Податкова система

У зв'язку з цим зазнали пастеризації зразки модельних сумішей із додаванням цукру в кількості 25%, 50%, 75% до маси сироватки. Кількість сухих речовин перед висушуванням у них становила 15%, 30%, 45%.

Одним із напрямів промислової переробки  молочної сироватки є її знесолення та отримання згущених сироваткових концентратів і сухої сироватки. Знесолювання молочної сироватки із застосуванням методу електродіалізу проходить достатньо інтенсивно до 75-90 %. Використання нанофільтрації найбільш доцільно для попереднього концентрування молочної сироватки під час виробництва згущених і сухих молочних продуктів, оскільки на цей процес витрачається на порядок менше енергоресурсів у порівнянні з вакуум-випарюванням і забезпечується одночасна часткова демінералізація молочної сироватки [14, с. 11].

В табл. 2.2 наведено порівняльну характеристику зразків сухої підсирної сироватки і двох зразків сухої сироватки після нанофільтрації та електродіалізу.

Рівень демінералізації молочної сироватки із застосуванням нанофільтрації становив близько 34 % і електродіалізу – 80 %.

В подальшому отриману сироватку можна  використовувати як основу для продуктів дитячого харчування, морозива, традиційних кисломолочних продуктів, молочних консервів.

Таблиця 2.2

Порівняльна характеристика зразків  сухої підсирної сироватки і  двох зразків сухої сироватки  після нанофільтрації та електродіалізу

Найменування показників	Сироватка підсирна суха	Сироватка демінералізована суха (після  нанофільтрації)	Сироватка демінералізована суха (після  електродіалізу)
М.ч.сухих речовин, %	95,0	97,8	95,0
М.ч. лактози, %	60,0	83,0	76,0
М.ч. золи, %	7,5	5,36	1,55
М. ч. жиру, %	2,0	1,0	0,05
Кислотність, °Т	20	10,0	7,5
Індекс розчинності, см3 сирого осаду	0,8	0,1	<0,1

 

Використання сироватки — перспективний  напрям у виробництві продуктів  функціонального призначення. Найпростішим способом застосування сироватки, при  якому зберігаються всі її інгредієнти — створення напоїв на її основі [15, с. 7].

На кафедрі технології переробки  продукції тваринництва та виробництва  комбікормів БНАУ створено сироватковий напій прямого підкислення, що містить  у своєму складі сироватку молочну  з-під сиру кисломолочного, цукор та високоетерифікований цитрусовий пектин YM-100-L. Для створення кислого середовища, необхідного для проявлення стабілізуючої дії пектину, використано підкислювачі: лимонна кислота та яблучний сік.

Технологія напою складається  з таких операцій: приймання сироватки, очищення, охолодження, приготування пектино-цукрової суміші та внесення її у сироватку; підігрівання суміші до 70 °С для повного розчинення; внесення підкислювачів та решти сироватки, гомогенізація, пастеризація при температурі (90±2) °С без витримки , охолодження, фасування [15, с. 8].

Досліджено органолептичні, фізико-хімічні  та реологічні показники сироваткових напоїв. Виявлено, що застосування пектину  покращує консистенцію продукту, а  також змінює кислий смак напою на солодко-кислуватий. Найкращих результатів досягається при використанні композиції підкислювачів: лимонної кислоти та яблучного соку у співвідношенні 1:50, що забезпечує високі споживчі властивості виробів. Одноосібне застосування регуляторів кислотності спричиняє вади напоїв: лимонна кислота обумовлює вади органолептики та протікання процесів гелеутворення, яблучний сік – рідку нестабільну консистенцію. При застосуванні комбінації цих компонентів та внесенні пектину у кількості (0,4-0,5) % отримані напої мають солодко-кислуватий смак з вираженим яблучним смаком та ароматом, синерезис не вище 25 % та рН 3,3-3,6, стабільні протягом 5 діб.

