Использование мембранных методов

В молочной промышленности

 

В молочной промышленности ультрафильтрация и обратный осмос применяет как по отдельности, так и в совокупности, когда обратным осмосом концентрируют фильтрат, полученный ультрафильтрацией.

Ультрафильтрацию используют в производстве сыра, творога, белкового концентрата, обогащенного белком молока, мороженого, йогурта и др. Например, при выработке мягких сыров и сыров без созревания ультрафильтрация повышает концентрацию белка до 15…18 %, полностью удерживаются сывороточные белки в сгустке, что повышает на 20 % выход сыра и снижает расход сычужного фермента (на 80 %).

Наиболее широко применяется ультрафильтрация при обработке молочной сыворотки для выделения белков, при этом значительно уменьшается загрязнение окружающей среды отходами молочной промышленности (БПК неосветленной сыворотки около 50000 мг О₂/л, БПК сыворотки, обработанной ультрафильтрацией и обратным осмосом, менее 200 мг О₂/л). Есть установки, перерабатывающие до 150 т сыворотки в сутки.

Сывороточный белок, получаемый ультрафильтрацией, сохраняет нативные свойства и обладает высокой питательной и биологической ценностью (полноценный аминокислотный состав), что определяет широкий спектр применения, в т.ч. для производства заменителей женского молока, продуктов детского питания, лечебного и диетического питания.

Фильтрат, содержащий лактозу, также широко применяется, например, при производстве молочного сахара для пищевой промышленности и медицины; для производства ферментированных, газированных и негазированных напитков, пива, спирта, в кондитерской и хлебопекарной промышленности.

Таким образом основными достоинствами мембранных методов обработки молока являются:

1) возможность организации безотходной технологии;

2) получение нативного молочного белка из обезжиренного молока, белковых концентратов из сыворотки, на базе которых можно вырабатывать широкий ассортимент пищевых продуктов со специфическими питательными и лечебными свойствами, в первую очередь для детского питания;

3) экономическая эффективность применения мембранных установок.

Проводятся работы по применению ультрафильтрации цельного молока непосредственно на ферме, что снижает расход энергии, сокращает транспортные расходы, увеличивает производительность оборудования.

Ионообменная хроматография используется для деминерализации молочной сыворотки. Принцип этого метода основан на обмене подвижных ионов стационарной фазы и одноименно заряженных ионов из протекающего раствора (рис. 12):

 

Рис.12. Схема ионообменной установки для деминерализации молочной сыворотки: 1 – катионит, 2 – анионит, 3 – кран для выпуска деминерализованной сыворотки

 

Молочную сыворотку пропускают сначала через катионит, затем через анионит. Катионит связывает катионы минеральных солей сыворотки, анионит – анионы образующейся кислоты.

 

IV. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ (ДЛЯ ДЕТСКОГО, ДИЕТИЧЕСКОГО И ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ, ДЛЯ СТУДЕНТОВ, СПОРТСМЕНОВ, БОЛЬНЫХ ЛЮДЕЙ И Т.Д.)

К продуктам функционального питания, которые также можно назвать продуктами специального назначения, относятся продукты с заданными свойствами в зависимости от цели их применения. В основном это продукты с регулированным количеством определенных компонентов пищи (белка, аминокислот, липидов, витаминов, микро- и макроэлементов, пищевых волокон и других физиологически функциональных ингредиентов). Классификация таких продуктов приведена на рис. 2.1.

Рис. IV.1. Классификация продуктов функционального питания

 

Основное внимание при разработке функциональных продуктов питания (ФПП) уделяется медико-биологическим требованиям, предъявляемым к продуктам и добавкам.

Учитывая,что функциональную направленность продуктам придают, в основном, вводимые в рецептурыБАД, в первую очередь, рассматриваются требования, предъявляемые к ним:

–отсутствие прямого вредного влияния(безвредностьпри сколь угодно длительном потреблении);

– отсутствие побочного вредного влияния (алиментарной недостаточности, изменениякишечной микрофлоры);

– отсутствие аллергического действия;

– отсутствие потенцированного действия компонентов друг надруга;

–не превышение допустимых концентраций, оказывающих негативное влияние на органолептические, общегигиенические (отсутствие негативного влияния на пищевую ценность продукта), технологические показатели.

