3 Тепловые и центробежные методы обработки молочной сыворотки

2021-03-09 СтудИзба

3.1  Тепловые и центробежные методы обработки молочной сыворотки

3.1.1 Тепловые методы

Тепловые методы обработки применяют для охлаждения сырья с целью сохранения ее качества при предварительном резервировании, высокотемпературная обработка с целью пастеризации, выделения сывороточных белков и т.д.

Охлаждение. Эта технологическая операция в значительной мере предотвращает развитие нежелательных микробиологических процессов при временном хранении сырья и продуктов, в частности в случаях, когда их переработка, использование или реализация задерживаются. Охлаждение необходимо проводить немедленно после получения молочной сыворотки или после ее сепарирования, не допуская обсеменения посторонней микрофлорой.

Для охлаждения можно использовать охладительные установки любой конструкции. Охлаждение непосредственно в танках дает гораздо меньший эффект, так как протекает медленно и затягивается на длительное время, в течение которого в сыворотке происходят нежелательные процессы, приводящие к снижению ее качества. Наилучшие результаты дает охлаждение в сочетании с пастеризацией 

Пастеризация. Процесс пастеризации обусловлен необходимостью подавления развития нежелательной микрофлоры, источниками которой могут быть специально вводимые закваски при производстве основного продукта. Возможно также обсеменение посторонней микрофлорой при сборе и хранении молочного сырья. Кроме того, при пастеризации подсырной сыворотки инактивируются остатки сычужного фермента, присутствие которого в ряде случаев при дальнейшей переработке молочной сыворотки нежелательно.

В зависимости от режимов пастеризация может быть длительной – при температуре 63 – 65 оС с выдержкой 30 мин, кратковременной длительной – при температуре               72 – 76 оС с выдержкой 15 – 20 с и моментальной длительной – при температуре 85 оС без выдержки. Основным критерием надежности режимов пастекризации служит уничтожение возбудителя туберкулеза, являющегося наиболее устойчивым среди патогененных неспорообразующих бактерий. Установлено, что разрушение фермента фосфатазы в молоке происходит после отмирания неспорообразующих патогенных бактерий. Например, при температуре 75 оС возбудитель туберкулеза погибает через        10 – 12 с, а фосфатаза при этой температуре разрушается только через 23 с. В связи с этим считают, что если реакция на фосфатазу отрицательная, то в пастеризованном молоке погибают все неспорообразующие патогенные бактерии. На предприятиях для определения эффективности пастеризации поэтому применяют фосфатазную пробу.

Процесс пастеризации и высокотемпературный нагрев (температура и продолжительность) молочной сыворотки имеет некоторые особенности в сравнении с цельным или обезжиренным молоком. Это обусловлено тем, что при температуре, начиная с 60 – 65°С (порог тепловой денатурации сывороточных белков) и выше, в пластинчатых пастеризаторах на греющих поверхностях интенсивно образуется трудноудаляемый пригар. Поэтому на практике рекомендуется использовать трубчатые пастеризационные установки, которые легко поддаются разборке для ручной чистки. В этих аппаратах сыворотку целесообразно подогревать до температуры не более 60 – 65 °С. Для подогрева до более высокой температуры используется непосредственный ввод пара (при необходимости через специальные фильтры). Таким образом производят нагрев сыворотки до температуры 91 – 95 °С для коагуляции сывороточных белков в процессе производства молочного сахара. Молочную сыворотку подогревают в две стадии: до        60 – 65 °С в трубчатом подогревателе и направляют в резервуар (ванну) для отваривания альбумина, а затем путем подачи пара через паровой барботер. Подогрев сыворотки лишь путем прямой подачи пара через барботер нежелателен, так как при этом сыворотка разбавляется паровым конденсатом, что в дальнейшем приводит к увеличению времени и затрат энергии на ее выпаривание, а следовательно, и к увеличению себестоимости конечного продукта.

Рекомендуемые файлы

Пастеризацию молочной сыворотки на практике проводят по одному из режимов: низкотемпературному (медленному), то есть при температуре 63 – 65 °С с выдержкой      30 мин, или быстрому при температуре 72 °С с выдержкой 15 – 20 с.

Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. При пастеризации по первому режиму не происходит интенсивного образования пригара на греющих поверхностях пастеризационных аппаратов, однако метод требует значительных затрат времени или дополнительных емкостей для выдержки сыворотки при температуре пастеризации. При пастеризации по второму режиму процесс происходит достаточно быстро, однако требуется более частая чистка пастеризационных установок от пригара. Тот или иной метод пастеризации молочной сыворотки используют в зависимости от конкретных условий на производстве.

3.1.2 Центробежные методы обработки

Неосветленная молочная сыворотка представляет собой грубодисперсную суспензию, состоящую из дисперсионной среды - собственно сыворотки и дисперсной фазы — агломератов денатурированного белка с включением частиц жира, минеральных солей и друга компонентов.

Суспензию можно разделить путем самопроизвольного или управляемого отстоя, фильтрацией через перегородку, проницаемую для дисперсионной среды, а также в центрифугах, сепараторах или циклонах.

Метод отстоя. Наиболее быстро хлопья белка оседают после коагуляции хлоркальциевым способом, а наиболее медленно - после тепловой денатурации, что обусловлено размером и плотностью белковых частиц. Средняя скорость оседания хлопьев белка, установленная экспериментально, составляет 0,0004 м/с. Необходимую продолжительность отстоя можно определить по формуле:

τ = Н/υ,

где: τ - продолжительность отстоя, с;

Н - высота отстойника, м;

υ - скорость оседания хлопьев, м/с.

Так, для резервуара, используемого в промышленности, высотой 3 м необходимая продолжительность отстоя, рассчитанная по скорости оседания хлопьев, составляет          90 – 120 мин.

После декантации (слива) верхнего слоя осветленной сыворотки остается масса, содержащая отстоявшийся белок, называемый альбуминное молоко. В нем содержится      6 – 10 % сухих веществ, в том числе до 5 % белка. Несмотря на распространение в промышленности (особенно при производстве молочного сахара), данный способ выделения белков из сыворотки является наименее эффективным.

Недостатки способа отстоя. Удаляется только 80 – 85 % скоагулировавшегося сывороточного белка (недостаточная очистка сыворотки); с осадком теряется 10 – 15 % сыворотки; процесс длителен, емкости для отстоя занимают до 50 % площади производственных цехов. Метод отстоя можно рекомендовать только для предварительного выделения белковых хлопьев.

