10) г. Допускается изменение массы нетто по заявке потребителя.

Маркировка должна производиться по ГОСТ 14192 с нанесением манипуляционного знака «Боится сырости».

Транспортирование сухих продуктов «Био-Тон» должно производиться всеми видами крытого транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на соответствующем виде транспорта.

Хранение продуктов должно производиться в транспортной таре в сухих, хорошо проветриваемых помещениях при температуре не выше (18±    2) °С и относительной влажности воздуха не более 75 %; биопротеина и биопротектора не более 6 месяцев, биопротеина экстра и биопротектора экстра – 9 месяцев после окончания технологического процесса, в том числе на предприятии-изготовителе не более 30 суток.

4.3 Молочный сахар и его производные

В зависимости от назначения производят молочный сахар-сырец (молочный сахар-сырец улучшенный), молочный сахар-сырец пищевой, молочный сахар рафинированный, молочный сахар фармакопейный, кристаллизат молочного сахара, сироп лактолактулозы. Получение каждого вида молочного сахара включает совокупность приемов и методов удаления из молочной сыворотки несахаров (балластных веществ). Для выделения молочного сахара необходимы перенасыщенные растворы лактозы, что достигается путем концентрирования молочной сыворотки. Кристаллизация лактозы с обезвоживанием полученных кристаллов центрифугированием и сушкой обеспечивает получение готового продукта. При необходимости проводят повторную перекристаллизацию либо улучшают очистку на стадиях технологического процесса.

Молочный сахар-сырец получают из подсырной или творожной молочной сыворотки. Технология включает очистку сыворотки от белковых (азотистых) веществ методами кислотно-тепловой коагуляции и их выделение на специальных сепараторах, концентрирование сыворотки до получения перенасыщенного сиропа лактозы, кристаллизацию молочного сахара, отделение кристаллов от мелассы методом центрифугирования, сушку кристаллов, размол и упаковывание готового продукта. Процесс концентрирования проводят при температуре не выше 50-60 °С во избежание карамелизации. Массовая доля сухих веществ в концентрированном сиропе должна быть 60-65 %. Кристаллизацию молочного сахара следует проводить с учетом качества сиропа по длительному (до 35 ч) или ускоренному (до 15 ч) режиму. Во время кристаллизации сироп периодически перемешивают. Полученные в процессе производства молочного сахара сывороточные белки и мелассу используют для переработки на пищевые и кормовые цели.

При получении молочного сахара-сырца из творожной сыворотки последнюю подогревают до 87 °С и при этой же температуре вносят химические реагенты для снижения кислотность до 20-25 °Т. После этого проводят очистку от белковых (азотистых) веществ кислотно-тепловыми методами коагуляции и их выделение.

Кристаллизат молочного сахара получают из молочной сыворотки (подсырной или творожной) путем очистки ее от несахаров, сгущения до необходимой концентрации. Готовый продукт упаковывают обычно в деревянные бочки вместимостью 50 и 100 л.

Молочный сахар рафинированный получают из молочного сахара-сырца высшего сорта путем его растворения в воде температурой 90 °С до концентрации 65 %, очистки и фильтрации раствора, кристаллизации и отделения кристаллов сахара от мелассы, сушки, размола и упаковывания. Раствор сахара-сырца очищают с помощью рафинирующих средств (активного угля, диатомита и бланкита) и фильтрации на специальных фильтр-прессах через ткань «бельтинг», на которую предварительно наносят слой порошка диатомита. Мелассу и промывные воды используют при растворении сахара-сырца.

Молочный сахар фармакопейный получают способом, аналогичным выработке рафинированного, из сахара-сырца улучшенного. Однако уделяется большое внимание качеству исходного сырья для рафинации, более строгому соблюдению санитарно-гигиенических требований, мелассу и промывные воды от предыдущей выработки не используют. Помещение для упаковывания фармакопейного молочного сахара оборудуют бактерицидными лампами. Повышенные требования предъявляются и к упаковке.

Молочный сахар пищевой получают из сыворотки способами, аналогичными производству сахара-сырца, но дополнительно очищают и рафинируют подсгущенную сыворотку. Для этого очищенную сыворотку подсгущают до концентрации сухих веществ 25-30 %, нейтрализуют едким натром до кислотности 20-25 °Т, нагревают до 90 °С  выдерживают при этой температуре 30 мин, затем подают на фильтр-пресс. Отфильтрованную сыворотку направляют на рафинацию, затем досгущают и ведут дальнейший процесс, как и при получении сахара-сырца.

В связи с тем, что в сыворотке термохлоркальциевого осаждения имеются значительные примеси хлорида кальция, перерабатывать ее традиционными способами с целью извлечения лактозы не возможно. Для ее переработки используют более совершенные способы – обратный осмос и электродиализ.

Сироп лактолактулозы вырабатывают из раствора молочного сахара-сырца путем предварительной его рафинации, частичной изомеризации лактозы в лактулозу и последующего концентрирования изомера.

Лактит – новый перспективный неинтенсивный сахарозаменитель. Он представляет собой многоатомный спирт (так же, как сорбит и ксилит), полученный гидрированием природного молочного сахара (лактозы) при высокой температуре и под высоким давлением в присутствии никелевого катализатора. Моногидрат лактозы представляет собой белый кристаллический порошок.

По своим физико-химическим свойствам лактит ближе других неинтенсивных сахарозаменителей к сахарозе и практически не требует каких-либо изменений в технологии при использовании взамен сахара в производстве пищевых продуктов, которые в этом случае имеют ту же массу и структуру, что и на основе сахарозы.

Сравнительные характеристики лактита, сахарозы и сорбита приведены в таблице.

Таблица - Сравнительные показатели сахарозаменителей

   Показатель

      Лактит

        Сорбит

       Сахароза

Сладость (относительная)

0,4

0,6

1,0

Энергетическая ценность, ккал/г

0,2

3,1

4,0

Гигроскопичность (поглощение влаги за 3 сут при 25°С), г/100 г, при относительной влажности, %:

  85

  95

0,5

1,5

15,0

32,0

0,5

6,0

Растворимость, г/100 мл воды при температуре, °С:

  10

  25

  30

105,0

140,0

170,0

170,0

230,0

250,0

190,0

205,0

210,0

Теплота растворения, ккал/г

-12,4

-26,6

-4,3

Снижение точки замерзания, °С, при концентрации раствора, %:

  10

  20

-0,3

-1,5

-0,9

-3,0

-0,3

-1,5

Лактит обладает чистым сладким вкусом и не оставляет постороннего привкуса во рту.

В то же время энергетическая ценность лактита в 2 раза ниже сахарозы, он не способствует образованию налета на зубах и кариес, не влияет на уровень глюкозы и инсулина в крови. К тому же он негигроскопичен, хорошо растворим в воде, эффективно снижает точку замерзания, обладает значительной вязкостью.

Лактит разрешен в качестве пищевой добавки Минздравом РФ.

4.3.1 Безотходная технология молочного сахара

В основу производства различных категорий молочного сахара и осветленной молочной сыворотки положена кристаллизация лактозы из пересыщенных растворов. Эта технология позволяет получать молочный сахар высокого качества и наиболее приемлема с точки зрения организации производства. Однако у этого способа есть существенный недостаток – низкая степень использования лактозы. Только около 50 % лактозы исходного сырья используется на целевой продукт. До 40 % лактозы исходного сырья переходит в межкристаллическую жидкость (мелассу). Кроме мелассы остаются сывороточные белки в виде альбуминного молока, которые в настоящее время используются на кормовые цели. Реализация безотходной технологии пищевой лактозы с переработкой альбуминного молока позволит использовать белково-углеводное молочное сырье на пищевые цели.

4.3.1.1 Способы получения молочного сахара пищевой категории

качества и белково-углеводных концентратов

4.3.1.1.1 Анализ способов получения молочного сахара пищевой             категории

Существующие способы производства молочного сахара пищевой категории можно систематизировать, положив в основу оценки последовательность и характер приемов и методов по удалению из сыворотки несахаров (балластных веществ). В настоящее время при выработке молочного сахара пищевой категории наиболее распространена кристаллизация лактозы при температурах пересыщенного раствора ниже 93,5 °С. В этой области температур обеспечивается получение моногидрата альфа-стереоизомерной формы лактозы. Способы производства молочного сахара, основанные на этом принципе, можно представить в виде нижеприведенной схемы:

                                 Исходное сырье

                        Подготовка к кристаллизации

                                                         

                            Кристаллизация лактозы

                                                  

                             Разделение кристаллизата

                   на кристаллический осадок и мелассу

                                                                

                         Сушка влажных кристаллов

                                                         

                                Молочный сахар

За рубежом предложено несколько способов производства молочного сахара пищевой категории, различающихся, главным образом, операциями по подготовке исходного сырья к кристаллизации лактозы.

В РФ, странах СНГ и Балтии принята технологическая схема выработки молочного сахара пищевой категории, предусматривающая следующие операции: очистка молочной сыворотки от жира и частиц казеина, выделение белковых веществ способом тепловой и электролитической коагуляции, подсгущение осветленной сыворотки до плотности 1130 кг/м3, рафинация на стадии сгущения, сгущение рафинированной подгущенной сыворотки до плотности 1280-1300 кг/м3, кристаллизация лактозы, отделение кристаллов от мелассы, сушка влажных кристаллов, размол и упаковка.

Существенно не отличаются от вышеприведенной технологии способы производства молочного сахара на предприятиях молочной отрасли за рубежом.

В настоящее время в связи с внедрением в промышленности метода ультрафильтрации для обработки молочной сыворотки определенный интерес вызывают особенности производства молочного сахара из ультрафильтрата. Ряд авторов предлагают ионообменную обработку ультрафильтрата перед кристаллизацией лактозы. Остальные операции в основном идентичны традиционной технологии молочного сахара. Регулирование солевого состава ультрафильтрата улучшает условия последующей кристаллизации лактозы, способствует  повышению качества готового продукта. Однако применение ионного обмена усложняет технологическую схему и удорожает производство молочного сахара. Имеются сведения, что ультафильтрат подвергают термической обработке при определенных режимах для осаждения фосфатов кальция, препятствующих кристаллизации лактозы.

Проведенный анализ способов производства молочного сахара показал, что наиболее распространенным в промышленности является способ кристаллизации лактозы из пересыщенных растворов при низкой температуре. По этому способу вырабатывается практически весь молочный сахар-сырец в РФ и странах СНГ. Способ кристаллизации лактозы из пересыщенных растворов наиболее распространен и за рубежом. Однако этот способ имеет существенный недостаток по сравнению с непосредственной сушкой глубокоочищенных растворов лактозы – низкую степень перехода лактозы в готовый продукт. В этой связи представляет интерес анализ использования составных частей молочной сыворотки при выработке молочного сахара и разработка безотходных технологий, обеспечивающих максимальное использование лактозы исходного сырья по целевому назначению.

4.3.1.1.2 Анализ способов выделения сывороточных белков

и получения белково-углеводных концентратов

В молочной сыворотке содержится около  0,15 % азота, 65 % которого входит в состав белков. Белки из сыворотки могут быть выделены различными методами. Наиболее распространены способы выделения сывороточных белков можно разделить на три группы.

К первой группе относятся способы выделения белков, связанные с потерей ими агрегативной устойчивости и последующим слипанием частиц (коагуляция) под влиянием внешних воздействий. Коагуляция белков сыворотки может быть вызвана следующими видами воздействий: повышением температуры (тепловая коагуляция); повышением температуры и добавлением коагулянтов-электролитов (тепловая и электролитическая коагуляция); повышением температуры в сочетании с деминерализацией, электродиализом или ионным обменом.

Ко второй группе относятся методы фракционирования и концентрирования сывороточных белков в нативном состоянии. К ним относятся методы, основанные на мембранных, ионообменных и адсорбционных процессах: ультрафильтрация, гельфильтрация, ионообменная адсорбция.

К третьей группе относятся методы выделения сывороточных белков с помощью различных комплексообразователей.

Наиболее изучено и распространено в промышленной практике выделение белков сыворотки методом тепловой и электролитической коагуляции. Тепловая коагуляция характеризуется простотой и доступностью, не требует внесения химических реагентов. Однако применение этого способа ограничено в связи с низкой степенью выделения белков. Содержание белка в подсырной сыворотке после обработки данным способом снижается примерно на 23 %.

Более полная коагуляция белков сыворотки достигается при сочетании теплового воздействия со смещением активной кислотности среды в изоэлектрическую зону доминирующих фракций путем добавления в сыворотку коагулянтов-электролитов. В качестве электролитов могут применяться органические и неорганические кислоты (молочная, лимонная, уксусная, винная, соляная, серная и др.) и основания (пищевая сода, гидрат окиси аммония, известковое молоко и др.). Выбор того или иного типа электролита зависит от ряда причин: вида сыворотки, ее химического состава и физико-химических свойств. Общеизвестно, что максимальное выделение сывороточных белков происходит в интервале активной кислотности 4,4-4,6. Указанный диапазон кислотности в подсырной сыворотке получают при использовании кислотных электролитов.

Литературные данные свидетельствуют, что предложенные в разных странах способы, основанные на тепловой и электролитической коагуляции белков, незначительно отличаются друг от друга.

Характеризуя способы выделения сывороточных белков на основе их тепловой и электролитической коагуляции, необходимо отметить широкую распространенность их как у нас в стране, так и за рубежом. Несмотря на простоту и доступность указанных методов, они имеют и существенные недостатки. К основным из них следует отнести низкую степень очистки сыворотки от азотистых веществ. Наибольшая степень очистки сыворотки от азотистых соединений, достигаемая данным способом, составляет около 55%. Термоустойчивые протезо-пептонные фракции белков остаются в осветленной сыворотке.

Определенный интерес представляет способ выделения сывороточных белков, основанный на их тепловой коагуляции в процессе деминерализации методами электродиализа или ионообмена. Процесс деминерализации сыворотки с помощью упомянутых методов оказывает двоякое влияние на термодинамическую устойчивость сывороточных белков. С одной стороны, в процессе деминерализации сыворотки может быть достигнуто такое значение активной кислотности, которое соответствует изоэлектрическому состоянию наиболее термолабильных фракций белков; с другой стороны, деминерализация связана с удалением ионов, придающих стабильность белковой молекуле. Положительной особенностью этого способа является то, что удаление белков совпадает с удалением минеральных солей и органических кислот. Однако в промышленности данный способ деминерализации сыворотки пока не нашел применения. Дестабилизация белков сыворотки в период обработки приводит к значительному снижению эффективности процесса. Деминерализация методом ионного обмена не оправдана экономически, т.к. связана с большими затратами на регенерацию и замену дорогостоящих ионитов.

Следующая группа способов выделения белков из сыворотки базируется на мембранных, ионообменных, адсорбционных и других физических и физико-химических процессах. Отличительной особенностью этих процессов является то, что в них не происходит изменения агрегатного состояния и фазовых превращений обрабатываемого молочного сырья. Это позволяет концентрировать, фракционировать и выделять сывороточные белки в нативном состоянии. Наиболее изученным способом этой группы является ультрафильтрация. При обработке молочной сыворотки методом ультрафильтрации происходит селективная концентрация только высокомолекулярный компонентов (липидов, белков), а основная часть низкомолекулярных компонентов (лактоза, минеральные соли, небелковые азотистые соединения) переходят в фильтрат, или так называемый лактозный раствор. Чистота (доброкачественность) ультрафильтрата составляет в среднем около 85 %  и зависит от различных факторов: селективности мембран, режимов процесса, состава и физико-химических свойств перерабатываемой сыворотки.

Анализ публикаций по обработке сыворотки методом ультрафильтрации показывает, что основное внимание авторов уделено особенностям концентрирования высокомолекулярных веществ с целью получения концентрата белков. Технологические особенности состава и свойств ультрафильтрата как сырья для молочного сахара в литературе освещены недостаточно и требуют дальнейшего исследования. По мнению некоторых авторов, ультрафильтрация сыворотки для выделения высокомолекулярных азотистых соединений при выработке молочного сахара наиболее эффективна и приемлема. Однако доля сыворотки, перерабатываемой ультрафильтрацией, невелика. В настоящее время с использованием ультрафильтрации перерабатывается 78 % мирового производства сыворотки, в нашей стране эта цифра намного ниже.

Гельфильтрация – это процесс фракционирования компонентов сложных биологических систем на молекулярном уровне с использованием так называемых молекулярных сит на основе гидрофильных гелей. Ряд исследователей доказали принципиальную возможность использования гелевой фильтрации для фракционирования компонентов молочной сыворотки. Однако данный способ используется пока в основном в экспериментальных условиях. Ограниченность промышленного применения гелевой фильтрации объясняется серьезными недостатками, которые ей присущи: относительно небольшим объемом насадки, значительной продолжительностью одного цикла, низкой стойкостью молекулярных сит к механическим и химическим воздействиям, высокой их стоимостью.

Во Франции освоена промышленная технология нового способа выделения сывороточных белков с применение селективных адсорбентов-ионообменников «Сферосил». Эффективность процесса «Сферосил» для фракционирования компонентов молочной сыворотки, по мнению специалистов фирмы, не ниже, чем при использовании для этих целей мембранного процесса ультрафильтрации. Недостатком ионной адсорбции белков сыворотки является низкая удельная производительность, сложный процесс регенерации адсорбентов и высокая стоимость.

