Veterinarinės maisto saugos ištęstinių studijų

(1)

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS VETERINARIJOS AKADEMIJA

Veterinarijos fakultetas

Paulius Kraptavičius

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų, jų tarpinių produktų bei nanofiltracijos būdu gauto išrūgų baltymų koncentrato kokybei analizė

Effect of season on whey raw material and whey protein concentrate, obtained by nanofiltration

Veterinarinės maisto saugos ištęstinių studijų

MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS

Darbo vadovė: Doc. dr. Loreta Šernienė Maisto saugos ir kokybės katedra

(2)

2

DARBAS ATLIKTAS MAISTO SAUGOS KATEDROJE PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ

Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas: „Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų, jų

tarpinių produktų bei nanofiltracijos būdu gauto išrūgų baltymų koncentrato kokybei analizė“

1. Yra atliktas mano paties.

2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir uţsienyje.

3. Nenaudojau šaltinių, kurie nėra nurodyti darbe ir pateikiu visą naudotos literatūros sąrašą.

(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)

PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŢ LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE

Patvirtinu lietuvių kalbos taisyklingumą atliktame darbe.

(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)

MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADA DĖL DARBO GYNIMO

(data) (darbo vadovo vardas, pavardė) (parašas)

MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS APROBUOTAS KATEDROJE

(aprobacijos data) (katedros (instituto) vedėjo (-os) vardas, pavardė)

(parašas)

Baigiamojo darbo recenzentai

1) 2)

(vardas, pavardė) (parašai)

Baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:

(data) (gynimo komisijos sekretorės (-iaus) vardas, pavardė)

(3)

3

TURINYS

SANTRAUKA ... 4 SUMMARY ... 6 ĮVADAS ... 8 1 LITERATŪROS APŢVALGA ... 9 1.1 Išrūgų gavyba ... 9

1.2 Išrūgų sudėtis ir savybės ... 10

1.3 Naujausios išrūgų panaudojimo technologijos ... 11

1.4 Išrūgų baltymų koncentratas ir izoliatas... 13

1.5 Išrūgų baltymų koncentrato (IBK), gauto nanofiltracijos būdu, gamyba ... 16

1.6 Rūgščių išrūgų nanofiltracijos proceso technologinė schema... 17

1.7 Išrūgų baltymų koncentrato saugos ir kokybės reikalavimai ... 19

2 TYRIMŲ METODAI ... 20

3 TYRIMŲ REZULTATAI ... 23

3.1 Sezono įtakos ţaliavinėms išrūgoms, jų tarpiniams produktams ir išrūgų baltymų koncentratui analizė X įmonėje ... 23

3.2 Sezono įtakos išrūgų sudėties ir kokybės rodikliams technologinio proceso metu analizė... 26

3.3 Sezono įtakos tarpinių produktų, gautų nanofiltracijos metu, rodikliams analizė ... 28

3.4 Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato sudėties ir kokybės rodikliams analizė ... 29

4 TYRIMŲ REZULTATŲ APIBENDRINIMAS ... 31

IŠVADOS ... 34

(4)

4

SANTRAUKA

Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, veterinarijos akademija, veterinarijos fakultetas, maisto saugos ir kokybės katedra, veterinarinė maisto sauga.

Studentas – Paulius Kraptavičius

Magistro baigiamojo darbo tema – Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų, jų tarpinių produktų

bei nanofiltracijos būdu gauto išrūgų baltymų koncentrato kokybei analizė.

Mokslinė vadovė – Prof., dr. Loreta Šernienė

Darbo objektai – ţaliavinės išrūgos, sezonas, tarpiniai produktai, gauti perdirbant išrūgas,

išrūgų baltymų koncentratas.

Darbas parengtas – 2016 m. Kaunas Darbo apimtis – 36 psl.