Фильтрация. При фильтровании предварительно отстоявшейся сыворотки через фильтровальную ткань типа бельтинг с намывом слоя тонкоразмолотого диатомита (наполнитель) получают прозрачный фильтрат с содержанием не более 100 мг взвешенного осадка в 100 мл. Отделение белков из сыворотки без предварительного отстоя и наполнителей (жесткий каркас) малоэффективно. Для фильтрации используют рамные фильтр-прессы. Остаточное количество взвешенных частиц не превышает 10*102 мг/л, фильтр-пресс непрерывно работает в течение 2 – 2,5 ч. Влажность осадка 40 – 60 %. Для получения альбуминного творога влажностью 80 % применяют фильтрацию альбуминного молока через бязь (в мешочках или пресс-тележке).

Центробежные методы (сепарирование, центрифугирование) используются для выделения из молочной сыворотки жира, казеиновой пыли, скоагулированных сывороточных белков, отделения кристаллов молочного сахара, и некоторых других технологических процессов.

Сепарирование. Сепарирование молочной сыворотки используют на двух этапах её промышленной переработки:

1 - для выделения молочного жира и казеиновой пыли (обезжиривание)

2 - для отделения скоагулированных сывороточных белков (осветление).

Молочный жир и сывороточные белки являются одними из важных в энергетическом и биологическом отношениях компонентов молочной сыворотки. Их извлекают и используют, прежде всего, для пищевых целей. Кроме того, в некоторых технологических процессах промышленной переработки молочной сыворотки удаление жира и белков необходимо для обеспечения качества получаемого продукта (производство напитков, молочного сахара).

На практике молочная сыворотка, получаемая при производстве натуральных сыров и жирного творога, подвергается обязательному сепарированию, а при получении молочного сахара – очистке от сывороточных белков.

В процессе сепарирования выделяют жировые шарики диаметром выше 1 мкм и частицы казеина эквивалентным диаметром 12 мкм. Казеиновую пыль можно извлекать из сыворотки отстоем, фильтрацией и центрифугированием. Для извлечения казеиновой пыли отстоем сыворотку выдерживают в резервуарах в течение 2 – 3 ч, затем верхний слой сливают.

Недостатки способа: требуются специальные резервуары, он длителен по времени, изменяются состав и свойства сыворотки в результате брожения, снижается качество казеиновой пыли.

Удаление казеиновой пыли фильтрацией затруднительно, так как частицы забивают поры фильтров и трудно отделяются от фильтровальной ткани.

Наиболее эффективный способ удаления казеиновой пыли – центробежный с использованием саморазгружающихся сепараторов.

Для выделения жира из сыворотки применяют только центробежный способ – сепарирование. Качество его улучшается с повышением температуры.

Из сыворотки жир извлекается труднее, чем из молока, что обусловлено высокой дисперсностью жировых шариков и наличием казеиновой пыли. Только при хорошо организованном процессе сепарирования можно достичь в обезжиренной сыворотке остатка жира 0,05 %. Обычно в большинстве случаев содержание остатка жира составляет 0,1 %. Молочный жир выделяется из сыворотки в виде сливок, называемых подсырными.

Молочную сыворотку, как правило, сепарируют при 35 – 40°С непосредственно после удаления ее из сыроизготовителя, то есть без предварительного подогревания. Допускается хранение подсырной сыворотки перед сепарированием не более 24 ч при температуре 8 – 10°С. В этом случае перед сепарированием сыворотку вновь рекомендуется подогреть до 35 – 40°С. Творожную сыворотку хранить не рекомендуется. Сливки, полученные в результате сепарирования, немедленно охлаждают до температуры 3 – 5°С.

Для выделения из молочной сыворотки жира и казеиновой пыли используют специальные сепараторы комбинированного типа. Барабан такого сепаратора имеет два пакета тарелок: осветлительный и разделительный, между которыми устанавливается межсекционная разделительная тарелка. Такие сепараторы выполняются с центробежной периодической выгрузкой осадка, чтобы обеспечить возможность дальнейшей переработки получаемого казеинового осадка.

Саморазгружающиеся сепараторы-сливкоотделители для молока также могут применяться для обезжиривания сыворотки, но их производительность в этом случае должна быть снижена на 15 – 20 %.

Применение сепараторов-сливкоотделителей с ручной периодической выгрузкой осадка для выделения из молочной сыворотки жира и казеиновой пыли нецелесообразно, т.к. продолжительность непрерывной работы сепаратора не превышает 0,5 часа из-за быстрого заполнения шламового пространства барабана осадком и дальнейшее употребление казеинового осадка в этом случае проблематично.

Центрифугирование. Средняя величина разделяемости суспензии "сыворотка -хлопья белка" при кислотно-щелочном способе коагуляции белка и температуре центрифугирования 85 – 90 °С составляет 0,10*10-6 усл. ед.; при безреагентном (сгущенная в 5 раз сыворотка) - 0,47*10-6  –  0,18*10-7 усл. ед.

Наиболее эффективным способом разделения суспензии для промышленного использования является центробежный. Для осуществления процесса выделения белковых хлопьев из сыворотки в потоке необходимы сепараторы с механическим удалением осадка.

Для выделения скоагулированных белков используют сепаратор А1-ОТС с периодической центробежной выгрузкой осадка. Разделение рекомендуется проводить при температуре сыворотки 40 – 60°С. Полученную белковую массу необходимо немедленно охладить или направить на переработку. В настоящее время для очистки сыворотки от хлопьев скоагулировавшего белка выпускают специальный саморазгружающийся сепаратор марки Ж5-ОТС.

3.2 Консервирование

Для сохранения первоначальных свойств сыворотки и некоторых полуфабрикатов помимо пастеризации и охлаждения могут применяться различные способы консервирования.

В основе консервирования лежит прекращение жизнедеятельности микроорганизмов, которые могут вызвать порчу продуктов, или прекращение биохимических процессов, происходящих в продуктах под влиянием ферментов, а также торможение окислительно-восстановительных реакций.

Методы консервирования ВМС: пастеризация, охлаждение, введение консервантов, сгущение, сушка или сочетание различных способов  (введение консервантов + сгущение, сгущение + охлаждение, введение консервантов + сгущение + охлаждение, пастеризация + сгущение + охлаждение и др. ). Применение того или иного способа консервирования или их сочетания определяется назначением продукта, возможностями предприятия и экономическими соображениями.

3.2.1 Введение консервантов

Доступными и недорогими консервантами, являются: аскорбиновая кислота, свекловичный сахар, формалин (формальдегид), перекись водорода, поваренная соль, сорбиновая кислота.

Формалин и перекись водорода используют для консервирования натурального молочного белково-углеводного сырья. 40 % формалин вводят в количестве 0,025 %; 30 % перекись водорода – 0,03 %. Перекись водорода и формалин как консерванты для продуктов питания не используют, за исключением молочного сахара. При производстве молочного сахара перекись водорода инактивируется на стадии очистки сыворотки, а формалин отходит с межкристальной жидкостью (мелассой). Готовый продукт не содержит консервантов. Перекись водорода разлагается после 45 – 50 ч хранения сырья. Формалин сохраняется в сырье более 3 суток.

