Технологические принципы производства функциональных молочных продуктов с применением полисахаридов
На правах рукописи
Орлова Татьяна Александровна
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОИЗВОДСТВА
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ С
ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИСАХАРИДОВ
Специальность: 05.18.04. Технология мясных, молочных и
рыбных продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Ставрополь – 2010
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор,
член-корреспондент РАСХН,
Молочников Валерий Викторович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Рябцева Светлана Андреевна
доктор технических наук, профессор
Донченко Людмила Владимировна
доктор технических наук, профессор
Полянский Константин Константинович
Ведущая организация ГУ Поволжский научно-исследовательский
институт производства и переработки мясомолочной
продукции Россельхозакадемии (НИИММП),
г. Волгоград
Защита состоится «29» октября 2010 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 при ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу: 355028 г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, ауд. 308 К.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СевКавГТУ
Автореферат разослан « » 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор технических наук, доцент В. И. Шипулин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Материальное производство определяется потребностью людей в том или ином продукте. Однако сама потребность и уровень ее осознания меняются в процессе жизни, как у отдельного человека, так и у общества в целом. Состояние питания является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье человека. Продукты питания должны удовлетворять потребности человека в основных питательных веществах и энергии, а также выполнять профилактические и лечебные функции. Именно на решение этих задач и направлена концепция государственной политики в области здорового питания.
В период структурной перестройки экономики, качественного ее изменения на основе научно-технического прогресса актуальной проблемой, стоящей перед страной, является создание устойчивой продовольственной базы. Все это в комплексе предопределяет необходимость изменения структуры производства продуктов на основе новых технологических циклов переработки пищевого сырья.
Немаловажным фактором в современных условиях является проблема все возрастающего дефицита пищевого белка и необходимость изыскания новых сырьевых источников и способов его получения в нативном виде.
Основная задача на данном этапе это создание ресурсосберегающих технологических процессов и новых молочных продуктов в плане полного использования молочного сырья.
Био и баромембранные процессы, исследованные В. Б. Толстогузовым, В. В. Молочниковым, А. А. Храмцовым, Л. В. Донченко, К. К. Полянским, Л. Я. Родионовой, О. А. Суюнчевым, Р. И. Раманаускасом, А. П. Чагаровским, И. А. Евдокимовым и другими позволяют перейти на ресурсосберегающие технологии переработки молочного сырья, а также получать новые функциональные продукты.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка технологии фракционирования молочного сырья с применением полисахаридов для комплексного использования полученных фракций в производстве функциональных продуктов питания в замкнутом технологическом цикле.
Для достижения этой цели решали следующие основные задачи:
изучение состояния коллоидно-дисперсной системы молока;
изучение качественных показателей полисахаридов и обоснование их выбора для фракционирования молока;
установление закономерностей и теоретическое объяснение процессов происходящих, при фракционировании молочного сырья полисахаридами;
исследование влияния различных технологических факторов на фракционирования молочного сырья полисахаридами;
изучение влияния технологических параметров на состав и свойства получаемых фракций молока;
оценка качественных характеристик и функционально-технологических свойств продуктов фракционирования;
медико-биологическая оценка фракций и продуктов на их основе;
разработка технологических принципов взаимодействия фракций с пищевым сырьем;
разработка технологических принципов и технической документации на производство молочных продуктов в замкнутом технологическом цикле.
Научная концепция
В основу научной концепции, развиваемой в диссертационной работе, положена гипотеза о том, что переработка молока в замкнутом технологическом цикле предполагает фракционирование молочного сырья с применением полисахаридов на фракции в жидком виде, каждая из которых и (или), их смесь (смеси) превращаются в готовый продукт без остатка. Жидкостная структура получаемых фракций, гомогенность их смесей и образование требуемой структуры готового продукта на заключительной стадии производства обеспечивают успешное решение этой задачи
Научная новизна работы:
теоретически обосновано и практически реализовано взаимодействие дисперсной системы молока с растворами различных полисахаридов;
изучены закономерности технологии фракционирования молочного сырья полисахаридами в зависимости от технологических факторов;
получены математические зависимости, адекватно описывающие изучаемые процессы;
установлены качественные характеристики получаемых фракций – концентрата натурального казеина (КНК) и сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ);
проведена комплексная оценка функциональных свойств КНК и СПФ, которая определила пути их дальнейшего использования в производстве пищевых продуктов;
проведена комплексная медико-биологическая оценка КНК, СПФ и продуктов с их использованием, подтверждающие их более высокую медико-биологмческую активность по сравнению с традиционными продуктами;
на основании медико-биологической оценки и выявленных функциональных свойств, предложены составы и комбинации компонентов в молочных и пищевых продуктах и их ассортимент.
Практическая значимость
На основе анализа и обобщения результатов, теоретических и экспериментальных исследований разработана технология переработки молока с полным использованием составных частей молочного сырья в замкнутом технологическом цикле для производства продукции «Био-Тон». Разработана техническая документация на производство комплекса молочных продуктов. По этой технологии выпущено около 40 тыс. т молочной продукции на предприятиях молочной промышленности, в цехах малой мощности, в сети предприятий общественного питания. Результаты исследований используют при проведении учебного процесса на кафедре технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции (ТП и ПСХП) СтГАУ.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены, обсуждены и опубликованы на конференциях, совещаниях, семинарах различного уровня, проходивших в России [32] и за рубежом [4].
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 65 печатных работах, в т. ч. в монографии, 2 обзорных информациях, 9 статьях в изданиях реферируемых ВАК РФ, 3 авторских свидетельства.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 286 страницах, содержит 54 таблицы, 57 рисунков, включает введение, 7 глав, выводы, список использованной литературы из 345 наименований в том числе 83 иностранных и приложения.
Представленные в диссертации и публикациях результаты исследований получены лично автором или в соавторстве.
Основные положения, выносимые на защиту:
концепция взаимодействия дисперсной системы молока с растворами полисахаридов;
результаты экспериментальных исследований и анализ закономерностей фракционирования молочного сырья полисахаридами в зависимости от качественных характеристик полисахаридов, состава сырья и технологических факторов в поле гравитационных и центробежных сил;
результаты изучения качественных характеристик и функционально-технологических свойств, пищевая и медико-биологическая оценка, полученных фракций (КНК и СПФ) и продуктов на их основе;
технологические принципы и схемы переработки молока в замкнутом технологическом цикле «Био-Тон».
Краткое содержание работы
Введение. Обоснована актуальность проблемы, дана общая характеристика и сформулирована цель диссертационной работы.
Глава 1. Анализ состояния проблемы и задачи исследований
Рассмотрены и систематизированы данные о строении и свойствах казеинов и сывороточных белков. Большая заслуга в вопросах изучения казеинового комплекса молока принадлежит Дъяченко П. Ф. Дана характеристика коллоидно-дисперсной системы молока. Приведена характеристика молочного сырья как объекта исследований для фракционирования полисахаридами. Показаны современные подходы к получению растворимых белковых концентратов. Определены виды полисахаридов для использования в технологии фракционирования молока. На основании анализа состояния проблемы определены научно-технические предпосылки и направления ее решения, сформулированы задачи собственных исследований.
Глава 2. Методика выполнения работы и методы исследований
Экспериментальную часть работы выполнена в лабораториях Всесоюзного НИИ комплексного использования молочного сырья (ВНИИКИМ) и на кафедре ТП и ПСХП СтГАУ. Работа выполнялась в рамках тематического плана ВНИИКИМ (позднее НИИКИМ), СтГАУ по государственной тематике, отраслевым планам, хозяйственным договорам и поисковым исследованиям в период с 19812008 гг. Часть исследований проводили в творческом сотрудничестве с ИНЭОС, НИИ Химии СГУ, СвердНИИХИММАШ, ВНИИХТ, МТИПП/ПНИЛ биотехнологии пищевых продуктов.
Экспериментальную часть работы выполняли в подразделениях института на лабораторных установках и стендах – модулях, смонтированных на экспериментальном биотехнологическом заводе (ЭБТЗ) ВНИИКИМ. Отработку технологических параметров, производственные испытания, организацию выпуска продукции проводили на базе ВНИИКИМ и предприятиях молочной отрасли (Раменском молкомбинате, молочном комбинате «Ставропольский», Новочеркасском ГМЗ, Малояраславском маслосырзаволе, молкомбинатах в г. г. Осиповичи, Брест, Вильнюс, Каунас и др. предприятиях).
Схема проведения исследований приведена на рисунке 1.
Объектами исследований служили: цельное и обезжиренное коровье молоко, полученные из них нормализованные смеси, полисахариды различных видов: пектин (яблочный, цитрусовый), Na-карбоксиметилцеллюлоза (Nа-КМЦ), микробные полисахариды; продукты фракционирования молочного сырья полисахаридами концентрат натурального казеина (КНК) в натуральном и сухом виде, сывороточно-полисахаридная фаза (СПФ) в натуральном и сгущенном виде. Молочное сырье было получено в производственных условиях Ставропольского молочного комбината или фермерских хозяйств.
Фракционирование молочного сырья полисахаридами проводили в поле гравитационных и центробежных сил. В качестве контрольных образцов были взяты казеин по Гаммерстену, ККФК, полученный ультрацентрифугированием, казеинат натрия и молочная сыворотка.
В работе использовали стандартные, опубликованные в специальной литературе методы. Для получения экспериментальных данных в процессе исследований проводили комплекс физико-химических, биохимических, функциональных и микробиологических исследований.
Медико-биологические и микробиологические исследования изучаемых фракций (СПФ и КНК), продуктов с их использованием проводили параллельно с отработкой технологии их получения в соответствии с методиками, используемыми в медицинских центрах и клиниках: в.ч. 64668 (Институт военной медицины), Институт питания РАМН, Всесоюзный научный онкологический центр, Московская медицинская академия имени И. М. Сеченова, Ростовский медицинский институт, Ставропольский медицинский институт, Тюменский филиал института питания РАМН.