Paveikslų skaičius darbe – 3 Lentelių skaičius darbe – 23 Priedų skaičius darbe – 0

Tyrimo problema– kadangi gaminant varškę gaunamas didelis kiekis išrūgų, jas perdirbti

verta ne tik dėl ekologijos, bet ir dėl to, jog perdirbant nanofiltracijos būdu gaunamas visapusiškai naudingas produktas. Svarbu, ar sezonas turi įtakos ţaliavinių išrūgų, tarpinių produktų, bei išrūgų baltymų koncentrato rodiklių kitimui.

Darbo tikslas – įvertinti sezoninius ţaliavinių išrūgų, jų tarpinių produktų bei išrūgų

baltymų koncentrato kitimus.

Darbo uţdaviniai:

1. Įvertinti ir išanalizuoti sezono įtaką išrūgų ţaliavos rodikliams technologinio

proceso metu (ph, riebalų kiekiui, tirpumo indeksui).

2. Įvertinti ir išanalizuoti sezono įtaką gamybos proceso tarpinių produktų (pamilčių, grietinėlės) rodikliams (riebumui, baltymingumui, pH).

3. Įvertinti ir išanalizuoti sezono įtaką išrūgų baltymų koncentrato (IBK) rodikliams (riebalų kiekiui, baltymų kiekiui, pH, sausųjų medţiagų kiekiui).

(5)

5

Tyrimo metodika:

Ištirti vienerių metų ir trijų mėnesių ţaliavinių išrūgų, tarpinių produktų, gautų nanofiltracijos būdu, bei išrūgų baltymų koncentrato mėginiai. Įvertinta sezono įtaka ţaliavinėms išrūgoms, tarpiniams produktams, gautiems nanofiltracijos metu ir išrūgų baltymų koncentratui.

Apdorojus duomenis aprašomosios ir statistinės analizės metodais statistiniu paketu SPSS (SPSS Inc., 17 versija), buvo aprašyti tie rodikliai, kuriems sezonas turėjo įtakos.

Rezultatai bei pagrindinės išvados:

Apdorojus duomenis buvo nustatyta, kad skirtingų sezonų išrūgų, tarpinių produktų, gautų nanofiltracijos metu ir išrūgų baltymų koncentrato rodikliai kinta. Didţiausią įtaką išrūgų rodikliams turi pieno kokybė. Pieno kokybę ypač įtakoja sezonas, t. y. gyvulių laikymo sąlygos (ganiavos ar tvartinis), pašarai (ţolė, šienas, sausas pašaras-grūdai, miltai).

1. Sezonas patikimai įtakoja ţaliavinių išrūgų riebumą, baltymingumą, tirpumo indeksą, rūgštingumą, rūgštingumą po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų baltymingumą ir sausąsias medţiagas po pasterizavimo, išrūgų baltymų koncentrato (IBK) riebumą, varškės dulkių baltymingumą, išrūginės grietinėlės riebumą (p≤0,05).

2. Šaltojo sezono metu ţaliavinių išrūgų riebumas ir baltymingumas didesnis nei šiltojo, tirpumo indeksas ir rūgštingumas šaltojo sezono metu maţesni (p≤0,05).

3. Po vibrofiltracijos išrūgų riebumas, baltymingumas ir sausųjų medţiagų kiekiai didėja, o rūgštingumas maţėja šaltojo sezono metu; po pasterizacijos - išrūgų rūgštingumas ir baltymingumas maţėja, o sausųjų medţiagų kiekis didėja šaltajame sezone (p≤0,05). 4. Varškės dulkių (varškės likučių), atskirtų iš ţaliavinių išrūgų, baltymingumas šaltojo

sezono metu yra maţesnis, o rūgštingumas - didesnis (p≤0,05). Išrūginės grietinėlės riebumas šaltojo sezono metu didesnis nei šiltojo (p≤0,05).

5. Šaltojo sezono metu išrūgų baltymų koncentrato riebumas, baltymingumas ir sausųjų medţiagų kiekis maţesni, o rūgštingumas - didesnis (p≤0,05).