Сорбиновую кислоту применяют для консервирования как натурального, так и сгущенного молочного белково-углеводного сырья. При этом консервированное сырье можно использовать в производстве различных пищевых продуктов (хлебобулочных, макаронных, кондитерских, мясных и др.). Оптимальная доза сорбиновой кислоты 0,05 % от массы концентрированного сырья с массовой долей сухих веществ (СВ) 13 и 20 %, и 0,1 % от массы концентрированного сырья до 30 % СВ и сгущенного сырья до 40 % СВ. Раствор консерванта готовят при температуре 55 – 65 °С за 30 мин до внесения в основную массу сыворотки. Сорбиновая кислота оптимальной дозой до 0,1 % может быть рекомендована и для консервирования натуральной подсырной и творожной сыворотки. Срок хранения увеличивается до 5 суток при температуре не более 20 °С.

Свекловичный сахар в продукте значительно замедляет процесс порчи. Поэтому предложен способ производства консервированной сыворотки с сахаром с массовой долей СВ 52,5 и 65 % («Сыворотка молочная концентрированная»). Свекловичный сахар вносят в сгущенную молочную сыворотку сразу после сгущения. Далее после перемешивания концентрат быстро охлаждают до температуры 28 – 30 °С и в него вносят затравку (измельченный рафинированный молочный сахар) в количестве 0,03 % с целью получения мелких кристаллов лактозы и затем вновь охлаждают до 8 – 10 °С.

Поваренная соль является неплохим консервантом для многих пищевых, в том числе молочных продуктов. Однако для консервирования молочного сырья ее применяют редко, так как получаемая соленая молочная сыворотка имеет ряд отрицательных технологических и органолептических свойств: не поддается сушке, ухудшает кристаллизацию молочного сахара в процессе технологии его производства и органолептические показатели, приводит к преждевременному износу вакуум-выпарных аппаратов вследствие коррозии греющих стенок и др.

3.2.2 Сгущение

Консервирующее воздействие в процессе сгущения молочного сырья достигается за счет повышения осмотического давления и накопления молочной кислоты. Так в натуральной сыворотке осмотическое давление составляет 0,74 МПа. Следовательно, находящиеся в молочном белково-углеводном сырье микроорганизмы с внутриклеточным давлением 0,6 МПа имеют оптимальные условия для своего развития не только по температуре, но и давлению окружающей среды. Этим объясняется быстрая порча сырья.

Так при сгущении молочной сыворотки в 5 раз (массовая доля сухих веществ –  25 %) осмотическое давление составляет 7,4 МПа, что создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов (осмотическое давление более чем в 10 раз выше по сравнению с внутриклеточным давлением микроорганизмов). Кроме того сгущают сыворотку при 60 – 65 °С, что обеспечивает пастеризацию продукта. При сгущении подсырной сыворотки в 8 – 10 раз, а творожной – в 3  – 5 раз повышается кислотность до 100 °Т и выше за счет концентрации молочной кислоты, что оказывает ингибирующее действие на микроорганизмы.

Таким образом, повышение концентрации сухих веществ в сыворотке до 40 и     60 % позволяет сохранить этот продукт в течение 5 – 30 суток при температуре 20 – 25 °С, а при температуре 2 – 5°С сроки хранения увеличиваются соответственно до 30 и             60 суток.

Концентрирование молочного сырья (удаление части воды) осуществляют различными способами: выпариванием, вымораживанием (криоконцентрирование) и путем обратного осмоса (гиперфильтрацией).

Степень сгущения определяется требованиями потребителей (текучая консистенции. пастообразная (тестообразная) и твердая (блок) и техническими возможностям вакуум-выпарных аппаратов.

Теоретически, с учетом растворимости лактозы, предельная концентрация сухих веществ в сгущенной сыворотке текучей консистенции (без кристаллизации лактозы) при 20 – 25 оТ составляет 30 – 35 %, а при температуре 5 – 10 ˚С – 20 – 25 %.

Для производства сухой сыворотки методом пленочной сушки необходимо сгущение молочной сыворотки в 3 – 5 раз (18 – 20 % СВ), методом распылительной в         7 – 9 раз (35 – 55 % СВ); молочного сахара  – в 10 раз (60 – 65 % СВ).

Режимы сгущения. Технологическими параметрами, определяющими процесс сгущения сыворотки, являются температура и продолжительность сгущения.

Для максимального сохранения нативных свойств компонентов молочного сырья минимальная температура сгущения 50 – 60 °С, что можно достичь при создании разрежения 1,15 – 2 Па. С точки зрения продолжительности процесса наиболее желательным является непрерывный процесс с минимальной продолжительностью теплового воздействия. Так, в производстве молочного сахара оптимальная продолжительность сгущения составляет 4 ч.

3.2.3 Сушка

В процессе производства сухих молочных продуктов гибнет практически вся микрофлора и создаются неблагоприятные условия для ее дальнейшего развития в готовом продукте. При температуре 20 °С и относительной влажности не выше 80 % сухие молочные продукты не претерпевает существенных изменений в течение 6 месяцев.

Молочное сырье сушат на сушилках различной конструкции (распылительные, вальцовые, сублимационные, с виброкипящим слоем, с инертными носителями и др.) и разной производительности. В отечественной и зарубежной практике довольно широкое распространение получили сушилки распылительные, несколько меньшее — вальцовые. Сушилки других конструкций находят пока ограниченное применение.

Распылительные и вальцовые сушилки имеют положительные стороны и недостатки. Распылительный способ обеспечивает получение продукта высокого качества. Его применяют на крупных специализированных заводах и цехах переработки молочной сыворотки. Недостаток - распылительные сушилки громоздки, требуют значительных энергетических затрат.

Вальцовые — характеризуются простотой аппаратурного оформления, небольшими размерами, меньшими энергозатратами по сравнению с установками, применяемыми при распылительном способе сушки. Недостатки – готовый продукт имеет более низкую растворимость и худший вид (наличие комочков). Однако на практике это не имеет принципиального значения (за исключением особых случаев), а иногда играет даже положительную роль.

Технологические режимы сушки сыворотки:

Содержание сухих веществ в сгущенной сыворотке перед сушкой (в %):

Пленочная сушка

20

Распылительная сушка

40

Сублимационная сушка

50

Сушка на инертных носителях

50

3.2.4 Криоконцентрация

При сгущении в вакуум-выпарных аппаратах в молочной сыворотке происходят сложные физико-химические изменения. Вследствие длительного теплового воздействия в ней частично денатурируют и коагулируют белки. В сыворотке появляется хлопьевидный осадок, теряется часть витаминов и ферментов. Изменяются вкусовые свойства продукта. На греющих стенках вакуум-выпарного аппарата появляется трудноудаляемый пригар. Сгущение соленой сыворотки практически невозможно из-за коррозии стенок аппарата при высокой температуре.

