Инновационный способ обработки творожной сыворотки

В современных промышленных технологиях все большую роль играют процессы, основанные на использовании разных электрофизических методов обработки — микроволновых, акустических, ультрафиолетовых, магнитных и т. д., позволяющих интенсифицировать производство.

В частности, интенсивно развивается техника реализации электроискрового разряда в жидкости, следствием которого является электрогидравлический эффект (ЭГ-эффект). Данный эффект представляет собой сложное физико-химическое явление, которое сопровождается целым рядом эффектов: высокие импульсные давления, достигающие тысяч атмосфер; пульсация газовых пузырьков; ударные волны; линейные перемещения жидкости со сверхскоростями; импульсная кавитация; полидисперсное ультразвуковое излучение; действие плазмы канала искры, сопровождающе­еся инфракрасным, ультрафиолетовым излучениями; импульсные электромагнитные поля и пр. Наибольшее практическое применение ЭГ-эффект снискал в химической, горнодобывающей и обогатительной промышленности.

Рядом исследователей Национального университета пищевых технологий (г. Киев, Украина) — Ю. А. Дашковским, А. И. Украинцем, В. В. Олишевским, Ю. В. Сливой, И. В. Поповой и другими — доказана перспективность данного направления для пищевой промышленности с целью интенсификации технологических процессов и улучшения свойств продуктов и полуфабрикатов, в частности для производства сахара, крахмала, инулина, фруктозы и пр.

В работах указанных авторов установлено, что электрический импульсный разряд комплексно воздействует на продовольственное сырье в процессе его обработки. Ударная волна, возникающая при электрическом пробое среды, интенсивно перемешивает систему. При этом, создавая растягивающие усилия в жидкости, она вызывает образование кавитационных пустот, благоприятствующих диспергированию частиц. Тепловые процессы в канале разряда приводят к образованию парогазовой полости, пульсации которой интенсифицируют процессы массообмена. Кроме того, использование данного метода благоприятствует частичной инактивации микрофлоры пищевых продуктов. Учитывая диспергирующие способности и определенные бактерицидные свойства ЭГ-эффекта, авторами исследована возможность применения электроискровой обработки в технологии напитков из цельной сыворотки с целью получения продукта без видимого белкового осадка.

Творожную сыворотку обрабатывали на лабораторной электрогидравлической установке. Обработку проводили при напряжении 25—50 кВ и количестве импульсов от 5 до 30 с шагом 5.

Дисперсным анализом, проведенным на приборе Zetasizer Nano ZS (Великобритания), установлено диспергирование белковых частиц творожной сыворотки 1,5-10 раз в зависимости от напряжения и количества импульсов.

Изучая динамику преобразований дисперсной фазы сыворотки с учетом параметров обработки (напряжения, количества импульсов), наблюдали присутствие более крупных частиц в пробах, обработанных при напряжениях 20—30 кВ, и уменьшение их размеров по мере увеличения напряжения и количества импульсов. Наилучший результат получен при обработке под напряжением 45 кВ и при количестве импульсов 20, средний размер белковых частиц при этом был 89—100 нм. Экспериментальные данные оценки электропроводности и дзетта-потенциала до и после воздействия электроискровых разрядов на коллоидную систему сыворотки указывают на изменение данных показателей. Зафиксированы увеличение, последующие снижение и вновь рост значения электропроводности с изменением количества импульсов от 5 до 25, а изменение дзетта-потенциала имело зеркально противоположную зависимость. Выявленные тенденции можно связать с изменением состояния коллоидной системы сыворотки под воздействием ЭГ-эффекта, поскольку, как известно, данные характеристики несут информацию о процессах, протекающих в стабилизирующих оболочках, о размере и форме частиц, процессах структурирования.

Можно отметить, что в опытных образцах наблюдалось изменение не только размерных параметров частиц, но и их фракционного состава.

Электрофорез сывороточных белков осуществляли на аппарате Hoefer Mighty Small (Amersham Biosciences, США). Полученные результаты показали, что в сыворотке, обработанной электроискровыми разрядами, содержится α-казеин и β-казеин в количестве 20—25 и 16—18 % соответственно, которые при хранении выпадали в осадок, а также α-лактальбумин — 11—12 %, β-лактоглобулин — 72—85 %, иммуноглобулины — 4—6 %, находящиеся в растворе.

Подтверждено положительное влияние ЭГ-эффекта на микробиологические показатели обрабатываемых систем. Установлено, что инактивирующее действие электроискровой обработки возрастает с увеличением количества разрядов и напряжения. После электрогидравлической обработки творожной сыворотки при напряжении 30—40 кВ и количестве разрядов 5—10 наблюдалась частичная инактивация микроорганизмов — их количество уменьшилось в среднем на 8—28 % по сравнению с творожной необработанной сывороткой (контроль). Тогда как обработка электрическими разрядами с напряжением 45 кВ и количеством разрядов 15—25 обеспечивала наиболее эффективную инактивацию микроорганизмов творожной сыворотки. Их общее количество сократилось в среднем на 47—58 % по сравнению с контролем. Дальнейшее повышение напряжения до 50 кВ не приводило к ожидаемому увеличению степени инактивации микроорганизмов, а напротив, наблюдалось снижение бактерицидного эффекта электроискровой обработки. Итак, использование электроискровой обработки дает возможность не только интенсифицировать процесс, но и создать продукты, в частности напитки из цельной ферментированной и неферментированной сыворотки с новыми свойствами без нежелательного осаждения белка.

О. КОЧУБЕЙ-ЛИТВИНЕНКО, кандидат технических наук, доцент; О. ЧЕРНЮШОК; А. МАРЫНИН, кандидат технических наук Национальный университет пищевых технологий, г. Киев В. ВАСЫЛИВ, КАНДИДАТ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ БИОРЕСУРСОВ И ПРИРОДОИСПОЛЬЗОВАНИЯ, Г. КИЕВ