Рисунок 1 Схема проведения исследований
При выполнении исследований широко использовали современные методы математического планирования. Обработку результатов исследований проводили с использованием пакетов прикладных программ: Fisher, MathCAD 12, MS Excel 2007, Statistica 6,0.
Глава 3. Изучение закономерностей фракционирования молочного сырья полисахаридами
Согласно современным представлениям устойчивость дисперсных систем определяется балансом сил притяжения и отталкивания, действующих между коллоидными частицами.
Один и тот же полимер, вводимый в биосистему, может быть стабилизатором в зависимости от концентрации и условий введения и флокулянтом. Как правило, малые добавки ВМС приводят к дестабилизации агрегативной и седиметационной устойчивости дисперсных систем. Биологические объекты представляют собой лиофильные системы. Для них характерно взаимодействие вещества дисперсной фазы с дисперсионной средой. Адсорбционные слои гидрофильных молекул обуславливают высокую агрегативную устойчивости биоколлоидов.
В последнее время исследована флокуляция, протекающая в условиях вытеснения макромолекул из пространства между сближающимися частицами (вытеснительная флокуляция). Такая флокуляция возникает, когда полимер не адсорбируется на поверхности частиц или на ней все адсорбционные центры уже заняты, когда взаимодействие макромолекул с растворителем предпочтительнее их взаимодействия с поверхностью. Эффективность флокуляции характеризуется, по меньшей мере, тремя параметрами – глубиной минимума на кривых выход _ концентрация полимера, минимальной концентрацией ВМС, вызывающей максимальную флокуляцию, протяженностью области дестабилизации. Хорошие флокулянты – полисахариды должны обеспечивать максимальную степень выделения дисперсных частиц, минимальный расход полимера и достаточно большую протяженность области дестабилизации. Флокулирующее действие (ВМС) зависит от природы и количества добавленного полимера, его молекулярной массы и заряда, условий введения полимера в систему, содержания дисперсной фазы и электролитов.
Явление несовместимости белков и полисахаридов в водных средах, положенное в основу фракционирования молочного сырья полисахаридами, изложено в работах, проведенных в ИНЭОС АН СССР, отечественной и зарубежной литературе. Результаты исследований совместимости белков и полисахаридов различные авторы рассматривают по-разному. Так, В. Б. Толстогузовым, Ю. А. Антоновым условия несовместимости были сформулированы как исключение возможности комплексообразования между белком и полисахаридом и усиление самоассоциации макромолекулярных компонентов системы. Однако до сих пор недостаточно освещён вопрос природы этого явления. В. Б. Толстогузов называл происходящий процесс безмембранным обратным осмосом. В наших исследованиях мы больше склоняемся охарактеризовать его как фракционирование высокомолекулярных компонентов в результате вытеснительной флокуляции. Для описания данного явления также может быть использован термин биомембранное разделение, примененный А. А. Храмцовым. При этом раствор полисахарида рассматривается в качестве жидкой биомембраны, через которую происходит отделение казеин-кальций-фосфатного комплекса (ККФК), содержащегося в молоке, от сывороточной фракции, которая становится при этом сывороточно-полисахаридной.
Основные исследования были посвящены изучению взаимодействия молочного сырья с пектинами. Кроме того, были испытаны Na-КМЦ, альгинаты и микробные полисахариды. Схема фракционирования молочного сырья полисахаридами представлена на рисунке 2.
Рассмотренные пектины представляют собой полидисперсную систему частиц, которую можно характеризовать в общем случае влажностью, физико-химическими показателями, плотностью, углом естественного откоса, а также рядом других показателей. Основные характеристики пектинов отечественного и зарубежного производства даны в таблице 1.
Таблица 1 _ Основные характеристики пектинов
| Показатели | Пектин ГОСТ 29186-91 | Пектин Classic AM 201 |
| Массовая доля влаги, % | 10 | 6 |
| Молекулярная масса | 28000 | 30000 |
| Степень этерификации, % | 72 | 75 |
| Насыпная плотность, кг/м3 | 320 | 510 |
| Угол естественного откоса, град. | 51 | 38 |
| Растворимость, % | 97,5 | 99,8 |
| Активная кислотность,. рН | 2,85±0,15 | 2,9±0,1 |
| Средний размер частиц, мм | 0,6 | 0,4 |
| Массовая доля сухих веществ в водном растворе, % | 6,0±0,5 | 6,0±0,5 |
Как видно из таблицы 1, по основным характеристикам выбранные отечественный и зарубежный пектины отличаются незначительно.
Важной характеристикой полисахаридов как флокулянтов молочного сырья является их взаимодействие с растворителем и ионными компонентами раствора.
Интенсивность процесса растворения и качество водного раствора пектина определяет комплекс гидродинамических, физико-химических и технологических показателей, на которые накладываются определённые ограничения. Наилучшим растворителем для пектина, как показали проведённые исследования, и технологические разработки является вода.
Изучено влияние температуры на физико-химическую и функциональную стабильность полисахарида и его раствора. Термическая стабильность полисахаридов зависит от температуры. Исследования показали, что при необходимости длительного (например, в течение часа) прогрева растворов процесс следует проводить при температурах не выше 60–70 С.
В большей степени на фракционирования влияют молекулярная масса и содержание полиуронидов в пектине при одинаковой степени этерификации (рис. 3, 4).
Рисунок 2 Схема фракционирования молочного сырья полисахаридами
Рисунок 3 _ Влияние концентрации пектина в смеси и его молекулярной массы на массовую долю белка в КНК
Изменение молекулярной массы пектина в пределах 25,7–44,8 кД ведёт к смещению оптимальных концентраций пектина в смеси с 0,6 до 0,3 %. При разделении в поле центробежных сил массовая доля белка в КНК увеличивается на 3 %.
Рисунок 4 _ Влияние концентрации пектина в смеси и содержания в нем полиуронидов на массовую долю белка в КНК
Увеличение содержания полиуронидов в пектине с 50 до 80 % приводит к снижению его оптимальной концентраци в смеси до 0,45 %.
Было изучено влияние массовой доли сухих веществ в растворе пектина на эффективность фракционирования смеси обезжиренное молоко –раствор пектина. Изменение массовой доли сухих веществ в растворе от 5 до 6,5 % при изменении его молекулярной массы от 25,7 до 33,9 кД практически не оказывает влияния на массовую долю белка, как в СПФ (от 0.95 до 1 %), так и в концентрате натурального казеина (14,1 и 14,3 %).
При использовании пектина со степенью этерификации 69–70%, содержанием полиуронидов 79–80% и молекулярной массой 25,7–33,9 кД, колебания массовой доли белка в КНК и СПФ незначительны (13,0–13,5 % для КНК и 0,87–0,92 % для СПФ).
Установлена зависимость между степенью этерификации и разделяющей способностью пектинов. При степени этерификации 70–75 % наблюдалась хорошая разделяемость, а на уровне 30–35 % фракционирование не происходило. При степени этерификации 50–60 % фракционирование обеспечивалось только в поле центробежных сил. В результате были сформулированы требования к пектинам для фракционирования молочного сырья:
- Степень этерификации 70–75 %
- Содержание полиуронидов 60–80 %
- Молекулярная масса 20–30 кД
- Студнеобразующая способность 150–300°ТБ
Выявлены закономерности технологии фракционирования обезжиренного молока раствором пектина и концентрирование ККФК под влиянием ряда технологических факторов: х1 массовая доля пектина в системе (Сп 0,350.95 %); х2температуры тепловой обработки молока (tтом 35115 °С); х3 – кислотности (1224 °Т); х4 – температуры разделения (tр 141 °С).
В основу фракционирования молочного сырья положены оптимальные сочетания технологических факторов, позволяющие в определенных пределах регулировать и контролировать разделение смеси обезжиренного молока и раствора пектина на две фазы и концентрирование казеинового комплекса в течение определённого времени, что обуславливает получение фракций (КНК и СПФ) с требуемыми свойствами и стабильными характеристиками.
Была проведена оптимизация процесса концентрирования казеинового комплекса молока по модели У2 (массовая доля белка в КНК).
У2 = -23,2798 +59,7720 х1 + 0.24450 х2 + 1,24163 х3 + 0,20171 х4 - 52,7410 х12 - 0,00222 х22 -0,04154 х32 + 0,00189 х42 +0,11917 х1х2 - 0,468331 х1х4 + 0,00254 х3х4 (1)
Поверхность отклика в плоскости Х1–Х3, характеризующая степень изменения массовой доли белка в КНК показана на рисунке 5.
Рисунок 5 _ Поверхность отклика для массовой доли сухих веществ в КНК в зависимости от массовой доли пектина, температуры тепловой обработки молока при t р – 10 °С и кислотности молока – 18 °Т
Оптимальные технологические параметры фракционирования смеси и получения КНК:
массовая доля пектина в системе – 0,550,65 %;
температура тепловой обработки молока – 7275 °С;
кислотность обезжиренного молока – 1718 °Т;
температура разделения системы – до 10 °С.
Функции отклика при оптимальных параметрах фракционирования смеси имеют следующие значения:
У1 массовая доля белка в СПФ _ 0,851,00 %;
У2 массовая доля белка в КНК _ 12,513,5 %;
У3 выход КНК _ 15,5–14,5 %;
У4 фактор концентрирования – 11,513,5;
У5 время разделения в поле гравитационных сил _ 3900–5400с.
Определенный интерес имеет изучение процесса фракционирования других видов молочного сырья. Установлены закономерности фракционирования восстановленного обезжиренного молока, сгущенного обезжиренного молока, цельного и нормализованного молока (рис. 6, 7, 8).