Пищевые добавки, а также методы технологической обработки продуктов должныбыть тщательно изучены для обеспеченияих безопасности для здоровья человека.

Помимо медико-биологическихтребований к ФПП, обязательным условием их создания являетсяразработка рекомендаций кприменению или клиническая апробация. Так, например, для диетических продуктов питания не требуется проведения клиническихиспытаний, а для ЛППП клиническая апробация обязательна. Исходя из требований к ФПП, разработанырекомендации к их созданию:

– выбори обоснование направленности функциональногопродукта;

– изучение медико-биологических требований, предъявляемых к данному виду ФПП;

– подбор основы дляФПП (мясной, молочной, растительной и т.д.);

–выбор и обоснование применяемых добавок;

– изучение прямого, побочного, вредного влияния и аллергического действия добавок;

– выбор и обоснование дозыдобавки или группы применяемых добавок;

– моделирование рецептуры разрабатываемого продукта;

– моделирование технологиипродукта с отработкой технологических параметров;

– разработка технологииФПП;

– исследованиекачественных и количественных показателейпродукта;

– разработканаучной документации на продукт;

– разработкарекомендаций по применению ФПП;

– проведение клинических испытаний продукта (при необходимости);

– выработка опытной партии;

– сертификация продукта.

ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ ЛЕЧЕБНО–ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ (ЛППП)

Лечебно-профилактическое питаниеявляется одним из основных направлений функционального питания.

Лечебно-профилактическое питаниедолжно не только повышать защитные силы, реактивностьорганизма, но и обладать специфической направленностью действия. ЛППП и рационы содержат компоненты, восполняющие дефицит биологическиактивныхвеществ, улучшают функции преимущественно пораженных органов и систем, нейтрализуют вредные вещества, способствуют ихбыстрейшему выведению из организма.

При созданииЛППП важная роль отводится медико-биологическим требованиям к сырью, готовомупродукту и БАД, процентному содержанию этих добавок в продуктах, сочетаемости компонентов и т.д. ЛППП используютсядля терапевтической и хирургической практики и представляют собойтри вида продуктов – оральные, энтеральные и парентеральные.

Наиболее широкое распространение получили оральные продукты питания, относящиеся к естественному способу питания (через ротовую полость).

Оральные продукты имеют различную основу мясную, молочную, растительную, и могут быть комбинированными (например, ввиде различных супов, вторых блюд, напитков, соусов и т.д.).Разработку ЛППП можно проводить двумя путями:

1) создание ЛППП наоснове уже разработанных продуктов общего назначения с введением в их рецептуру одногоили нескольких компонентов, придающих направленность продукту или с заменой части продукта на другие составляющие;

2) разработка новых ЛППП без учета рецептур и технологийуже имеющихся продуктов питания.

В первом случае за основу (контроль) выбирают выпускаемый по ГОСТам продукт (например, вареную колбасу). Затем определяют направленность разрабатываемого продукта и вводимых функциональных добавок и их количество, рассматривают сочетаемостьдобавок с выбранным продуктом, и далее часть основы продуктаили его составляющих компонентов заменяют на функциональные добавки. При этом в рецептурупродукта можно вносить вещества, улучшающие структуру, органолептические показатели, внешний вид. При таком способе созданияЛППП основной задачей является получение продукта одинакового или лучшего качества посравнению с выбранным контролем.

Во втором случае ставится задача получения продукта с заданными лечебно-профилактическимисвойствами и качественными показателями и производится моделирование его рецептуры.

Все разрабатываемые рецептурыдолжны содержать в своемсоставе компонент (добавку), придающий функциональную направленность продукту. Уровень введения добавок определяетсяспособностью оказывать лечебный или профилактический эффект.