Третья группа способов выделения сывороточных белков связана с их денатурацией и основана на комплексообразовании с различными реагентами. Реагенты-комплексообразователи позволяют выделить не только термочувствительные, но и термоустойчивые фракции белков. Синтетические и природные комплексообразователи, хотя и обеспечивают высокую степень очистки сыворотки от белков, обладают и серьезными недостатками. В частности, получаемые комплексы белка с реагентами необходимо разделить, что вызывает необходимость дополнительных технологических операций с применением новых химических реагентов. Кроме того, наличие остаточных количеств реагентов, как в белке, так и в осветленной сыворотке, весьма нежелательно. Стоимость реагентов относительно велика. Перечисленные недостатки ограничивают применение описанного метода в молочной промышленности.

Таким образом, вышеприведенный анализ способов выделения белков сыворотки позволяет сделать следующие выводы. В настоящее время наиболее эффективным способом выделения сывороточных белков является ультрафильтрация. Однако до настоящего времени объемы переработки сыворотки методом ультрафильтрации невелики. Основным способом выделения сывороточных белков при производстве молочного сахара остается тепловая и электролитическая коагуляция.

Белок, выделенный из молочной сыворотки, обладает высокой пищевой и биологической ценностью. Энергетическая ценность сывороточных белков равноценна казеину и составляет 17,2 кДж/кг. По биологической ценности сывороточные белки превосходят казеин. Они содержат весь набор незаменимых аминокислот, а содержание триптофана в 4 раза, цистина почти в 7 раз (бета-лактоглобулин) и в 19 раз (альфа-лактоальбумин) больше, чем в казеине. Установлено, в частности, что данные белки могут служить источником незаменимых аминокислот, необходимых для регенерации белков тканей печени. В процессе выработки молочного сахара сывороточные белки выделяют в виде альбуминного молока с массовой долей сухих веществ 6-8 % (отстой); белковой массы с массовой долей сухих веществ 11-14 % (сепарирование) или творога с массовой долей сухих веществ 18-25 % (фильтрация и подпрессовка). Из 1000 л сыворотки получают до 80 кг влажной белковой массы. Ультрафильтрационный концентрат сывороточных белков содержит до 18-20 % сухих веществ.

Из сывороточных белков возможно приготовление следующих продуктов: альбуминного молока, альбуминного мусса, киселей, желе, альбуминного творога и сырков. Сывороточные белки успешно используют в качестве наполнителя при изготовлении ряда продуктов: детской паст, альбумино-творожных сырков, сыров натуральных, обезжиренных и плавленых. Особый интерес представляет возможность регенерации сывороточных белков при производстве сыра путем их внесения в исходную смесь молока. Имеются сведения об использовании сывороточных белков при выработке различных сыров, но широкого промышленного внедрения это направление пока не получило. Перспективным представляется применение сывороточных белков при производстве плавленых сыров. С этой целью возможно внесение сывороточных белков в виде альбуминного творога. При этом технология плавленых сыров практически не меняется.

С целью сохранения качества и свойств извлеченных сывороточных белков рекомендуется их сушить. Сухие концентраты имеют относительно длительный срок хранения, удобны при транспортировке и использовании в различных отраслях пищевой промышленности. Белковый концентрат, полученный мембранными методами, сушат с получением сывороточного белкового концентрата (КСБ-УФ) или растворимого сывороточного белка (РСБ). Технология КСБ-УФ и РСБ отработана и апробирована в промышленных условиях. Однако до настоящего времени по ряду причин эти технологии не нашли широкого применения. Основными из них можно считать высокую себестоимость получаемого концентрата  низкое качество технологического оборудования.

Вышеприведенный анализ использования сывороточных белков позволяет заключить, что основная масса их используется нерационально; назрела объективная необходимость разработки новых способов получения сухих сывороточных концентратов с заданным составом и физико-химическими свойствами.

4.3.1.2 Концепция безотходной технологии лактозы пищевой категории

Анализ известных способов производства лактозы пищевой категории выявил ряд узких мест в технологическом процессе. Одним из основных недостатков существующих технологий является низкий выход готового продукта. Только 50 % лактозы исходного сырья используется на целевой продукт.

При производстве молочного сахара пищевой категории качества образуется промежуточный продукт – альбуминное молоко, которое используется большей частью в качестве корма в сельском хозяйстве.

Вместе с тем сывороточные белки имеют оптимальный набор и сбалансированность серосодержащих и других жизненно необходимых человеку аминокислот. Исследованиями установлено, что воздействия высоких температур не снижают их биологической ценности. Поэтому необходимо расширить область использования сывороточных белков путем создания концентратов на основе альбуминного молока для обогащения традиционных и создания новых пищевых продуктов.

Существующие технологии лактозы пищевой предусматривают использование химических реагентов. Это приводит к снижению экологической чистоты готового продукта, а также побочных продуктов производства, что в конечном итоге ограничивает их использование на пищевые цели.

Использование существующих способов производства лактозы пищевой категории сдерживает и сложность технологических процессов, необходимость включения в технологические схемы дорогостоящего и сложного оборудования.

Учитывая вышеизложенное, в концепцию безотходной технологии лактозы пищевой категории положены следующие принципы: исключение химических реагентов на всех стадиях технологического процесса, полное  рациональное использование всех компонентов исходного сырья, поточность технологического процесса и возможность его осуществления в существующих цехах по производству молочного сахара со снижением энергозатрат на единицу готовой продукции, гарантия высокого качества готового продукта, в т.ч. санитарно-гигиенических показателей по микробиологической загрязненности и  экологической чистоте.

4.3.1.3 Альтернативные варианты получения альбуминного молока

и их эффективность

Различные способы выделения сывороточных белков из молочной сыворотки, можно наглядно представить в виде взаимосвязанной схемы (рисунок).

                        Способы выделения СБ

 


Ультрафильтрация               Тепловая денатурация             Внесение ионов-

                                                                                             коагулянтов

                                       Сыворотка натуральная 

Гельфильтрация                     Сыворотка сгущенная             Изменение рН           

                                                                                          среды   

                                                                                     

Адсорбция                            Химическое осаждение           Внесение Р, ИО

                                                                                                  или ЭД  

сорбенты ПР

сорбенты СН

                                                   Органические

                                                   растворители

Адсорбционно-                                                                Реагенты-комплексо-

пузырьковые                                                                  образователи  

                                                                          

                                                                                           синтетические

Флотация                                                                          природные    

 


Пенная сепарация                      Пузырьковое фракционирование

            Рис. Основные способы выделения сывороточных белков

Примечание. На схеме приняты следующее обозначения: СБ- сывороточные белки; ПР – природные; СН – синтетические; Р – реагенты; ИО – ионный обмен; ЭД - электродиализ.

Сравнительная оценка эффективности выделения сывороточных белков различными методами, стоимостные затраты на их проведение, технологичность процессов позволяют определить рациональные варианты применительно к технологии лактозы и белковых концентратов пищевой категории качества. Предпочтение следует отдать методам тепловой и термоэлектрической коагуляции. Они получили наибольшее распространение в промышленной практике в нашей стране и за рубежом. Оптимизация таких технологических параметров, как величина рН, время и температура позволяют довести максимальный выход белка до 60 %. Тепловой обработке может подвергаться как натуральная молочная сыворотка или ультрафильтрат, так и сгущенная. Для изменения реакции среды используются различные кислоты (органические и неорганические), основания, кислая сыворотка, очищенная меласса. Изменить рН сыворотки можно также с помощью электродиализа (ЭД) или ионного обмена (ИО), что не всегда экономически целесообразно. Увеличить степень коагуляции сывороточных белков можно путем добавления ионов-коагулянтов (Са++, Fe+++, Al+++ и др.). Эффективность выделения белков из различных видов молочной сыворотки и ультрафильтрата методами тепловой и электролитической коагуляции характеризуются данными таблицы.

Таблица

Вид сыворотки

Способ коагуляции

Реагент-коагулянт

Выделено белка, %

 Подсырная

     Тепловой

    Кислотный

Хлоркальциевый

Кислотно-щелочной

Безреагентный

            −

   Кислота:

   - молочная

   - соляная

   - уксусная

Кислая сыворотка

Хлористый кальций

Соляная кислота + питьевая сода

            −

20-34

39-57

37-63

39-55

38-45

39-55

45-63

61-65

Творожная

  Тепловой

  Щелочной

  Безреагентный

            −

Гидроксид натрия

            −

25-38

37-55

30-35

Казеиновая

  Тепловой

  Щелочной

            −

Гидроксид натрия

75

90

Ультра-фильтрат подсырной сыворотки

  Тепловой

  Щелочной

  Кислотный

  Безреагентный

            −

Гидроксид натрия

Соляная кислота

            −

10-12

30-35

10-15

30-35

Наиболее эффективными методами выделения белка для подсырной сыворотки являются безреагентный на стадии сгущения, кислотно-щелочной, кислотный и хлоркальциевый; для творожной – безреагентный на стадии сгущения и щелочной; для казеиновой – щелочной; для ультрафильтрата – безреагентный на стадии сгущения и щелочной. Применительно к технологии лактозы пищевой категории качества (с учетом принятой концепции) рекомендуется использовать ультрафильтрат, выделять белок безреагентным способом на стадии сгущения или термокоагуляцией с добавлением кислой сыворотки.

4.3.1.4 Технологические схемы получения лактозы пищевой

Системный анализ литературных источников и экспериментальные исследования позволили предложить усовершенствованную технологию молочного сахара пищевой категории качества – лактозы пищевой. Блок-схема алгоритма технологии лактозы пищевой представлена на рисунке.


Приемка сырья, оценка качества,

кратковременное резервирование

                                                                                           Сбор подсырных сливок

                                                                                    

Очистка от жира и казеиновой пыли                      Сбор белков казеина

 


                                                                                

Очистка от белковых веществ и

азотистых соединений                                          Сбор альбуминного молока

                                                                                или альбуминной белковой

                                                                              массы

Сбор осветленной сыворотки                            

                            

Сгущение осветленной сыворотки

                          

Тепловая обработка сиропа

                            

Очистка сиропа                                                      Сбор белковой массы

Кристаллизация лактозы

 


Отделение кристаллов лактозы                            Сбор мелассы

от мелассы

Сбор влажных кристаллов, сушка                     Размол, упаковка и хранение

                                                                                     продукта

                Рис. Блок-схема алгоритма технологии лактозы пищевой

В основу разработанной технологии положена традиционная технологическая схема производства молочного сахара-сырца. В предлагаемой технологии полностью исключено использование химических реагентов и посторонних веществ на всех стадиях технологического процесса. Это позволяет использовать на пищевые цели не только конечный продукт – лактозу, но и выделяемые сывороточные белки. Для обеспечения требуемого уровня качества получаемого молочного сахара в процессе выработки необходимо соблюдать ряд требований. Особое внимание следует уделять качеству исходной сыворотки. Сохранить ее можно путем дополнительной обработки: охлаждением до 8-10 °С и хранением при этой температуре не более 12 часов; нагреванием до 70 °С, самопроизвольным охлаждением до 20-25 °С и хранением при этой температуре не более 24 часов; нагреванием до 70°С, охлаждением до 8-10 °С и хранением при этой температуре не более 36 часов.

Выделение казеиновой пыли и жира из сыворотки осуществляют путем сепарирования при температуре 35-45 °С.

Очистка сыворотки от белков производится одним из следующих способов: кислотным, безреагентным или ультрафильтрацией. При кислотном способе коагуляции сывороточных белков свежую подсырную сыворотку после сепарирования подают в трубчатый подогреватель, нагревают до 65-70 °С и направляют в ванну для отваривания альбумина. В ванне температуру поднимают до 90-95 °С и подкисляют до рН 4,4-4,6 ед. внесением кислой сыворотки с кислотностью 150-200 °Т, выдерживают 20 минут, отделяют денатурированные сывороточные белки.

При безреагентом способе очистки свежую подсырную сыворотку с кислотностью не выше 16 °Т подсгущают в вакуум-аппарате до массовой доли сухих веществ 27-30 %. Сгущенную сыворотку нагревают до 90-95 °С и выдерживают при этой температуре 15-20 минут, а затем отделяют денатурированные сывороточные белки.

Выделяют коагулированные сывороточные белки с использованием отстоя или центрифугирования. Продолжительность отстаивания сыворотки с хлопьями белка должна составлять не менее 2,5 часов. Отстоявшуюся сыворотку декантируют и направляют в сборный резервуар для очищенной сыворотки, где происходит контрольное отстаивание мелких частиц сывороточных белков. Продолжительность контрольного отстаивания – 40-60 минут. Наиболее эффективным является удаление коагулированных сывороточных белков методом центрифугирования на специальных саморазгружающихся сепараторах. Влага получаемой белковой массы обычно не превышает 80 %. Ультрафильтрация сыворотки является альтернативным вариантом ее осветления. Ультрафильтрацию проводят при давлении 0,3-0,4 МПа и температуре 50-55 °С либо при 80-90 °С до содержания сухих веществ в концентрате 9-  25 %.

Очищенную сыворотку сгущают на вакуум-выпарных аппаратах при температуре не выше 6 5°С до массовой доли сухих веществ 58-62 %. Плотность получаемого сиропа при этом составляет 1268-1280 кг/м3. Для сгущения отбор очищенной сыворотки после контрольного отстаивания желательно проводить из нижней части резервуара с поднятием патрубка от днища на 15-20 см. Дополнительно на трубопроводе очищенной сыворотки рекомендуется устанавливать контрольный фильтр.

По окончании процесса сгущения сироп перед кристаллизацией дополнительно подвергают тепловой обработке и очистке от несахаров. Для этого сгущенный сироп направляют в емкости, снабженные рубашкой для нагрева рабочей среды и мешалкой. После наполнения резервуара сироп нагревают до 80-85 °С при постоянном перемешивании и выдерживают в течение 20-30 минут при данной температуре. Допускается подогрев и выдержку сиропа проводить в вакуум-выпарном аппарате. По завершении процесса тепловой обработки сироп подвергают очистке от взвешенного осадка несахаров центробежным способом или фильтрацией.

Очищенный сироп направляют в кристаллизаторы-охладители для кристаллизации лактозы. Кристаллизацию проводят по следующему режиму: естественное охлаждение в течение 7-10 часов; принудительное охлаждение хладагентом со скоростью 2-3 °С/ч до 10-15 °С; режим перемешивания - периодический (первое перемешивание через 7-10 часов, затем через каждые 1,5-2,0 часа в течение 2-3 минут при скорости вращения мешалки 0,5-1,0 об/мин). Продолжительность процесса кристаллизации – 20-25 часов. Для интенсификации процесса кристаллизации и исключения зародышеобразования на частицах несахаров при достижении температуры сиропа 40 °С в кристаллизатор вносится затравка. В качестве затравки используется молочный сахар от предыдущих выработок с размером кристаллов не более 50 мкм. Затравка вносится в кристаллизатор при постоянном перемешивании сиропа. Количество затравки – 0,5 кг на 1 т сиропа.

Отделение кристаллов лактозы от мелассы осуществляют путем центрифугирования кристаллизата. Рекомендуется следующий порядок подготовки кристаллизата к центрифугированию: по завершении процесса кристаллизации в кристаллизатор добавляют 20-30 % от объема кристаллизата холодной воды с температурой 10-15 °С, перемешивают, отстаивают, сливают отстоявшийся слой мелассы и аморфного осадка, а к оставшемуся кристаллическому осадку добавляют холодную воду (10-15 °С) в количестве 40-50 % от объема кристаллического осадка, перемешивают и подают на центрифугирование. Для достижения гарантированного качества готового продукта предусматривается дополнительная промывка кристаллического осадка в центрифуге небольшим количеством (10-15 %) от объема кристаллического осадка холодной воды с температурой 10-15 °С. 

Влажные кристаллы лактозы подвергают сушке до массовой доли влаги не более 1,0% при следующих режимах: температура воздуха на входе в сушильную камеру не выше 140 °С, температура продукта на выходе – 65 °С. Для улавливания металлических примесей по ходу движения готового продукта рекомендуется устанавливать магниты. При необходимости пищевую лактозу размалывают и направляют на упаковку.

При производственной проверке технологии использовано серийное оборудование цеха молочного сахара. Опытно-промышленные выработки лактозы пищевой подтвердили воспроизводимость предлагаемой технологии в условиях действующих цехов и возможность получения продукта требуемого качества по всем показателям.

Качественные показатели лактозы пищевой характеризуются данными таблицы.