2.2. Переваги та недоліки технологічної переробки

Значна частина рослинної сировини при виготовленні харчових продуктів  йде на відходи, які нині вважають цінними вторинними матеріальними ресурсами через багатий склад, в тому числі біологічно активних речовин. У відходах рослинної сировини знаходиться один із полісахаридів – пектин, технологія отримання якого давно привертає до себе прискіпливу увагу науковців і виробників з усього світу [8, с. 12].

Полісахариди – складні вуглеводи, які за хімічною структурою є полімерами, побудованими із залишків багатьох тисяч  молекул моносахаридів та їх похідних, об'єднаних за допомогою реакції поліконденсації. За особливостями хімічної будови ці сполуки поділяються на гомополісахариди та гетерополісахариди.

Гомополісахариди — складні  вуглеводи, мономерами яких є залишки  однакових моносахаридів (найчастіше глюкози) або їх похідних. Гомополісахариди поділяються на вуглеводи тваринного (глікоген, хітин), рослинного (крохмаль, клітковина, інулін, пектини)та мікробного (декстран) походження.

Гетерополісахариди — складні  вуглеводи, утворені з різних за хімічною структурою мономерів — похідних гексоз.

Відповідно до фізіологічних функцій  полісахариди можна поділити на структурні, які утворюють опорні тканини (целюлоза, пектинові речовини, хітин); резервні, що поступово споживаються в процесі  обміну (крохмаль, глікоген, інулін); захисні, що утворюються у відповідь на ушкодження рослин (слизи і камеді).

Дослідження полісахаридів пов'язане  з великими труднощами. На цей час  добре вивчені лише окремі гомополісахариди – крохмаль, глікоген і целюлоза.

Крохмаль — рослинний гомополісахарид, що складається з двох фракцій — амілози та амілопектину, які становлять 15-20 % та 80-85 % загальної маси крохмалю, відповідно.

Крохмаль - найважливіший гомополісахарид  рослин із загальною формулою (C6H1005)n. Це білий порошок, нерозчинний у  воді, без смаку і запаху. У  гарячій воді утворює колоїдний розчин, що забарвлюється йодом у синій колір [18, с. 35].

Крохмаль утворюється в процесі  фотосинтезу в зелених листях рослин і відкладається в насіннях, плодах і стовбурах. Особливо багато його міститься в зернах рису, пшениці, кукурудзи і бульбах картоплі. В організм людини і тварин крохмаль потрапляє з їжею (картопля, хліб і ін.).

Амілоза — лінійний полісахарид, молекули якого містять від 200 до 1000 мономерів (залишків глюкози); м.м. амілози—40-160 кД. У складі амілози мономери сполучені  а-1,4-глікозидними зв'язками. Гомополімери амілози формують спіральні структури, кожен виток яких включає шість молекул глюкози. Специфічні кольорова реакція на крохмаль із йодом (синє забарвлення) зумовлена включенням молекул-йоду в молекулярні канали всередині спіралей амілози.

Амілопектин — розгалужений полісахарид  з м.м. від 1 до 6 млн. Головний ланцюг амілопектину утворений а-1,4-глікозидними зв'язками; розгалуження формуються а-1,6-глікозидними зв'язками. Між точками розгалужень містяться 20-30 глюкозидних мономерів. Співвідношення зв'язків 1,4 до 1,6 складає приблизно 25:1. Тому молекула амілопектину має розгалужену структуру [18, с. 36].

Крохмаль є основним джерелом резервної  енергії в рослинних клітинах, що утворюється внаслідок фотосинтезу  і відкладається в коренях, бульбах  і насінні Крохмаль — головний вуглевод в харчуванні людини, який міститься в значних кількостях у хлібних злаках, картоплі, бобових рослинах.