В этой связи особое внимание заслуживает метод криоконцентрирования. Процесс криоконцентрирования (вымораживание воды) протекает при низких температурах (0 – минус 15 °С), что позволяет максимально сохранить свойства исходного продукта, но из-за больших потерь сухих веществ со льдом (до 20 %) и высокой стоимости оборудования не нашел широкого применения. Этот способ концентрирования нашел практическое применение в зарубежной и отечественной практике для опреснения морской воды, концентрирования фруктовых соков и пищевых жидкостей животного происхождения.

В настоящее время способ криоконцентрации все шире используется для обработки пищевых жидкостей растительного происхождения. Развитие технологии этого способа и техники позволило начать его исследование для обработки цельного и обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Особый интерес представляет возможность использования криоконцентрации при переработке молочной сыворотки.

Данный метод может оказаться также целесообразным при сгущении таких продуктов, как обогащенная молочная сыворотка, в которой важно сохранить культуру ацидофильной палочки в живом виде.

Криоконцентрация включает в себя две основные технологические операции: образование смеси кристаллов льда с концентратом и разделение полученной суспензии. Для первой операции используют кристаллизаторы различных типов, для второй – сепарационные установки (центрифуги, фильтр-прессы, разделительные колонки и др.). Эти операции могут выполняться в одном устройстве, возможна и многоступенчатая обработка.

Преимущества метода криоконцентрирования – снижение коррозии аппаратов, уменьшение бактериальной обсемененности пищевого продукта. Кроме того, подсчет затрат на отбор тепла при кристаллизации и нагрев пищевых жидкостей при выпаривании показывает, что расходы при выпаривании выше. Кроме того, потери при выпаривании выше и из-за большого температурного градиента. Несмотря на это, до недавнего времени способ криоконцентрации не мог конкурировать с выпариванием из-за больших потерь (до 20 %) сухих веществ со льдом и высокой стоимости оборудования (в 3 – 5 раз выше вакуум-выпарных установок). Последние разработки показали возможность снижения потерь сухих веществ со льдом до допустимых пределов (около 1 % и ниже) за счет применения более современного оборудования и улучшения технологии отделения кристаллов льда от концентрата.

Применение метода сгущения вымораживанием применительно к молочному белково-углеводному сырью может решать дополнительные задачи, в частности:

- сохранение всех ценных качеств исходного сырья в концентрате с восстановлением вкуса, аромата при разбавлении;

- концентрирование соленой и биологически обогащенной молочной сыворотки.

Концентраты молочной сыворотки, полученные методами криоконцентрирования, могут быть использованы в производстве различных продуктов.

3.3  Мембранные методы обработки молочного белково-углеводного сырья

Мембранные методы обработки можно разделить на два основных вида: гиперфильтрация (микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос) и электродиализ. В эту группу методов обработки условно относят ионный обмен, гельфильтрацию, сорбцию - десорбцию.

Сущность мембранных технологий основана на свойствах молочного сырья как гетерогенной системы с выраженной селективностью компонентов по молекулярной, размерам и ионной силе.

В настоящее время наибольший интерес представляют процессы гиперфильтрации, электродиализа и сорбции - десорбции. Ионный обмен и гельфильтрация, хотя и привлекают внимание исследователей, широкого практического применения пока не нашли.

3.3.1. Гиперфильтрация

Гиперфильтрация - физический способ разделения растворов (без превращения фаз) через мембрану с определенным размером пор от 0,001  до 1 мкм.

В зависимости от диаметра пор мембраны происходит разделение находящихся в растворе компонентов: компоненты с размерами менее диаметра пор проходят через мембрану, а компоненты с большими размерами задерживаются. Получаются два раствора с различными компонентами.

Процесс гиперфильтрации основан на принципе обратного осмоса. Часть компонентов раствора, и прежде всего растворитель, за счет давления, создаваемого на раствор, переходит через мембрану, а другая, например белки, задерживается. Происходит концентрация раствора.

Проницаемость всех видов мембран во время работы снижается, за счёт образования на поверхности фильтра слоя раствора с повышенной концентрацией, что приводит к увеличению осмотического давления и гидродинамического сопротивления. Для уменьшения концентрационной поляризации (концентрационного слоя на мембране) раствор энергично перемешивают или резко увеличивают скорость потока (за счёт увеличения давления или турбулентности). В промышленных установках могут устанавливать турбулизаторы. Можно снизить концентрационный слой и увеличить диффузию за счёт  вибрационных установок.

Основные критерии процесса гиперфильтрации определяются избирательностью, проницаемостью, устойчивостью к механическому, химическому и микробиологическому загрязнению мембран.

Гиперфильтрацию в зависимости от пористости (проницаемости) применяемой мембраны и эффективности процесса разделения гетерогенных растворов условно делят на микрофильтрацию, ультрафильтрацию и обратный осмос.

Микрофильтрация

Отличительной особенностью микрофильтрации является использование мембран с диаметром пор 0,1 – 1 мкм (100 – 1000 нм). Она может быть использована для холодной стерилизации молочной сыворотки. Отсутствие мицелл казеина обеспечивает относительно легкое проведение процесса удаления бактерий, которые остаются на мембране. Одновременно из сыворотки извлекается остаточный молочный жир в количестве 0,5 – 1,2  г на   1  л.

Ультрафильтрация

Для проведения ультрафильтрации используют полупроницаемые мембраны диаметром пор от 10 до 100 нм, способные задерживать высокомолекулярные соединения с молекулярной массой от 104 ед. и выше. При ультрафильтрации молочной сыворотки концентрируется белок, а в фильтрат уходят соли и лактоза. В фильтрат переходит около 30% кальция, 90 – калия и натрия, 70 – магния, 80 – хлора и 50 % фосфора, содержащихся в исходной сыворотке. Белки сохраняют свои нативные свойства. Необходимое давление для осуществления процесса ультрафильтрации находится на уровне 0,1 – 1 МПа              (1 – 10 атм). В результате ультрафильтрации получается белковый концентрат (ретентант) и фильтрат (пермеат) – раствор лактозы, минеральных солей и др. низкомолекулярных соединений.

Частным случаем ультрафильтрации является диафильтрация, используемая для получения высокобелковых молочных концентратов. При диафильтрации концентраты, получаемые ультрафильтрацией, разбавляют водой (лучше деминерализованной) и подвергают повторной ультрафильтрации с целью «вымывания» низкомолекулярных компонентов, в частности лактозы и минеральных веществ.

