Разработка технологии напитка из сыворотки

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

       стр.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………5

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОЙ НАУЧНОЙ РАБОТЫ…………………………………………………………..8

1. Современное состояние вопроса переработки вторичного молочного сырья………………………………………………………………………………8                                                                                                  

1.2 Требования  к сырью, средний состав сырья………………………………12

1.2.1 Состав и свойства обезжиренного молока и молочной

сыворотки………………………………………………………………………..12

1.2.2 Характеристика фермента  β-галактозидазы……………………………22

1.3 Постановка задач исследований……………………………………………25

2.  ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………………...26

2.1 Организация работы и объекты исследования…………………………….26

2.2 Методы исследования………………………………………………………27

2.2.1 Методика определения активности фермента  β-галактозидазы………27

2.2.2 Проведение  направленного гидролиза лактозы  в творожной 

сыворотке………………………………………………………………………...28

2.2.3 Методика определения  степени гидролиза лактозы  в творожной сыворотке………………………………………………………………………...28

2.2.4 Метод определения  содержания лактозы в молочной  сыворотке поляриметрическим методом…………………………………………………...29

2.2.5 Определение  массовой доли лактозы в сыворотке  йодометрическим методом…………………………………………………………………………...31

2.3 Результаты экспериментов………………………………………………….34

2.3.1 Определение активности фермента β-галактозидазы…………………...34 
 
 
 

2.3.2   Результаты направленного гидролиза лактозы в творожной

сыворотке………………………………………………………………………...34

2.3.3 Изучение нарастания кислотности в творожной сыворотке с гидролизованной лактозой, при использовании заквасок на основе                  

различных культур  молочнокислых микроорганизмов……………………….38

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ…………………………………………...46

3.1 Технология  получения  напитка из сыворотки с пониженным содержанием лактозы……………………………………………………………46

3.2  Материальный расчет………………………………………………………50

3.2.1 Исходные  данные для расчета…………………………………………….50

3.2.2 Расчет процесса сепарирования молочной сыворотки………………….51

3.3 Расчет и  подбор технологического оборудования в линию производства                напитка из сыворотки с пониженным содержанием лактозы………………...54

3.3.1 Оборудование  для приемки сыворотки…………………………………..54

3.3.2  Оборудование для производства низколактозного напитка из          молочной сыворотки…………………………………………………………….55                                                                                     

4. БЕЗОПАСНОСТЬ И  ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА…………………57

4.1 Системы управления  качеством в молочной промышленности………….57

4.2 История появления  и краткие сведения о системе  НАССР……………….62

4.3 Определение  рисков и критических контрольных  точек при 

 производстве  низколактозного напитка на основе  молочной сыворотки…..67

4.4 Анализ опасных факторов…………………………………………………..72

5. БИЗНЕС-ПЛАН……………………………………………………………...78

6. АНАЛИЗ ПРИНЯТЫХ  РЕШЕНИЙ………………………………………85

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………….87 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

      Одним из существенных резервов увеличения производства молочных  и других пищевых продуктов в нашей  стране и других странах мира с развитой молочной промышленностью является рациональное использование составных частей молока. Общие ресурсы молочного белково-углеводного сырья составляют около 70 % объемов перерабатываемого молока и по расчетам достигают ежегодно в России 15 - 20 млн. т, что требует специального подхода к организации их промышленной переработки и является основой при создании безотходных производств по законченному или замкнутому технологическим циклам [1].

      Принципы  безотходной технологии, сформулированные комиссией ООН, в плане полезности для человека, его разумной деятельности с обязательной охраной (защитой) окружающей среды, полностью относятся к молочному делу. Практическая реализация этих принципов возможна в отрасли при соблюдении следующих правил:

• комплексная разработка безотходных технологий новых продуктов с полным использованием всех компонентов молочного сырья;
• наборы альтернативных вариантов технологий различных продуктов питания, кормовых средств, медицинских препаратов и технических полуфабрикатов из всех видов основного и побочного сырья;
• энергосбережение, минимальные трудовые и финансовые затраты с кадровым обеспечением технологических процессов [2].

      Оценка  уровня безотходности технологии молочных продуктов и законченности  технологического цикла может быть рассчитана по стоимости продукции из 1 т молочного сырья, степени использования сухих веществ и отдельных компонентов (жир, белки, лактоза, минеральные соли, БАВ), либо их энергетической ценности (калорийности).

      

      Решение проблемы безотходности молочного дела на современном уровне возможно только за счет организации промышленной переработки вторичных сырьевых ресурсов - обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки, и рациональным использованием получаемой продукции (маркетинг).

      Неизбежность нормативных потерь при переработке молока может быть компенсирована путем их снижения за счет внедрения новой технологии и техники с критерием оценки по потерям отдельных компонентов (жир, белок, лактоза); анализа производственных процессов по этой же схеме и постановкой производственного учета и контроля в системном виде. Потери молочного сырья могут быть регенерированы путем обработки так называемых "ополосков" с изготовлением жиро-белковых кормовых продуктов. Таким образом, реализуется законченный цикл молочного предприятия [2].

