<<
>>

ВВЕДЕНИЕ 

Важнейшей народнохозяйственной задачей, которая во многом обусловливает направления социально-экономического развития нашего общества, является улучшение структуры питания населения.

В основу ее достижения положено решение комплекса взаимоувязанных вопросов экономического, технического, научного и организационно-правового характера. В этой связи современная наука о питании интегрирует широкий спектр фундаментальных и прикладных исследований специалистов различных направлений: гигиенистов, медиков, физиологов, технологов, биологов, фармацевтов, биохимиков, аграриев, социологов и других.

Одним из основополагающих документов, определяющих политику в области питания, является постановление Правительства Российской Федерации «О концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации». В нем отмечается, что улучшение структуры питания возможно за счет увеличения доли продуктов массового потребления с высокой пищевой и биологической ценностью, в том числе обогащенных биологически активными веществами. Помимо этого, постановление предусматривает использование нетрадиционного и вторичного сырья пищевой и перерабатывающей промышленности для производства полноценных продуктов питания, а также организацию производства продуктов диетического, детского и лечебно-профилактического назначения.

В достижении намеченного ведущая роль отведена молочной отрасли, которая обеспечивает население доступными продуктами питания общего и специального назначения. Известно, что технологии производства некоторых из молочных продуктов неизбежно связаны с получением побочного сырья, в частности - молочной сыворотки, которая относится к вторичным сырьевым ресурсам. По мнению академика Н.Н. Липатова проблема вопросы, связанные с молочной сывороткой, ее составом, пищевой и биологической ценностью, переработкой и использованием, занимают главенствующее место в молочной промышленности всех развитых стран, и с каждым годом внима-

6

ниє к этой проблеме возрастает [258].

В России достигнуты существенные успехи в промышленной переработке молочной сыворотки, которые связаны с именем основателя крупнейшей в стране научной школы, академика Российской академии сельскохозяйственных наук А.Г.

Храмцова. В работах, выполненных под его руководством или при непосредственном участии, показано, что сыворотка, благодаря своему уникальному составу и свойствам, является важнейшим источником пищевых веществ и может служить основой для получения самых разнообразных продуктов высокой пищевой и биологической ценности.

В настоящее время вопросы рационального использования сырья в молочной промышленности, в том числе отдельных компонентов, входящих в его состав, находятся в центре внимания нескольких ведущих институтов страны. Проблемам комплексного использования молока посвящены труды специалистов Кемеровского технологического института пищевой промышленности, Северокавказского государственного технического университета, Всероссийского научно-исследовательского института маслоделия и сыроделия, Московского государственного университета прикладной биотехнологии, Восточно-Сибирского государственного технического университета и др. Различные аспекты безотходной технологии переработки молока развивались научными школами ведущих отечественных ученых (П.Ф. Крашени-нин, Н.Н. Липатов, A.M. Маслов, В.А. Павлов, А.Г. Храмцов, Л.А. Остроумов, А.А. Розанов, В.Д. Харитонов, Н.Н. Липатов (мл.), П.Г. Нестеренко, А.А. Храмцов, A.M. Шалыгина, М.С. Уманский, И.А. Евдокимов, Г.Г. Ши-лер, Н.Я. Дыкало, Н.И. Дунченко, Н.А. Тихомирова, В.И. Ганина, Ю.Я. Сви-риденко, И.С. Хамагаева, В.Ф. Семенихина, К.К. Полянский, СМ. Кунижев, Л.В. Голубева, М.Б. Данилов). Немало исследований специалистов посвящено проблемам рационального и комплексного использования сыворотки, которая представляет собой ценное углеводсодержащее сырье, около 70% сухих веществ которого составляет молочный сахар (лактоза). Однако как подсластитель молочный сахар не имеет практического значения ввиду незначи-

7

тельной сладости и малой усвояемости, как человеком, так и микроорганизмами. Лактоза, кроме того, обладает низкой растворимостью и кристаллизуется из высококонцентрированных растворов (более 40% сухих веществ), придавая продуктам порок консистенции «песчанистость».

Улучшить технологические и потребительские свойства лактозы, содержащейся в сыворотке, возможно путем ее ферментативного гидролиза препаратом растворимой или иммобилизованной |3-галактозидазы до моносахаридов глюкозы и галактозы, смесь которых обладает в сравнении с лактозой большей растворимостью (в 3 раза) и сладостью (в 4-5 раз). Указанная биотехнологическая трансформация лактозы обеспечивает возможность получения стойких в хранении сиропов с массовой долей сухих веществ до 70%.