Полупроницаемые мембраны для ультрафильтрации изготавливают из полимерных материалов. Они имеют тонкий (около 0,25 мкм) поверхностный слой (так называемый «активный слой») и микропористую подложку (матрицу) из того же полимера толщиной примерно 50 мкм. Для придания повышенной механической прочности мембрану дополнительно армируют нетканой подложкой из пористого полимера.

Для ультрафильтрации молочного сырья созданы 3 типа полупроницаемых мембран: ацетатцеллюлозные (УАМ – первого поколения), полисульфонамидные на подложке из электроизоляционной бумаги (УМП-II – второе поколение) и на основе циркония и других металлосодержащих веществ с подложкой из графита, которые выдерживают температуру до 400 оС и воздействие различных моющих химических веществ (третье поколение).

Ацетатцеллюлозные мембраны имеют низкую механическую прочность, т.к. изготавливаются без армирующей подложки, и недостаточную термохимическую стойкость. При их мойке предусмотрено использовать дорогостоящий ферментный препарат панкреатин, поэтому при переработке молочного сырья предпрочтение отдают полисульфонамидным мембранам на подложке. Мембраны поставляются потребителям в виде рулона, помещенного в герметично запаянный полиэтиленовый пакет, внутрь которого залит консервант, в ящике из гофрированного картона.

Следует отметить, что как мембраны, так и конструкции ультрафильтрационных установок постоянно совершенствуются.

Обратный осмос

Фильтры, применяемые для ультрафильтрации и обратного осмоса, принципиально различаются лишь размерами пор, они мельче и обеспечивают перенос только растворителя. При обратном осмосе применяют полупроницаемые мембраны диаметром пор от 1 до 10 нм, способные задерживать компоненты раствора с молекулярной массой от 50 ед. и выше.

При обратном осмосе как и при ультрафильтрации требуется преодолевать осмотическое давление фильтруемого раствора, т.к. растворитель переносится в направлении, противоположном возрастанию концентрации растворенного вещества, задерживаемого фильтром. Способом обратного осмоса производят концентрированно практически всех веществ, находящихся в растворе, и выделение чистого растворителя из раствора за исключением некоторого количества одновалентных ионов Na, К, С1. Практически обратный осмос сводится к сгущению раствора.

Преимуществом обратного осмоса перед существующими способами концентрации растворов (например, сгущения в вакуум-выпарных установках) является возможность проведения процесса при любых температурах. Кроме того, затраты энергии при обратном осмосе меньше, чем при использовании других традиционных способов концентрации, а расход тепловой энергии может быть исключен совсем. В связи с этим, применение обратного осмоса особенно целесообразно при выработке пищевых продуктов, где выпаривание при повышенных температурах приводит к нежелательным последствиям.

За рубежом для обработки молочного сырья выпускают специализированные обратноосмотические установки. Хорошие результаты дает совмещение процессов ультрафильтрации и обратного осмоса. Оптимальным считается концентрирование методом обратного осмоса до массовой доли сухих веществ 20 – 30 %.

Одним из перспективных направлений использования обратного осмоса является обработка соленой сыворотки.

3.3.2 Электродиализ

Одним из эффективных способов деминерализации молочной сыворотки является электродиализ. Суть процесса электродиализа заключается в том, что селективная ионитовая мембрана (перегородка), находясь в контакте с раствором, под влиянием электрического поля пропускает ионы одного заряда и служит барьером для ионов противоположного заряда.

При пропускании постоянного (или выпрямленного) электрического тока катионы солей, содержащихся в молочной сыворотке и рабочем растворе, перемещаются по направлению к катоду, а анионы солей – к аноду.

Процессы электродиализного обессоливания и концентрирования протекают одновременно и тесно взаимосвязаны. При изменении направления электрического тока на противоположное процесс будет протекать в обратном направлении. То же произойдет, если поменять местами катионитовые и анионитовые мембраны.

Электронейтральные молекулы других веществ, входящих в состав молочной сыворотки, в электродиализном процессе не участвуют, поэтому при электродиализном обессоливании молочной сыворотки в рабочий раствор переходят только ионы солей, а содержание белков и лактозы не меняется.

Конструкция большинства электродиализаторов многокамерная – из большого числа чередующихся анионо-катионообменных мембран, заключенных между двумя электродами. В начальный период обессоливания сыворотки удаляются практически лишь одновалентные ионы – натрий, калий, хлор, которые наиболее сильно влияют на вкусовые качества сыворотки. Затем, по мере обессоливания, одновременно удаляются анионы фосфорной и лимонной кислот, что приводит к частичной диссоциации комплексов, связывающих ионы кальция и магния. С повышением степени обессоливания скорость удаления из сыворотки двухвалентных катионов возрастает. Молочная кислота удаляется со скоростью, занимающей промежуточное положение между одно- и двухвалентными неорганическими анионами. Однако микроэлементы остаются в сыворотке.

Электродиализ молочной сыворотки не оказывает существенного влияния на качество и содержание сывороточных белков, лактозы и витаминов. Потери белка составляют 2 – 3%, а потери лактозы при уровне деминерализации 90 % составляют 6 %. Одновременно с уменьшением содержания солей происходит снижение титруемой кислотности. Величина рН в процессе обработки практически не меняется. В результате электродиализной обработки органолептические показатели молочной сыворотки значительно улучшаются.

Продукты, полученные с помощью электродиализа, часто используют в качестве основы для заменителей цельного молока. В последнее время разрабатывается комбинированная технология, предусматривающая объединение методов электродиаолиза и ультрафильтрации. При этом получают сухой белковый препарат с максимальной концентрацией белка 35 % и содержащий лактозу и деминерализованный ультрафильтрат. В зависимости от используемого оборудования производственные потери в процессе элпектродиализа могут составить до 10 %.

Гельфильтрация.

Гельфильтрацию применяют для фракционирования сложных биологических систем с целью получения отдельных компонентов в нативном состоянии. В качестве молекулярного сита используют гидрофильные гели – сефадексы: модифицированные декстраны микробиологического происхождения, агарозу и т.д. Благодаря большому количеству ОН-групп в полисахаридной структуре сефадексы сильно набухают в воде. Гели представляют собой неионные материалы, поэтому их можно применять для разделения заряженных и электронейтральных  веществ.

Наиболее широкое применение получили декстрановые гели «Сефадекс» (Швеция). На «Сефадекс» разделяют глобулярные белки с молекулярной массой 700 – 800 тыс. ед.  гели на основе агарозы, например «Сефароза» (Швеция), используют для разделения веществ с молекулярной массой более 800 тыс. ед. синтезирован новый вид гелей – ксерогели (пористые стекла), представляющие собой малонабухающие полимеры.

