Биотехнологические аспекты интенсификации сыродельного производства

• Автор: Свириденко, Юрий Яковлевич
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 55 с. : ил.; 21х15 см + Прил. (627с.: ил. )

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Основными условиями повышения эффективности и конкурентоспособности сыродельной промышленности являются улучшение качества сыров и интенсификация их производства, увеличение объемов и углубление переработки вторичного молочного сырья. Исследования в этой области особенно актуальны для отечественного сыроделия в связи с невысоким качеством заготовляемого молока и вырабатываемых из него сыров, низким уровнем промышленной переработки молочной сыворотки.
Глубокие исследования составных частей молока, закономерностей их превращений при выработке и созревании сыров, переработке молочной сыворотки выполнены С. А. Королевым, Д. А. Граниковым, И. И. Климовским, В. М. Богдановым, А. И. Чеботаревым, Н. Н. Липатовым, П. Ф. Крашенининым, А. В. Гудковым, А. Г. Храмцовым, А. М. Шалыгиной, Л. А. Остроумовым, Г. Д. Перфильевым. Трудами ученых показано, что сыроделие является биотехнологическим производством, в котором роль биологических факторов - микроорганизмов, ферментов является определяющей для формирования сыра как пищевого продукта. Поэтому разработка биологических средств и методов управления технологическими процессами выработки и созревания сыров является перспективной и акту-эльной.
Одним из существенных факторов, ограничивающих масштабы промышленной переработки молочной сыворотки, являются особенности функциональных свойств ее основных компонентов, в частности, лактозы (низкие сладость, растворимость и сбраживаэмость микроорганизмами). Разработка способов модификации лактозы, придающей сыворотке новые технологические и потреби-78льски8 свойстве, позволит расширить возможности для практического использования вторичного молочного сырья.
Цели и задачи. Целью работы является научное обоснование и практическая разработка системы биотехнологических процессов повышения качества твердых сычужных сыров, интенсификации их созревания, увеличения переработки вторичного молочного сырья. Достижение поставленной цели возможно путем разработки биологических методов модификации основных компонентов мо-~юка, что позволит придать им новые функциональные свойства и на этой основе '’ггенсифицировать производство и повысить качество традиционных видов мо-очных продуктов (сыров), разработать принципиально новые пищевые продукты л технические средства, расширить сферу их применения в народном хозяйстве.
При выполнении исследований решались следующие основные задачи:
- исследование функциональных свойств и разработка методов и средств биохимической модификации белков и углеводов молока;
- изучение особенностей развития и метаболизма микроорганизмов, важных для сыроделия и ветеринарии;

- разработка технологий интенсификации созревания сыров, повышения их качества;
- создание техники и технологии производства заменителей свекловичного сахара из молочной сыворотки и разработка направлений их использования;
- разработка состава и технологии производства биологически активных препаратов и питательных сред для молочной и ветеринарной промышленности;
- разработка нормативной документации и внедрение в производство результатов исследований;
- теоретическое обобщение результатов исследований.
Научная новизна. Разработана концепция и методология биологической модификации основных компонентов молока как фактора управления их функциональными свойствами. Исследованы закономерности ферментативной модификации белков и углеводов молока, установлен характер изменения их свойств. Изучены свойства продуктов (сыров, пищевых полуфабрикатов, напитков, биологически активных препаратов и технических средств) из молока и молочной сыворотки с модифицированными белками и углеводами.
Устзнозлень! характер изменений физико-химических и биологических свойств казеинов при ферментативном дефосфорилировании, их влияние на развитие микробиологических и биохимических процессов при выработке и созревании твердых сычужных сыров, качество продукции.
Разработаны научные аспекты создания заменителей свекловичного сахара из молочной сыворотки на основе ферментативного гидролиза лактозы растворимой и иммобилизованной р-галактозидазой, технологий спиртового брожения в сыворотке с гидролизованной лактозой с использованием свободных и иммобилизованных клеток пекарских дрожжей.
Исследованы влияние физико-химических и биологических факторов на закономерности протеолиза казеинов и сывороточных белков молока, биологическая активность и ростобеспечивающие свойства белковых гидролизатов в отношении молочнокислых бактерий, бактериальных и вирусных культур, используемых при производстве ветеринарных препаратов, а также микрофлоры, контролируемой при производстве молочных продуктов.
Практическая значимость. На основе исследований закономерностей ферментативной модификации белков и углеводов, ее влияния на функциональные свойства основных компонентов молока разработаны:
- биологические методы и средства управления процессом созревания и качеством сыров;
-техника и технология производства заменителей свекловичного сахара из
молочной сыворотки, направления их использования на пищевые цели;

оптимальном режиме санации 1 г. фермента гидролизует 1870 г. С использованием разработанного режима санации длительность ежесуточного непрерывного гидролиза должна составлять (12-22) часа.
Найденный способ санации Галактосила при длительном непрерывном гидролизе лактозы фильтрата сыворотки использован при проведении последующих экспериментов, а также при разработке промышленной технологии. На способ санации Галактосила получено авторское свидетельство СССР.
Таким образом, в результате исследований обоснованы физикохимические условия проведения длительного непрерывного гидролиза, требования к составу сырья, тип реактора, разработаны средства и методика санации иммобилизованного фермента.
5.5.2. Технология сиропа гидролизованной лактозы
5.5.2.1. Оборудование для гидролиза
Для промышленной реализации технологии гидролиза лактозы фильтрата сыворотки иммобилизованной р-галахтозидазы автором разработан комплект оборудования, включающий установку для гидролиза лактозы и установку для санитарной обработки фермента.
Прямое масштабирование реактора насадочного типа, со стационарным слоем фермента (от лабораторной колонки до опытно-промышленного реактора) ПОКЗЗоГЮ ХирОШуЮ уООмрОИЗВОДИМОО! Ь Парам© рОс? ГИДрОЛИЗа Т«бЛ. 13;.
Таблица
Эксплуатационные характеристики Галактосила при различных уровнях эксперимента
Уровень эксперимента Количество фермента в реакторе, кг Удельная скорость потока ’ фильтрата, мл/г-ферм.-час Уровень гидролиза, % Удельная производительность фермента Г лактозы г ферм 'Час
лабораторный 0.004 31.2 82
стендовый 5.0 32.0 77
опытно
промышленный 20 40.0 82
Поэтому промышленная установка разработана на основе проточного реактора насадочного типа со стационарным слоем фермента и представляет собой' батарею из 4-х параллельно соединенных вертикальных колонн (6=300 мм; И=1900 мм) с загрузкой до 40 кг фермента в колонну. Общая производительность установки - 4.5 т фильтрата/час.
Комплект для гидролиза непосредственно связан с установкой для ультрафильтрации сыворотки. В установке для гидролиза предусмотрено автоматиче-