Рисунок 6 – Характеристика продуктов фракционирования восстановленного обезжиренного молока
Рисунок 7 – Характеристика продуктов фракционирования сгущенного обезжиренного молока
Полученные данные подтверждают возможность фракционирования восстановленного и сгущенного обезжиренного молока пектином. При этом массовая доля пектина в смеси при фракционировании восстановленного молока снизилась до 0,35 %, а сгущенного молока до 0,45 %
В ходе экспериментов было установлено, что при разделении цельного молока в поле гравитационных сил жир полностью переходит в нижнюю фазу (рис. 8). Однако при центробежном разделении часть жира отделяется в виде третьей (верхней) фазы
Рисунок 8 – Характеристика продуктов фракционирования цельного молока
При этом соотношение массовой доли жира и белка в жирном КНК изменяется в зависимости от массовой доли жира в исходном молоке.
При использовании микробного полисахарида (Rhodigel–200) наилучший эффект разделения наблюдается при концентрации полисахарида в смеси в области от 0,2 до 0,35 %. Массовая доля белка при этом в КНК варьирует от 13,4 до 14,2 %, в СПФ. от 1,0 до 1,2 %.
Для альгината натрия эффект разделения наблюдали при использовании его раствора с массовой долей сухих веществ (СВ) 12,2 % и концентрацией в смеси 0,65 %. Массовая доля сухих веществ в КНК составляла до 11,5 %, в том числе белка до 8,5 %, при этом в СПФ массовая доля белка достигала 1,2 %.
Результаты по фракционированию обезжиренного молока Na-КМЦ показали, что при повышении молекулярной массы Na-КМЦ уменьшается оптимальная концентрация полисахарида в смеси. Для фракционирования обезжиренного молока подходят образцы Na-КМЦ со степенью полимеризации в пределах 450–500. Оптимальная концентрация Na-КМЦ. составляет (0,30–0,35 %). Массовая доля белка при этом составляет в КНК –12,5 %, а в СПФ 0,9 %.
Глава 4. Разработка биотехнологии фракционирования молочного сырья полисахаридами
В главе изложены закономерности взаимного влияния основных технологических факторов на фракционирование молочного сырья полисахаридами в поле центробежных сил. В соответствии с матрицей планирования экспериментов проведены исследования влияния молекулярной массы (Х1), изменяющейся в пределах от 13,5 до 47 кД, массовой доли сухих веществ в растворе полисахарида (Х2) от 2 до 8 %, массовой доли пектина в системе (Х3) от 0,2 до 1 %, времени центрифугирования (Х4) от 5 до 50 мин.
За функции отклика были приняты: массовая доля сухих веществ в КНК и СПФ, массовая доля белка в КНК в СПФ, выход КНК.
В результате исследований установлено, что изменение молекулярной массы пектина (Х1) от 19,5 до 46,5 кД при одинаковой массовой доле сухих веществ в растворе пектина (Х2 6%), времени разделения смеси (Х4 30 мин) и массовой доли пектина (Х3 от 0,6 до 0,8 %) приводит к незначительному изменению массовой доли белка в СПФ (У1 от 0,75 до 0,8 %). При этом массовая доля сухих веществ в СПФ составляла (У2 – 6,56,7 %) (рис. 9, 10).
У1= 6,6990 - 0,1642 х1 + 0,0476 х2 - 9,90952 х3 +0,0117 х4 + 0, 0012 х12 - 0, 0054 х22 +4,8302 х32 -0, 0002 х42 + 0.0011 х1 х2 + 0,1096 х1 х3 – 0,0001х1 х4 – 0,0281 х2 х3 + 0,003 х2 х4 - 0, 0054 х3 х4 (2)
Рисунок 9 _ Поверхность отклика для массовой доли белка в СПФ (У1) в зависимости от массовой доли пектина в системе (х3), сухих веществ в растворе пектина (х2), при молекулярной массе 26,5 (х1), времени центрифугирования 35 мин (х4)
У2= 9,7259 – 0,1215 х1 + 0,5702 х2 – 8,3437 х3 + 0,0043 х4 + 0,0018 х12 – 0,03302 х22 + 3,1335 х32 + 0,0004 х42 – 0,0062 х1 х2 + 0,1005 х1 х3 – 0, 0011 х1х4 + 0,1203 х2х3 + 0,005 х2 х4 – 0,0119 х3 х4
Рисунок 10 _ Поверхность отклика для массовой доли сухих веществ в СПФ (У2) в зависимости от массовой доли пектина в системе (х3), времени центрифугирования (х4), при молекулярной массе 26,5 (х1), массовой доли сухих веществ в растворе пектина 6 % (х2)
Изменение массовой доли белка в КНК в большей степени зависит от изменения молекулярной массы пектина. При этом наблюдается смещение оптимальных значений массовой доли пектина в смеси: с 0,8 % до 0,4 % для пектинов с молекулярной массой 20 и 35 кД соответственно. Массовая доля белка в КНК (У4) не менялась и составляла 15–16 % (рисунок 11).
У4 = - 5,0895 + 0,5368 х1 + 0,6174 х2 + 35,8353 х3 + 0,0316 х4 – 0,0044 х12 – 0,0446 х22 – 21, 8347 х32 – 0,0016 х42 – 0, 0182 х1 х2 – 0,4298 х1 х3 +0,0021 х1 х4 + 0,2219 х2 х3 + 0,0068 х2 х4 + 0.04 х3 х4
Рисунок 11 _ Поверхность отклика для массовой доли белка в КНК (У4) в зависимости от массовой доли пектина в системе (х3), молекулярной массы (х1), при времени центрифугирования 35 мин (х4), массовой доли сухих веществ в растворе пектина 6 % (х2).
Анализ экспериментальных данных показал также, что при изменении массовой доли сухих веществ в растворе пектина от 2 до 10 % при постоянной молекулярной массе пектина 25,5 кД и времени разделения 30 мин. Наилучший эффект разделения наблюдался при концентрации пектина в смеси 0,50,7 %. Массовая доля белка при этом в КНК изменялось от 14 до 16 %. При этом массовая доля сухих веществ в КНК (У5) увеличивается до 22,524 % (рис. 12).
У5 = 11,1263 + 0,1111 х1 – 0, 1143 х2 + 36,9296 х3 + 0, 0105 х4 – 0, 007 х12 + 0, 0340 х22 – 32, 1362 х32 – 0, 0025 х42 – 0,0192 х1 х2 - 0,1784 х1 х3 + 0, 0036 х1 х4 + 0,2016 х2х3 + 0.009 х2х4 + 0,1327 х3 х4
Рисунок 12 _ Поверхность отклика для массовой доли сухих веществ в КНК в зависимости от массовой доли сухих веществ в растворе пектина (х2), молекулярной массы (х1), при времени центрифугирования 35 мин (х4), массовой доли пектина в системе 0,6% (х3).
Изучено влияние времени разделения на процесс фракционирования белков молока раствором пектина. При постоянном молекулярной массе 26,5 кД и массовой доле сухих веществ в растворе пектина 6 % было установлено, что при концентрации пектина в смеси 0,4; 0,6; 0,8 % стабильное разделение происходит в течение 3045 мин с момента центрифугирования, при концентрации 0,2 и 1 % от 35 до 55 мин. Массовая доля белка в КНК при этом в первых образцах: 1516,4 %, во вторых 12,213,7 %. При увеличении или уменьшении времени центрифугирования происходит уменьшение массовой доли белка в КНК и увеличение его концентрации в СПФ.
С использованием модуля по приготовлению растворов полисахаридов была установлена возможность приготовления растворов пектина с массовой долей сухих веществ в пределах 310 %. Отмечено, что оптимальной является массовая доля сухих веществ в растворе пектина 57 % и концентрация пектина в смеси 0,50,65 %. При этом массовая доля белка в СПФ изменялось от 0,8 до 1,1 %, а массовая доля белка в КНК от 13,8 до 16,6 %.
Увеличение содержания полиуронидов от 50 до 80 % при одинаковой молекулярной массе пектина приводит к снижению концентрации пектина в смеси от 0,6 до 0,45 %, а также увеличению массовой доли белка в КНК с 12,5 до 13,8 % и снижению массовой доли белка в СПФ с 1,02 до 0,87 %.
Таким образом, важнейшим технологическими параметрами, определяющими процесс фракционирования, являются: молекулярная масса пектина, полиуронидная составляющая, концентрация пектина в смеси, массовая доля сухих веществ в растворе пектина.
Анализ и обобщение полученных результатов фракционирования молочного сырья позволяет сделать заключение, что рассмотренные в качестве флокулянтов биополимеры – пектины, Nа-КМЦ, полисахариды микробного происхождения, альгинаты пригодны для фракционирования обезжиренного молока. Наиболее перспективным является использование природных полисахаридов, в частности пектинов.
Широкий диапазон свойств пектинов позволяет подобрать оптимальные параметры фракционирования обезжиренного молока раствором полисахарида с учетом его минимального расхода, оценить функциональные свойства КНК и СПФ и дальнейшие направления их использования в производстве продуктов.
Установлены следующие требования к организации технологии фракционирования молочного сырья полисахаридами.
1. Внесение полисахаридов в обезжиренное молоко в сухом виде нецелесообразно:
а) затруднено приготовление системы и ее отстаивание;
б) при длительном перемешивании происходит частичное разрушение белков обезжиренного молока, что приводит к уменьшению плотности осадка и меньшей концентрации белка в белковом концентрате;
в) увеличивается содержание белка в сывороточно-полисахаридной фазе. Объёмная доля СПФ уменьшается, массовая доля белка в ней 0,9–1,5 %, в КНК 4–9 %.
2. Необходимо внесение пектина в обезжиренное молоко в виде 5–7 % водного раствора:
а) возможно быстрое приготовление системы с использованием специального оборудования или обычной мешалки;
б) концентрирование казеинового комплекса происходит быстрее. Концентрат натурального казеина более плотный. По объёму белковый концентрат составляет до 15 % от объёма приготовленной системы;
в) сывороточно-полисахаридная фаза занимает до 85 % от общего объёма системы.