Процесс гелевой фильтрации осуществляется за счет вымывания частиц разделяемого раствора через слой набухшего геля растворителем (водой). Большие молекулы, не проникая в поры геля, свободно проходят с потоком растворителя. Более мелкие молекулы распределяются в жидкой среде снаружи и внутри гелевых частиц. Молекулы, находящиеся внутри геля, элюируются медленнее. Молекулы среднего размера элюируются позднее крупных, но раньше мелких молекул. Следовательно, компоненты раствора выходят из колонки соответственно убыванию их молекулярной массы.

Гелевая фильтрация – эффективный метод разделения компонентов молочной сыворотки. Крупномолекулярная белковая фракция выделяется при этом практически в чистом виде. Лактоза и минеральные вещества хотя и выделяются последовательно, но с наложением зон друг на друга. Поэтому для их разделения необходимо использование дополнительных методов разделения - ультрафильтрации и электродиализа.

Максимальная производительность, достигнутая при использовании декстрановых гелей, составляет 500 кг/ч через 1 м2 поперечного сечения колонки. Степень очистки белка от лактозы составляет 99 %, степень разбавления белковой фракции – не более чем в 1,5 раза. При этом длина колонки должна составлять около 4 м. для разделения сыворотки в промышленном масштабе в мировой практике применяется исключительно сефадекс Ж-25 грубого зернения.

В отличие от других методов гель-фильтрация на колонках позволяет добиться полного разделения ингредиентов низкомолекулярной фракции в ходе одного рабочего цикла. В апробированных до настоящего времени пилотных и промышленных установках, получают сывороточный концентрат с содержанием белка 40 – 80 %.

В настоящее время выпускают белковые продукты: Енр-Ро (добавка к хлебобулочным изделиям), Енр-Екс (заменитель сухого обезжиренного молока), Енр-Про (высокобелковый продукт общего назначения) и 99 %-ая чистая лактоза Енр-Лак.

Сам процесс выделения белка относительно прост, но для проведения гель-фильтрации необходим ряд вспомогательных операций (предварительная концентрации сыворотки, отделения лактозы и высушивания), что удорожает метод.

3.3.3 Сорбция-десорбция

Извлечение из молочной сыворотки белковых веществ, небелковых азотсодержащих и красящих соединений возможно осуществлять с использованием принципов сорбционных процессов. В качестве сорбентов используются активированные угли, синтетические смолы и природные сорбенты. Адсорбционные процессы используются в молочной промышленности для очистки воды, при производстве рафинированного молочного сахара, для получения чистых сывороточных белков.

Процесс сорбции включает адсорбцию, абсорбцию и хемосорбцию. При обработке молочной сыворотки, когда хотят извлечь определенные компоненты необходимо осуществлять процесс адсорбции и последующей десорбции с поверхности сорбента. Адсорбционные процессы используются в молочной промышленности для очистки воды, при производстве рафинированного молочного сахара. В последние годы появились сообщения о реализации сорбционных процессов для получения чистых сывороточных белков.

Известны четыре группы ионообменных сорбентов: сферосил DEA – слабый щелочной ионообменник; сферосил QMA – сильный щелочной анионообменник; сферосил С - слабый кислотный катионообменник; сферосил S – сильный кислотный катионообменник. Средний диаметр пор у этих ионообменных сорбентов составляет до 125 нм, поэтому молекулы сывороточных белков легко проникают внутрь сорбента и сорбируются на функциональных группах. В то же время мицеллы казеина, микроорганизмы, молочный жир не могут проникнуть в структуру сферосила и остаются в элюате молочной сыворотки.

Жесткий каркас сферосила (кремнезем) исключает набухание частиц, их пористость не зависит от ионной силы и рН молочной сыворотки. К тому же сферическая форма не создает значительных гидродинамических сопротивлений. Применение сферосила позволяет получать неденатурированные белки молочной сыворотки с чистотой на уровне 90%, а также селективно разделять их по фракциям.

3.3.4 Ионный обмен

Одним из способов регулирования солевого и кислотного составов молочной сыворотки является ионный обмен. При этом сохраняется ценность, улучшаются функциональные свойства сыворотки и вкусовые характеристики. Сущность ионного обмена заключается в том, что при определенных условиях между твердым телом (ионообменная смола) и раствором, содержащим нежелательные примеси, происходит обмен ионов, в результате которого твердое тело сорбирует ион из раствора, отдавая в него также ион, менее вредный для основного производства. Иониты – это природные или синтетические многовалентные электролиты, структурно они состоят из жесткого каркаса (матрицы) и функциональных групп, достаточно прочно связанных с матрицей химическими связями. В зависимости от заряда иониты классифицируют на катиониты (отрицательный заряд), аниониты -положительный заряд и амфолиты, содержащие в составе катионы (Н+) и анионы (ОН-).

Молочную сыворотку пропускают вначале через катионит, а затем через анионит. Катионит связывает катионы присутствующих в молочной сыворотке минеральных солей, при этом выделяются соответствующие кислоты, анионы которых связываются анионитом. После прохождения через обе колонки с ионообменниками эффективность деминерализации молочной сыворотки в зависимости от ее вида составляет 90 — 99%. Для производства некоторых продуктов желательна меньшая (50 —- 60%) степень деминерализации. В этих случаях деминерализованная сыворотка автоматически смешивается в соответствующих пропорциях (регуляция по величине рН) с необработанной. Для организации непрерывного производства необходимо иметь в эксплуатации две установки для деминерализации, чтобы при работе одной иметь возможность регенерировать другую. Ионообменники должны автоматически регенерироваться после каждого рабочего цикла. Катионит регенерируют НС1 по принципу противотока. Деионизированную воду для последующей промывки берут из сборника конденсата выпарной установки. Для регенерации анионита используют растворы Na2CO3 или NH4OH.

3.4 Биологические методы обработки молочного белково-углеводного сырья

3.4.1 Основные направления биологической обработки

Биологическая обработка молочного белково-углеводного сырья повышают его питательную ценность за счет обогащения полезными веществами, а также получения ряда специфических продуктов. Основные направления биологической обработки:

- синтез белковых веществ дрожжами, использующими для роста и развития лактозу;

- гидролиз лактозы ферментами до более сладких моноз;

- микробный синтез витаминов, жира, ферментов и антибио­тиков;

- переработка лактозы в молочную кислоту и этиловый спирт;

-  расщепление молочных белков до свободных аминокислот.