В настоящее время значительное внимание отведено созданию продуктов с функциональными свойствами. Многочисленными исследованиями установлено, что основные компоненты молочной сыворотки, такие как сывороточные белки и лактоза, а также их производные, обладают рядом ценных лечебных и профилактических свойств. Среди потенциально активных компонентов наиболее интересными в пищевом плане считаются те, которые содержатся в сыворотке даже в незначительной концентрации. Доказано, что антимикробными и противовоспалительными свойствами обладают биоактивные пептиды, антитела (иммуноглобулины), а лактоза и ее производные обладают пребиотическими свойствами.

Не смотря на то, что в молочной сыворотке содержится около двухсот компонентов, перешедших из нативного молока, промышленный интерес к ее переработке, несомненно, связан с выделением белков и лактозы, которые после конверсии превращаются в исключительно ценные компоненты продуктов для лечебно-профилактического, диетического и детского питания. Однако отдельные вопросы теории и практики переработки молочной сыворотки нуждаются в дальнейшем развитии, при этом молочная промышленность имеет достаточные резервы сыворотки, что указывает на актуальность поиска новых способов ее переработки. Очевидно, что одним из путей реше-

8

ния поставленных задач является интенсивное использование передовых технологий, развитие которых является безальтернативной стратегией успешного развития предприятий молочной отрасли.

Анализ как зарубежного опыта, так и тенденций развития отечественной молочной промышленности показывает, что в перспективе будут происходить дальнейшая концентрация и специализация производства молочных продуктов.

Это позволит осуществлять полную переработку и использование вторичного сырья, что оправдано с технологических, экономических, экологических позиций. Современная пищевая технология должна обеспечить комплексную переработку и полное использование основного сырья с резким сокращением его потерь и отходов, а также побочных продуктов. Характерной чертой молочной промышленности является стремление более полного разделения сырья на ценные по составу и свойствам пищевые вещества с последующим получением на их основе высококачественных продуктов.

Считается, что приоритетное развитие в большинстве перерабатывающих отраслей АПК получат мембранные технологии с применением реакционных, газоселективных, керамических и других мембран. Из этого следует, что к перспективным процессами переработки молочного сырья, в том числе белково-углеводного, относятся микрофильтрация, ультрафильтрация, нано-фильтрация и обратный осмос. Различный диаметр мембран (для микрофильтрации от 0,1 до 10 мкм, ультрафильтрации от 0,01 до 0,1 мкм, нано-фильтрации от 0,002 до 0,01 мкм, обратного осмоса от 0,0001 до 0,005 мкм) позволяет фракционировать молочное сырье в зависимости от размера частиц. Кроме того, микрофильтрационные установки с размером пор мембран до 0,2 мкм позволяют наряду с основными компонентами молока выделить микроорганизмы. Снизив диаметр мембран до 0,1 мкм, возможно достигнуть эффективности отделения микроорганизмов 99,9%.

Мембранные процессы, начиная с 70-х годов XX в., нашли широкое применение в различных отраслях промышленности для концентрирования жидких сред или выделения конкретных биологических элементов. Произ-

9

водство мембран динамично развивается: если в 1983 г. за рубежом было продано ультрафильтрационных установок с общей межфазной поверхно-стью мембран около 100000 м , в том числе для сыворотки - 80000 м и 19000 м2 для молока, то в настоящее время эти показатели увеличились более чем в три раза. По оценкам экспертов емкость рынка мембран приближается к 12 млрд.

долларов. Объем продаж мембранного оборудования непрерывно увеличивается с ежегодным темпом роста примерно на 10-12%. На XXI Международном молочном конгрессе отмечена важность мембранных процессов для молочной отрасли, а Н.Н. Липатовым предложена классификация мембранных методов разделения молочного сырья и намечены перспективы их развития [62].

Учитывая актуальность использования мембранных методов переработки в молочной промышленности, в 1985 г. была разработана Программа развития молочной отрасли до 2000 г. и приняты специальные постановления Совета Министров СССР №248 от 24.03.85 и №713 от 31.07.85 «О мерах по широкому внедрению мембранных процессов в отраслях народного хозяйства», а также изданы соответствующие приказы Минмясомолпрома СССР №161 от 26.04.85 и №283 от 26.03.85. В соответствии с ними методом ультрафильтрации к 2000 году планировалось перерабатывать 5,5 млн. тонн молока. Достижение намеченного предусматривало создание-22000 м2 мембран, однако начиная с 1990 г. работы по созданию, апробации и промышленному внедрению мембранной техники практически прекратились.