(6)

6

SUMMARY

Lithuanian University of Health Sciences Veterinary Academy, Veterinary faculty

Food Safety and Quality, Department of veterinary food safety

Student - Paulius Kraptavičius

Master's thesis topic - Effect of season on whey raw materials and whey protein

concentrate, obtained by nanofiltration

Scientific director - Prof. dr. Loreta Šerniene

Working objects - raw whey, season, intermediate products derived from the processing

of whey, whey protein concentrate.

Thesis prepared – 2016, Kaunas Scope of work – 36

The number of pictures at work – 3 The number of tables at work – 23 The number of enclosures at work – 0

Problem of investigation - production of cottage cheese produced large quantities of whey

processing them worthwhile, not only for the ecology, but also due to the fact that the processing by Nano filtration obtained the full benefit of the product. It is important, raw whey, intermediate products, whey protein concentrate indicators of variation depending on the season.

The aim of the work - to evaluate the seasonal raw whey their slot products and whey

protein concentrate variations.

The tasks of the work:

1. Evaluate and analyze seasonally adjusted whey materials parameters during the technological process (pH, fat content, solubility index).

2. Evaluate and analyze seasonally adjusted manufacturing process intermediates (middlings, cream) parameters (pH, moisture content, fat content, protein content).

3. Evaluate and analyze seasonally adjusted whey protein concentrate (WPC) parameters (pH, fat content, protein content, dry matter content).

(7)

7

Methodology of research:

To investigate the one-year and three-month raw whey, intermediates obtained by Nano filtration and whey protein concentrate samples. Estimated season on the input whey, intermediates obtained during Nano filtration and whey protein concentrate. After processing the data of descriptive and statistical methods of analysis statistical package SPSS (SPSS Inc., version 17), was described in those indicators, which had an impact season. Results and main findings: After processing the data, it was found that the different seasons of whey, intermediates obtained during Nano filtration and whey protein concentrate results vary. The biggest influence on the whey to milk quality indicators. Milk quality especially affects season, Vol. y. animal housing conditions (grazing or the indoor), fodder (grass, hay, dry feed-grains, flour).

1. Season reliably influence the raw whey: fat content, protein content, solubility

index, pH, pH after filtering vibro, protein content, dry matter content after

pasteurization , whey protein concentrate (WPC) fat content, middlings protein

content, whey cream fat content. (p≤0,05).

2. Raw whey fat content and protein content are higher in cold season. Solubility

index, pH are lower in cold season (p≤0,05).

3. After pasteurization the raw whey protein content lower, dry matter content higher

than in the cold season (p≤0,05).

4. Protein content in curd dust (curd residue), separated from raw whey, is lower in

cold season, pH - higher (p≤0,05). Fat content in whey cream is higher in cold

season (p≤0,05).

5. Whey protein concentrate fat content, protein content and dry matter content are

lower in cold season, pH - higher (p≤0,05).

(8)

8

ĮVADAS

Išrūgos – tai antrinė ţaliava, gauta po varškės, sūrių ar kazeino gamybos, kurią sudaro

daugiau negu pusė kietųjų medţiagų, esančių nenugriebtame piene, įskaitant išrūgų baltymus (jie sudaro 20% visų baltymų) ir didelę dalį laktozės, vandenyje tirpių vitaminų ir mineralų. Todėl išrūgos yra vertingas antrinis pieno produktas, kurį galima panaudoti maisto arba farmacijos pramonėse [20].

Jeigu iš išrūgų iš dalies pašalinami pieno baltymai membraninės technologijos būdu, tai šios išrūgos vadinamos varškės, sūrių ar kazeino gamybos išrūgų filtratu [21].

Pasauliniu mastu išrūgų produkcija siekia nuo 180 iki 190 · 106 t per metus. Europoje perdirbama 40 · 106 t išrūgų per metus. Tikėtina, jog tik pusė gaunamų išrūgų yra panaudojama maisto arba gyvūnų pašarų gamybai, o likusioji dalis patenka į kanalizacijas, kas didina aplinkos uţterštumą [23].