3.4.2        Характеристика микроорганизмов, используемых для биологической обработки молочного белково-углеводного сырья

В качестве продуцентов в биотехнологических процессах получения различных пищевых и кормовых продуктов из молочного белково-углеводного сырья, особенно из молочной сыворотки, могут служить разнообразные представители аэробных и анаэробных микроорганизмов, обладающих одним общим для них свойством – способностью утилизировать лактозу. Микроорганизмы, используемые для переработки молочной сыворотки на пищевые продукты, спирты, БАДы и органические кислоты:

Продуценты

Продукты

Молочнокислые бактерии

Молочная кислота, лечебно-профилактические пищевые и кормовые продукты, напитки, бакконцентраты, антибиотик низин

Пропионовокислые бактерии

Пропионовая кислота, уксусная кислота, витамин В12

Клостридии

Спирты, рибофлавин, масляная кислота

Микроскопические (плесневые) грибы

Белково-витаминные кормовые препараты, ферменты, жир, рибофлавин, каротиноиды, лимонная кислота, антибиотики

Дрожжи

Белково-витаминные кормовые и пищевые препараты, ферменты, жир, рибофлавин, каротиноиды, этанол,  лечебно-профилактические и столовые напитки

Уксуснокислые бактерии

Уксусная кислота, столовый уксус

Молочнокислые бактерии

Преимущества использования молочнокислых микроорганизмов в молочной промышленности:

- продукты имеют хорошие органолептические показатели и хорошо усваиваются организмом;

- молочная  кислота подавляет рост вредной микрофлоры, что обеспечивает высокую стойкость и диетическую ценность кисломолочных продуктов;

- высокая скорость сбраживания лактозы, а значить и технологических процессов производства кисломолочных продуктов.

Современная таксономия включает два семейства молочнокислых бактерий: Lactobacillaceae и  Streptococcaceae и несколько родов. Каждый род состоит из различных групп, видов и штаммов, различающихся по четырем таксономическим критериям:

1.      морфологические и физиологические характеристики;

2.      химический состав клеточной стенки;

3.      серологическая реакция;

4.      генетические характеристики.

Морфологические и физиологические характеристики. По форме клеток молочнокислые бактерии разделяются на палочки и кокки. Наиболее важный критерий, характеризующий физиологические особенности молочнокислых бактерий – ферментация глюкозы. Термобактерии и стрептобактерии сбраживают глюкозу до D-, L- или  DL- молочной кислоты; бетабактерии – до DL- молочной кислоты, СО2, уксусной кислоты и спирта; стрептобактерии – до L+ молочной кислоты, лейконостоки  – до D- молочной кислоты, СО2, уксусной кислоты и спирта.

Химический состав клеточной стенки. Молочнокислые бактерии отличаются друг от друга по типам пептидогликанов. Это различие позволяет идентифицировать различные виды бактерий. Наиболее распространенным типом пептидогликана у лактобактерий является тип L-лизин-D-аспарагиновая кислота (Lb.bulgaricus и  Lb.acidophilus), реже встречаются другие типы: лизин-аланин, лизин-аланин-серин, орнитин-D-аспарагиновая кислота. Str.thermophilus  отличается от  других стрептококков наличием  пептида  L-лизин – L-аланин.

Серологическая реакция (от лат. serum – сыворотка + logos – учение)

Применение серологических методов позволяет на основе антигенной специфичности молочнокислых бактерий, определенной посредством серий перекрестных иммунологических реакций, распределить их в серологические группы.

Генетические характеристики. Результаты ДНК-ДНК гибридизации являются наиболее значимым таксономическим показателем. В большинстве случаев штаммы одного вида дают стабильные гибриды и обнаруживают молекулярную реассоциацию (ре – вновь, снова) более 70 %, что свидетельствует о генетической гомологии и принадлежности к одному виду. При идентификации видов молочнокислых бактерий учитывают генотипические особенности (содержание гуанина с цитозином в ДНК), выраженное в мольпроцентах.

Метаболиты, продуцируемые молочнокислыми бактериями, можно разделить на три группы:

1.           метаболиты, которые действуют как регуляторы развития микроорганизмов;

2.                 метаболиты, оказывающие антибиотическое и бактерицидное действие;

3.                 метаболиты, оказывающие пробиотическое и терапевтическое действие.

Метаболиты-регуляторы. Это молочная кислота и перекись водорода.

Молочная кислота продуцируется в больших количествах и ее концентрация определяет рост как самих молочнокислых бактерий, так и др. микроорганизмов. (Она подавляет рост большинства патогенных и гнилостных бактерий). Например, Lb.bulgaricus замедляет рост, как только рН среды достигает 4,3 – 4,4.

Для всех микроорганизмов характерно наличие оптимальной области рН, в пределах которой наблюдается максимальная скорость роста. Многие типы микроорганизмов имеют оптимум рН в области 5,5 – 7,5. Для дрожжей характерен оптимум рН при 4 – 6. Многие культуры способны расти в более кислой среде, чем оптимальная.

Физиологическая роль оптических изомеров молочной кислоты в организме человека различна. Экзогенная L(+) – молочная кислота легко ассимилируется организмом, играет важную роль в процессах обмена веществ и синтезе некоторых веществ, интенсифицирует клеточное дыхание на 80 %, тогда как L(-) – молочная кислота хуже переносится организмом, может вызвать аллергические реакции, нарушение кислотно-щелочного равновесия организма. Скорость окисления L(-) – молочной кислоты существенно ниже, чем у L(+) – молочной кислоты, она сначала преобразуется под действием фермента дегидрогеназы и только после этого ассимилируется организмом.

ФАО/ВОЗ рекомендует следующие ежедневные нормы потребления L(-) – молочной кислоты: для детей не более 20 мг/кг веса,для взрослых не более  100 мг/кг веса.

Перекись водорода. Некоторые виды микроорганизмов (например, Lb.bulgaricus и Lac. lactis) могут продуцировать перекись водорода в значительных количествах, что способствует подавлению роста бактерий в процессе хранения.

Метаболиты, оказывающие антибиотическое и бактерицидное действие.

Молочнокислые бактерии продуцируют различные низкомолекулярные соединения, имеющие антибиотическое действие:

Антибиотик

Продуцент

Низин

Диплококцин

Лактолин (подавляет маслянокислые)

Булгарин

Ацидофилин, лактоцидин, ацидолин, лактобациллин

Lac.lactis

Lac.cremoris

Lb.plantarum

Lb.bulgaricus

Lb.acidophilus

Метаболиты бактерицидного действия – бактериоцины, облегчают выживание штаммов-продуцентов в условиях смешанных популяций. Бактериоцины – это высокомолекулярные соединения с узким спектром антибактериального действия, которые ингибируют штаммы того же рода и вида, к которому относится продуцент. Максимальное накопление бактериоцинов происходит в конце экспоненциальной фазы роста. Механизм их действия основан на изменении проницаемости клеточной мембраны для ионов калия, магния, кобальта; ингибирование транспортных процессов и синтеза белка, нарушение синтеза РНК, деградация ДНК и т.д. Например, их продуцируют молочнокислые стрептококки (Lac.lactis, Lac.cremoris).