 Таблица

              Показатели

                Характеристика

         Органолептические:

  внешний вид

  цвет

  вкус и запах

кристаллический порошок

от белого до желтого, в массе - однородный

сладковатый, без постороннего привкуса и запах

        Размер кристаллов

            от 50 до 300 мкм

        Массовая доля, %:

 

  лактозы

  влаги

  азотистых веществ

  золы

96,5-97,5

0,9-1,0

0,84-1,0

0,60-1,0

         Титруемая кислотность, °Т

20-50

         Микробиологические:

общее количество микроорганизмов в 1 г продукта

бактерии группы кишечной палочки в 1 г продукта

содержание плесневых грибков в 1 г продукта

содержание дрожжей в 1 г продукта

содержание патогенных микроорганизмов, в т.ч. сальмонелл в 25 г продукта

коагулазоположительных стафилококков в 1 г продукта

6000-10000

не допускается

80-100

30-50

не допускается

не допускается

Лактоза пищевая, полученная по разработанной технологии, была испытана в производстве мясных продуктов. Отмечено значительное улучшение органолептических показателей (цвета и запаха) колбасных изделий при замене сахарозы лактозой пищевой.

Лактоза пищевая может быть также использована в производстве хлебобулочных, кондитерских и других пищевых продуктов. В принципе на отечественном рынке молочной промышленности может быть предложен продукт пищевой категории качества для полноценной замены сахарозы и ее аналогов. Создаются также предпосылки для активной проработки экспортных поставок лактозы пищевой на внешний рынок.

4.3.2 Экологически чистая технология лактулозы

Актуальной проблемой, стоящей перед молочной промышленностью, является повышение бифидогенности выпускаемой продукции, особенно предназначенной для детского, диетического и лечебного питания. Бифидофлора является естественным защитным барьером организма от интоксикации и болезней, играет роль «второй печени». Для восстановления и поддержания нормального уровня бифидобактерий используются вещества (бифидус-факторы), стимулирующие развитие этих микроорганизмов в кишечнике человека. К активным бифидус-факторам относится лактулоза. Лактулоза-дисахарид, принадлежащий к классу дисахаридов, содержится исключительно в женском молоке, выполняя роль естественного бифидус-фактора. Она представляет собой белое кристаллическое вещество без запаха со сладким вкусом и хорошей растворимостью. Лактулоза открыта в 1920 году, но лишь в последние 15-20 лет привлекла внимание исследователей и практиков во всем мире не только как бифидогенный фактор для продуктов детского, диетического, лечебного и профилактического питания, но и как медицинский препарат специального назначения для значительного слоя больных. При добавлении лактулозы в продукт детского питания количество бифидобактерий возрастает в 5-8 раз, а содержание кишечной палочки снижается в 100 раз. Лактулоза находит наиболее широкое применение при изготовлении продуктов в Японии, Франции, ФРГ, США и других странах как бифидус-фактор и как подслащивающее вещество, не вызывающее кариеса зубов и обладающее антидиабетическим эффектом. Считается, что механизм бифидогенного действия лактулозы связан с отсутствием ферментов, необходимых для ее расщепления в желудке и верхних отделах кишечника. Попадая в верхние отделы пищеварительного тракта, лактулоза используется как питательное вещество бифидобактериями и лактобациллами. В результате их развития выделяется молочная кислота, подавляющая развитие патогенной протеолитической микрофлоры. Следствием этого является уменьшение выделения в кровь токсичных аминосоединений, облегчение выделения из организма вредных веществ, предотвращение его отравления. Бифидогенные свойства лактулозы используются в детском, диетическом и профилактическом питании, а также при лечении и предупреждении печеночной недостаточности, заболеваний желудочно-кишечного тракта и некоторых других.

Промышленные способы получения лактулозы основаны на щелочной изомеризации лактозы по механизму внутримолекулярной перегруппировки Лобри-Альберде. Для изомеризации используются различные реагенты, в том числе и токсичные. Для выделения лактулозы из реакционной смеси применяются сложные и дорогостоящие методы. В нашей стране пока не разработана эффективная технология лактулозы, отвечающая современным требованиям к компонентам детского, лечебного и диетического питания. Другая проблема – экологические аспекты технологии. В последнее время все больше внимания уделяется экологичности производства и выпускаемой продукции. Это связано с ростом аллергических и других заболеваний, вызванных загрязнением окружающей среды, химизацией сельского хозяйства и быта, другими факторами. Поэтому создание экологически чистой технологии бифидогенного препарата на основе лактулозы имеет народнохозяйственное значение.

4.3.2.1 Способы получения лактулозы

Все информационные данные, относящиеся к получению лактулозы, можно условно разбить на три группы: образование лактулозы в молочных продуктах при ультра-высокотемпературной обработке (УВТ), способы лабораторного и промышленного получения лактулозы путем изомеризации лактозы, способы получения лекарственных препаратов на основе лактулозы.

Лактулоза была обнаружена в сыворотке подвергнутого тепловой обработке молока, в стерилизованном и сгущенном молоке, смесях для детского питания и других молочных продуктах, при производстве которых использовалась УВТ-обработка. Интерес Международной молочной федерации к этим данным был вызван возможностью контроля за режимами тепловой обработки молочных продуктов по содержанию лактулозы в них. Этому вопросу был посвящен ряд фундаментальных исследований и обзорных материалов. В то же время следует отметить, что количество образующейся в этом случае лактулозы очень невелико. Поэтому тепловая обработка молочного сырья не может в настоящее время рассматриваться в качестве способа получения препаратов лактулозы и представляет интерес как метод оценки эффективности теплового воздействия.

К третьей группе информации относятся данные, появившиеся в последние годы и относящиеся к области медико-фармакологического использования лактулозы. Эти сведения включают в себя в основном методы дополнительной очистки исходных сиропов лактулозы, внесения наполнителей, стабилизаторов, ароматизаторов, консервантов и т.п.

Настоящий интерес для разработки технологии представляет вторая группа информационных данных. Она включает несколько десятков технических решений, относящихся к производству лактулозы. Значительная часть их является аналогами одних и тех же решений, право приоритета на которые чаще всего принадлежит фирмам Японии, Италии, Нидерландов, США.

При всем многообразии известных промышленных способов получения лактулозы можно выделить общие процессы: подготовка сырья, изомеризация лактозы в лактулозу, очистка изомеризованного раствора, сгущение, кристаллизация и выделение лактозы, сушка, расфасовка и упаковка.

Наиболее важными, с точки зрения обеспечения качества препарата лактулозы и влияния на окружающую среду, являются процессы подготовки сырья, изомеризации и очистки. Способы проведения этих процессов можно классифицировать по видам исходного сырья, применяемых катализаторов к режимам изомеризации, способам очистки и выделения лактозы.

Анализ классификационной схемы и экологического мониторинга способов производства лактулозы позволяет сделать следующие выводы.

1. На качество готового продукта значительное влияние оказывает исходное сырье и его экологическая чистота.

2. Применяемые в технологии катализаторы, адсорбенты и химические реагенты должны быть разрешены для использования в пищевой промышленности и содержать минимальное количество загрязнений. Дозы внесения реагентов должны быть минимальными, на что следует обратить внимание при проведении процессов изомеризации и очистки.

3. В технологии необходимо предусмотреть методы очистки, не вносящие в продукт экологически вредных веществ, позволяющие максимально удалить все балластные соединения и обеспечить физико-химические и микробиологические показатели препарата лактулозы в соответствии с требованиями органов здравоохранения для компонентов продуктов детского, диетического и лечебного питания.

4.3.2.2 Экологический мониторинг сырья для производства лактулозы

В качестве сырьевого источника для получения лактулозы в принципе может применяться любое лактозосодержащее сырье, начиная с цельного молока. Однако, учитывая аспекты рыночной экономики и возможность отрицательного влияния процесса изомеризации лактозы на другие компоненты молока (неконтролируемый гидролиз, меланоидинообразование и др. нежелательные реакции), целесообразно использовать другие виды сырья: молочную сыворотку (подсырную, творожную, казеиновую и ее ультрафильтраты); мелассу, полученную при производстве молочного сахара-сырца и рафиринированного; молочный сахар (кристаллизат, сырец первого и высшего сорта, улучшенный, пищевой, рафинированный, фармакопейный). Данные по составу лактозосодержащего сырья систематизированы в таблице.

Таблица

Наименование

      сырья

                            Массовая доля, %

Чистота*,

    ед.

        СВ

  лактозы

    белка

    золы

1

2

3

4

5

6

Продолжение таблицы

1

2

3

4

5

6

Сахар молочный:

фармакопейный

рафинированный

пищевой

сырец улучшенный

сырец высшего сорта

сырец I сорта

кристаллизат

99,5

99,5

99,5

99,5

97,5

97,0

Н

99,3

98,5

95,5

95,0

92,0

88,0

44,0

0,00

0,64

1,02

1,02

1,91

3,19

Н

0,1

0,3

1,5

1,5

2,5

4,0

Н

99,7

99,0

97,0

99,0

94,4

90,7

Н

Меласса молочного сахара:

рафинированного

сырца

17-23

22,1

14-20

16,6

0,1-0,5

3,80

1,0-2,0

3,2

87,0

75,1

Сыворотка молочная:

подсырная

творожная

казеиновая

6,5

6,0

6,8

4,5

4,0

4,3

0,70

0,80

1,00

0,6

0,7

0,7

69,2

66,6

63,2

Ультрафильтрат

5,5

4,9

0,15

0,5

89,1

Примечание.  Обозначения, принятые в таблице:

                          - СВ – сухие вещества;

                        - Н – показатели не нормируются;

                        - Чистота * - показатель содержания лактозы в СВ.

Для производства         экологически чистого препарата лактулозы сырье должно содержать минимальное количество белковых и минеральных компонентов. Этому требованию соответствует молочный сахар рафинированный, а также фармакопейный. Однако высокая стоимость и дефицит этих продуктов заставляет искать другие виды сырья. В качестве альтернативного сырья может быть использован молочный сахар пищевой, близкий по составу и свойствам к рафинированному, но имеющий меньшую стоимость. Желательно применять при выработке этого продукта безреагентную технологию, позволяющую получить продукт пищевой категории качества с высокой экологической чистотой.

Остальные виды молочного сахара можно использовать для получения лактулозы после очистки от балластных веществ – белковых и минеральных компонентов. При этом для молочного сахара сырца I сорта и кристаллизата требуется более глубокая очистка.

Меласса молочного сахара и все виды сывороток содержат значительное количество азотистых соединений и минеральных солей. Поэтому эти виды сырья требуют предварительной обработки – осветления, деминерализации, которые усложняют технологическую схему и удорожают производство.

Из сывороток для получения лактулозы наиболее подходит свежая несоленая подсырная сыворотка и ее ультрафильтрат с содержанием лактозы не менее 4 % и титруемой кислотностью не выше 18 °Т. В случае наличия в сыворотке химических реагентов - хлорида кальция, хлорида натрия и других веществ, добавляемых в процессе производства сыров, рекомендуется ее обработка методами ионообмена или электродиализа. Необходимо отметить, что использовать подсырную сыворотку в качестве сырья экономически выгодно, если производство лактулозы организуется на крупных сыродельных предприятиях, имеющих цеха выработки молочного сахара.

Таким образом, наиболее рациональным с точки зрения стоимости и качества получения экологически чистой лактулозы, в качестве сырья следует использовать молочный сахар пищевой категории – лактозу пищевую.

4.3.2.3 Оптимальные параметры очистки растворов лакто-лактулозы

Растворы лактозы после изомеризации (далее – растворы лакто-лактулозы) имеют сложный состав, представленный непрореагировавшей лактозой (9,7-10,5 %), лактулозой (5,9-6,5 %), галактозой (0,8-1,0 %), другими сахарами и продуктами их распада (0,8-1,2 %), минеральными элементами (зольность 0,5-0,7 %). Минеральные вещества в растворах лакто-лактулозы обусловлены естественными примесями воды, используемой для растворения, и молочного лактозосодержащего сырья (зольность лактозы пищевой до 1,5 %, рафинированного молочного сахара до 0,3 %), также внесенными щелочными реагентами-катализаторами.

Из существующих методов деминерализации углеводных растворов наибольший интерес, представляет электродиализ. Его преимущество по сравнению с другими способами обессоливания заключается в непрерывности процесса и возможности осуществления в потоке при полной автоматизации, незначительных потерях углеводных компонентов. Важным фактором является и экологичность электродиализа, обусловленная безопасностью применяемых в пищевой промышленности мембран и меньшими (по сравнению с ионообменном) расходами моющих регенерирующих растворов на единицу деминерализованной продукции.

Другим видом балластных веществ, снижающих качество готового продукта, являются красящие соединения. Побочные продукты изомеризации лактозы – меланоидины, низкомолекулярные вещества щелочного распада углеводов типа сахариновых кислот, определяют насыщенную коричневую окраску и специфический запах растворов лакто-лактулозы. Самым распространенным методом осветления углеводных растворов является рафинация. Как показывают эксперименты, частичное удаление красящих веществ происходит при электродиализной обработке, которая в свою очередь влияет на эффективность рафинации. Поэтому представляет интерес изучить эти процессы во взаимосвязи.

Электродиализная обработка проводилась при температуре 20°С. В качестве объектов обработки использовали растворы лактозы пищевой после изомеризации, проведенной при оптимальных условиях с катализаторами NaOH и Ca(OH)2. Отобранные через определенные промежутки пробы электродиализованного раствора анализировались на содержание золы, основных микроэлементов, оптическую плотность, активную кислотность. Результаты обессоливания представлены в таблице.

Таблица

Время э/д

обработки, мин

Плотность тока, А/м2

Уд. электро-

проводность, См/м

 Массовая

  доля, %

     Степень

деминерализации,

          %

Са

0

129

0,65

0,51

0,35

5

122

0,49

0,40

0,28

38,7

15

106

0,32

0,31

0,19

61,3

30

77

0,15

0,22

0,08

74,8

60

51

0,09

0,08

0,02

86,1

Электродиализ позволяет эффективно удалять щелочные реагенты-катализаторы, причем скорость удаления ионов Na+ выше, чем ионов Ca++. Отмечено, что в процессе электродиализной обработки растворов лакто-лактулозы наблюдается снижение силы тока и электропроводности, замедляющееся во времени. Это связано с удалением ионов и постепенным истощением солевого состава растворов. В изменении активной кислотности растворов можно выделить 3 периода. Первый характеризуется резким снижением рН, связанным с интенсивным удалением щелочи из раствора. Во втором периоде наблюдается стабилизация рН в области значений 6,8-7,2, при этом скорости удаления катионов и анионов становятся равными. Последний период, при котором активная кислотность опять снижается, наблюдается при высокой степени деминерализации и связан с явлением концентрационной поляризации мембран.

Оценка эффективности электродиализной обработки растворов лакто-лактулозы показала, что удельная производительность установки по удаленным солям равна 0,097 кг/м2ч при 50 %-ной, 0,088 кг/м2ч при 70 %-ной и 0,027 кг/м2ч при 90 % степени деминерализации. Наиболее резкое падение производительности наблюдается при высоких степенях обессоливания, поэтому с экономической точки зрения целесообразно проводить электродиализ до 70 %-ного уровня удаления минеральных компонентов.

Для определения оптимальных условий осветления была проведена серия опытов с растворами лакто-лактулозы до и после электродиализа при разных температурах и концентрациях адсорбента. В качестве адсорбента использовали активированный уголь марки ОУ-А. Кроме того, было исследовано влияние добавки гидросульфита натрия на оптическую плотность раствора. Результаты эксперимента показали, что проведение адсорбции до электродиализа является малоэффективным, т.к. позволяет достичь только 15-20 %-ного уровня осветления при оптимальных дозах и температурах. Вероятно, это связано с наличием в среде щелочных ионов, затрудняющих адсорбцию красящих веществ активированными углями. Установлена также температурная зависимость степени осветления. При высоких температурах (70-90 °С) процесс рафинации проводить нецелесообразно, т.к. в этом случае скорость распада углеводов и образования побочных темноокрашенных соединений повышает скорость сорбции. Поэтому дальнейшие эксперименты проводились при температуре 20-30 °С.

Предварительный электродиализ облегчает процесс рафинации. Оптимальные дозы внесения активированного угля лежат в интервале 0,14-0,16 %. При меньших концентрациях адсорбента осветление неэффективно, а при больших – наблюдается незначительное уменьшение оптической плотности.

Особый интерес представляет использование гидросульфита натрия, являющегося сильным восстановителем. При добавлении NaHSO3 в количестве 0,01-0,02 % в раствор лакто-лактулозы наблюдается мгновенное его осветление. Совместное использование адсорбента и NaHSO3 позволяет еще больше снизить цветность обрабатываемых растворов.

Для повышения массовой доли лактулозы в готовом продукте необходимо выделить из раствора лакто-лактулозы непрореагировавшую лактозу. Применение для удаления лактозы брома, органических растворителей и селективных смол значительно удорожает производство и снижает его экологическую чистоту. Наиболее рациональным является физико-химический способ – выкристаллизация лактозы из пересыщенных растворов. При этом лактулоза, обладающая большей растворимостью, остается после отделения кристаллов лактозы в растворе. Процесс кристаллизации лактозы целесообразно проводить при медленном режиме охлаждения. Сироп лакто-лактулозы с массовой долей сухих веществ 50-55 % и начальной температурой 70-75 °С охлаждается со скоростью 2-3 °С/ч до температуры 10-15 °С. При этой температуре сироп выдерживается 8-12 часов. После отделения кристаллов лактозы сироп досгущают до 60-65 % сухих веществ и при этой же начальной температуре и скорости охлаждения доводят температуру до 5-10 °С. Время выдержки при этой температуре составляет 10-12 часов. Выпавшие кристаллы лактозы вновь отделяют. Масса выделенной при кристаллизации лактозы используется в повторном цикле изомеризации.