3. Кислотность обезжиренного молока должна быть 1618 °Т.
4. Свежеприготовленный КНК можно подвергать тепловой обработке при температуре 65100 °С.
5. Сывороточно-полисахаридную фазу можно сгущать при температуре 4560 °С и далее сушить (лучше в смеси с обезжиренным молоком).
6. Возможно использовать сгущенную СПФ (КСП) для фракционирования молока. В верхней фазе увеличивается массовая доля белка в соответствии с кратностью использования полисахарида.
На основании проведённых исследований путем оптимизации процесса была получена математическая модель процесса фракционирования молочного сырья (в условиях разделения в поле гравитационных и центробежных сил).
При использовании молочного сырья с определённым содержанием жира, возможно получение белково-жирового концентрата натурального казеина в жидком виде из цельного или нормализованного молока.
При повторном использовании пектина для фракционирования молока в виде КСП полученный КНК имеет следующий состав: массовая доля сухих веществ 2325 %, белка 1517 %, лактозы 56 %, минеральных веществ 2,02,3 %. В СПФ массовая доля сухих веществ составляла 1012 %, белка 1,21,5 %, лактозы 78 %.
Проводили исследования обратимости осаждения казеинового комплекса из водного раствора. КНК, полученный переосаждением, имеет следующий состав: массовая доля сухих веществ 1218 %, белка 917%, лактозы 0,51 %, минеральных веществ 0,71 %. В водной фазе массовая доля сухих веществ составляла 1,5 %, белка 0,5 %, лактозы 1 %.
Решая вопросы получения белковых концентратов специального назначения, можно получить казеин с минимальным содержанием лактозы и минеральных веществ.
Операторная модель фракционирования молочного сырья раствором полисахарида представлена на рисунке 13.
Таким образом, основные преимущества фракционирования молочного сырья полисахаридами по сравнению с традиционными методами являются:
- Высокий выход, полное использование белков на пищевые цели.
- Исключение денатурирующих изменений в системе.
- Низкие энергетические затраты.
- Сохранение высоких биологических и функциональных свойств, получаемых фракций.
- Обратимость процесса концентрирования макромолекулярных компонентов (белков и полисахаридов) и возможность регулирования получения продуктов с заданными физико-химическим составом и функциональными свойствами уже на стадии фракционирования биополимеров.
- Высокая чистота, получаемых фракций (нет сопутствующих неорганических компонентов и др. веществ).
7. Экологическая безопасность производства
Рисунок 13 – Операторная модель фракционирования молочного сырья раствором полисахарида
Глава 5. Изучение качественных характеристик продуктов фракционирования молочного сырья
Методом электрофореза был исследован фракционный состав СПФ и КНК, полученных при разделении обезжиренного молока пектинами различного происхождения, Na-КМЦ, альгинатом натрия и микробными полисахаридами (Rhodigel-200). Анализ электрофореграмм показал, что во всех случаях в состав СПФ входят следующие белки: сывороточный альбумин крови, -лактоальбумин, -лактоглобулин и -казеин. КНК, полученный в результате фракционирования, так же имеет одинаковый фракционный состав и представлен казеинами: s,,. Таким образом, использование разных полисахаридов не влияет на состав продуктов фракционирования молока. КНК содержит до 70 % белка, а 30 % составляют компоненты сывороточно – полисахаридной фракции (СПФ). При таком соотношении казеиновый комплекс сохраняет свои нативные свойства. Сравнительная характеристика продуктов фракционирования обезжиренного молока ультрацентрифугированием, ультрафильтрацией и раствором пектина представлена в таблице 2.
Таблица 2 _ Характеристика продуктов фракционирования обезжиренного молока при ультрацентрифугировании, ультрафильтрации и применении пектина
| Показатели | Обезжи- ренное молоко | Ультрафильтрация | Ультрацентри-фугирование | Фракциони-рование пектином | |||
| Концен-трат | Ультра-фильтрат | ККФК | Фугат | КНК | СПФ | ||
| Массовая доля сухих веществ, % | 9,10 | 18,83 | 5,76 | 19,0 | 5,78 | 18,50 | 6,80 |
| В т. ч. белка, % | 3,10 | 11,00 | 0,31 | 11,0 | 0,69 | 12,60 | 0,90 |
| Казеина, % | 2,50 | 9,70 | – | 9,82 | 0,1 | 12,30 | 0,05 |
| Сывороточных белков, % | 0,50 | 1,10 | 0,14 | 0,99 | 0,20 | 0,20 | 0,85 |
| Небелкового азота, % | 0,1 | 0,22 | 0,17 | 0,19 | 0,19 | 0,10 | 0,10 |
| Лактозы, % | 4,80 | 4,92 | 4,78 | 4,43 | 5,08 | 3,70 | 4,70 |
Как видно из таблицы, при определенных режимах различными способами можно получить растворимые концентраты белков близкие по составу.
Однако эти способы принципиально отличаются самим подходом. Целью ультрафильтрации и центробежного метода является выделение белкового концентрата, а полисахариды используют для разделения сырья с образованием двух биологически и технологически полноценных компонентов (КНК, СПФ).
Промышленное производство концентратов белка ультрафильтрацией и ультрацентрифугированием требует значительных энергетических затрат и дополнительных мероприятий по поддержанию санитарных показателей. Разделение молока с применением полисахаридов может быть организовано с минимальными затратами энергии с использованием традиционного технологического оборудования.
Возможности применения молочно-белковых концентратов в различных отраслях пищевой промышленности зависят, прежде всего, от их функционально-технологических свойств. Растворимость – функциональное свойство белковых концентратов, определяющее потенциальные возможности их использования.
Концентрат натурального казеина представляет собой раствор ККФК, находящийся в растворимом коллоидно-дисперсном состоянии. КНК представляет собой основу для производства творога, творожных изделий и сыроподобных продуктов. Он также может быть использован для корректировки белкового состава широкого класса продуктов массового и функционального питания.
Растворимость сывороточно-полисахаридной фазы представлена на рисунке 14. Растворимость сывороточно-полисахаридной фракции изменяется в широком диапазоне рН. Максимальная растворимость соответствует концентрату с величиной рН 6,5.
Рисунок 14 _ Растворимость СПФ, %
В области значений рН 6,5–8,5 растворимость СПФ аналогична УФ СБК. Наименьшая растворимость СПФ наблюдается при рН 2,5–3,5, что обусловлено присутствием пектина в фазе.
Пены образованные СПФ и ее концентратом КСП характеризуются высокой плотностью и повышенной стойкостью к расслоению ввиду большей влагоудерживающей способности комплекса сывороточных белков и полисахаридов в концентрате по сравнению с яичным белком и сывороточным белком (табл. 3, 4).
Таблица 3 _ Пенообразующие свойства КСП и яичного белка
| Показатели | КСП | Яичный белок |
| Плотность, кг/м3 | 380 | 280 |
| Кол-во отстоявшейся фазы через 2 часа, % | 1,7 | 24,0 |
| Кол-во отстоявшейся фазы через 24 часа, % | 58,6 | 61,1 |
Стойкость пены сывороточно-полисахаридной фракции почти на порядок выше аналогичного показателя других видов нежирного молочного сырья, хотя кратность пены выше незначительно (табл. 4).
Таблица 4 _ Пенообразующие свойства СПФ и нежирного молочного сырья
| Функциональные свойства | Сывороточно-полисахаридная фаза | Молочная сыворотка | Обезжиренное молоко |
| Кратность пены, % | 218 | 176 | 185 |
| Плотность пены, кг/м3 | 380 | 310 | 460 |
| Стойкость пены через 24 часа, % | 46,5 | 6,4 | 7,8 |
Высокие функциональные свойства СПФ и КСП (табл. 5), которые заключаются в хорошей растворимости в широком диапазоне массовой доли сухих веществ, температурной устойчивости при низких значениях рН, стабильности эмульгирующих и желирующих свойств, предоставили широкие возможности для создания на их основе различных структурированных продуктов.
Таблица 5 _ Функциональные характеристики КСП
| Пенообразующие | Студнеобразующие | Эмульгирующие | |||
| Плот- ность пены, кг/м3 | Стойкость пены, % | Прочность по Валента, кг | Прочность по Тарр-Бейкеру, °ТБ | Стабильность эмульсии, % | Эмульгирующая емкость, см3/г |
| 360 _ 400 | 12,5_11,7 | 0,3 _ 0,45 | 220 _ 250 | 40 _ 75 | 65 _ 70 |
Сывороточно-полисахаридная фаза является принципиально новым видом молочного сырья. В первом приближении (без учёта пектина) её можно представить как аналог молочной сыворотки. Однако наличие в сывороточно-полисахаридной фазе пектина придаёт ей целый комплекс новых свойств, либо полностью отсутствующих, либо слабо выраженных в традиционных молочных продуктах. Особенно сильно выражены в сывороточно-полисахаридной фазе структурирующие свойства – пенообразующая, желирующая и стабилизирующая способности.
Глава 6. Медико-биологическая оценка продуктов фракционирования и направления их использования
6.1. Концентрат натурального казеина
Медико-биологическая оценка и клиническая апробация КНК были проведены в 1-ом ММИ им. И.М. Сеченова, Всесоюзном ожоговом центре Института хирургии им. А.В.Вишневского, Институте питания РАМН, Ставропольском государственном медицинском институте, Всесоюзном онкологическом научном центре РАМН, в.ч 64668 (Институт военной медицины).