Метаболиты, оказывающие пробиотическое и терапевтическое действие.

Пробиотическое действие молочнокислых бактерий обусловлено:

- молочнокислые микроорганизмы продуцируют метаболиты, способные ингибировать рост нежелательных бактерий (органические кислоты – уксусная, муравьиная, бензойная ингибируют грамотрицательные патогенные микроорганизмы);

- молочная кислота оказывает положительное влияние на процесс переваривания пищи, стимулирует нормальные функции кишечника и, совместно со специфическими антибиотиками, ингибирует рост вредных микроорганизмов;

- различные виды молочнокислых бактерий способны адаптироваться к размножении в  кишечнике, в значительной степени изменяя рост других групп бактерий и создавая условия для их равновесия.

Leuconostoc и палочки вызывающие гетероферментативное брожение, продуцируют уксусную кислоту, Str.thermophilus – муравьиную кислоту, Lb.bulgaricum  и Lb.acidophilum - бензойную кислоту.Способность продуцировать перекись водорода, антибиотики и бактериоцины также является показателем их пробиотического действия.

Терапевтическое действие штаммов определяется следующими свойствами: нетоксичность, устойчивость к веществам, присутствующим в ЖКТ (фенолу, желчи, NaCl, различным уровням кислотности); адгезивная способность; устойчивость к антибиотикам; антагонистическая активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам; продуцирование ферментов, витаминов, полисахаридов и др. Продуцирование гидрокси-метил-глутаровой кислоты, например, препятствует накоплению холестерина, Наличие некоторых веществ в клеточной стенке Lb. bulgaricum определяет антиканцерогенной действие по отношению в саркомам и т.д.

Специфические ферменты активно участвуют в диссоциации желчных кислот, деградации нитрозаминов, гидролизе лактозы и утилизации пищи.

Различные молочнокислые микроорганизмы имеют хорошую способность к прилипанию к эпителию тонкого кишечника, что способствует образованию слоя молочнокислых бактерий, из которого затем происходит постоянная инокуляция кишечника молочнокислыми бактериями и, в то же время, в этом слое сохраняются активные формы молочнокислых микроорганизмов. Кроме того, слой молочнокислых бактерий, примыкающих к эпителию, выполняет защитную роль, что способствует устойчивости организма к заболеваниям, вызываемым энтеропатогенными бактериями.

Клостридии. Используют в биотехнологии, если в качестве субстрата используется молочная сыворотка продуцент Clostridium acetobutylicum Weizmann (палочка Вейцмана). Получают растворитель, рибофлафин. Cl. acetobutylicum – облигатный анаэроб. Клетки размером 0,7х(5…7) мкм располагаются одиночно, парами или короткими цепочками, спорообразующие (споры расположены терминально и субтерминально). Молодые клетки подвижны, имеют жгутики. В старых культурах клетки подвергаются автолизу. Температурный оптимум 37 оС, рН 4,7-8.

Уксуснокислые (ацетобактерии) – обладают сильно выраженной способностью к окислению различных органических веществ. При этом происходит не полное окисление органических соединений, и в субстрате накапливается большое количество кислот и кетосоединений. Некоторые культуры способны к синтезу рибофлавина и тиамина. Род Асеtobacter- мелкие прямые или слегка изогнутые палочки (меняют форму и размер под влиянием неблагоприятных условий, иногда встречаются формы разветвленные или имеющие вздутия, а также нитевидные), подвижны, моно- или перитрихи, грам- или грамвариабельны, неспорообразующие, располагаются по одной, в парах, короткие цепочки, строгие аэробы. Температура опт. 30 оС мезофилы, любят кислую среду В молоке в чистой культуре не развиваются (лактозу не усваивают). Совместно с молочнокислыми, образующими молочную кислоту, или с дрожжами, образующими спирт, развиваются очень быстро. Наиболее ценные виды уксуснокислых бактерий, образующих уксусную кислоту, являются вид А.асеti, A.orleanense и др.

Дрожжи – одноклеточные, лишенные хлорофилла, немицелиальные грибы, форма разнообразная – яйцевидная (Saccharomyces cerevisiae), эллептическая (Saccharomyces ellipsoideu), цилиндрическая, лимоновидная, шаровидная (Totulopsis). Размер клеток от 2 до 15 мкм, неподвижные, грам+, капсул не образуют; факультативные анаэробы, некоторые дрожжи образуют аскоспоры, которые выполняют репродуктивную функцию. Температура опт 25-30°С, предпочитают кислую среду (рН до 3,5).

Дрожжи, образующие аскоспоры называются истинными дрожжами, не образующие – нетипичными дрожжами или дрожжеподобными грибами. Такое деление несовершенно и не отражает многие физиологические признаки организма.

Лекция "Взаимодействие психолога-консультанта с другими специалистами-консультантами" также может быть Вам полезна.

Cпорообразующие дрожжи делят на три семейства: Saccharomycetaceae, Saccharomycodaceae, Schizosaccharomycetaceae. Наибольший практический интерес имеют дрожжи семейства Saccharomycetaceae и среди них род Saccharomyces.

Неспоробразующие дрожжи относятся к семейству Cryptococcaceae, которые делятся на три подсемейства : Cryptococcoideae, Trichosporoideae  и Rhodotoruloideae. Представители первого подсемейства – дрожжи родов Torulopsis и Candida,  второго -  Trichosporon и  третьего – Rhodotorula.  Представители всех трех родов находят применение при биотехнологической переработки молочной сыворотки.

Типичные виды дрожжей, сбраживающих лактозу: спорообразующие (аскомицеты) Saccharomyces lactis, Kluyveromyces fragilis, неспорообразующие  Torulopsis kefir, Candida lactis.

Плесени – сложные многоклеточные микроорганизмы, активно разлагают углеводы, жиры и некоторые белки, относятся к аэробам, развиваются при рН 4…5,5, при различном осмотическом давлении и температурах.  Большинство плесневых грибов образуют пушистые колонии разного цвета, обусловленного наличием пигмента в протоплазме мицелия или в воздушных спорах.

Плесневые грибы делят на 4 больших класса: фикомицеты (Rhyzopus, Blakeslea и Phycomyces), обычно с несепрированным мицелием; базидиомицеты, обладающие сепрированным мицелием и образующие половые экзогенные (внешнего происхождения) споры на базидиях; аскомицеты (Sclerotinia, Ashbya, Eromothecium), имеющие сепрированный мицелий и образующие эндогенные половые споры в сумках (асках); несовершенные грибы (Aspergillus, Penicillium, Geotrichum и др.), которые обладают сепрированным мицелием, но не образуют половых спор.

Свежие статьи
Популярно сейчас