4.3.2.4 Технологический регламент производства бифидогенногопрепарата (лактулозы)

Данные, полученные при изучении процессов изомеризации и очистки растворов лакто-лактулозы от балластных веществ, послужили основанием для разработки технологического регламента производства бифидогенного препарата для детского, диетического и лечебного питания. Принципиальная схема регламента представлена на рисунке.

 


                       Растворение молочного сахара

                               (лактозы пищевой)

                                                                  

                              Удаление осадка несахаров

                                    

                            Изомеризация лактозы в лактулозу

                               

                         Осветление раствора лакто-лактулозы

 


                                     Деминерализация

 


                                          Сгущение

 


                         Кристаллизация и выделение лактозы

 


                                     Пастеризация

 


                               Расфасовка и упаковка

       

Рис. Принципиальная схема производства бифидогенного препарата.

В качестве сырья для производства препарата лактулозы должна использоваться экологически чистая лактоза пищевая, допускается применение молочного сахара рафинированного. Технологический процесс производства продукта включает следующие операции: приготовление раствора лактозы, изомеризация лактозы в лактулозу при оптимальных условиях, электродиализное удаление щелочного агента, осветление лактозы, повторное сгущение, кристаллизация и выделение лактозы, пастеризация готового продукта, расфасовка и упаковка.

Режимы проведения процессов производства бифидогенного препарата определены опытным путем при оптимизации параметров.

Растворение молочного сахара осуществляется в горячей (80-90 °С) воде, отвечающей требованиям санитарного надзора. В качестве сырья используется лактоза пищевая, допускается также применение молочного сахара рафинированного или сырца не ниже высшего сорта. Приготовление раствора лактозы с концентрацией 18-22 % проводят в коррозийно-устойчивой емкости, обеспечивающей возможность нагревания и перемешивания среды. Готовность раствора определяют по плотности, которая при температуре 60-70 °С должна составлять 1065-1073 кг/м3.

Удаление осадка несахаров проводится с целью предотвращения образования меланоидинов, для обеспечения высокого качества продукта. Раствор подвергают центробежной очистке на саморазгружающихся сепараторах, которые предварительно прогреваются водой с температурой 70-80 °С. Разгрузка сепараторов осуществляется периодически через каждые 15-20 минут работы. Вместо центробежной очистки допускается фильтрация раствора через плотную ткань.

После удаления осадка несахаров раствор лактозы должен быть прозрачным, бесцветным или слабо-желтым.

Изомеризация лактозы в лактулозу является важнейшим процессом производства бифидогенного препарата, влияющим на эффективность последующих операций, качество готового продукта, экономичность и экологичность технологии в целом. Изомеризация включает внесение реагента-катализатора, термостатирование и охлаждение раствора. В нагретый раствор лактозы вносят гидроксид натрия в количестве 0,30-0,34 % от массы раствора с целью доведения рН до 10,8-11,4 ед. После этого раствор термостатируется при 85-95 °С в течение 5-7 минут и резко охлаждается до 18-22 °С на пластинчатой пастеризационно-охладительной установке. Допускается использование другого режима изомеризации, который может быть осуществлен в реакторах. Термостатирование проводят при температуре 68-72 °С в течение 15-25 минут с последующим охлаждением до 18-22 °С. При этом желательно подкислить раствор после термостатирования до нейтральных значений активной кислотности для предотвращения образования красящих веществ.

Осветление раствора лакто-лактулозы производится с помощью гидросульфита натрия, который вносится в раствор в количестве 0,01-0,02 кг на 1 т раствора. Внесенный реагент удаляется при последующей электродиализной обработке.

Деммерализация раствора лакто-лактулозы проводится с целью удаления щелочных катализаторов и реагента-осветлителя, обеспечения высокого качества готового продукта. Осветленный раствор лакто-лактулозы при температуре 18-22 °С подается на электродиализную установку для удаления внесенной щелочи. Процесс электродиализной обработки проводят в соответствии с правилами эксплуатации используемой установки до 70-80 %-ного уровня деминерализации, контроль за которым осуществляется кондуктометрически.

Сгущение раствора лакто-лактулозы проводят для повышения массовой доли лактулозы в растворе за счет выкристаллизации и удаления менее растворимой непрореагировавшей лактозы из пересыщенных растворов. Сгущение проводят в вакуум-аппаратах, обеспечивающих температуру сгущения 55-65 °С, до массовой доли сухих веществ 55-60 %. Готовность сгущеного раствора определяют по плотности, которая при температуре 60-     65 °С составляет 1230-1250 кг/м3, или рефрактометрически. Сгущенный раствор подогревают до 70 °С и направляют на охлаждение для кристаллизации лактозы.

Кристаллизация лактозы осуществляется по медленному режиму охлаждения со скоростью 2-3 °С/ч до конечной температуры 8-12 °С, при которой раствор выдерживают 8-10 часов. Для ускорения кристаллизации и получения крупных кристаллов лактозы, которые легче удаляются при центрифугировании, в сгущенный раствор вносят в качестве затравки мелкокристаллическую лактозу в количестве 0,3-0,5 % к массе раствора.

Выделившиеся кристаллы лактозы отделяют центрифугированием. В процессе центрифугирования для предупреждения потерь лактулозы кристаллический осадок лактозы, образующийся на внутренней поверхности ротора центрифуги, промывается небольшим количеством воды. Кристаллы лактозы направляются на растворение для повторного использования, фугат на повторное сгущение и кристаллизацию лактозы, которые осуществляются при тех же режимах.

Пастеризация раствора лактулозы проводится с целью обеспечения микробиологической чистоты готового продукта. Тепловая обработка осуществляется в аппаратах, обеспечивающих нагрев до 80-85 °С и выдержку при этой температуре в течение 10-15 минут, после чего продукт подается на расфасовку.

Расфасовка и упаковка продукта проводится в горячем виде во фляги из нержавеющей стали, которые являются возвратной тарой. Фляги закрывают крышками и пломбируют. Допускается по согласованию с потребителем расфасовка и отгрузка продукта в другой таре при соблюдении санитарных норм ее мойки и дезинфекции.

4.3.2.5 Состав и свойства бифидогенного препарата

Технические требования к качеству препарата включают следующие показатели: органолептические; физико-химически6; требования к экологической безопасности – содержание токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков, пестицидов и гормональных препаратов; микробиологические показатели – общее количество микроорганизмов, бактерий группы кишечной палочки, содержание плесневых грибов, дрожжей, патогенных микроорганизмов, в т.ч. сальмонелл.

Образцы бидидогенного препарата, полученного по предлагаемой технологии, были исследованы на соответствие их техническим требованиям по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям (таблица).

Таблица

Наименование показателя

    Характеристика бифидогенного препарата

1

2

Внешний вид и консистенция

Однородная, слегка вязкая жидкость. При хранении (низкие температуры) отмечено появление незначительного осадка лактозы.

Вкус и запах

Приятный сладкий чистый вкус, без посторонних привкусов, запахов.

Цвет

Желтый

Массовая доля, %:

  сухих веществ

  лактулозы

  лактозы

  галактозы

  общего азота

  золы

  кальция

  натрия

  фосфора

  калия

50,9-63,7

33,2-35,0

7,3-8,3

5,1-6,5

0,04-0,20

0,6-1,0

0,15-0,21

0,38-0,42

0,02-0,04

0,03-0,05

Соли кадмия, свинца

не обнаружены

Активная кислотность

5,5-6,5

Титруемая кислотность

21,0-27,0

Плотность, кг/м3

1250-1270

Оптическая плотность, ед

0,19-0,31

Общее количество микроорганизмов в 1 г продукта, КОЕ

2800-3600

Плесеней в 1 г продукта

13-23

 Полученные результаты показывают, что бифидогенный концентрат в целом соответствует требованиям, предъявляемым к продуктам детского, диетического и лечебного питания.

4.3.2.6 Экологический мониторинг технологии лактулозы

Анализ существующих способов производства лактулозы к основным экологическим проблемам позволяет отнести:

- применение дорогостоящего энергоемкого или недостаточно чистого в экологическом плане лактозосодержащего сырья;

- внесение в раствор лактозы реагентов-катализаторов, в т.ч. токсичных (бораты) и необходимость их последующего удаления;

- образование побочных продуктов реакции изомеризации, сложность их удаления;

- потенциальная опасность внесения посторонних веществ при рафинации с адсорбентами и фильтрующими агентами, с ионообменными смолами;

- трудность регенерации адсорбентов, фильтрующих агентов, ионообменных смол, выброс их в окружающую среду;

- выделение непрореагировавшей лактозы, длительность процесса кристаллизации, его энергоемкость, возможность микробиологического загрязнения продукта.

Разработанная технология позволяет решить многие экологические проблемы. В систематизированном виде эти аспекты представлены в таблице.

 Таблица

Наименование

процесса

Способ предотвращения загрязнения окружающей среды и продукта

Экологический

результат

1

2

3

Приготовление растворов лактозы.

Использование экологически чистого вида сырья – лактозы пищевой.

Получение экологически чистого готового продукта

Очистка раствора от несахаров

Центробежный способ, получение осадка белковых и минеральных веществ в виде плотной массы.

Использование осадка для кормовых целей, предотвращение выброса белков в сточные воды.

Изомеризация лактозы в лактулозу

Использование жесткого высокотемпературного режима изомеризации.

Предотвращение химических потерь лактозы и образования побочных продуктов реакции.

Осветление

Применение химического способа осветления.

Исключение внесения адсорбентов, фильтрующих агентов, предотвращение загрязнения продукта, исключение энергоемкого процесса фильтрации и выброса использованных рафинирующих агентов в окружающую среду.

Деминерализация

Использование электродиализной обработки, замкнутого цикла промывания установки растворами кислот и щелочей.

Предотвращение загрязнения продукта при ионообменной обработке, выброса использованных ионообменных смол. Сокращение выброса растворов кислот и щелочей.

Продолжение таблицы

1

2

3

Сгущение, кристаллизация и выделение лактозы

Интенсификация процесса кристаллизации внесением затравки мелкокристаллической лактозы. Использование всей выделенной лактозы в замкнутом цикле производства.

Сокращение продолжительности процесса кристаллизации, предотвращение микробиологического загрязнения продукта. Предотвращение выброса лактозы в сточные воды.

Таким образом, благодаря новым техническим решениям, разработанная технология может быть отнесена к экологически чистым на данном этапе развития науки и техники.

4.3.2.7 Маркетинг лактулозы

4.3.2.7.1 Общие положения. Обоснование потребности в лактулозе

В последние десятилетия ученые всех стран активно ищут способы повышения бифидогенности пищевых продуктов, особенно продуктов детского питания. Это связано с тем, что микрофлора здорового человека представлена в основном бифидобактериями. Они подавляют развитие многих видов патогенных микроорганизмов, участвуют в синтезе незаменимых аминокислот и витаминов, разрушают канцерогенные вещества, выполняя таким образом роль «второй печени». Количество бифидобактерий снижается у младенцев при переводе на искусственное вскармливание, у взрослых людей после антибиотикотерапии, стрессов, облучений, в любых экстремальных условиях. Как следствие этого, снижается уровень иммунитета, возникают различные заболевания.

Для восстановления нормального уровня бифидофлоры необходимо обогащать пищевые продукты и корма веществами, стимулирующими развитие бифидофлоры, так например, бифидус-факторами. Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, показали эффективность применения в качестве бифидогенного фактора лактулозы – углевода, который может быть получен при щелочной изомеризации лактозы.

В нашей стране в настоящее время существует высокая потребность в продуктах с лечебно-профилактическими свойствами. С одной стороны, это обусловлено неблагополучной экологической ситуацией, снижением уровня жизни, ростом инфекционных заболеваний. С другой стороны – сбросом вторичных молочных сырьевых источников, содержащих лактозу, в сточные воды. Производство лактулозы позволит эффективно использовать углеводный компонент молока.

4.3.2.7.2 Потребительские свойства лактулозы  

Лактулоза – углевод, относящийся к классу дисахаридов и состоящий из остатков молекул галактозы и фруктозы, обладает рядом ценных потребительских свойств: высокой бифидогенной активностью, высокой растворимостью и сладостью, поэтому может применяться при производстве продуктов детского, диетического и лечебного питания в качестве подслащивающей добавки с бифидогенными свойствами.

Бифидогенная активность лактулозы доказана многочисленными исследованиями. Было установлено, что при включении 1 % лактулозы в смеси для детского питания уровень естественной для грудных детей бифидофлоры повышается с 30-40 % до 80-95 %. При добавлении 2-3 % лактулозы в ежедневный рацион взрослых людей наблюдается активное развитие молочнокислых бактерий, снижается уровень вредной протеолитической микрофлоры. Лактулоза также успешно применяется при лечении печеночной недостаточности и системной энцефалопатии, желудочно-кишечных заболеваний.

Эффективность применения лактулозы в лечебно-профилактических целях объясняется тем, что она не расщепляется в желудке и тонком кишечнике человека из-за отсутствия необходимых для этого ферментов. В толстом кишечнике лактулоза служит питательной средой для развития бифидобактерий и лактобацилл, рост которых резко увеличивается. Выделяющаяся при этом молочная кислота подавляет рост бактероидов и других микроорганизмов, выделяющих в результате метаболизма индол, скатол, крезол, аммиак и другие вредные вещества. Прекращается всасывание токсичных веществ в кровь, отравление печени и мозга.

За рубежом давно признаны и используются уникальные свойства лактулозы. В Японии этот углевод получил официальный статус специальной пищевой добавки с лечебно-профилактическими свойствами, способствующий сохранению здоровья и предупреждению желудочно-кишечных заболеваний.

4.4. Кормовые продукты для молодняка сельскохозяйственных             животных

При искусственном вскармливании молодняка сельскохозяйственных животных большое значение имеет качество заменителей цельного молока (ЗЦМ), которые представляют собой сложные кормовые смеси, содержащие важнейшие питательные вещества (белки, жиры, углеводы, соли), биологически активные вещества (витамины, антибиотики, микроэлементы, аминокислоты и т.д.), стимулирующие рост и развитие молодняка. Они должны быть по составу и свойствам максимально приближены к цельному молоку.

Применение заменителей цельного молока при выращивании молодняка сельскохозяйственных животных является одним из путей улучшения использования сырьевых ресурсов и резервом увеличения производства товарного молока. Особое значение имеет возможность использования молочной сыворотки в некоторых рецептурах ЗЦМ, что позволяет сэкономить эквивалентное количество обезжиренного молока и пахты для пищевых целей и в то же время получить заменители цельного молока высокой кормовой ценности.

4.4.1 Характеристика заменителей цельного молока для              сельскохозяйственных животных

В настоящее время для молочной отрасли промышленности нашей страны, а также многих зарубежных стран характерна прочно установившаяся тенденция увеличения выпуска различных заменителей цельного и обезжиренного молока, используемых для выпойки молодняка сельскохозяйственных животных. Расширение ассортимента выпускаемых заменителей обусловлено необходимостью обеспечения молодняка различных видов и возрастных групп сельскохозяйственных животных, а также использованием различных видов сырья для их производства и способов его подготовки.

Стремление полного обеспечения сельскохозяйственного молодняка заменителями, позволяющими частично или полностью высвободить используемое для его выпойки цельное и обезжиренное молоко, вызывает необходимость расширения ассортимента за счет появления новых видов заменителей на основе использования различных видов сырья, в том числе нетрадиционного.

Немаловажное значение имеют состав и свойства заменителей, характеризующие их кормовую, биологическую и энергетическую ценность. Заменители молока – сложные кормовые смеси, содержащие в легкоусвояемой форме важнейшие питательные вещества. По своему составу заменители должны быть близки к молоку животных, что позволяет заменить его в рационах животных, начиная с послемолозивного периода их жизни.

4.4.1.1 Классификация и ассортимент заменителей молока

В связи с широким развитием в нашей стране производства заменителей молока, расширением их ассортимента возникает необходимость классифицировать их. Основным классификационным признаком является деление заменителей по способу их производства.

Все заменители можно объединить в три основные группы: сухие заменители цельного и обезжиренного молока, регенерированное молоко, жидкие и пастообразные заменители молока. В зависимости от способа высушивания различают заменители конвективной (распылительной) и кондуктивной (пленочной) сушки. Кроме основного классификационного признака, заменители молока можно классифицировать по назначению в зависимости от вида сельскохозяйственных животных, для кормления которых они используются. Некоторые заменители цельного молока в зависимости от качественных показателей делят на I и II сорта.