Технології отримання пектинових препаратів, з одного боку, спрямовані на повніше переведення пектину  в екстракт, а з іншого, – на збереження його нативної структури  або ж модифікацію її таким чином, щоб зберегти або поліпшити багато корисних для людини властивостей цього полісахариду. Йдеться про використання пектину як драглеутворювача. Набагато ціннішим є широке застосовування пектинів як природних іонообмінників, нешкідливих й звичних для людського організму, які дають змогу ефективно попереджувати й лікувати багато захворювань та запобігати шкідливому впливові радіонуклідів. Це зумовить використання пектинових препаратів як харчових добавок до багатьох харчових продуктів [3, с. 101].

Усі схеми отримання пектинових препаратів достатньо відомі і вирізняються високими енерго- і ресурсозатратами, пов’язаними з екстракцією, очищенням, конценруванням та виділенням пектину. Жорсткі умови екстракції за допомогою  кислот досі застосовують багато світових лідерів пектинового виробництва для отримання желеутворювального пектину, який у загальному обсязі пектинових препаратів займає понад 90%. Ферментативні способи екстрагування менш агресивні, але перебувають лише на стадії наукових досліджень. Лужний гідроліз-екстрагування не знайшов широкого застосування через паралельно діючу деструкцію (b-елімінування) і багатостадійність наступного очищення і осадження продукта (солі полівалентних металів).

Проблему виробництва пектинових речовин із збереженням найкращого ефекту поглинання багатьох токсичних елементів можна вирішити з набагато меншими затратами, якщо орієнтуватися на їхні сорбційні та комплексоутворювальні властивості [3, с. 102].

Відомо, що пектинові біополимери  легше взаємодіють з лугами, ніж з кислотами. Наприклад, для деструкції протопектину і переведення його у водорозчинний стан необхідні жорсткі умови екстракції. Це температура 85–90 °С і час 1,5–2 години в присутності сильних мінеральних кислот, зазвичай, соляної, сірчаної, азотної. Органічні кислоти неефективні. Кислі екстракти пектину за класичною схемою очищають після охолодження фільтруванням, адсорбцією й запарюють для економії осаджувальних реагентів (спирту, солей полівалентних металів). У результаті значно руйнуються нативні властивості пектину багато в чому руйнуються і втрачається молекулярна маса, знижується вихід продукту.

Експериментально встановлено, що лужний гідроліз має незаперечні  переваги перед кислотним, якщо брати  до уваги комплексоутворення пектину, що визначається молекулярною масою і, особливо, ступенем етерифікації макромолекули пектину. Деетерифікація карбоксильних груп у лужному середовищі відбувається ефективніше, а отже, можна одержати з вихідного пектину препарат із більшою кількістю вільних карбоксильних груп, ніж при взаємодії з кислотами.

Проте, через лужну екстракцію, як зазначалося, може руйнуватися пектиновий біополімер. Співробітники проблемної науково-дослідної лабораторії ОНАПТ  і кафедри екології за багато років  роботи з пектином, однак, встановили: якщо температуру екстрагування не піднімати вище 40°С, то за 1,5–2 години екстрагування можна одержати прийнятні результати з необхідними сорбційними характеристиками пектину [3, с. 103].

2.3. Використання інноваційних технологій у виробництві сорбентів рослинного походження