Skirtingais sezonais varškės rauginimo temperatūros ir rūgštingumas skiriasi. Šiltuoju sezonu varškės rauginimas vyksta 24-30°C, o šaltuoju sezonu 28-30°C. Sutraukos rūgštingumas sezonuose skirtingas taip pat, t. y. 70-75°T-šiltuoju sezonu, 75-80°T-šaltuoju sezonu. Tokie varškės rauginimo skirtumai sezonuose turi įtakos ir nuo sutraukos atskirtoms rūgščioms išrūgoms, fizikiniai ir cheminiai rodikliai kinta [9]. Tiek išrūgas, tiek jų tarpinius produktus bei filtratus retai tyrinėja mokslininkai, maţai duomenų yra apie įvairių veiksnių poveikį jų sudėties ir kokybės rodikliams.

Darbo tikslas – įvertinti sezoninius ţaliavinių išrūgų, jų tarpinių produktų bei išrūgų

baltymų koncentrato kitimus.

Darbo uţdaviniai:

1. Įvertinti ir išanalizuoti sezono įtaką išrūgų ţaliavos rodikliams technologinio proceso metu (ph, riebalų kiekiui, tirpumo indeksui).

2. Įvertinti ir išanalizuoti sezono įtaką gamybos proceso tarpinių produktų (pamilčių, grietinėlės) rodikliams (riebumui, baltymingumui, pH).

3. Įvertinti ir išanalizuoti sezono įtaką išrūgų baltymų koncentrato (IBK) rodikliams (riebalų kiekiui, baltymų kiekiui, pH, sausųjų medţiagų kiekiui).

(9)

9

1 LITERATŪROS APŢVALGA

1.1 Išrūgų gavyba

Retas įmonės vadovas yra suinteresuotas išrūgų perdirbimu, nes perdirbimas brangus ir reikalauja daug energetinių išteklių [22]. Tarptautinės pieno federacijos duomenimis išrūgų apimtys pasaulyje yra daugiau kaip 130 mln tonų per metus (ţr. 1 lent.) [23].

1 lentelė. Išrūgų apimtys įvairiose šalyse proc., nuo pasaulinės gamybos [23].

Šalis Apimtis, proc.

JAV 24,9 Italija 6,7 Danija 1,8 Rusija 2,5 Prancūzija 10,9 Nyderlandai 4,2 Ispanija 1,8 Vokietija 10,4 Australija 2,2 Kitos šalys: 34,6

Išrūgos – varškės, sūrių gamybos antrinė ţaliava, kuri gaunama iš surauginto pieno

atskyrus sutrauką. Gaminant fermentinius sūrius, gaunamos saldţios išrūgos (pH=5,9-6,6), o gaminant varškę, varškės sūrius – rūgščios išrūgos (pH=4,3-4,6). Pieno pH svyruoja nuo 6,55 iki 6,75 [1].

Apie 90 % naudojamo pieno virsta išrūgomis, sūrio gamybos procese į jas pereina ne maţiau kaip 50% sausųjų ţaliavos sudėtinių dalių. Todėl koncentruojant gamybą nei praktiškai, nei teoriškai neįmanoma perdirbti tiek pieno į sūrius, neorganizavus racionalios išrūgų perdirbimo ir ekologiškos gamybos. Tuo tikslu buvo modernizuota daug technologinių elementų, pakeičiant juos naujais. Baltymų kiekis piene normalizuojamas pasitelkus dţiovinimo (išrūgų miltelių gamybos), membraninių filtrų ir kitas technologijas. [3].

(10)

10 Išrūgos yra greitai gendantis produktas, kadangi jose yra daug pienarūgščių bakterijų, be to, po pagaminimo jos yra šiltos, kas dar labiau įtakoja bakterijų dauginimąsi. Dėl šios prieţasties išrūgas reikia kuo skubiau (per 1-3 val. nuo pagaminimo) perdirbti. Jei neperdirbtos išrūgos laikomos 12 valandų, laktozės gamyba iš jų yra nebetikslinga. Jeigu nėra galimybės greitai perdirbti išrūgų, jas būtina termiškai apdoroti arba konservuoti. Termiškai išrūgos apdorojamos 72±2°C temperatūroje (išrūginių baltymų terminės denatūracijos slenkstis), po to atvėsinamos iki 6±2°C. Taip apdorotos išrūgos gali būti laikomos 24-36 val. [2].