К сухим заменителям молока в соответствии с принятой классификацией относятся заменители цельного и обезжиренного молока. К первой группе относятся сухие заменители цельного молока для телят; сухие заменителя для ягнят; сухие заменители обогащенные; заменители с заменой части молочного белка растительным; сухой заменитель для телят ЗЦМ-2 на основе комплексного использования обезжиренного молока, сыворотки и пахты; заменители с белковыми гидролизатами (с кислотным белковым гидролизатом для телят и для поросят, с щелочным белковым гидролизатом – кормовой полуфабрикат); сухой ЗЦМ с ЖФБК; сухая белково-жировая основа; сухой ЗЦМ с травяным соком; сухой ЗЦМ, полученный на основе биологической обработки молочной сыворотки БМО-ЗЦМ; сухие ЗЦМ лечебного и профилактического назначения (сухие кисломолочные заменители, сухие заменители с ферментированной сывороткой, с использованием ацидофильных и пропионовокислых бактерий); сухие ацидофильные ЗЦМ-Л (20 % 40 % жирности). К сухим заменителям обезжиренного молока относятся: сухой молочный продукт СМП; сухой продукт «Белакт» («Белакт-1», «Белакт-2»); сухой кормовой продукт «Провилакт»; сухой заменитель обезжиренного молока ЗОМ.

Согласно принятой классификации к регенерированным заменителям относятся сухие смеси для телят, ягнят и поросят – регенерированное молоко, получаемое путем сухого смешивания компонентов; комбинированные – регенерированное молоко, получаемое путем высушивания белково-жировой основы и дальнейшего смешивания ее с другими сухими компонентами растительного или животного происхождения и биологически активными добавками.

К жидким  и пастообразным заменителям можно отнести жидкий ЗЦМ для телят, жидкий ЗЦМ для ягнят, молочно-растительную смесь, пасту-концентрат, кисломолочные заменители (жидкий, эмульсия, сгущенный).

4.4.1.2 Состав и кормовая ценность заменителей молока

Кормовая ценность заменителей характеризуется содержанием в них белков, жиров, углеводов, минеральных солей, витаминов, аминокислотным и жирнокислотным составом.

На кормовую ценность и физико-химические свойства заменителей молока оказывают также влияние способ и режим производства. Все параметры технологического процесса в той или иной степени влияют на качество готового продукта, особенно температура и продолжительность сушки. Длительное воздействие высокой температуры отрицательно сказывается на качестве и стойкости продукта при хранении, снижает его кормовую ценность, а также растворимость. Технологические режимы производства продукта обуславливают внутреннюю структуру и характер распределения частиц порошка по размерам. Они влияют на такие качественные показатели сухого продукта, как относительная скорость растворения и насыпная масса. Показатель насыпной массы имеет важное практическое значение при упаковывании, транспортировании и хранении продукта. От него зависят выбор вместимости емкостей для хранения, объем складских помещений, расходы на тару и транспортирование.

Некоторые физико-химические показатели заменителей цельного молока приведены в таблице.


Таблица - Физико-химические показатели заменителей цельного молока

Показатель

Сухой заменитель

цельного молока

      для телят

Регенерированное

    молоко для

ЗЦМ-2

БИО-ЗЦМ

Заменитель цельного

молока с использованием

белкового гидролизата для

Кормовой

полуфабрикат

распыли-

тельный

пленоч-

    ный

телят

поросят

телят       

     поросят

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

10Массовая доля, %:

  условного

  протеина

  жира

  влаги

  минеральных

  веществ

  углеводов

30-32

17-17,5

5-7

6-7

44-46

30-32

17-17,5

5-7

6-7

44-46

31,5

14,5

5

6,3

38

27

24,5

5

7,1

33

23-25

20

4-5

6,5-7,7

40-43

26-29

20

3-5

8,6-10,9

30-36

25-26

20

6

7

44,4

28

19

6

6,3-7,2

32,9-41,5

36

43-46

4

11

Титруемая кислотность, °Т

20-22

20-22

19

17

20-22

20-22

22

22

Индекс растворимости, см3 сырого осадка

0,5-0,8

1,2-1,5

0,8

0,8

0,3-0,5

1,3-1,5

0,8

0,8-1,5

0,5-1,8

Продолжение таблицы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Относительная скорость растворения, %

94,5-96

90-92,7

82-86

84-86

92-98,4

Массовая доля свободного жира, %

2-2,53

5-5,33

24,5

34,1

2,5

3,1-3,2

Насыпная масса, кг/м3:

  без уплотнения

  с уплотнением

360-379

462-472

447-453

531-538

326-420

525-549

305-400

500-520

450-500

525

Энергетическая ценность:

  кДж

  ккал

2018

483

232

534

2179

521,3

2059

492,6

1952

467,1

2897

693,1

Кормовая ценность:

  корм. ед/кг

  мДж

2,2

22

2,0

20

2,3

23

2,6

26

2,5

25

2,5

25


4.4.2. Сырье и компоненты, применяемые для производства

заменителей молока

В производстве заменителей молока используют различные виды белкового и жирового сырья. Особое внимание уделяется вопросу белкового питания молодняка. Являясь материальным субстратом жизни, белки обладают рядом особенностей, которые не свойственны никаким другим органическим соединениям. Они играют решающую роль в обмене веществ. Поступая в организм с пищей, белки служат основой синтеза ферментов, гормонов, иммунных тела.

Концентрированным источником энергии являются жиры. Это источник ряда биологически активных веществ, в частности жизненно необходимых незаменимых жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой) и жирорастворимых витаминов, не синтезируемых в организме животных. Для них характерно действие, связанное с биокаталитическими функциями по окислению насыщенных жирных кислот. Наличие жиров в рационе способствует нормальному пищеварению и повышает использование протеина кормов для образования тканей.

Важную роль в производстве заменителей играют эмульгаторы, антиокислители, препараты водо- и жирорастворимых витаминов, минеральные добавки.

4.4.2.1. Молочное сырье

Белковой основой заменителей, вырабатываемых как у нас в стране, так и за рубежом и получивших широкое промышленное внедрение и использование в практике животноводства, является вторичное молочное сырье – обезжиренное молоко, пахта и молочная сыворотка, полностью удовлетворяющие потребность телят послемолозивного периода в полноценных высококачественных белках.

Вторичное молочное сырье содержит в легкоусвояемой форме все питательные вещества, необходимые для роста молодого организма: белок с полным набором незаменимых аминокислот, лактозу, небелковые азотистые соединения, минеральные соли, витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, органические кислоты, т.е. почти все соединения, обнаруженные в молоке. Пищевые казеинаты используются при производстве заменителей цельного молока в качестве эмульгирующего компонента, а также в качестве белковой добавки.

4.4.2.2 Жиры, эмульгаторы и антиокислители

При производстве заменителей цельного молока применяют различные виды жиров: животные жиры, растительные масла, жиры, состоящие из смеси натуральных и обработанных растительных масел и животных жиров.

 Важным вопросом при разработке научно обоснованных рецептур заменителей цельного молока является создание биологически полноценного жирового комплекса. Заменяя молочный жир в ЗЦМ, необходимо стремиться к выбору таких жировых компонентов, которые по составу, физико-химическим свойствам и кормовой ценности были бы близки к нему.

Жиры растительного и животного происхождения между собой неравноценны, и роль их в кормлении молодняка сельскохозяйственных животных неравнозначна. Физиологическая полноценность жиров зависит главным образом от их жирнокислотного состава, особенно от наличия в них полиненасыщенных жирных кислот, фосфатидов, а также от содержащихся или внесенных в них витаминных добавок. Для полноценности жиров имеют значение содержание и соотношение высоко- и низкоплавких триглицеридов, температура плавления жира, насыщенность и соотношение отдельных кислот, обуславливающих характер пищеварения и коэффициент усвояемости. Усвояемость жиров животного происхождения, содержащих в своем составе много высокоплавких насыщенных глицеридов (бараний и говяжий жиры), 74-88 %. Свиной и костный жиры и жиры растительного происхождения характеризуются высоким содержанием ненасыщенных триглицеридов. Усвояемость их гораздо выше и приближается к молочному жиру – 92-98 %.

Биологическая активность животных жиров, в том числе и молочного коровьего жира, очень низкая −1,1-1,5 и.е. в 1 г. В растительных жирах, представляющих богатый источник полиненасыщенных незаменимых жирных кислот, она очень высокая – 50-60 и.е. в 1 г. По данным некоторых исследователей, содержание незаменимых жирных кислот в рационе телят должно составлять не менее 10 г на 1 кг сухого вещества.

Животные и растительные жиры различаются по содержанию витаминов. Растительные масла, богатые витамином Е, не содержат витамина А, в то время как молочный коровий жир содержит наряду с витамином А каротин.

В составе природных жиров и масел содержится целый ряд жизненно важных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности животного организма. Каждый жир в отдельности как растительного, так и животного происхождения не удовлетворяет в полной мере всем требованиям, предъявляемым в настоящее время. Поэтому для создания полноценных рационов необходимо использовать животные и растительные жиры в определенных сочетаниях, благоприятных для животного организма.

Путем подбора наиболее приемлемых соотношений жиров и масел и внесения корректирующих добавок жирорастворимых витаминов можно создать такой жировой комплекс, физико-химические константы которого, а также его вкусовые и питательные свойства были бы близки к жиру коровьего молока. Проведено много исследований по использованию как растительных, так и животных жиров. Удовлетворительные результаты получены при использовании гидрогенизированных животных и растительных жиров, температура плавления которых близка к температуре плавления молочного жира.

Наилучшей по соотношению между насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами и переваримости является смесь говяжьего и свиного жиров с небольшим количеством растительного масла (кукурузного, соевого).

Очень важно установить оптимальный уровень жира в кормах для телят раннего возраста. Учитывая, что в сухом веществе цельного молока содержится около 25,5 % общих белков и столько же жиров, заменители с таким соотношением жира и белка в наибольшей степени соответствует цельному молоку. Однако, с одной стороны, необходимо учитывать более низкий коэффициент перевариваемости жиров немолочного происхождения по сравнению с молочным жиром, вследствие чего необходимо вводить повышенное количество жира. С другой стороны, введение большого количества жира в обезжиренное молоко намного усложняет технологический процесс. Кроме того, готовый продукт с повышенным содержанием жира плохо хранится и при восстановлении его перед употреблением жир всплывает на поверхность.

Ниже приведена характеристика жиров, используемых в производстве ЗЦМ.

4.4.2.2.1 Жиры кондитерские, хлебопекарные и кулинарные

Эти жиры наиболее широко используются в производстве различных видов заменителей цельного молока. Они представляют собой различные смеси жиров, в которые могут входить пищевые саломасы, растительные масла, гидрогенизированные масла и животные жиры. В их рецептурах 50-  85 % занимает гидрожир, остальные 15-50 % составляют натуральные растительные масла или животные жиры – говяжий, свиной, костный и др. Для повышения физиологической полноценности комбинированных жиров в некоторые из них вводят витамин А и фосфатидные концентраты. Комбинированные жиры достаточно устойчивы в процессе тепловой обработки. Их отличительной особенностью является легкоплавкость, способствующая хорошей усвояемости жиров. Этому способствует состав жиров, в которые наряду с твердыми гидрогенизированными и животными жирами входят и наиболее защищенные естественными антиокислителями растительные масла. Жиры, закладываемые на длительное хранение, стабилизируются антиокислителями (ионолом, бутилоксианизолом). В производстве заменителей цельного молока используются в основном кулинарные жиры: «Фритюрный», сало растительное, «Украинский», «Белорусский», «Прима», «Восточный», маргогуселин.

Гидрогенизированные жиры, в частности растительное сало, содержат 15-20 % насыщенных кислот, 70-80 % олеиновой кислоты и 2-10 % линолевой кислоты.

В состав растительного сала входят гидрогенизированные растительные жиры (75-85 %) и жидкие растительные масла (15-25 %). Кулинарный жир «Белорусский» представляет собой смесь гидрожира (60 %) с жидким растительным маслом (20-25 %) и говяжьим жиром (15-20 %). Кулинарный жир «Украинский» является смесью гидрожира (60 %) с жидким растительным маслом (20-25 %) и свиным жиром (15-20 %). Кулинарный жир «Восточный» представляет собой смесь гидрогенизированного жира, жидкого растительного масла и бараньего жира (15-20 %). Жировой основой маргогуселина являются гидрожир (50-70 %), жидкое растительное масло (10-20 %), свиное топленое сало (20-40 %).

Для всех указанных жиров характерно то, что в их основе содержится минимальное количество высоконенасыщенных жирных кислот, что обеспечивает их хорошую усвояемость.

Массовая доля жира в продукте 99,7 %, влаги и летучих веществ 0,3 %.

4.4.2.2.27 Жиры животные топленые пищевые

 Эти жиры получают вытапливанием из жира-сырца и кости убойного скота. В зависимости от перерабатываемого сырья различают следующие виды жиров: говяжий, бараний, свиной, конский, костный (высшего и первого сортов) и сборный. В производстве заменителей цельного молока используют говяжий, свиной и костный. Пищевые животные топленые жиры, предназначенные для длительного хранения, допускается обрабатывать антиокислителями, разрешенными Минздравом России.

Наиболее близким по жирнокислотному составу к молочному является костный жир, представляющий собой смесь жиров, извлекаемых из различных костей (трубчатой, губчатой) убойных животных. Костный жир отличается хорошими пластическими показателями – при температуре 20 °С содержит 15-30 % твердых триглицеридов. В то же время по консистенции он мягче других топленых животных жиров, обладает приятным специфическим вкусом и запахом. В костном жире преобладает олеиновая кислота (59 %), а содержание полиненасыщенных жирных кислот несколько больше, чем в других животных жирах, и составляет 5-10 %. Костный жир содержит около 0,2 % фосфатидов, в основном лецитина, жирорастворимые витамины А и D, каротин. Общее содержание неомыляемых веществ в костном жире значительно больше, чем в других видах животных жиров, содержание лецитина в костном жире до 0,2 %, т.е. в 4-6 раз больше, чем в жире, полученном из мягкого сырья. Благодаря этому костный жир обладает хорошей эмульгирующей способностью, что имеет большое значение в производстве заменителей цельного молока.

Говяжий жир является высокотвердым жиром, поскольку в нем присутствует до 65 % глицеридов твердых ненасыщенных жирных кислот, главным образом пальмитиновой и стеариновой, до 44 % олеиновой кислоты и 2-5 % линолевой. Массовая доля лецитина в говяжьем жире составляет 0,035 %. В состав нежировых веществ входят: холестерин – 0,1-0,14 %, каротин (провитамин А) – до 5 мг в 1 кг жира, некоторое количество витамина А.

Свиной жир (лярд) отличается высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот: 54 % олеиновой кислоты, 9 % полиненасыщенных жирных кислот, в том числе и арахидоновой, лецитина 0,03 %. В свином жире содержится до 0,12 мг% витамина А, до 0,2 мг% каротина.

Токоферолы в животных жирах присутствуют в незначительном количестве: в говяжьем жире 2 мг%,  в свином – 2,5 мг%.

Срок хранения жиров различен.

Допускается хранение пищевых животных топленых жиров в накопительных емкостях с соблюдением следующих режимов:

Температура, °С       50-60      20-25          50-60       20-25         от -5 до +8

                                 (говяжий жир)               (свиной и                (говяжий,

                                                                       костный жир)           свиной,

                                                                                                 костный)

Срок хранения, сут     4             60                2             20                   180

4.4.2.2.3 Жир «Зацемол»

 Этот вид жира предназначен для производства заменителей цельного молока. Его получают путем кислотной обработки нерафинированного саломаса с добавлением фосфатидного концентрата, масляных препаратов жирорастворимых витаминов А, D и E и антиокислителя.

Температура плавления жира «Зацемол» 28-34 °С.

4.4.2.2.4 Жиры морских млекопитающих и рыб пищевые

В некоторых видах ЗЦМ используют жиры морских млекопитающих и рыб.

Морские млекопитающие и различные виды морских рыб представляют собой неиссякаемый источник жирового сырья. Характерной особенностью этих жиров является содержание в них значительного количества высоконенасыщенных жирных кислот с четырьмя и пятью двойными связями, что способствует их быстрому окислению.

В жире содержится около 15-18 % твердых насыщенных жирных кислот от лауриновой до арахидоновой, причем более 50 % из них падает на долю пальмитиновой кислоты, 22-36 % олеиновой кислоты, 33-40 % полиненасыщенных жирных кислот с двумя и более двойными связями. Жиры богаты витамином D – около 10 и.е. в 1 мл жира, неомыляемых веществ в жирах до 3,5 %.

4.4.2.2.5 Подсолнечное масло.

Продукт получают путем прессования или экстракции семян однолетнего растения подсолнечника.

Химический состав подсолнечного масла колеблется в значительных пределах и зависит от сорта семян, условий и места произрастания, способа получения.

В состав подсолнечного масла входят следующие жирные кислоты, %: стеариновая – 1,6-4,6; арахиновая – 0,7-0,9 %; пальмитиновая – 3,5-6,4; олеиновая – 25,0-35,0; миристиновая – до 0,1; линолевая – 55,0-72,0. Массовая доля предельных жирных кислот составляет 9%, фосфатидов – 0,13-1,2 %.

Концентрация биологически активных токоферолов в подсолнечном масле 40-120 мг%. Установлено, что рафинация масла снижает концентрацию токоферолов на 18 %.