КНК _ концентрат казеин-кальций-фосфатного комплекса молока в биологически активной форме содержит необходимые человеку незаменимые аминокислоты в оптимальном соотношении. В нем сконцентрирован в 5-7 раз казеиновый комплекс молока, не изменяя своего растворимого коллоидно-дисперсионного состояния. Степень перехода казеина из обезжиренного молока достигается 96–98 %. Массовая доля сухих веществ в концентрате составляет 17–23 %, причем увеличение массовой доли сухих веществ в концентрате происходит в основном за счет концентрации белков. КНК содержит до 70 % высококачественного молочного белка с сохраненной нативной структурой, до 20 % углеводов, 7–8 % минеральных веществ, 1–2 % жиров и ряд биологически активных веществ молока.
При необходимости хранения КНК в жидком виде режимы тепловой обработки должны с одной стороны, обеспечить бактериальную стабильность концентрата, а с другой - и максимально сохранить пищевую и биологическую его ценность.
Высокие значения титруемой кислотности в концентрате натурального казеина 50 °Т обусловлено присутствием сконцентрированного белка и минеральных солей. Увеличение относительной доли белков, углеводов и минеральных веществ в концентрате соответственно повышает его плотность по сравнению с обезжиренным молоком до 1060 кг/м3.
По технологическим характеристикам концентрат натурального казеина подобен казеинату натрия и может его заменять в производстве традиционных пищевых продуктов. Однако биологическая ценность КНК как натурального продукта значительно выше.
Известно, что биологическая ценность пищевых продуктов определяется уровнем содержания и сбалансированностью аминокислотного состава. Более точное и объективное представление о биологической ценности белка можно составить на основе расчета аминокислотного скора, данные которого приведены в таблице 6.
Таблица 6 Аминокислотный скор (относительно шкалы ФАО/ВОЗ) КНК и некоторых белков, %
| Аминокислоты | Шкала ФАО/ ВОЗ | КНК | Казеин | Казеинат натрия | Молоко коровье |
| Валин | 100 | 116 | 132 | 118 | 128 |
| Изолейцин | 100 | 120 | 130 | 110 | 118 |
| Лейцин | 100 | 141 | 147 | 111 | 136 |
| Лизин | 100 | 163 | 145 | 109 | 142 |
| Метионин+ Цистин | 100 | 94 | 78 | 80 | 94 |
| Фенилаланин+Тирозин | 100 | 148 | 178 | 163 | 165 |
| Треонин | 100 | 108 | 115 | 105 | 110 |
| Триптофан | 100 | 120 | 170 | 120 | 140 |
Анализируя данные таблицы, следует отметить, что для КНК скор серусодежащих аминокислот составляет 94 %, что выше контрольных казеина и казеината натрия на 17 и 14,9 % соответственно. Кроме того КНК содержит изолейцина, лейцина и лизина больше, чем контрольный казеинат натрия.
Концентрат натурального казеина (КНК), торговая марка «Биопротеин» прошел широкую медико-биологическую оценку и клиническую апробацию.
КНК, содержит до 70 % белка, который имеет показатели биологической ценности выше (90,3 %), чем казеинат натрия (76,4 %). Перевариваемость КНК достигает 98–99 %, чистая утилизация белка 87–88 %
Преимуществом КНК является высокое содержание кальция, калия, магния, железа. Калия в 3,7 раза больше в КНК по сравнению с казеинатом натрия, натрия в 2 раза меньше, магния в 8, 4 раза больше, фосфора в 10,8 раз больше, кальция в 9 раз больше, железа в 1,3 раза больше. При этом соотношение фосфор : кальций меньше 1,0, что выгодно отличает эти продукты от других продуктов – источников белка.
Концентрат натурального казеина из обезжиренного сырья практически не содержит жира, что делает его устойчивым при хранении, и при его потреблении не увеличивается потребление жира, как это происходит при потреблении большинства молочных продуктов.
КНК технологичен и структурно совместим с любым пищевым сырьем, что дает возможность использовать его в качестве обогатителя пищевых продуктов и продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения.
Кроме вышеизложенных пищевых свойств, свидетельствующих о возможности использования КНК в лечебно-профилактическом питании,
имеются прямые экспериментальные и клинические доказательства лечебно-профилактического эффекта КНК при воздействии на организм животныхвредных химических веществ.
На основании данных технологической и медико-биологической оценки КНК рекомендуют использовать:
В молочной промышленности
1. В качестве основы и обогатителя продукции при производстве диетических и специальных лечебных продуктов.
2. При производстве комбинированных пищевых продуктов в количестве 25–30 % взамен животного белка.
При подготовке спортсменов и личного состава ограниченных контингентов 10–20 г КНК в рацион питания (в зависимости от интенсивности нагрузки):
- Для повышения работоспособности спортсменов в процессе их тренировки с учетом их спортивной специализации.
- В питании молодых спортсменов, учитывая особую потребность растущего организма в пластическом и энергетическом обеспечении.
- После стресса, вызываемого тяжелыми мышечными нагрузками и сопровождающего их психоэмоционального возбуждения.
- Для восстановления водно-солевого баланса организма.
В лечебно-профилактическом питании:
- Для восполнения дефицита железа, цинка в организме при анемиях, нарушениях в деятельности центральной нервной системы.
- Для профилактики атеросклероза.
- При работах, связанных с токсическими материалами.
Весьма ценным является снижение под влиянием КНК уровня холестерина и триглицеридов в сыворотке крови, что является благоприятным фактором в профилактике атерогенеза, по сравнению с традиционным источником молочного белка.
Совокупность данных о технологии получения, химическом составе, пищевой и биологической ценности концентрата натурального казеина (торговая марка «Биопротеин») позволили Институту питания РАМН рекомендовать использование его в лечебно-профилактическом питании.
Продукты, обогащенные КНК, под торговой маркой «Биопротеин», рекомендованы взамен цельного молока при работах с вредными химическими промышленными веществами при условии замены эквивалентной по пищевой ценности.
Институт питания РАМН, рекомендует использование «Биопротеина» не только для получения продуктов лечебно-профилактического (функционального) питания, но и для разработки новых продуктов диетического питания, а также продуктов для питания детей в возрасте старше 3 лет. На основе «Биопротеина» рекомендуют создавать продукты для организованного питания школьников.
Целесообразно использование КНК (Биопротеина) в производстве, обогащенных белком молока, низкожирной сметаны, кисломолочных напитков, йогуртов в количестве 10–15 %, а также творога, творожных изделий, сыров и других продуктов по технолоии «Био-Тон» в соответствии с технической документацией.
6.2. Сывороточно-полисахаридная фракция
Для использования сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ), как пищевого ингредиента необходимо было выяснить ее безвредность, пищевую и медико-биологическую значимость. Небольшая кислотность (13–15 Т), жидкостная структура и наличие в ее составе хорошего структурообразователя (белково-полисахаридного комплекса) давало основание считать возможным ее использование в технологическом цикле производства молочной продукции.
СПФ содержит белково-пектиновый комплекс, лактозу, минеральные вещества в следующем соотношении основных компонентов, %:
белково-пектиновый комплекс – 21–26;
лактоза – 60–64;
минеральные вещества – 8–10.
СПФ богата макро- и микроэлементами. В ней присутствует калий, магний, железо, цинк, медь. Она содержит довольно много кальция –725 мг/100 г. в пересчете на сухое вещество.
В в/ч 64688 (Институт военной медицины установили биологическую безвредность СПФ, что позволило сочетать ее с молочным сырьем, решив проблему переработки молока при минимальных экономических и экологических издержках. Сывороточно-полисахаридная фракция (СПФ), содержащая всю водную фракцию молока, кроме казеина и жира, обладает, согласно медико-биологической оценке, специфической активностью, повышающей устойчивость организма к вредным воздействиям окружающей среды, и даёт возможность смягчить отрицательное влияние временных физических и эмоциональных перегрузок на человека при включении в питание человека 4–6 г СПФ (билпротектора).
В многочисленных исследованиях различных медицинских научных центрах было показано, что биологическая активность СПФ проявляется в укреплении и восстановлении клеточных мембран.
Кроме того впервые была доказана в многочисленных экспериментах специфическая медико-биологическую активность концентрата из этой фазы (КСП). Такая активность подтверждалась и при введении до 10 % концентрата в молочные и комбинированные продукты. Особенно интересным для последующего был факт равнозначной биологической активности КСП, содержащего до 15 % сывороточных белков и ферментолизата сывороточных белков УФ, содержащего более 60 % белка, в то время как сами сывороточные белки такой активности не проявляли. Эти данные послужили основанием для регулирования медико-биологической активности молочных продуктов путем введения в них в необходимых количествах СПФ.
Экспериментальная проверка давала возможность предложить практически безотходную переработку молока в замкнутом технологическом цикле.
Глава 7. Современные подходы к переработке молока в замкнутом технологическом цикле
Отходность переработки молока базируется на выработке основного и отделения побочного продукта на заводах, где производят творог, творожные изделия и сыры. Отделяемая сыворотка, содержащая около половины сухих веществ, присутствующих в молоке, она выбывает из технологического цикла производства молочных продуктов, хотя она содержит всю биологически активную часть молока.
Проблему отходности можно решить, расчленив молоко на жидкие фракции, каждая из которых и (или) их смеси в требуемых пропорциях образуют состав требуемого продукта, не теряя гомогенности структуры. Необходимую структуру готовому продукту придают на заключительной стадии производства в резервуаре с последующей фасовкой (резервуарный способ) или после упаковки в тару для реализации (термостатный способ).
Такая концепция основывается на исследованиях, проведенных во ВНИИ Комплексного использования молочного сырья (ВНИИКИМ) совместно с ведущими медицинскими центрами страны.
В результате совместных исследований была разработана принципиально новая технология переработки молока, основанная на фракционировании его, применяя полисахариды, на 4 сырьевые составляющие сливки (концентрат жира), обезжиренное молоко, концентрат натурального казеина (казеин-кальций-фосфатный комплекс в мицеллярной форме) и сывороточно-полисахаридная фракция, которая образуется взамен сыворотки.