1.2 Išrūgų sudėtis ir savybės

Ilgą laiką išrūgas naudojo tik gyvuliams šerti, arba tiesiog– išleisdavo kaip atliekas. Tačiau, vėliau išaiškėjo, kad tai vertingas produktas, nors išrūgose baltymų ir riebalų kiekis yra nedidelis. Palyginimui: 5 kg išrūgų pagal savo maistinę vertę prilygsta 1 kg mėsos. Išrūgose lieka apie 50% pieno maistinių medţiagų: tirpių, todėl lengvai pasisavinamų baltymų (albuminų ir globulinų), laktozės, vitaminų, mineralinių medţiagų [5].

Japonijoje atlikus įvairius mokslinius tyrimus buvo padarytos išvados, kad išrūgos yra vertingesnės uţ augalinės kilmės biologinius skysčius – vaisių ir darţovių sultis. Visos išrūgų sudėtinės dalys tai puikūs, didelės biologinės vertės maisto komponentai [26].

Išrūgų baltymai turtingi šakotomis aminorūgščių grandimis BCAA (nepakeičiamų aminorūgščių – valino, leucino, izoleucino), kurie organizmo regeneracijos fazėje panaudojami raumens baltymų atstatymui, suardytų fizinės apkrovos metu [10].

Sausosiose išrūgose daug mineralinių medţiagų, smulkiadispersiškų baltymų ir nepakeičiamųjų aminorūgščių. Mineralinės medţiagos organizme uţtikrina rūgščių – šarmų pusiausvyrą, reguliuoja kraujospūdį, sąlygoja organizmo normalią fiziologinę veiklą. Išrūgose taip pat gausu lizino ir triptofano bei sieros turinčių (metionino ir cistino) aminorūgščių, vandenyje tirpių vitaminų, organinių rūgščių, mineralinių medţiagų: kalcio, fosforo, natrio ir chloro. Išrūgose yra didelis laktozės kiekis (ţr. 2 lent.) [4].

(11)

11

2 lentelė. Išrūgų sudėtis [6].

Sudėtinė dalis Rūgščios išrūgos, proc. Saldţios išrūgos, proc.

Vanduo 93,5 93,6 Sausos medţiagos 6,5 6,4 Baltymai 0,55 0,55 Riebalai 0,04 0,05 Laktozė 4,9 4,8 Mineralinės medţiagos: 0,8 0,5 Kalcis 0,12 0,043 Fosforas 0,065 0,04 Natris 0,05 0,05 Kalis 0,16 0,16 Chloras 0,11 0,11

Teigiama, jog išrūgų panaudojimas įgalins gaminti naujos kartos produktus, pasiţyminčius dietinėmis bei gydomosiomis savybėmis [24]. Iš išrūgų gaminami funkciniai produktai su sėlenomis, daigintais javais, vaistaţolių ekstraktais bei išrūgų produktai su vaistaţolių priedais [25].

1.3 Naujausios išrūgų panaudojimo technologijos

Gaminant pieno produktus, išrūgos yra perdirbamos jas koaguliuojant ir atskiriant, pasterizuojant, ultrafiltruojant, dţiovinant [11].

Ţymiausios pasaulio maisto pramonės korporacijos intensyviai darbuojasi naujos kartos funkcionaliojo maisto produktų ir perspektyvių nanotechnologijų kūrimo srityje. Nanotechnologija traktuojama kaip mokslas apie nanoobjektų apdorojimo ir perdirbimo būdus ir metodus. Intensyviausiai tyrimų plėtra šioje srityje skatinama ir finansuojama JAV ir Kinijoje [12].

