Наукове обґрунтування та розроблення способів підвищення ресурсоефективності промислового перероблення молочної сировини

Abstract

В дисертації окреслено основні напрями підвищення ресурсоефективності перероблення молочної сировини та розширення можливостей використання її харчового потенціалу шляхом застосування фізико-хімічних і біотехнологічних способів цілеспрямованого регулювання функціонально-технологічних властивостей побічних продуктів переробки молока, одержання нових видів та похідних високої біологічної цінності з метою використання в технологіях інших харчових продуктів. Раціональним напрямом ефективного використання ресурсів молочної сировини визначено застосування способів, що базуються на модифікації білково-вуглеводних та мінеральних складових для отримання продуктів із заданими складом і властивостями. Застосування теплової коагуляції білків молока, ферментативний гідроліз лактози, демінералізація сироватки, концентрування та виділення молочних білків із застосуванням мембранних методів дозволяють цілеспрямовано впливати на компоненти молочної сировини та одержувати їх у певному співвідношенні. Теоретично та експериментально обґрунтовано систему вимог до технологічних процесів переробки молочної сировини, які в залежності від застосованих способів і режимів оброблення дозволяють на стадії технологічного циклу формувати нові споживні властивості та підвищувати харчову цінність одержуваної продукції, комплексно перероблювати молочну сировину. Систематизовано підходи щодо способів модифікації білково-вуглеводних складових молочної сировини, визначено параметри технологічних операцій та чинники, що впливають на характеристик якості і безпечності основних і побічних продуктів. Споживчі властивостей молочних продуктів, збагачених корисними нутрієнтами, розглянуто з позицій необхідності дотримання нормативних вимог до процесів їх виробництва та обігу, формування понятійного апарату для інформуванням споживачів про властивості продуктів. Одержані результати використано для удосконалення технологій переробки знежиреного молока і сироватки, розроблення базових елементів системи управління безпечністю та якістю під час виробництва сиру кисломолочного, згущених консервів з гідролізованою лактозою, сироватки демінералізованої, концентратів сироваткових білків. On the basis of the analysis of current regulatory documents and scientific and technical information, the main directions of increasing the resource efficiency of processing of dairy raw materials and expanding the possibilities of using their food potential by applying physical, chemical and biotechnological methods of purposeful regulation of the functional and technological properties of milk processing byproducts, obtaining new types and derivatives of high biological value for use in food technology. The use of methods based on the modification of protein-carbohydrate and mineral components to obtain products with the specified composition and properties is determined as the rational direction of efficient use of dairy resources. The use of thermal coagulation of milk proteins, enzymatic lactose hydrolysis, whey demineralization, concentration and excretion of milk proteins using membrane methods allow to fractionate individual components and obtain them in a certain ratio. The system of requirements for technological processes of dairy raw materials processing is theoretically and experimentally substantiated, which, depending on the applied methods and modes of processing, allows at the stage of the technological cycle to form new consumer properties and to increase the nutritional value of the products obtained, to complexly process dairy raw materials. The regularities of the influence of temperature and duration of heat treatment of milk on the coagulation of proteins and the properties of protein clots and whey through chemical and structural modifications of the protein-mineral complex of source milk have been established. The influence of the pasteurization temperature of the original milk on the formation of physical and chemical parameters of fermented milk protein clots and whey by the acid-rennet method of obtaining sour milk cheese was investigated. The assumption of the efficiency of using hightemperature heat treatment of milk to increase the degree of use of milk proteins substantiates the use of ultra-high-temperature processing for purposeful modification of the protein composition of sour milk cheese and whey due to the combined coagulation of whey proteins and casein. At higher temperatures of milk processing during the production of sour milk cheese, an increase in the degree of use of milk solids was observed. Approaches to methods of modification of protein-carbohydrate components of dairy raw materials are systematized, parameters of technological operations and factors influencing the characteristics of quality and safety of basic and by-products are determined. Consumer properties of dairy products enriched with useful nutrients are considered from the standpoint of the need to comply with regulatory requirements for their production and circulation, the formation of a conceptual definitions for informing consumers about the properties of products. The application of nanofiltration, electrodialysis and ultrafiltration to obtain whey fermentation products has been worked out and ranges of targets and normalized safety indicators have been established, which allows to involve them for further use, to comprehensively solve the problem of whey processing.