Сливки и обезжиренное молоко получают традиционным путём, а новые фракции – путём фракционирования обезжиренного молока при введении растворов полисахаридов и сочленении полученных фракций в необходимых соотношениях. Технология получила название «Био-Тон». Принцип переработки молока по технологии «Био-Тон» представлена на рисунке 15.
Рисунок 15 Принцип переработки молока по технологии «Био-Тон»
Данная технология предусматривает использование концентрата натурального казеина (КНК) для производства белковых продуктов или обогащения молочных или комбинированных продуктов питания биологически активным белковым комплексом. Сочетание КНК со сливками или растительными жирами даёт возможность производить разнообразные белково-жировые продукты.
В пересчёте на сухое вещество, КНК содержит 65–70 % белка, состоящего практически из казеина, 30–35 % сывороточной фракции остаются в КНК самопроизвольно, что обеспечивает его натуральность.
Сывороточно-полисахаридная фракция (СПФ), являясь другим продуктом фракционирования молока полисахаридами, относится к полноценному молочному сырью. Это однородная жидкость с чистым вкусом и лёгким привкусом и запахом используемого полисахарида, например, яблочный или цитрусовый пектин. В этой фракции практически полностью концентрируется внесённый полисахарид и вся биологически активная часть молока, что придаёт ей специфические функции.
При разработке технологии производства молочных продуктов в замкнутом цикле необходимо соблюсти основные принципы: Количество сырья должно соответствовать количеству продукции за исключением незначительных технологических потерь.
Ассортимент продукции определяет необходимое сочетание промежуточных продуктов и их количество, которое взаимно увязано. Модель переработки молока в замкнутом технологическом цикле состоит в следующем.
Исходное молоко 1 разделяют на две части цельное молоко 2, идущее на составление нормализованных смесей и выпуск в цельном виде, и молоко 3, идущее на сепарирование. Молоко 3 разделяют на сливки 4 и обезжиренное молоко 5, которое в свою очередь делят на обезжиренное молоко используемое в технологии без разделения 6 и обезжиренное молоко 7 для фракционирования на КНК 9 и СПФ 10 путем добавления раствора полисахарида 8.
Для переработки молока по этой схеме компоненты 2, 4, 6, 9, 10, обозначим ХKj где j=1,2,3,4,5. Для получения конечного молочного продукта ПiK, где i= 1,2,3,4,5….n означают вид конечного молочного продукта питания, а j= 1,2,3,4,5 обозначает фракции, входящие в продукт питания. Коэффициент ij- доля той или иной фракции промежуточного продукта Хj в молочном продукте питания ПiK. При этом ПiK = 
ХjK, где 
Основное отличие продуктов «Био-Тон» заключается в повышенном на 25–30 % содержании в них сывороточной фракции молока и использовании вместо казеина казеин-кальций-фосфатного комплекса. Оказалось, что такое изменение состава продуктов благотворно отражается на их медико-физиологической характеристике. Пища приобрела лечебно - профилактическую направленность. Потребление её приводило к нормализации обмена веществ в организме.
В результате изучения действия на человека традиционных молочных продуктов и продуктов «Био-Тон» установлены явные преимущества новой продукции. Продукты «Био-Тон» существенно повышают неспецифическую резистентность организма. Подтверждением этому служат многократно проводимые исследования в разных институтах и клиниках независимо друг от друга по иммуномодулирующему эффекту, стабилизации клеточных мембран и активации антиоксидантной защиты организма.
Продукция обладает антиатерогенным действием и способствует нормализации белкового и жирового обмена веществ, не вызывает аллергии.
Технология «Био-Тон» предполагает комплексную безотходную переработку молока с получением продуктов в замкнутом технологическом цикле, обладающих научно доказанным и практически подтверждённым лечебным и оздоровительным действием на организм человека. Операторная модель переработки 100 т молока по технологии «Био-Тон» показана на рис.16.
Такой продукции выработано около 40 тыс. т. При переработке молока по технологии «Био-Тон» производство продукции увеличивается на 30–60 %, себестоимость 1 т продукции снижается на 25–30 %, а прибыль увеличивается на 30–40 %.
Переработка молока с включением сыворотки в состав продуктов, позволяет повысить эффективность их производства за счёт рационального использования сырья и снижения затрат, связанных с утилизацией отходов и охраной окружающей среды. По рекомендации Института питания АМН РФ продукты, произведенные по технологии «Био-Тон», содержащие КНК и СПФ, следует рассматривать как алиментарные средства, обладающие адаптогенным и иммуномодулирующим действием с возможным использованием в профилактическом, лечебном и детском питании.
Производство обсуждаемой продукции не только полезно для людей, её потребляющих, но и выгодно для производителя, т.к. прибыль от выпускаемой продукции значительно возрастает.
Рисунок 16 –Операторная модель переработки 100 т молока по технологии «Био-Тон»
Основные результаты и выводы
Убыточность производства молочных продуктов во многом определяется его отходностью. Одним из путей решения этой проблемы организация производства в замкнутом технологическом цикле, исключающем побочные продукты. Проведенные исследования в 1981 – 2009 гг. позволяют сделать следующие выводы.
- Теоретически обосновано и практически реализовано разделение дисперсной системы молока с применением полисахаридов.
- Для разделения молока на казеиновую и полисахаридную фракции необходимо использовать полисахариды, отвечающие следующим показателям:
– Степень этерификации (замещения) 70–75 % (для пектина), 75–80 % (для Na-КМЦ);
– Содержание полиуронидов (основного компонента) 60–80 %;
– Молекулярная масса 20–30 кД;
– Студнеобразующая способность (для пектина) 150–300 °ТБ.
- При введении раствора полисахарида в молочную среду происходит мгновенное образование казеиновой (концентрат натурального казеина и сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ), которые затем можно разделить в поле гравитационных или центробежных сил. Фракционирование высокомолекулярных компонентов происходит в результате вытеснительной флокуляции.
- На процесс разделения влияют состояние коллоидно-дисперсной системы молока. Получены математические модели, адекватно описывающие закономерности процесса фракционирования молочного сырья полисахаридами и получение КНК и СПФ в зависимости от ряда технологических факторов. Оптимальными технологическими параметрами фракционирования являются:
– массовая доля полисахарида в системе (пектина– 0,55–0,65 %; Na-КМЦ – 0,35–0,40 %);
– температура тепловой обработки молока 70–75 °С;
– кислотность разделяемого молока 17–18;°Т
– температура фракционирования системы до 10 °С.
- Состав и свойства получаемых фракций можно регулировать путем подбора технологических параметров их получения. Вне зависимости от применяемого полисахарида (пектин, Na-КМЦ, микробные полисахариды, альгинаты) КНК и СПФ имеют идентичный состав. КНК представляет собой коллоидно-дисперсный раствор казеин-кальций-фосфатного комплекса молока. В СПФ присутствуют все основные фракции сывороточных белков и некоторое количество -казеина.
- Полученные фракции КНК и СПФ полностью растворимы в воде в любых соотношениях и их растворимость сохраняется после высушивания. Растворимость фракций зависит от массовой доли сухих веществ и активной кислотности. Наименьшая растворимость СПФ наблюдается при pH 2,5 –3,5, что обусловлено присутствием пектина в фазе.
- Проведенная оценка функционально-технологических свойств: растворимости при различных значениях pH 2–10, эмульгирующих (эмульгирующая емкость 65–70 см3/г; стабильность эмульсии, 40–75 %), студнеобразующих (прочность студня по Валента при использование пектина 0,3–0,45 кг) пенообразующих ( плотность пены 360–400 кг/м3; стойкость пены 12,5–11,7 %) и реологических показала пути дальнейшего использования КНК и СПФ в производстве молочных продуктов.
- Полученные фракции сочетаются с любыми компонентами молока и другим пищевым сырьем, что позволяет использовать их для производства жидких, пастообразных, сгущенных, структурированных продуктов и сухих молочных продуктов.
- Предложена модель переработки молока в замкнутом технологическом цикле.
Исходное молоко 1 разделяют на две части цельное молоко 2, идущее на составление нормализованных смесей и выпуск в цельном виде, и молоко 3, идущее на сепарирование. Молоко 3 разделяют на сливки 4 и обезжиренное молоко 5, которое в свою очередь делят на обезжиренное молоко используемое в технологии без разделения 6 и обезжиренное молоко 7 для фракционирования на КНК 9 и СПФ 10 путем добавления раствора полисахарида 8.
Для переработки молока по этой схеме компоненты 2, 4, 6, 9, 10, обозначим ХKj где j=1,2,3,4,5. Для получения конечного молочного продукта ПiK, где i= 1,2,3,4,5….n означают вид конечного молочного продукта питания, а j= 1,2,3,4,5 обозначает фракции, входящие в продукт питания. Коэффициент ij- доля той или иной фракции промежуточного продукта Хj в молочном продукте питания ПiK. При этом ПiK = 
ХjK, где 
. Жидкостная структура полученных фракций позволяет перераспределять их в молочном сырье в оптимальных соотношениях (20–30 %) в замкнутом технологическом цикле, исключая потери, кроме технологических.
10. Медико-биологическая оценка КНК и СПФ и рекомендации дают возможность использовать полученные фракции в качестве самостоятельного продукта или в сочетании с другим пищевым сырьем, придавая им функциональную направленность. Перевариваемость КНК достигает 98–99 %, чистая утилизация белка 87–88 %, биологическая ценность – 90 %.Рекомендуется дополнительное включение 10–20 г КНК в рацион питания в зависимости от интенсивности нагрузки. Дополнительное включение в питание человека 4–6 г СПФ (биопротектор) оказывает благотворно на организм Биологическая активность СПФ проявляется в укреплении и восстановлении клеточных мембран. Они антиатерогенны, способствуют повышению устойчивости организма к неблагоприятному воздействию окружающей среды, в том числе против электромагнитного и радиационного облучения.