4.4.2.2.6 Эмульгаторы

 Характер эмульсии и степень дисперсности жира имеют большое значение для усвояемости жира организмом животного. Эмульгирование жиров приводит к увеличению их поверхности, создавая благоприятные условия для воздействия липазы на жир, что ускоряет его ферментативный гидролиз. Известно, что эмульгированные жиры в виде капелек диаметром до 0,5 мкм всасываются через стенки кишечника и переходят непосредственно по лимфатическим путям в кровь без предварительного гидролиза.

В целях обеспечения диспергирования жира до 2-10 мкм, что соответствует величине жировых шариков натурального молока, необходимо введение определенных веществ, называемых эмульгаторами. Пищевые эмульгаторы находят весьма широкое применение во многих отраслях промышленности. Это связано с необходимостью получения различных дисперсных систем, среди которых наиболее важными являются эмульсии. В пищевой промышленности применяют эмульгаторы природного происхождения – казеин, белки молока, фосфатидные концентраты, а также эфиры многоатомных спиртов и различных жирных кислот, холинхлорид. Причем последний, помимо эмульгирующего действия обладает лечебными свойствами при заболевании печени.

Важную роль в процессе усвоения жира играют фосфатиды, представляющие собой сопутствующие жирам вещества, по своему строению близко стоящие к ним. Наиболее распространенными фосфатидами являются лецитин и кефалин, способствующие лучшему усвоению животными жирорастворимых витаминов: при введении в рецептуру 1-3 % лецитина усвоение витамина А повышается с 30 до 40-50 %.                 

Большое  распространение в пищевой промышленности, особенно за рубежом, получили синтетические эмульгаторы, главным образом эфиры многоатомных спиртов и различных жирных кислот (моноглицериды и диглицериды). 

В рецептурах заменителей используют эмульгатор Т-2, представляющий собой смесь моно- и диглицеридов стеариновой кислоты с полиглицерином, а также дистиллированные моноглицериды.

Одним из условий образования эмульсий является понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз жир-вода. Способностью эмульгатора понижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз приводит к самопроизвольному концентрированию молекул его в адсорбционном слое, который и создает структурно-механический барьер на поверхности капелек эмульсии, препятствующей их коалесценции.

4.4.2.2.7  Фосфатидные концентраты

 Получают концентраты путем сушки гидратационного осадка, образующегося при обработке водой соевого и подсолнечного масла. Они нашли широкое применение в производстве заменителей цельного молока для эмульгирования жиров и как физиологически активный компонент.

Растительные фосфатиды обладают целым комплексом полезных свойств: содержание в них фосфора и азотистых оснований обусловливает специфическую физиологическую активность фосфатидов. Входящие в состав фосфатидов линолевая и арахидоновая кислоты, холин и некоторые другие соединения сами по себе являются физиологически активными веществами, а совместное присутствие их в сложном комплексе фосфатидных концентратов значительно усиливает их физиологическое действие на животный организм.

В зависимости от применяемого растительного масла и качественных показателей выпускают следующие виды фосфатидных концентратов: подсолнечный пищевой высшего (дезодорированный), I и II сортов; подсолнечный кормовой; соевый пищевой (дезодорированный); соевый кормовой. В производстве заменителей цельного молока допускается применение всех указанных фосфатидных концентратов.

Массовая доля влаги и летучих веществ в фосфатидных концентратах не более 1 %, фосфатидов 40-60 %, масла 40-60 % в зависимости от вида концентрата.

В 100 г фосфатидного концентрата содержится 50 мг кальция, 310 мг марганца, 2400 мг фосфора, 52 мг железа, 28-44 мг витамина Е, 1300-2600 мг холина, 96,5 г липидов, в том числе: триглицеридов 36,4, фосфолипидов 60, насыщенных жирных кислот 14,1-14,5, ненасыщенных – 63,1-63,5.

Моноглицериды дистиллированные (МГД) представляют собой моноэфиры глицерина и высших жирных кислот, получаемые методом молекулярной дистилляции. Предназначены для использования в качестве поверхностно-активных веществ, при производстве заменителей цельного молока в качестве эмульгаторов.

В зависимости от исходного сырья вырабатывают моноглицериды следующих марок:

марка 1 – моноглицериды дистиллированные, полученные на основе низко-

                 йодного саломаса из животных жиров; 

марка 2 – моноглицериды дистиллированные, полученные на основе низко-

                  йодного саломаса из растительных масел;

марка 3 – моноглицериды дистиллированные, полученные на основе смесей

                  саломаса низкойодного из животных жиров и саломаса пищевого

                  рафинированного;

марка 4 – моноглицериды дистиллированные, полученные на основе смеси

                  саломаса низкойодного из растительного масла и саломаса пище-

                  вого рафинированного.

По внешнему виду дистиллированные моноглицериды представляют собой твердые таблетки от белого до кремового цвета, без запаха.

Эмульгатор «Твердый-2» (Т-2) представляет собой смесь эфиров полиглицерина и стеариновой кислоты. Применяется в производстве пищевых продуктов в качестве поверхностно-активного вещества. При использовании в производстве заменителей цельного молока создает прочную и стойкую эмульсию жира в обезжиренном молоке.

Это твердый воскоподобный продукт от желтого до светло-коричневого цвета.

Жирофосфатидно-белковый концентрат (ЖФБК) представляет собой комплекс белковых, жировых и минеральных веществ, отделяемых из топленого жира в процессе гидратационной очистки его на сепараторах. Концентрат измельчают и консервируют пиросульфитом натрия или муравьиной кислотой. С целью предохранения концентрата от окислительной порчи жира вносится антиокислитель сантохин. В зависимости от используемого сырья вырабатывают следующие виды концентрата: ЖФБК говяжий, ЖФБК свиной.

Эмульгирующие свойства ЖФБК обусловлены высоким содержанием фосфатидов и наличием белковых соединений, аминокислотный состав которых отличается высоким содержанием заменимых аминокислот, в том числе оксипролина, пролина, гистидина.    

Массовая доля жира в ЖФБК 15 %, влаги 75 %, фосфатидов 0,5 %, белка 6 %.

4.4.2.2.8 Антиокислители

 В состав заменителей цельного молока входят такие легко поддающиеся окислению вещества, как жирорастворимые витамины А, D и Е, каротин, ненасыщенные жирные кислоты. Под воздействием кислорода и света, особенно в присутствии следов некоторых металлов (железо, медь и др.), стимулирующих образование неустойчивых гидропероксидов по месту двойных связей, они быстро разрушаются, в результате чего кормовая ценность продукта резко снижается. Одной из причин этого является образование пероксидов в присутствии кислорода. Они легко освобождают активный кислород, который может окислять продукты. Следует отметить, что липиды, связанные с протеинами, окисляются быстрее свободных триглицеридов. До сих пор неизвестно, являются ли окисленные жиры сами по себе токсичными, или вызывают разрушение активных начал жирорастворимых витаминов. Поэтому очень важно при производстве заменителей цельного молока защитить липидную часть его от порчи.

Для предотвращения указанного окислительного разрушения рекомендуется применять антиокислители (антиоксиданты). Принцип действия таких добавок заключается в том, что молекула антиокислителя взаимодействует с активными радикалами, поддерживающими цепь окислительных превращений, в результате чего образуются малоактивные радикалы и процесс окисления либо замедляется, либо прекращается вовсе.

Антиокислители достаточно широко представлены в продуктах, как животного, так и растительного происхождения. К природным антиокислителям относятся токоферолы, лецитин и др.

Широкое применение находят синтетические препараты, в основном производные фенолов, ароматических аминов и др. Из синтетических антиокислителей применяют токоферол, сантохин и др. Природными антиокислителями являются фосфатиды, широко применяющиеся в качестве ингибиторов окисления жиров.

Наряду с антиокислителями используют синергисты, не обладающие антиокислительным действием, но повышающие эффективность антиокислителей, - аскорбиновую, лимонную, винную и фосфорную кислоты.

Пищевой ионол (бутилокситолуол). Антиокислитель предназначен для торможения окислительных процессов в пищевых и кормовых жирах и маслах, кормах животного происхождения, комбикормах, витаминах.

Пищевой ионол представляет собой бесцветные кристаллы или белый порошок без запаха. Температура плавления около 70 °С.

В маслах растворяется 20-30 % ионола, кроме того, он растворим в спиртах, глицерине, пропиленгликоле, толуоле, бензоле, петролейном эфире. Массовая доля основного вещества в препарате достигает 99 %.

Сантохин (этоксихин). Этот препарат является наиболее известным и широко изученным антиоксидантом каротина и жирорастворимых витаминов при производстве кормов для животных.

Сантохин  представляет собой малоподвижную вязкую маслянистую жидкость от светло-желтого до красно-коричневого цвета со специфическим запахом, кипящую при 137-142 °С. Сантохин хорошо растворим во многих органических растворителях, в животных и растительных маслах, нерастворим в воде. Препарат неустойчив к действию тепла и кислорода воздуха. Плотность препарата 1030-1040 кг/м3, массовая доля сантохина в препарате 94%. Препарат безвреден для животных.

4.4.2.3 Витаминные препараты    

Молодняк больше, чем другие возрастные группы животных, нуждается в витаминах, микроэлементах, антибиотиках и других биологически активных веществах. Это незаменимые компоненты рациона. При недостатке или отсутствии одного или нескольких из них наступают глубокие нарушения в жизнедеятельности организма, иногда приводящие к гибели животных.

Полноценность рационов, особенно для питания молодняка в молочный период, обуславливается витаминной обеспеченностью рационов. При сепарировании из цельного молока вместе с жирами удаляются и жирорастворимые витамины. Кроме того, технологическая обработка молока, и в частности сушка, вызывает дальнейшее уменьшение его биологической ценности. Поэтому для повышения биологической ценности заменителей молока необходимо дополнять его требуемым количеством витаминов.

Наиболее важны для молодняка жирорастворимые витамины А, D и Е. Суточная норма витамина А в количестве 15-20 тыс. и.е. на одного теленка (1 и.е. витамина А равна 0,3 мкг кристаллического витамина А), витамина D 2-5 тыс. и.е. (1 и.е. витамина D эквивалентна по антирахитическому действию 0,025 мкг кристаллического витамина D3) и витамина Е 22 мг на 100 г живой массы теленка способствует снижению заболеваний животных.

Жирорастворимые витамины вводят в заменители в чистом виде или в виде препаратов совместно с другими ингредиентами, такими, как лецитин, растительные масла, фосфатидные концентраты. Жирорастворимые витамины и особенно витамин Е устойчивы к воздействию температуры.

4.4.2.4 Минеральные добавки   

Все физиологические процессы в организме телят протекают при участии микро- и макроэлементов – кальция, фосфора, калия, натрия, хлора, меди, цинка, марганца, кобальта, железа, йода, селена. Они входят в состав костной ткани, межклеточных и межтканевых жидкостей, участвуют в синтезе сложных органических соединений, усиливающих процесс всасывания и усвоения питательных веществ корма, пищеварения в целом, способствуют созданию среды, в которой проявляют свое действие ферменты и гормоны. Существенное значение имеет правильное соотношение микроэлементов, которое не остается постоянным и изменяется по мере роста телят. С увеличением массы и возраста телят увеличивается потребность их в магнии, при недостатке которого в артериях, сердечных мышцах и мышцах головы откладывается кальций. Фосфор принимает участие в обмене протеина, жиров, углеводов. В рационе отношение фосфора к кальцию должно быть от 1 до 0,5. Избыток кальция и фосфора при недостатке магния вызывает опухоли и искривление конечностей.

Натрий играет значительную роль в водном обмене. Много в растительных кормах калия. Отношение натрия к калию в рационе должно быть от 0,5 до 0,6. Железо является важнейшим компонентом мышечной ткани и гемоглобина крови. Избыток кальция препятствует ассимиляции железа, участвующего в окислительных процессах, а избыток железа снижает ассимиляцию фосфора. Для образования гемоглобина крови, ферментов, участвующих в превращении питательных веществ, животному организму необходимы медь, кобальт. Последний к тому же способствует биосинтезу витаминов бактериями рубца животных, улучшает обмен белков, жиров, углеводов и минеральных веществ, повышает устойчивость организма к заболеваниям. Как и при недостатке железа, недостаток кобальта приводит к ухудшению аппетита, крайнему истощению и анемии.

Чрезвычайно широким спектром физиологического действия обладает цинк – компонент ряда ферментов, действующий на их активность, влияющий на углеводный, жировой и белковый обмен, на функциональное состояние половых желез. Недостаток цинка в рационе телят проявляется прежде всего в снижении роста при нормально потреблении корма и обычной его перевариваемости, приводит к снижению содержания гемоглобина в крови. Цинк является важной составной частью дыхательных и других ферментов. Высокое содержание в рационе кальция и магния повышает потребность в цинке.

Процессы углеводного и белкового обмена зависят от наличия марганца. Низкое содержание марганца вызывает конвульсивные судороги языка, опухание предплюсневых суставов ног, затруднения в ходьбе, а очень высокие дозы его могут способствовать снижению привеса молодняка и уменьшению гемоглобина в крови.

Стабилизированные формы йода используются в основном для синтеза гормона тироксина в щитовидной железе. Но количество йода должно быть ограниченным, т.к. щитовидная железа обладает большой способностью удерживать йод. Для восполнения недостатка йода в состав заменителя рекомендуется включать до 1 % йодированной соли. Хорошим источником минеральных веществ может служить меласса, получаемая при производстве молочного сахара. В 1 кг ее содержится 46,9 г калия, 30,9 г натрия, 260 мг железа, 3,1 мг кобальта. Массовая доля протеина составляет 9,4 %.

В производстве заменителей молока, в частности регенерированного молока для приготовления премиксов, используют сернокислое 7-водное закисное железо, углекислую медь, 5-водную сернокислую медь (медный купорос), углекислый или 5-водный сернокислый марганец, углекислый магний, углекислый или 7-водный сернокислый цинк, сернокислый, углекислый или 6-водный хлористый кобальт, йодистый, йодноватокислый или хлористый кальций, двухзамещенный фосфорнокислый кальций, кормовой преципитат (дикальцийфосфат), стеарат калия, тиосульфат натрия кристаллический, гидроксид натрия, двууглекислый натрий (бикарбонат), селенит натрия, сульфат и фосфат аммония.

4.4.2.5 Белковые и азотсодержащие компоненты 

Белковая часть корма является основой, определяющей характер всего кормления. В условиях интенсивного ведения животноводства проблема обеспечения животных полноценным протеином приобретает исключительную актуальность. При этом острота данной проблемы с каждым годом становится все более ощутимой и требует радикального решения. Мировые запасы сырья для производства высокопротеиновых кормов постоянно снижаются, а все возрастающие масштабы животноводства опережают производство кормов, особенно животного происхождения.

Для нормального развития в ранний период молодняку сельскохозяйственных животных необходим молочный белок. Однако по мере роста теленка, формирования его пищеварительных органов и изменяющейся способности переваривать корм молочный белок можно заменять растительным или животным другого происхождения. С каждым годом в структуре кормового баланса все большее применение находят растительные протеины, которые в своем большинстве дефицитны по незаменимым аминокислотам – лизину, метионину, триптофану, лейцину, изолейцину, треонину, фенилаланину, гистидину, валину, аргинину, определяющим биологическую ценность кормов.

В решении протеиновой проблемы особое место отводится использованию синтетических аминокислот. Становится все более очевидной необходимость введения незаменимых аминокислот, особенно в рационе телят во время доращивания и при интенсивном откорме.

Из растительных кормов повышенной биологической ценности протеина обладают зеленая масса и приготовленные  из нее корма.

Ниже приводится характеристика белковых и азотсодержащих компонентов.

Белково-витаминный концентрат (БВК) получают микробиологическим синтезом с использованием технически чистых культур дрожжей при их культивировании на очищенных жидких парафинах. БВК представляет собой порошок или чешуйки, или смесь порошка и чешуек, гранулы от светло-желтого до коричневатого цвета, с запахом, свойственным дрожжам. Массовая доля влаги не более 10 %, золы 10, сырого протеина 51-58, углеводородов 0,1-0,4, липидов 5 %. Диаметр гранул 5-9 мм, длина гранул до 18 мм, проход через сито с отверстиями диаметром 2 мм не более 5 %. Общее количество бактерий в 1 г продукта не более 100 000, наличие живых клеток продуцента не допускается.

Кормовые дрожжи (паприн лизированный) получают высушиванием на распылительных сушилках сгущенной суспензии БВК, клеточные стенки которого подвергнуты лизису с помощью безвредных ферментов лизогризеина, пектофоетидина, целловиридина и протосубтилина. Продукт характеризуется повышенной усвояемостью и предназначен в качестве частичной замены молочного белка в производстве заменителей молока для молодняка сельскохозяйственных животных.

Дрожжи кормовые – порошок от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Массовая доля в пересчете на сухое вещество, %: влаги 10, золы 8, сырого протеина 56, углеводородов 0,1, липидов 16. Концентрация металломагнитных примесей 20 мг/кг, мышьяка 2, свинца 5, ртути 0,1 мг/кг. Наличие живых клеток продуцента не допускается. Общая бактериальная обсемененность составляет 105 ед. Растворимость в воде при рН 7,5 должна быть не менее 50 %.