2004 m. JAV bankas „Credit Suisse First Boston“ parengė analitinį pranešimą apie nanotechnologijų ateitį, kuriame teigiama, kad tai klasikinė bendros paskirties technologija. Jų pagrindu bus sukurtos visai naujos technologijos ir gaunami iš esmės nauji produktai.

(12)

12 Nanofiltracijai naudojamos membranos yra labai selektyvios vienvalenčiams jonams. Nanotechnologija leidţia konceptualiai nagrinėti pieno baltymų dispersinę sistemą kaip sudarytą iš nanodalelių, kurių savybės nėra pakankamai ištirtos. Todėl ateityje jos galės būti plačiai naudojamos naujų baltymų darinių konstravimui, vertingų farmacinių preparatų sukūrimui ir pan. [13].

Atlikti kompleksiniai nanotechnologiniai ţaliavos panaudojimo sūrininkystėje tyrimai (atlikta KTU Maisto institute). Išnagrinėtos natūralaus kazeino koncentrato, gauto nemembraninio osmoso būdu, savybės bei jo destabilizavimo mechanizmas. Panaudojus pilną faktorinį eksperimentą nustatyta baltymų kiekio, fermento renino ir kalcio chlorido įtaka koaguliacijos dinamikai. Mes pasiūlėme naują vandenyje tirpaus belaktozinio baltymų koncentrato gavimo būdą iš parakazeino. Ištirtos jo fizikinės ir cheminės savybės ir jų priklausomybė nuo nanodalelių, kurios sudaro dispersinę fazę, koncentracijos. Buvo nustatyta kritinė pieno baltymų koncentracija ultrafiltruojant pieną. Ją viršijus, įvyksta kokybiniai fizikiniai cheminiai struktūros pokyčiai. Pasiūlyta juos panaudoti nanobiotechnologinių sūrių kokybės pagerinimui [15].

Natūralių nanostruktūrų modifikavimas ir naujų nanokompozicijų sudarymas ateityje bus plačiai naudojami kuriant perspektyvias maisto nanotechnologijas. Tam tikslui pasiekti teks pasitelkti įvairius fizikinius ir cheminius metodus, netgi tokius, kurie šiuo metu dar neţinomi. Galima prognozuoti, kad jie daugiausia bus teikiami funkcionaliojo maisto produktų gamyboje. Tokiu būdu nanotechnologija ateityje bus plačiai naudojama gaminant pieno produktus ar perdirbant išrūgas. Jos plėtra turi būti derinama su fundamentiniais ir taikomaisiais ekologizuotos pieno biotechnologijos postulatais.

Ekspertų nuomone, šiuo metu yra tokios pagrindinės nanotechnologijos plėtros kryptys: •perspektyvių nanostruktūrų ir nanokompozicijų formavimosi tyrimas; •pageidaujamų savybių pieno produktų gamybos panaudojant nanostruktūras ir nanokompozicijas;

•nanotechnologijų panaudojimas ţaliavos ir produktų savybių diagnostikai; •ţaliavos paruošimo ir produktų gamybos nanotechnologijos standartizacija ir metrologija;

• nanotechnologijos panaudojimo saugos problemos;

(13)

13 2005 m. Vagingene (Olandija) įvykusios pirmos konferencijos „Nano Food“ metu panaudota nauja sąvoka „nanomaistas“. Manoma, kad nanotechnologija palaipsniui tampa maisto biotechnologijos, įskaitant ir pieno biotechnologiją, inovacijų pagrindu. Tokiu būdu ji bus biotechnologijos plėtros strategine kryptimi [14].