- Полученные результаты использованы при разработке технической документации на продукцию «Био-Тон» (КНК, КСП, суфле молочное, Биопротеин, Биопротектор, молоко, кисломолочные продукты, сметану, творог, творожные изделия и другие). При переработке молока по технологии «Био-Тон» производство продукции увеличивается на 30–60 %. себестоимость 1 т продукции снижается на 25–30 %. Применение технологии позволяет повысить экономическую эффективность производства до 30%.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
Монографии
- Трухачев, В. И. Концентраты белков молока / В.И. Трухачев, В. В. Молочников, Т. А. Орлова, Р. И. Раманаускас. – Ставрополь.: АГРУС, 2009. 152 с.
Статьи в периодических изданиях рекомендуемых ВАК
- Орлова, Т. А Новые направления использования пектина / П.В. Акинин, Т.А. Орлова // Пищевая промышленность. – 1988.– № 5. – С. 4–5.
- Молочников, В. В. Переработка молочного сырья с применением полисахаридов по технологии «Био-Тон» / В. В. Молочников, Т. А. Орлова, О.А. Суюнчев // Пищевая промышленность.– 1996.– № 5. – С. 34–35
- Орлова, Т. А. Использование КСП для производства структурированных продуктов / Т. А. Орлова // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия «Продовольствие» – Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. –№ 1(6). – С. 81–82.
- Орлова, Т. А. Использование фракционирования молочного сырья полисахаридами в производстве функциональных продуктов питания / Т. А. Орлова // Хранение и переработка сельхозсырья. –2003. – № 8. – 2003 С. 123–125.
- Орлова, Т.А. Направления фракционирования различных видов молока полисахаридами с целью создания функциональных продуктов питания / Т. А. Орлова, А. С. Срибный, В.А. Иванов // Овцы, козы и шерстяное дело. –2008. – № 3.– С. 41–45.
- Молочников, В.В. Концентрат натурального казеина /В.В. Молочников, Т.А. Орлова, Л.А. Остроухова, В.Е. Мильтюсов // Молочная промышленность.–2008.– № 12. – С. 57.
- Молочников, В.В. Фракционирование молочного сырья полисахаридами / В. В. Молочников, А. А. Храмцов, Т. А. Орлова, Ч. М. Батдыев, В. В. Садовой, В.Е. Мильтюсов // Молочная промышленность. –2008. – № 12. – С. 47–48.
- Орлова, Т.А. Сывороточно-полисахаридная фракция в функциональных напитках/ Т.А. Орлова, В.Е. Мильтюсов // Молочная промышленность. – 2008. –№ 12.– С. 64.
- Молочников, В. В, Новый взгляд на переработку молока / В. В. Молочников, Т. А. Орлова, В. В. Морено // Пищевая промышленность.– 2009. –№ 6. – С. 30–31.
Материалы научных трудов институтов и статьи в периодических изданиях
- Молочников, В. В. Безотходная технология переработки молока на основе безмембранного осмоса: обзорная информация / В.В. Молочников, Т. А. Орлова, С. В. Анисимов; АгроНИИТЭИММП. – М., 1986. – 36 с.
- Молочников, В. В. Современные направления в производстве новых видов молочных продуктов: обзорная информация /В. В. Молочников, Т. А. Орлова, С. В. Анисимов; АгроНИИТЭИММП. – М., 1987. –39 с.
- Молочников, В.В. Изучение влияния технологических факторов на разделение обезжиренного молока пектином и получение концентрпта натурального казеина /В.В. Молочников, Т.А. Орлова //Сб. науч. Тр. НИИКИМ «Проблемы интенсификации нучно-технического прогресса в молочной промышленности» ДСП. – Ставрополь, 1982. –С. 3–21
- Молочников, В.В. Физико-химические показатели и фракционный состав концентрата натурального казеина и бесказеиновый фазы / В.В. Молочников, Т.А. Орлова Т. И. Герасюта, // Сб. науч. Тр. НИИКИМ «Проблемы интенсификации научно-технического прогресса в молочной промышленности» ДСП. – Ставрополь, 1992.– С. 21–25.
- Орлова, Т.А. Влияние физико-химических характеристик пектина на фракционирование обезжиренного молока/ Т.А. Орлова, Т.И. Герасюта, // Сб. нау. Тр.НИИКИМ «Проблемы интенсификации нучно-технического прогресса в молочной промышленнности» ДСП.–Ставрополь, 1992.– С. 26–25.
- Молочников, В.В. Изучение влияния физико-химических характеристик различных видов пектинов на функциональные свойства структурированных продуктов в виде молочного суфле / В.В. Молочников, Т.А. Орлова// «Технологии живых систем», Вестник СКО АТН РФ.– Вып. 1.– Ставрополь, 2001.–С. 78–81.
- Молочников, В.В. Некоторые аспекты фракционирования молочного сырья биополимерами/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова// «Технологии живых систем», Вестник СКО АТН РФ. –Вып. 1. –Ставрополь, 2001.– С. 81–84.
- Орлова, Т.А. Применение пектинов для фракционирования молочного сырья/Т.А. Орлова// Сборник научных трудов серия «Продовольствие».– Вып. 5. – Ставрополь, 2002. – С. 44–46.
- Орлова, Т.А. Концентрат натурального казеина как основа для производства функциональных молочных продуктов/ Т.А. Орлова, А.С. Срибный/ / Молочная река.– 2008. –№ 9. – С. 25–26.
- Орлова, Т.А. Обучение и оздоровление одновременно/ Т.А. Орлова, А.С. Срибный, И В. Афонин // Газета Ставропольского ГАУ. –2007, 4.
- Молочников, В. В. Современные подходы к получению растворимых белковых концентратов / В.В. Молочников, Т.А. Орлова //Переработка молока. –2008. –№ 4. – С. 52–54.
- Молочников, В. В. Проблемы качества молока-сырья / В.В. Молочников, Т.А. Орлова //Переработка молока. –2008. –№ 9. – С. 16–18.
- Молочников, В.В. Основные принципы производства молочных продуктов нового поколения /В.В. Молочников, Т.А. Орлова //Переработка молока. –2008. –№ 11. – С. 56–59.
Материалы конгрессов, симпозиумов, конференций
- Шевцов, А.М. Характеристика концентрата, полученного безмембранным обратным осмосом/ А.М. Шевцов, Т.А. Орлова// Тезисы докладов научно-технической конференции «Эффективность безотходной технологии в молочной промышленности» Ставрополь, 28-30 сентября, 1983 г.ч. 1. – С. 105.
- Молочников, В.В. Изучение белковых концентратов, полученных безмембранноым обратным осмосом методом электрофореза/ В.В. Молочников, А.М. Шевцов, Т.А. Орлова//Тезисы докладов научно-технической конференции «Эффективность безотходной технологии в молочной промышленности» Ставрополь, 28–30 сентября, 1983 г.ч. 1. – С. 105–106.
- Шевцов, А.М. Эмульгирующие свойства концентрата нативного казеина / А.М. Шевцов, Т.А. Орлова// Тезисы докладов научно-технической конференции «Эффективность безотходной те хнологии в молочной промышленности» Ставрополь, 28-30 сентября, 1983 г.ч. 1. – С. 106–107.
- Шевцов, А.М. Характеристика продуктов, полученных безмембранным осмосом / А.М. Шевцов, Т.А. Орлова// Материалы второй всесоюзной научно-технической конференции «Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (технология, аппаратурное оформление, оптимизация)». – М., 1984. – С. 43.
- Молочников, В.В. Изучение состава продуктов, полученных безмембранным осмосом, методом электрофореза/ В.В. Молочников, А.М. Шевцов, Т.А. Орлова// Материалы второй всесоюзной научно-технической конференции «Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (технология, аппаратурное оформление, оптимизация)» М., 1984. – С. 172.
- Молочников, В.В. К вопросу исследования свойств концентрата нативного казеина (КНК) полученного методом безмембранного осмоса/ В.В. Молочников, Т.Л. Шуляк, В.Г. Юкало, С.С. Макарченко, В.И. Звягинцев, Т.А. Орлова// Тезисы докладов всесоюзного совещания «Синтез и применение пищевых добавок», 30-31 мая 1985. – Могилев. – 1985. – С. 197–198.
- Орлова, Т. А. Исследование фракционного состава белков бесказеиновой фазы в результате разделения обезжиренного молока пектином/ Т. А. Орлова,Т.И. Герасюта, М.Г. Доценко, Т.А. Орлова// Тезисы докладов Всесоюзной научно технической конференции « Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок». – Киев. – 1991. – С. 24.
- Орлова, Т.А. Исследование фракционного состава белков концентрата натурального казеина в результате разделения обезжиренного молока пектином/ Т. А. Орлова,Т.И. Герасюта, М.Г. Доценко, Т.А. Орлова// Тезисы докладов Всесоюзной научно технической конференции « Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок». – Киев. – 1991. – С.30.
- Молочников, В.В. Состав и свойства КСП как основы для производства суфле молочного «Био-Тон» /В.В. Молочников, Т.А. Орлова, Т.И. Герасюта, М.Г. Доценко, // Международный симпозиум «Экология человека: пищевые технологии и продукты». – М, 1995. – С. 238–239.
- Молочников, В.В. Исследование функциональных свойств концентратов, полученных при переработке молочного сырья с применением пектина по технологи «Био-Тон» / В.В. Молочников, Т.А. Орлова// Тезисы докладов международной научно-практической конференции. «Энерго ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья». – Минск, 1996. – С. 60–61.