Белковые растительные концентраты получают из соевого кормового шрота путем экстракции белков сои.

Белковые растительные концентраты предназначены для использования в рецептурах заменителей молока и регенерированного молока.

Выпускают жидкий и сухой концентраты белков сои, а также молочно-растительный сухой концентрат.

Жидкий концентрат белков сои вырабатывают из кормового соевого шрота путем промывки его водой, экстракции белков из промытого осадка с последующим сгущением и охлаждением продукта.

Сухой концентрат вырабатывают аналогично жидкому, добавляя операцию сушки сгущенного продукта на распылительных сушилках.

Сухой молочно-растительный концентрат вырабатывают из кормового соевого шрота путем промывки его водой, экстракции белков из промытого осадка, смешивания раствора белков с молочной сывороткой, сгущения и сушки продукта.

Белковый гидролизат представляет собой сухой мелкораспыленный светло-кремовый порошок со слабыми специфическими запахом и вкусом, получаемый путем гидролизата кератинов. Выпускается двух видов: обессоленный и солевой – с массовой долей хлорида натрия 10 и 23 %, общего азота 11,2 и 14, условного протеина 70 и 87,5, влаги 4 и 5, золы 8,5  26, соли 2 и 23, аминокислот 20 и 40 %.

Кровь и пищевые осветленные форменные элементы крови получают путем обработки стабилизированной и дефибринированной крови или форменных элементов крови крупного рогатого скота и свиней переоксидом водорода и ферментом каталазой. В зависимости от способа производства кровь может быть жидкой или сухой. В первом случае это однородная без посторонних примесей, во втором – пылевидный порошок с наличием чешуек или пленок или в виде гранул (1-4 мм). Цвет продукта желтый различной интенсивности, запах специфический, без примесей постороннего или гнилостного. Массовая доля влаги составляет 88 % в жидком продукте и 9 % в сухом.

Хлопковый жмых получают прессованием семян хлопчатника для извлечения из них масла. Полученный жмых имеет цвет от светло-желтого до темно-коричневого, запах, свойственный хлопковому жмыху, без посторонних запахов (затхлости, плесени). Массовая доля влаги составляет 6-8 %, протеина – до 38, переваримого протеина – 34,6, сырой клетчатки – 12-16, жира и экстрактивных веществ – 7-9, золы – 2, свободного госсипола – 0,02, безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) – 26,7-33,5 %. Кормовая ценность 1 кг хлопкового жмыха 1,25-1,29 корм. ед.

Хлопковый шрот получают из ошелушенных и обычных семян хлопчатника, в связи с чем его подразделяют на два сорта: первый и второй. Цвет продукта от желтого до темно-коричневого, запах, свойственный хлопковому шроту, без посторонних запахов (плесени, затхлости, горелости). Массовая доля влаги составляет 7-9 %, сырого протеина – 36-44, жира и экстрактивных веществ – 1,5, золы – 0,5-1, металлопримесей: частиц размером до 2 мм –    0,01 %, свыше 2 мм – не допускается; свободного госсипола – 0,02 %, клетчатки – 7-32 %. Массовая доля всех растворимых фракций не превышает      50 %. В 1 кг хлопкового шрота содержится: 17 г лизина, 23 г триптофана, 4 г метионина, 6 г цистина, кормовая ценность 1,18-1,21 корм, ед.

Кормовой соевый шрот получают из предварительно обработанных семян сои и после экстракции масла углеводородными растворителями. Цвет шрота от светло-желтого до светло-серого, запах, свойственный соевому шроту, без посторонних запахов. Массовая доля влаги составляет не более 8,5-10%, сырого протеина – не менее 45, в том числе переваримого – 26, жира и экстрактивных веществ – 0,5-1,5, золы – 1,5, металлопримесей: частиц размером до 2 мм – 0,01, более 2 мм – 0,001 %. Сумма водо- и солерастворимых фракций 45-50 %. В 1 кг соевого шрота содержится 27,8 г лизина, 4,1 г триптофана, 4,6 г метионина, 7 г цистина.

Пивная дробина представляет собой отходы пивоваренной промышленности. Свежая дробина содержит более 83 % воды, 4,38 % протеина,      1,8 % переваримого протеина. 1,08 % жира, 2,84 % клетчатки. Кормовая ценность 1 кг дробины 0,17 корм. ед. Коэффициенты переваримости отдельных питательных веществ составляют 73 % для протеина, 88 % для жира, 39 % для клетчатки и 62 % для БЭВ.

Метионин кормовой – кристаллический порошок светло-желтого или светло-коричневого цвета, сладковатый на вкус. Массовая доля метионина в кормовом продукте составляет 98 %, воды и летучих веществ – 0,5, золы – 1, цианистых соединений – не более 0,0002 %. Температура плавления 281 °С.

L-лизин кормовой – сыпучий кристаллический порошок от светло-желтого до коричневого цвета, со слабым специфическим запахом. Массовая доля основного вещества L-лизина – монохлоргидрата составляет 70-72%, влаги – 5-6, золы – 4-5, металломагнитных примесей размером частиц до 2 мм – 3-5%, наличие частиц с острыми краями не допускается. Бактериальная обсемененность 1 г продукта должна быть не более 100 тыс. клеток; крупность (остаток частиц на сите № 5) – не более 5%.

Кормовой концентрат L-лизина (ККЛ) – сыпучий неслеживающийся порошок или гранулы от светло- до темно-коричневого цвета со слабоспецифическим запахом. Массовая доля монохлоргидрата L-лизина не менее 7-    10 %, влаги 8-9, металломагнитных примесей размером частиц до 2 мм не более 2 мг/кг. Крупность – остаток сухих частиц на сите с проволочной сеткой № 2,5 – не более 2-5 %, диаметр гранул 5-7 мм, длина до 10 мм. Бактериальная обсемененность 500-50 000 клеток в 1 г.

Карбомид (мочевина) – белые, бесцветные или слабоокрашенные кристаллы или гранулы горького вкуса, без запаха, хорошо растворимые в воде. Массовая доля влаги составляет 0,25-0,3 %, азота в абсолютно сухом веществе – не менее 46,3, свободного аммиака – 0,01 (для кристаллического) и 0,02-0,03 (для гранулированного), нерастворимых в воде веществ – 0,005-0,0 1%.

4.4.2.6 Углеводы и углеводные препараты

Учитывая тот факт, что телята в течение первых четырех недель жизни усваивают из углеводов только глюкозу и лактозу, все заменители для телят раннего возраста включают в качестве основного углевода лактозу (молочный сахар), источником которой служит молочное сырье. При ограниченном использовании молочных компонентов лактоза добавляется в виде чистого препарата.

Некоторые зарубежные фирмы при производстве ЗЦМ широко используют крахмал (маисовый, соевый, картофельный и др.) или крахмалсодержащее сырье. Применение их вызвано необходимостью повышения сыпучести продукта. Действие его в этом случае объясняется способностью образовывать самостоятельно или в комплексе с белком, с которым он связан электростатическими силами, защитный слой на поверхности жировых частиц. Это в определенной мере предохраняет жир от окисления и снижает возможность когезии частиц сухого продукта.

При производстве заменителей молока в нашей стране применяют свекловичный сахар (сахарозу), молочный сахар-сырец, крахмал картофельный и кукурузный, мелассу сгущенную.

Свекловичный сахар (сахарозу) получают из сахарной свеклы с массовой долей сахарозы в зрелом корнеплоде 17,5-18 %. Это сложный сахар – дисахарид, представляющий соединение α-глюкозы с α-фруктозой и имеющий кристаллическое строение.

Во избежание отсырения, которое ведет к повышению содержания редуцирующих веществ, увеличению цветности и развитию микроорганизмов, особенно дрожжей и плесени Catenularia fuliginea, сахар необходимо хранить в чистых, хорошо вентилируемых помещениях при относительной влажности воздуха не более 75 %.

Сахароза обладает высокой растворимостью, которая с повышением температуры увеличивается, не содержит легкоокисляемых альдегидных или кетоновых групп, карамелизуется при 170-190 °С. Находясь в водном растворе, сахароза присоединяет воду и распадается на глюкозу и фруктозу. Если сладость сахарозы принять за 1, то глюкозы этот показатель составит 0,74, а для фруктозы – 1,73.

Молочный сахар-сырец вырабатывают из свежей подсырной и творожной сыворотки, и используют в производстве регенерированного молока в качестве наполнителя минерального премикса для телят и ягнят. Он представляет собой кристаллический порошок от светло-желтого с зеленоватым оттенком до желто-зеленого цвета с чистым, слегка кисло-сывороточным запахом и вкусом. Кристаллы имеют размер от 50 до 900 мкм. Массовая доля лактозы (гидрата) составляет 87-95 %, влаги – 2,2-4,0, азота – 0,16-0,8, молочной кислоты – 0,3-2, золы – 1,5-4 %.

Молочный сахар в 6,25 раза менее сладок, чем сахароза, при употреблении усваивается на 99-99,7 %. Растворимость продукта при температуре  20 °С 16,1 %.

Картофельный крахмал выпускают четырех сортов:  экстра, высший, первый и второй. Крахмал имеет цвет от белого с кристаллическим блеском до белого с сероватым оттенком в зависимости от сорта, запах, свойственный крахмалу (без постороннего). Массовая доля влаги составляет 17-20 %, общей золы в пересчете на сухое вещество – 0,3-1,0 %. Количество крапин на 1 дм2 поверхности крахмала при рассмотрении невооруженным глазом равно 60-700 шт. Кислотность (расход 0,1%-ного раствора NaOH на нейтрализацию 100 г сухого вещества) 6-20 мл. Картофельный крахмал при набухании поглощает 37,1 % воды, теплота набухания составляет 1,13 кДж/ (кг·К).

Кукурузный крахмал вырабатывают высшего и первого сортов и амилопектиновый. Он представляет собой однородный порошок белого цвета с желтоватым оттенком, с запахом, свойственным крахмалу (без постороннего). Массовая доля влаги составляет 13-16 %, общей золы в пересчете на сухое вещество – 0,2-0,3, золы, нерастворимой в 10 %-ном растворе HCl – 0,04-0,06, протеина в пересчете на сухое вещество – 0,8-1,0 %; расход 0,1%-ного раствора на нейтрализацию 100 г сухого вещества 20-25 мл. Количество крапин на 1 дм2 ровной поверхности крахмала при рассмотрении невооруженным глазом равно 300-500 шт. Остаток после ситования 1 дм3 суспензии, содержащей 100 г крахмала, через шелковое сито № 67 или капроновое сито   № 73 в пересчете на сухое вещество крахмала составляет не более 0,4 %. Цветная реакция с йодом от красной до красно-фиолетовой.

Сгущенную мелассу (препарат ПВ-1) получают при производстве молочного сахара-сырца. Она содержит 15-30 % лактозы, до 6 % белка. 10-15 % минеральных солей, а также глюкозу, галактозу, лактулозу и другие углеводы и минеральные вещества.

Кукурузную муку вырабатывают при размоле очищенной кукурузы. Цвет муки от белого до желтого, вкус, свойственный нормальной кукурузной муке, без горького или кислого привкуса, запах назатхлый, без запаха и плесени и без каких-либо посторонних запахов. Массовая доля влаги до 15 %, золы в пересчете на абсолютно сухое вещество до 0,9-1,3, жира до 2,5-3,0 %, металломагнитных примесей в 1 кг муки не более 3 мг.

Соевую дезодорированную муку получают путем размола соевого зерна, а также пищевого соевого жмыха и шрота. Различают три вида муки: необезжиренную, полуобезжиренную и обезжиренную – высшего и первого сортов. Соевая мука имеет цвет от белого до желтого, запах, свойственный муке, без посторонних запахов, вкус без специфического бобового привкуса, горечи, кисловатого и других посторонних привкусов. Массовая доля влаги составляет 9-10 %, сырого жира – 2 (в обезжиренной муке), 8 (в полуобезжиренной муке) и 17 (в необезжиренной муке); протеина – 38-48, сырой клетчатки – 3,5-5,0 %.

4.4.2.7 Антибиотики

При ограничении выпойки телят цельным молоком существенное значение, как с целью профилактики заболеваний, так и для повышения продуктивности имеют добавки в корм молодняка первых восьми недель жизни антибиотиков. При этом сокращаются случаи расстройства пищеварения, улучшается аппетит, и повышаются привесы. Это объясняется подавляющим действием антибиотиков на токсинобразующие микроорганизмы, способность менять видовой состав микрофлоры в кишечнике. Малые дозы антибиотиков уменьшают влияние скрытых инфекций, способствую усвоению белков. При наличии соединений азота антибиотики вызывают быстрое размножение бактерий группы кишечной палочки, обладающих большой синтезирующей способностью, следствием чего является повышение в кишечнике синтеза витаминов и других биологически активных веществ.

Кормовые дозы антибиотиков повышают продуктивность скота на 5-   10 %, а профилактические – на 15-20 %. Хорошие результаты получены при использовании фуразолидона, особенно при энтеритах, вызываемых патогенными микроорганизмами. Применение его в незначительных дозах способствует увеличению продуктивности на 3-15 %.

Антибиотики вводят в заменители в чистом виде или в виде препаратов различной активности.

Широкое применение в производстве заменителей в последние годы находят кормовые препараты антибиотиков различной активности: кормогризин, бацилихин и др.

Кормогризин в зависимости от массовой доли активнодействующего начала гризина выпускают двух видов: кормогризин-10 и кормогризин-40 с содержание антибиотика в 1 кг препарата соответственно 10 и 40 г. Кормогризин представляет собой порошок от темно-бурого до светло-желтого цвета, с массовой долей влаги до 5 % и размером частиц по остатку на сите № 056 не более 10 %.

Бацилихин в зависимости от содержания активнодействующего начала бацитрацина выпускают четырех видов: бацилихин-30, бацилихин-60, бацилихин-90 и бацилихин-120 с содержанием в 1 кг препарата соответственно 30, 60, 90 и 120 г антибиотика. Бацилихин представляет собой однородный порошок от светло-бежевого до темно-коричневого цвета, с массовой долей влаги 8-10 %, поваренной соли 20-35 % и размером частиц по остатку на сите № 056 не более 8-10 %.

4.4.2.8 Прочие материалы  

При производстве заменителей молока применяют различные добавки и материалы органического и другого происхождения. Назначение их может быть различным: придание соответствующего вкуса, нормальное ведение технологического процесса и др.

Поваренная пищевая соль – кристаллический природный хлорид натрия, который кристаллизуется из чистого раствора в виде кристаллов кубической формы, от белого до белого с сероватым, желтоватым, розоватым оттенком цвета, 5%-ный раствор соли должен быть чистосоленый, без посторонних привкусов и запахов. В зависимости от сорта (экстра, высший, первый, второй) массовая доля хлорида натрия составляет 97,0-99,7 %, влаги – 0,1-0,6, нерастворимых в воде веществ – 0,16-0,85, кальция – 0,02-0,65, магния – 0,01-0,25, оксида железа – 0,005-0,01, сульфата натрия – 0,2-0,5 %.

Кукурузный сгущенный экстракт – густая непрозрачная жидкость, способная расслаиваться, от желтого до темно-коричневого цвета, с запахом, характерным для кукурузного экстракта. Массовая доля сухих веществ в экстракте составляет 48 %, золы – 21, сернистого ангидрида – 0,6 %, кислотность (в пересчете на сухое вещество) – 17% молочной кислоты.

Олеиновая кислота – это смесь дистиллированных или недистиллированных жирных кислот, полученных путем расщепления жиров и масел. Дистиллированный олеин имеет цвет от желтого до светло-коричневого, недистиллированный – от желтого до темно-коричневого, без неприятного запаха. Массовая доля жирных кислот составляет не менее 92-95%, неомыляемых веществ – не более 3,5, золы – 0,1-0,2, влаги – 0,5 %, йодное число – 80-100 г I2/100 г, температура застывания 10-34°С, число омыления 185-200.

Лимонная пищевая кислота представляет собой бесцветные кристаллы или белый сыпучий порошок кислого вкуса, без посторонних запахов. Массовая доля лимонной кислоты в пересчете на моногидрат равна 99,5-   100 %, золы – 0,07-0,35 %.

Молочная пищевая кислота – прозрачная жидкость без мути и осадка, со слабым специфическим для молочной кислоты запахом, кислым вкусом. Массовая доля общей молочной кислоты составляет 40 %, прямотитруемой молочной кислоты – 35-37,5, ангидридов – 2,5-5,0, золы – 0,6-4,0 %.

Аммиак водный – бесцветная прозрачная жидкость с характерным острым запахом, без механических примесей, с массовой долей аммиака не менее 25 %, нелетучего остатка 0,002-0,005, карбонатов 0,002-0,003, общей серы 0,001-0,003 %.

Сахарин пищевой представляет собой очищенный имид о-сульфобензойной кислоты, применяется в виде кристаллического порошка белого или слегка желтоватого цвета. Массовая доля сахарина в продукте должна быть не менее 92 %, золы (сульфидов) – не более 0,2 %.