Производство мембран и оборудования на их основе сосредоточено главным образом в США, Западной Европе и Японии, на долю которых приходится 97% всего производства и 75% закупок, связанных с мембранной техникой. В настоящее время в этих регионах в мембранной промышленности занято более 100 фирм и предприятий, причем только половина из них производят собственно мембраны и мембранные модули, а остальные осуществляют проектирование оборудования с использованием мембран в качестве элементов промышленных установок.

10

Процесс мембранного концентрирования осуществляется непосредственно в мембранном аппарате, который состоит из мембранных модулей (элементов). Мембранную аппаратуру классифицируют но различным признакам: степени подвижности мембранных элементов в аппарате; способу замены отработанных мембран; организации процесса мембрана разделения; способу турбулизации разделяемой смеси у поверхности мембраны; направлению потока разделяемой смеси в аппарате; природе и типу применяемых мембран; влиянию на концентрационную поляризацию; функциональности и назначения с точки зрения применяемого процесса (концентрирование, очистка, фракционирование, осветление, стерилизация жидких сред, культивирование, биокатализ); типу мембранных элементов.

Из приведенной классификации следует, что мембранные процессы отличаются исключительной сложностью, спецификой и существенными возможностями концентрирования целевых компонентов. Именно поэтому в настоящее время вопросы создания мембранной техники не потеряли своей актуальности, о чем свидетельствуют соответствующие тематики, финансируемые Министерством сельского хозяйства и продовольствия и Федеральным агентством по науке и инновациям (Роснаукой).

Наряду с решением проблемы утилизации сывороточных белков, мембранные процессы позволяют в значительной степени интенсифицировать процессы получения молочного сахара различного качества, а также углеводных компонентов на его основе, таких например, как глюкозо-галактозные сиропы, сиропы фукозы, фукоидана, лактулозы и др. Функциональные свойства лактозосодержащего сырья и производных лактозы можно считать доказанными.

Таким образом, определяющим в создании продуктов питания нового поколения является дальнейшее развитие фундаментальных и прикладных исследований по изучению механизмов формирования качества новой продукции. Только в этом случае могут быть найдены рациональные многовариантные подходы к развитию альтернативных направлений создания продук-

11

тов питания. Анализ современной научной информации, а также многочисленных результатов собственных исследований позволяет констатировать тот факт, что повышение эффективности переработки молочного сырья может быть достигнуто за счет применения мембранных технологий, как в традиционных процессах получения белковых концентратов, так и в направлениях переработки молочной сыворотки в углеводные концентраты с функциональными свойствами.

В настоящей диссертации обобщены и систематизированы материалы, полученные непосредственно автором и при его участии, начиная с 1980 г. по настоящее время, по вопросам переработки молочной сыворотки в функциональные ингредиенты и продукты питания. Описаны состав и свойства молочной сыворотки, рассмотрены различные аспекты ее переработки, показано влияние технологических факторов на процессы ее мембранного концентрирования. Подробно раскрыта сущность процесса электродиализной обработки концентратов сывороточных белков, полученных ультрафильтрацией (КСБ/УФ), развиваются современные идеи переработки лактозосодержаидего молочного сырья в лактулозные концентраты, подробно анализируются их функциональные свойства.

Научные и практические аспекты диссертации широко обсуждались на конференциях, симпозиумах и семинарах различного уровня, в достаточной мере опубликованы в монографии и статьях периодических изданий. Разработанные автором технические решения не уступают современным мировым аналогам и имеют техническую новизну, подтвержденную авторским свидетельством и патентами Российской Федерации. Приведенные в диссертации материалы направлены на дальнейшее развитие теории и освоение практических навыков переработки молочных ресурсов.

12

<< | >>
Источник: Гаврилов Гавриил Борисович. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ МЕМБРАННЫМИ МЕТОДАМИ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук. Ярославль -2006.. 2006

Еще по теме ВВЕДЕНИЕ :

  1. Статья 314. Незаконное введение в организм наркотических средств, психотропных веществ или их аналогов
  2. ВВЕДЕНИЕ
  3. Тема 1ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ И ПРАКТИКУ МЕНЕДЖМЕНТА
  4. ВВЕДЕНИЕ В ШКОЛЬНУЮ ЖИЗНЬ
  5. "Падение Запада" и глобальные проблемы человечества (общедоступное введение)
  6. Мысли об организации немецкой военной экономикиВведение
  7. Введение
  8.   ВВЕДЕНИЕ 
  9. Введение
  10. Введение
  11. Введение
  12. ОБЩАЯ ЧАСТЬВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ И ИСТОРИЮ СРАВНИТЕЛЬНОГО ПРАВОВЕДЕНИЯ
  13. Введение
  14. Введение