- Молочников, В.В. Исследование функциональных свойств концентратов. Концентрат сывороточно полисахаридный для производства суфле молочного/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова// Второй международный симпозиум. «Питание и здоровье: биологически активные добавки к пище». – М, 1996. – С. 21.
- Молочников, В.В. Использование концентратов «Био-Тон» при производстве молочной основы для комплексных хлебопекарных улучшителей/ В.В. Молочников, А.А. Храмцов, Т.А. Орлова/ Международная научно-техническая конференция. «Ресурсосберегающие технологии пищевых производств». – Санкт-Петербург, 1998. – С. 25.
- Молочников, В.В. Влияние технологических факторов на процесс фракционирования обезжиренного молока пектином/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова// Материалы Всероссийской конференции. «Современные достижения биотехнологии». – Ставрополь, 1996. – С. 197.
- Молочников, В.В. Получение структурированных диетических продуктов на основе КСП / В.В. Молочников, Т.А. Орлова// Материалы Всероссийской конференции. «Современные достижения биотехнологии». – Ставрополь, 1996.– С. 198–199.
- Молочников, В.В. Использование концентратов «Био-Тон» для получении структурированных продуктов лечебно-профилактического назначения /В.В. Молочников, Т.А. Орлова // Всероссийская конференция. «Политика здорового питания в России: Пробиотики и пробиотические продукты». – М., 1998. – С. 27.
- Молочников, В.В. Качественная характеристика концентрата натурального казеина/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова, А.А Храмцов, // Тезисы докладов научно практической конференции. « Прогрессивная экологическая безопасность, технология хранения и комплексной переработки сельскохозяйственной продукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности». – М., 1998. – С. 228.
- Молочников, В.В. Молочные полисахаридные концентраты/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова, А.А. Храмцов// Тезисы докладов научно практической конференции. « Прогрессивная экологическая безопасность, технология хранения и комплексной переработки сельскохозяйственной продукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности». – М., 1998. – С. 229.
- Молочников, В.В. Биомембранная технология молочно-полисахаридного концентрата/ В.В. Молочников, А.А. Храмцов, Т.А. Орлова, Н.М. Гостищева, // Всероссийская конференция с международным участием. «Пробиотики и прбиотические продукты в профилактике и лечении» 21-23 апреля. – М., 1999. – С. 35.
- Молочников, В.В. Использование концентратов «Био-Тон» для получения структурированных продуктов лечебно-профилактического назначения/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова, А.А. Храмцов, Н.М. Гостищева, // Всероссийская конференция с международным участием. «Пробиотики и прбиотические продукты в профилактике и лечении» 21-23 апреля. – М., 1999. – С. 36.
- Орлова, Т.А. Состав и свойства продуктов фракционирования молочного сырья полисахаридами/Т.А. Орлова// Материалы научно-практической конференци. «Комплексное использование белково-углеводного сырья в новых видах молочных продуктов», Минск, 1999. – С. 51.
- Орлова, Т.А. Влияние основных технологических факторов на фракционирование молочного сырья полисахаридами/ Т.А. Орлова// Материалы научно-практической конференци. «Комплексное использование белково-углеводного сырья в новых видах молочных продуктов», Минск, 1999. – С. 52.
- Молочников, В.В. Влияние основных технологических факторов на фракционирование молочного сырья полисахаридами/В.В. Молочников, Т.А. Орлова, А.А. Храмцов, // Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Ч 1. «Интеграция науки, производства и образования: состояние и перспективы».– Юрга, 1999. – С.14.
- Орлова, Т.А.. Биотехнологические аспекты переработки молочного сырья с использованием полисахаридов/ Орлова Т.А., Н.М. Гостищева, А.А. Храмцов, //Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Ч 1. «Интеграция науки, производства и образования: состояние и перспективы».- Юрга, 1999. – С. 15.
- Молочников, В.В. Состав и свойства концентратов по технологии «Био-Тон»/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова, А.А. Храмцов, // 1-ая Международная конференция «Научные и практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания». – М.: Пищепромиздат, 1997. – С. 87.
- Molochnikov, V.V. The use of «Bio-Ton» concentrates in ice cream production/ V.V. Molochnikov, T.A. Orlova// Proceedings of the International Symposium, Athens, Greece 18–19 september, 1997. – P. 53.
- Molochnikov, V.V.The use of «Bio-Ton» concentrates in ice cream production/ V.V. Molochnikov, T.A. Orlova// Ice cream Proccedings of the International Symposium – International Dairy Federation ref. 59803,1998. – Р. 182.
- Молочников, В.В. Состав и свойства КСП, как основы для производства структурированных продуктов /В.В. Молочников, Т.А. Орлова //Материалы межд. научно-практю конференции. «Научные основы и практическая реализация технологий получения и применения натуральных сруктурообразователей». – Краснодар, 2002. – С. 127–129.
- Орлова, Т.А. Фракционирование молочного сырья биополимерами/Т.А. Орлова// Материалы 2-ой Всероссийской научно- практичесой конференции. «Современные достижения биотехнологии»– Ставрополь, 2002, т.2.– С. 48–49.
- Орлова, Т.А. Структурированные продукты на основе КСП /Орлова Т. А. // Материалы 2-ой Всероссийской научно- практичесой конференции. «Современные достижения биотехнологии»– Ставрополь, 2002, т.2.– С. 49–51.
- Орлова, Т.А. Биотехнология фракционирования молочного сырья с применением биополимеров / Т.А. Орлова, М.А. Ткаченко // Материалы международной научно-практической конференции ч.1 «Биоресурсы биотехнологии инновации юга России» 2003.– С. 363–367.
- Орлова, Т.А. Направления фракционирования молочного сырья полисахаридами/Т.А. Орлова// Материалы II Международной научно-практической конференции « Актуальные вопросы зоотехнической науки и практики как основа улучшения продуктивных качеств и здоровья сельскохозяйственных животных».– Ставрополь, 2003. – С. 244–245.
- Орлова, Т.А. Функциональные продукты питания на основе концентратов, полученных при фракционировании молочного сырья полисахаридами/ Т.А. Орлова, М.А. Ткаченко// Материалы международной конференции «Пробиотики, пребиотики и функциональные продукты питания». – Москва, 2004. – С. 194–195.
- Orlova, T.A. Structure and properties of products of fractionation of dairy raw material by biopolymers/ T.A. Orlova// Materials of international seminar «Food industry: integration of science and education». – Stavropol, 2004.– P.106.
- Орлова, Т.А. Состав и свойства продуктов фракционирования молочного сырья биополимерами/ Т.А. Орлова// Материалы международного семинара « Пищевая индустрия: интеграция науки и образования». – Ставрополь, 2004. – С. 104.
- Orlova. T.A. The ways of fractionation of dairy raw material by polysaccharides/ T/A.T. Orlova, I.I. Vorontsov, M.A. Tkachenko// NIZO Dairy conference abstracts, «Prospects for health, well-being and safety». – Netherlands, 2005. – P. 72.
- Орлова, Т.А. Функциональные свойства продуктов фракционирования молочного сырья биополимерами/ Т.А. Орлова // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию факультета технологического менеджмента « Актуальные вопросы зоотехнической науки и практики как основа улучшение продуктивных качеств и здоровья сельскохозяйственных животных». – Ставрополь, 2005. – С. 420–422.
- Молочников, В.В. Технологический процесс получения молочно-белковых концентратов/В.В. Молочников, Т.А. Орлова// Методические указания по выполнению лабораторных работ «Новые физические и биохимические методы обработки молочных продуктов». раздел 4.- СПИ, Ставрополь, 1997. –15 с.
- Молочников, В.В. Состав и свойства концентрата натурального казеина как основы для производства высокобелковых молочных продуктов/ В.В. Молочников, Т.А. Орлова, Л.А. Остроухова, В.Е. Мильтюсов // Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования» / Межд. науч.-практ. конф. – Ставрополь, 16-20 июня 2008.– С. 24–25.
- Орлова, Т.А. Биотехнологические принципы фракционирования молочного сырья полисахаридами / Т. А. Орлова //Биотехнологические системы и инновационные технологии производства продуктов питания как один из инструментов реализации «Государственной программы развития сельского хозяйства» / Межд. науч.-практ. конф. –пос. Персиановский, 2009. – С. 78–81.
- А.с. 1187297 МКИ А 23 J 3/00 // А 23С 21/02 от 21. 09.1984. ДСП Молочное суфле «Новинка» Молочников В.В., Карликанова С.Н., Богатырев А.Н., Шевцов А.М., Орлова Т.А., Агова Р.Н., Панкова М.С., Яицких А.Г.
- А.с. 1137608 МКИ А 23 J 3/00 // А 23С 21/02 от 29 06. 1983 ДСП. Способ получения пищевого структурирующиего концентрата / С. Ф. Антонов, Р.Н. Агова, А. Н. Богатырев, В.В. Молочников Т. А. Орлова, М. С. Панкова, А. М. Шевцов.
- А.с. 1138967 МКИ А 23 J 1/20 от 19.10.1983 г. ДСП. Способ выделения казеина из обезжиренного молока / В. В. Молочников, А. М. Шевцов, М. С. Панкова, Т.А. Орлова, В. Б.Толстогузов.
Автор выражает глубокую благодарность члену-корреспонденту Россельхозакадемии, доктору биологических наук, профессору Молочникову В. В. (СтГАУ), члену-корреспонденту Россельхозакадемии, доктору экономических наук, профессору Трухачеву В. И. (СтГАУ) за поддержку в постановке проблемы и научные консультации при выполнении работы; доктору технических наук Храмцову Андрею Андреевичу, доктору технических наук, Суюнчеву Олегу Азаматовичу; доктору технических наук, профессору Нестеренко П. Г. (ФГУП НИИКИМ); кандидату технических наук Анисимову С. В. (молочный комбинат «Ставропольский»); за внимание, консультативную и практическую помощь на отдельных этапах работы.