Это означает, что при разработке рецептуры функциональная добавка

является величиной постоянной. Подбор других компонентов должен проводиться с учетом свойствфункциональной добавки и органолептических показателей готового продукта, при этом в рецептуру могут входить обязательные и необязательные компоненты. Общий подход к разработке рецептурыЛППП приведен на рис 2.2.

 

Рис. IV.2. Общий подход к разработке рецептуры ЛППП

 

При разработке ЛППП ставятся задачи по сохранению структуры, вкуса, аромата, цвета продукта, сохранности и равномерностираспределения вводимых компонентов при различных видах технологической обработки. На рис. 2.3 приведены основные задачи создания ЛППП.

 

Рис IV.3. Основные задачи создания ЛППП

 

Разработка рецептуры ЛППП проводится в несколько этапов (рис. 2.4), при этомпомимо рецептуры продукта, важнуюроль играют технологические параметры процесса производства.

 

Рис. IV.4. Поэтапная разработка рецептуры продукта

 

К этим параметрам могутотноситься температура, время (длительность определенных операций), давление, влажность,последовательность проведения операций, скорость работы оборудования ит.д. Рецептурапродукта и оптимально подобранные технологические параметры оказывают основное влияние на показатели качества готового продукта (цвет, вкус, запах, структура, физико-химические свойства и т.д.).

При разработке ЛППП применяется моделирования рецептур, а также технологических операций и параметров. Наилучшийрезультат при этом дает моделирование рецептурыс учетом прогнозирования технологических параметров. Принципиальная схема моделирования технологий ЛППП приведена нарис. 2.5.

 

Рис. IV.5. Принципиальная схема моделирования технологий лечебно-профилактических продуктов питания

 

При изучении вопроса разработки ЛППП был проанализирован имеющийся опыт, в результате чего предложены принципысоздания продуктов. Применение моделирования рецептуры продукта с учетом прогнозирования технологических режимов и параметров по отдельным показателям (например, времени, давлению ит.д.) позволяет разрабатывать ЛППП заданного состава и с наилучшими качественными показателями.

Рис.IV.6. Принципы создания лечебно-профилактических продуктов питания

 

На основании исследований по созданию ЛППП предлагаются следующие рекомендации:

■ определение вида заболевания, для которого разрабатываетсяпродукт;

■ изучение особенностей заболевания (причин возникновениязаболевания за счет нарушения и снижения некоторых функций организма вследствие воздействия определенных факторов);

■ изучение медицинских рекомендаций по способам приготовления продуктов и блюд, разрешенных и запрещенных к применению;

■ подбор основы для разработки продукта;

■ степень готовности продукта (сырой, полуфабрикат или готовый);

■ выбор вида продукта по консистенции (сухой, жидкий и т.д.);

■ анализ БАД, которые используются при определенном видезаболевания;

■ изучение медико-биологических требований к БАД и разрабатываемому продукту;

■ обоснование и выбор одной или нескольких БАД при разработке продукта;

■ обоснование и выбор дозы биологически-активных добавок;

■ выбор способа введения БАД;

■ проведение анализа по совместимости при использованиинескольких БАД;

■ анализ по совместимости БАД и выбранной основы продукта;

■ оценка влияния БАД на качественные показатели готовогопродукта;

■ обоснованиережима, длительности и способа приема в зависимости от формы продукта (самостоятельное блюдо, диетическийпродукт или в дополнение к основной пище);

■ применение математического моделирования и прогнозирования при разработке рецептур и технологий;

■ разработка рецептуры продукта;

■ разработка технологии ЛППП;

■ исследование качественных показателей готового продукта;

■ выработка опытной партии продукта;

■ разработка и утверждение нормативной документации (НД) и рекомендаций к применению;

■ создание этикетки;

■ проведение клинических испытаний;

■ получение сертификата качества;

■ реализация продукта.

Разработанная методология позволят выбрать способ создания,основу, направленность, обязательные и необязательные компоненты, решить задачи по необходимости моделирования и прогнозирования, а также учесть их специфику и особенности.