За об’єкти дослідження  були взяті фруктові витерки і вичавки – відходи консервного виробництва (свіжі і сушені). При визначеному гідромодулі і рН 10–10,2 протягом 1,5 години при температурі 35–40°С вихід пектину склав 85–90% від теоретично можливого з цього виду сировини. Для очищення пектинових екстрактів застосовувалася широко відома мембранна схема ультра- і діафільтрації за допомогою дистильованої або зм'якшеної води. Розроблена технологічна схема відрізняється своєю простотою. Після відділення обезпективна сировина, яка пройшла гідроліз екстрагування, рідкий екстракт, що містить пектинати або пектати лужних металів (K, Na), концентрується на ультрафільтраційних і навіть на мікрофільтраційних мембранах до отримання в’язкого розчину і з вмістом пектину до 3,5 %. Більшої концентрації досягти неможливо, тому що межа розчинності пектину за звичайних умов близько 4–4,5%. У розчиненому стані за допомогою діафільтрації пектати або пектинати очищаються від низькомолекулярних домішок при кімнатній температурі. При цьому з продукту видаляються і барвникові сполуки. Далі з в’язкого концентрату можна або осадити пектин за допомогою Са або Mg солей, а потім висушити і подрібнити чи виділити чистий сорбент розпилювальною сушкою на інертному носії. Свої переваги має й інша схема, тому що пектиновий осад Са або Mg надзвичайно важко сушиться через гідрофільність і схильність до утворення вологих капсул з підсохлою поверхнею, що погіршує видалення водяних парів. Пектинати, отримані розпилювальним сушінням, вирізняються гарною пластівчастою структурою і доброю розчинністю у рідких харчових продуктах. Вони мають відмінні сорбційні і комплексоутворювальні властивості щодо Pbі Hg. Так, 150 вагових частин отриманого за розробленою технологією препарату зв'язує одна частина свинцю, що дає право вважати його ефективним засобом для боротьби зі свинцевими інтоксикаціями [3, с. 111].

Схема розробленої технології (рис. 2.1).

Для одержання пектинів лікувально-профілактичного  призначення оптимальним є лужний спосіб екстракції.

 

Рис. 2.1. Схема технології у виробництві  сорбентів

 

Застосування лужної екстракції у  сполученні з мембранним очищенням  і концентруванням має свої переваги над традиційними схемами одержання  пектинових речовин з позицій  енергоресурсозберігання.

Мембранний ступінь очищення і  концентрування пектинових екстрактів дає змогу створити замкнутий  цикл водоспоживання, що підвищує екологічну безпеку технології виробництва  пектину [3, с. 112].

2.4. Біологічна цінність сквашених сироваточних напоїв

Із вторинної молочно-білкової сировини одне з основних місць займає сироватка, що отримується при виробництві твердих сирів, кисломолочних сирів, казеїну, норма виходу якої складає 75–80%.

Цінність сироватки полягає  в великій кількості молочного  цукру – лактози, окрім того в сироватку переходять мінеральні речовини молока та білки альбуміна, глобуліна та інших.

Білки сироватки діляться на лактоальбумінову та лактоглобулінову фракції та низькомолекулярні  білки – протеази і пептони.

В сироватці міститься значна кількість казеїнового пилу, в ній присутні небілкові азотисті речовини у вигляді вільних амінокислот, що необхідні організму та не можуть в ньому синтезуватись. Але амінокислотний склад сироватки має неповний набір незамінних кислот, тому її можна використовувати в якості добавок до різних харчових продуктів [15, с. 6].

Склад та харчова цінність сироватки  протягом року не сильно змінюється. Виняток  становить період, коли молоко коров’яче  незбиране має мінімальну та максимальну  кількість білку.

Сироватка підтримує життєдіяльність молочнокислих бактерій в кишковику, заторможує утворення токсичних речовин. Вона здатна створювати таку реакцію середовища в організмі людини, при якій не можуть відбуватися гнилосні процеси.

Денатурація сироваткових білків використовується для отримання білкової маси та змішування її з молоком, що використовується для виробництва твердого сиру перед сичужним згортанням. Структура згустку при цьому стає більш однорідною, тому що сироваткові білки є більш гідрофільними ніж казеїн. Вихід готового продукту при цьому збільшується на 10–12%.

Виникає потреба виробництва молочної продукції пониженої жирності, що по харчовій цінності прирівнюється  до молочної продукції з молока коров’ячого  незбираного. А на основі біологічної  обробки натуральної сироватки та маслянки складаються рецептури напоїв для дієтичного харчування. Лактозу, що отримують з молочної сироватки використовують в фармацевтичних харчових та інших галузях, в якості добавок до фруктових соків, кремам, соусам, де вона забезпечує стабільність емульсії.