4.4.3 Технология регенерированного молока

Регенерированное молоко – многокомпонентный заменитель цельного молока, обладающий ценными биологическими свойствами, широко используемый в современной зоотехнии ряда стран Европы при выпойке молодняка различных видов сельскохозяйственных животных.

Однако объемы производства регенерированного молока в стране крайне малы. Этот кормовой продукт используется для выпойки сельскохозяйственного молодняка раннего возраста в крупных промышленных комплексах. В условиях развития промышленного животноводства в стране потребность в таком кормовом продукте ежедневно возрастает, что вызывает необходимость строительства крупных специализированных заводов, оснащенных отечественным оборудованием.

В нашей стране организовано промышленное производство регенерированного молока по двум способам: способом смешивания сухого обезжиренного молока и других сухих компонентов с эмульгированными жирами и способом высушивания молочно-жировой основы с последующим смешиванием ее с другими сухими компонентами.

4.4.3.1 Регенерированное молоко, получаемое способом сухого смешивания компонентов  

Регенерированное молоко, получаемое путем смешивания сухого обезжиренного молока, кукурузного или картофельного крахмала и других сухих компонентов с эмульгированными животными и гидрогенизированными растительными жирами и биологически активными веществами, представляет собой мелкий сухой порошок белого цвета с легким кремовым оттенком, однородный по составу (допускаются застывшие частички жира и незначительное комкование), с чистым вкусом (допускается слабовыраженный вкус компонентов).

В зависимости  от назначения регенерированное молоко подразделяют на молоко регенерированное для телят с 7-дневного возраста, молоко регенерированное для телят с 20-дневного возраста, молоко регенерированное для поросят, молоко регенерированное для ягнят.

Регенерированное молоко должно отвечать требованиям, указанным в таблице.

 Таблица - Физико-химические, микробиологические показатели        регенерированного молока

         

          Показатель

                 Для телят

Для поросят

Для ягнят

с 7-дневного возраста

С 20-дневного возраста

Массовая доля, %

  влаги, не более

  жира, не менее

  белка, не менее

5

14,5

28

5

14,5

24

5

24,5

25,5

5

18

Массовая доля витамина С, мг%, не менее

2,5

2,5

2,5

2,5

Кислотность, °Т, не более*

21

21

19

18

Индекс растворимости,

см3 сырого осадка, не более

0,8

1,0

0,9

0,8

Общее количество микроорганизмов

в 1 г продукта, не более

100 000

100 000

100 000

100000

Бактерии группы кишечной палочки

в 0,1 г продукта

не допускаются

Патогенные микроорганизмы

не допускаются

Консистенция

Мелкий сухой порошок, однородный по составу. Допускаются застывшие частички и незначительное комкование

Вкус и запах

Чистый, со слабовыраженным привкусом компонентов

Цвет

Белый с легки кремовым оттенком

_____________________

* В случае использования сухой молочной сыворотки при производстве регенерированного молока для телят кислотность продукта должна быть не более 25 °Т.

Регенерированное молоко состоит из жиров, легкоусвояемых азотистых веществ, минеральных солей, витаминов, антибиотиков, способствующих высокой энергетической ценности и хорошему усвоению продукта.

Рецептура регенерированного молока приведена в таблице.

В состав рецептур входят различные виды премиксов – сложных смесей эмульгирующих веществ, витаминов, антибиотиков, минеральных солей и наполнителей. 

Таблица - Расход сырья, кг на 1000 кг регенерированного молока

            Сырье

Для телят

Для по-

росят

Для яг-

нят

с 7-дневного

  возраста

с 20-дневного

   возраста

1

2

3

4

5

6

7

8

Молоко сухое обезжиренное

810

690

500

710

670

745,5

792

802

Сыворотка молочная сухая

(подсырная или творожная)

120

120

40

Мука пшеничная

90

Мука соевая

100

Крахмал (картофельный или

кукурузный)

24,975

24,975

34,975

10,960

10,960

Жир говяжий

40

40

40

195

195

Жир свиной

40

40

40

195

195

70,95

40

Жир кулинарный

50

50

50

40

40

70,95

170

101,5

Жир костный

30

30

Антиокислитель

0,025

0,025

0,025

0,04

0,04

0,3

0,3

0,3

Премикс эмульгирующий

20

20

20

20

20

20

20

20

Премикс витаминный

10

10

10

10

10

10

10

10

Премикс минеральный

5

5

5

14

14

5

5

5

Допускается использовать препараты витаминов, антибиотиков и микроэлементов любой концентрации при условии пересчета их количества. Общее количество премиксов регулируется за счет наполнителей.

Основным компонентом, применяемым в производстве различных видов регенерированного молока, является сухое обезжиренное молоко. Предусмотрено использование сухого обезжиренного молока распылительной сушки. Допускается использование не более 10 % сухого обезжиренного молока пленочной сушки.

Использование сухого обезжиренного молока распылительной сушки повышает усвояемость продукта на 2-3 %.

В целях уменьшения расхода сухого обезжиренного молока рекомендуется заменять часть его другими белковыми компонентами (маисовой мукой, декстрозой, мясными и рыбными гидролизатами). Предложены рецептуры регенерированного молока с частичной заменой сухого обезжиренного молока сухой молочной сывороткой, гидролизными кормовыми дрожжами и пшеничной мукой. Зоотехническая оценка такого регенерированного молока показала возможность применения полученного продукта, начиная лишь с 35-го дня жизни телят.

В производстве регенерированного молока используют смесь очищенных и стабилизированных животных (говяжий, свиной и костный жир высшего и первого сортов) и гидрогенизированных жиров.

Роль эмульгирующих веществ в регенерированном молоке выполняют фосфатидные концентраты и дистиллированные моноглицериды.

В качестве витаминизирующей добавки к регенерированному молоку применяют холин-хлорид. Водный раствор холин-хлорида представляет собой прозрачную, бесцветную или слегка окрашенную в желтый цвет жидкость со слабым запахом аминов, содержащую около 70 % триметил-β-оксиэтиламония хлорида.

Кроме того, можно использовать кристаллический холин-хлорид, представляющий собой очень гигроскопичный, легкорастворимый в воде, спирте и практически нерастворим в эфире, хлороформе, бензоле белый порошок с характерным запахом аминов. Его применяют в производстве регенерированного молока в виде водного 65 %-ного раствора.

Добавление в небольших количествах антиокислителя повышает стойкость жиров, задерживает процесс окисления и, следовательно, их прогоркание, способствует сохранению в низ витаминов и полиненасыщенных жирных кислот. В качестве антиокислителя используют бутилокситолуол и сантохин.

Для улучшения сыпучести регенерированного молока в него добавляют картофельный или кукурузный крахмал. Технологический процесс производства регенерированного молока, получаемого способом смешивания компонентов, в общем виде можно представить следующим образом:

                                         Приемка сырья  

                                                                                                                    

Очистка и хра-  Очистка и        Приготовление    Приготовление    Подготовка 

нение сухого     хранение су-    сухих премик-     эмульгирующих   жировых

обезжиренного  хой сыворот-   сов                        премиксов             компонен-

молока                ки                                                                                  тов

            Приготовление                                                Приготовление смеси

             смеси сухих компонентов                                  эмульгированных жиров

                                      

                                         Приготовление регенерированного

                                                            молока

                                                    Охлаждение                              

Фасование

 


Хранение

Сухие компоненты (сухое обезжиренное молоко, сухую молочную сыворотку, крахмал, пшеничную и соевую муку, метионин), используемые в производстве регенерированного молока, после приемки направляют в складское помещение для хранения и переработки.

Поступающие со склада сухую молочную сыворотку, крахмал, пшеничную и соевую муку, метионин, сухие премиксы раздельно загружают в воронку. Из разгрузочной воронки сухие компоненты норией направляют в центробежный очиститель для отделения посторонних включений, после чего они поступают в дозировочные камеры, снабженные указателями уровня. Сухие компоненты извлекаются из бункеров и подаются поочередно на автоматические весы, снабженные электромеханическим счетчиком. Отвешенные количества каждого компонента направляют в горизонтальный смеситель. Сухие компоненты перемешивают специальной мешалкой. Для достижения равномерного распределения компоненты перемешивают в течение 12 минут. Увеличение продолжительности перемешивания ведет к нарушению однородности смеси из-за сепарации тяжелых частиц.

Смесь сухих компонентов норией подают в распределительную камеру, снабженную указателе уровня и соединенную с автоматическими весами.

Процесс приготовления сухой смеси компонентов осуществляется циклически: продолжительность цикла 12 мин., количество смеси за один цикл 0,5 т.

Жиры поставляют в жидком или твердом состоянии. Бочки с жиром направляют в туннели для плавления. Поступающие в картонных коробках жиры вручную извлекают и по ступенчатому конвейеру подают в баки-плавители. Расплавленные при температуре 55-60 °С жиры из бочек и баков-плавителей перекачивают в емкости для резервирования жиров. В эти же емкости перекачивают жиры, поступающие по договоренности с поставщиком в автомобильных или железнодорожных цистернах.

Учет количества жиров, поступающих из цистерн и бочек в емкости, ведется с помощью объемного счетчика. Жиры в емкостях хранят в течение 6-7 дней, после чего запас жиров возобновляют.

Прогоркание жира, хранящегося при температуре 55-60 °С, предупреждают внесением антиокислителя, который предварительно смешивают с небольшим количеством расплавленного жира. Для этого часть жира из емкостей или баков-плавителей перекачивают дозирующим насосом в смеситель-эмульгатор,  в который одновременно вручную вносят антиокислитель из расчета 20 г антиокислителя на 100 кг жира. Жидкий жир и антиокислитель перемешивают механической мешалкой в течение 5-6 мин., после чего смесь жира и антиокислителя перекачивают для полного смешивания в одну из секций многосекционного контейнера.

На автоматических весах, снабженных счетчиком, отвешивают определенные рецептурой количества жиров и жидкого эмульгирующего премикса, поступающих из отделений многосекционного контейнера, и направляют в смесители-эмульгаторы (емкости по 300 л, работающие поочередно). Смесители-эмульгаторы для приготовления жидкого эмульгирующего премикса и для смешивания жиров с антиокислителями имеют вместимость 80 л.

Смесь жиров и эмульгирующего премикса перемешивают в течение 5 минут, благодаря чему обеспечивается эмульгирование жиров, используемых при производстве различных видов регенерированного молока.

Температура жиров, находящихся в емкостях, ваннах и контейнере, постоянно поддерживается в пределах 55-60 °С. Повышение или понижение температуры жиров приводит к порче жира или его застыванию.

Одновременно с приготовлением смеси жиров и смеси сухих компонентов готовят премиксы, входящие в рецептуры различных видов регенерированного молока.

Свиной топленый жир, используемый в качестве наполнителя жидкого эмульгирующего премикса, объемным шестеренным насосом подают в контейнер автоматических весов и далее в смеситель. В расплавленный свиной жир, находящийся в смесителе, вносят поочередно антиокислитель, дистиллированные моноглицериды и фосфатидные концентраты.

Бочки или банки с фосфатидными концентратами плавят в нагревателях при температуре 65-70 °С. Смесь компонентов тщательно перемешивают механической мешалкой.

Жирорастворимые витамины и жидкий холин-хлорид взвешивают на автоматических весах в специальном контейнере и вручную вносят в смеситель. Готовый премикс перекачивают в одно из отделений многосекционного контейнера или в бочки, где он хранится до употребления.

Сухие компоненты, используемые в качестве наполнителей для отдельных видов сухих премиксов, взвешивают на платформенных весах и вручную из мешков высыпают в бункер, откуда норией подают в смеситель горизонтального типа. В этот же смеситель вручную вносят взвешенные на автоматических весах микроэлементы, витамины, антибиотики. Смесь сухих компонентов перемешивают механической мешалкой в течение 12 минут. Готовые сухие премиксы подают к загрузочной воронке для приготовления регенерированного молока или на склад.

В процессе приготовления регенерированного молока производят дозировку сухого обезжиренного молока, сухих компонентов и смешивание их с подготовленными жирами.

Сухое обезжиренное молоко, поступающее из склада, вручную загружают в приемную воронку, откуда норией подают на центробежный очиститель для измельчения комочков молока и удаления посторонних включений. Очищенный порошок подается в распределительную камеру, снабженную указателем уровня.

Забор сухого молока и смеси сухих компонентов из отдельных секций распределительной камеры осуществляют шнековыми экстракторами, которые подают сухие продукты на автоматические весы. Взвешенные сухие продукты направляют в горизонтальный смеситель, в который одновременно подают смесь жиров дозирующим объемным насосом. За один рабочий цикл (12 мин.) в смесителе приготавливается 1000 кг регенерированного молока.

Из горизонтального смесителя регенерированное молоко подают в смесительный цилиндр, в котором быстро вращающиеся ножи сообщают ему турбулентное движение. Частицы продукта движутся со скоростью до 60 м/с. Из смесительного цилиндра продукт выходит по спирали хорошо перемешенным в виде гомогенной массы.

Выгружаемый из смесительного цилиндра продукт имеет температуру 30-45 °С и содержит не полностью кристаллизованный жир. Хранение такого продукта затруднительно, т.к. частицы жира при охлаждении соединяются между собой и превращают продукт в монолит. Чтобы предотвратить это, регенерированное молоко быстро охлаждают до температуры 5-7 °С в охлаждающей камере, благодаря чему жир кристаллизуется, что положительно влияет на получение продукта хорошей сыпучести и растворимости и исключает комкование регенерированного молока.

Охлажденный продукт под действием веса оседает на дно охлаждающей башни и поступает на фасование. Продукт упаковывают в четырех- и пятислойные бумажные непропитанные мешки вместимостью 25 кг. Для создания герметичности и предохранения продукта от увлажнения применяют вкладыши из нестабилизированного полиэтилена высокого давления.

Хранят регенерированное молоко в неотапливаемых помещениях, относительная влажность воздуха в которых не более 85 %, при температуре на 5-7 °С ниже точки плавления используемых в производстве жиров. Рекомендуемый срок хранения продукта при этих условиях не более 6 месяцев.

Рис. Технологическая схема линии для производства регенерированного молока  методом сухого смешивания:

1- плавитель жира; 2 – насос; 3 - весы для жира; 4 – бункер для сухих премиксов; 5 – насос высокого давления; 6 – мерники для жира; 7, 10 – промежуточные емкости; 8 – бункер для сухого молока; 9 – весы; 11 – смеситель; 12 – котел для эмульгирующего премикса; 13 – фасовочно-упаковочный агрегат; 14 – емкость для жирофосфатидной смеси.

4.4.3.2 Регенерированное молоко, получаемое путем высушивания

смеси компонентов

Регенерированное молоко представляет собой мелкий однородный порошок, получаемый путем высушивания на распылительных сушильных установках смеси, приготовленной из сгущенного обезжиренного молока, или смеси его с пахтой и эмульгированных жиров с последующим смешиванием сухой молочно-жировой основы с другими компонентами. Оно предназначено для замены цельного молока при выпойке телят с 7- и 20-дневного возраста.

По основным показателям оно отвечает тем же требованиям, что и регенерированное молоко, получаемое путем сухого смешивания.

Допускается заменять до 30 % сухих веществ обезжиренного молока пахтой, полученной при выработке сладкосливочного масла.

Схема  технологического процесса может быть представлена следующим образом:

                                       Приемка сырья

Хранение     Приготовление    Очистка,                Приготовление       Хранение

сухих ком-   сухих                    охлаждение           эмульгирующего    жировых

понентов      премиксов            и хранение             премикса                 компо-

                                                    молочного сырья                                   нентов

 

Пастеризация

обезжиренного

молока

Сгущение

 


Приготовление

смеси для сушки

Эмульгирование

или гомогенизация

Сушка смеси

Приготовление

регенерированного

молока

Фасование

Информация в лекции "3.13 Скульптура высокого классицизма" поможет Вам.

Хранение

Последовательность проведения приемки, оценки, хранения до переработки жиров, сухих и других компонентов аналогична последовательности процессов в рассмотренной ранее схеме производства регенерированного молока. Аналогично этой же схеме производство жидкого (эмульгирующего) и сухих (витаминного и минерального) премиксов.

Обезжиренное молоко получают непосредственно на заводе путем сепарирования подогретого до температуры 40 °С молока, а также принимают от поставщиков. Пахту, полученную при выработке масла методом сепарирования, направляют непосредственно на сгущение. Если по условиям производства необходимо промежуточное хранение молочного сырья, то его охлаждают до 4-6 °С. Если кислотность обезжиренного молока составляет       22 °Т, а кислотность пахты – 24 °Т, их нормализуют свежим обезжиренным молоком до кислотности 20 °Т. Пастеризуют молоко или смесь его с пахтой при температуре 85-95 °С и подают на сгущение до 42-45 % сухих веществ. Затем смесь направляется в емкость для смешивания с остальными компонентами. Смесь гомогенизируется при t 55-70 °С и давлении 10-12 МПа, высушивается на распылительных сушилках с t входящего воздуха 180-185 °С, выходящего 85-90 °С, охлаждается до 20 °С и по рецептуре смешивается с остальными сухими компонентами.

Свежие статьи
Популярно сейчас