      Замкнутый цикл молочного дела включает регенерацию  тепловых потоков и водопотребления, в т.ч. полное и рациональное использование  конденсата, установку мокрых скруберов  и жироловушек. При этом возможна отработка бессточного производства с утилизацией моющих растворов.

     Приоритеты  научного обеспечения молочного  дела по критическим технологиям  федерального и отраслевого уровней  по регионам и на каждом предприятии  кратко формулируется следующим  образом:

• система оценки качества молочного сырья и молочной продукции;
• разработка биотехнологии молочных продуктов XXI века;

     -  разработка безотходных технологий  молочных продуктов высокого  качества и конкурентоспособных  по стоимости;

• экологическая безопасность и удобная упаковка.

     Конкретные  научные программы по использованию вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности в плане реализации безотходного производства могут быть сосредоточены на следующем.

      Производство  нового поколения кисломолочных  продуктов из обезжиренного молока и пахты с использованием бифидобактерий, обладающих повышенной биологической ценностью, диетическими свойствами и лечебно-профилактической направленностью, для функционального питания.

    Из  вторичного молочного сырья наиболее важное место занимает молочная сыворотка, ресурсы которой увеличиваются в связи с возрастанием производства творога, сыра и казеина.

    Сыворотка является продуктом с естественным набором жизненно важных минеральных  соединений. Минеральные соли, микроэлементы  способствуют устранению жажды и  поддержанию водно – солевого баланса организма.

    Одним из наиболее целесообразных направлений  использования молочной сыворотки  является производство различных напитков, как правило, технологический процесс  их производства достаточно прост и  малоэнергоемок.

    Напитки из цельной сыворотки представляют особую ценность – в них содержатся все составные части сыворотки. Эти напитки непрозрачны, и в них возможно выпадение хлопьевидного осадка, но они обладают определенными диабетическими и лечебными свойствами.

      Одним из направлений переработки сыворотки является производство напитков на основе молочной сыворотки с гидролизованной лактозой, а также производство напитков из молочной сыворотки на основе брожения или сквашивания, обогащения экстрактами тонизирующих трав, тонизирующими соками и сатурации [2].

    

      
 
 
 
 
 
 
 

1. АНАЛИЗ  СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОЙ  НАУЧНОЙ РАБОТЫ

 

1.1 Современное состояние вопроса переработки вторичного молочного  сырья

    Молочная  сыворотка – это ценный продукт, обладающий высокой биологической  и лечебной ценностью [3].

    В настоящее время существует проблема полного и рационального использования  молочной сыворотки, что является актуальным во всех странах с развитым молочным делом независимо от формы собственности  и системы экономических отношений. Для России и стран СНГ проблема использования молочной сыворотки обусловлена следующими причинами:

    - лактазная недостаточность, охватывающая  более 70% населения земного шара;

    - большие объемы производства  молочной сыворотки (более 12 –  15 млн тонн ежегодно в России);

    - быстрая порча молочной сыворотки.  Низкая растворимость лактозы,  составляющей около 70% от общего  количества сухих веществ сыворотки,  обуславливает получение нестабильных  при хранении концентратов сыворотки.  При концентрации сухих веществ  более 40% лактоза кристаллизуется. Менее концентрированная сыворотка нестабильна из-за микробиологической порчи;

    -   проблема утилизации молочной  сыворотки;

    - слабовыраженный сладкий вкус (около  15% сладости свекловичного сахара) и слабая сбраживаемость лактозы,  ограничивающие ее применение на пищевые цели;

    -  раздельное использование всех  компонентов сыворотки. 
 

    Структура использования молочной сыворотки в России (Рисунок 1.1) за последние 15 лет претерпела значительные изменения. Резко сократилось производство продуктов переработки сыворотки: молочного сахара-сырца в 3,6 раза (до 2,2 тыс. т), рафинированного - в 24 раза (до 0,07 тыс. т), сыворотки сгущенной без сахара - в 22 раза, сыворотки сгущенной c сахаром - в 5 раз.

    Значительно уменьшился выпуск обогащенной молочной сыворотки                          (в 2002 г. - 13 тыс. т), хорошо зарекомендовавшей себя при откорме свиней. B целом снизилась доля промышленной переработки молочной сыворотки: в 1991 г. - 39 %, в 2002 г.- 35 %, в 2003 г. – 26% (636 тыс.т из 2447 тыс. т) [4].

    Рисунок 1.1 – Структура использования  молочной сыворотки в России 

    Лактазная недостаточность – одна из главных  причин, ограничивающих применение молочной сыворотки в пищевых целях. Данное понятие можно охарактеризовать как врожденное или приобретенное состояние, характеризующееся снижением активности фермента лактазы, расщепляющего лактозу в тонкой кишке и протекающее скрыто или с проявлениями.