1.4 Išrūgų baltymų koncentratas ir izoliatas

Neapdirbtas išrūgų baltymas turi apie 6 proc. kietųjų medţiagų ir yra gelsvos spalvos. Jame labai didelis kiekis laktozės. Pieno gamyklos pradėjo apdirbti išrūgų miltelius, kurių sudėtyje tada buvo 11 proc. baltymų, 72 proc. laktozės ir mineralinių medţiagų. Galų gale buvo sukurta membraninė sistema išrūgų baltymų filtravimui. Prancūzai pirmi įvardino ULTAFILTRACIJOS procesą. Jo tikslas buvo išrūgų baltymus atskirti nuo laktozės bei mineralinių medţiagų ir gaudami nuo 35 iki 70 proc. grynumo baltymą. Toliau šis procesas buvo tobulinamas. Didţiausi išrūgų baltymų vartotojai buvo japonai, bet šis produktas buvo stipriai apmokestintas, ypač jei turėjo maţiau nei 80 proc. baltymų. Todėl japonai daţnai naudodavo pakaitalą, kiaušinio baltymus [16].

Išrūgų baltymai gaunami: termine denatūracija (su terpės parūgštinimu), išsūdymu, adsobcija ir aktyviosios anglies ar dervų, elektroflotacija, elektromagnetiniu apdorojimu ir kt. Ultrafiltracijos ir sorbcijos metodais gaunami natyviniai išrūgų baltymai. Efektyviausia išrūgų baltymų gavybos iš išrūgų forma yra išrūgų baltymų koncentravimas. Išrūgų baltymų

koncentravimas. Apdorojimui skirtos filtruotos, separuotos, pasterizuotos iki 60-65°C

temperatūros ir atšaldytos išrūgos yra ultrafiltruojamos – išskaidomos į du komponentus: išrūgų koncentratą (retentatą-koncentratą) – apie 17% ir filtratą (permeatą) – apie 83%. Išrūgų filtratas surenkamas ir nukreipiamas laktozei (pieno cukrui) gaminti. Išrūgų retentatas surenkamas ir nukreipiamas šiluminiui tirštinimui. Gaunamas tirštintas išrūgų baltymų koncentratas, turintis 20-25% sausųjų medţiagų. Jis dţiovinamas purkštuvinėje dţiovyklėje iki 94-96% sausųjų medţiagų (80-85% baltymų). Gautas sausas koncentratas, kuriame yra 75-85% baltymų, 3-4% riebalų ir 3-6% laktozės, smulkinamas, sijojamas ir fasuojamas. Šiuo atveju kalbama apie miltelius [16].

(14)

14

1 pav. NF (nanofiltracijos) schema [20].

Aukštesnės kokybės išrūgų baltymų produktas yra išrūgų baltymų izoliatas, kuriame yra 90% baltymų, o riebalų ir laktozės – maţiau nei 1%. Išrūgų baltymų izoliatas – tai labai švarus išrūgų baltymas su labai maţu laktozės kiekiu. Atletai, kurie turi baltymų virškinimo problemų, vartoja tik šios rūšies baltymą, nes čia laktozės kiekis praktiškai lygus nuliui. Išrūgų baltymo izoliatas gali būti gaminamas dviem skirtingais būdais:

Jonų keitimo būdu yra chemiškai pakeičiamas baltymo elektrinis svoris, atsiskyrusios

baltymo dalelės prilimpa atitinkamose reakcijose konteinerio vietose ir sudaro labai švarų baltymą.



Mikrofiltracija, kai baltymas yra filtruojamas keraminiais filtrais (ţaliavos

neapdorojamos chemiškai). Mikrofiltruotas išrūgų baltymas laikomas pačiu kokybiškiausiu išrūgų baltymu, nes saugus apdirbimo būdas padeda išsaugoti išrūgose daugumą natūralių sudėtinių dalių, palyginus su išrūgų baltymo izoliatu, pagamintu jonų keitimo būdu. Išlieka alfa laktoalbuminas ir glikomakropeptidai, kurie gerina virškinimą, įvairių mineralinių medţiagų rezorbciją ir palaiko imuninę sistemą. Be to, mikrofiltruotas išrūgų izoliatas turi daugiau kalcio ir maţiau natrio. Šį privalumą išnaudoja atletai, besiruošiantys varţyboms, kadangi minimalus natrio kiekis leidţia nesukaupti vandens po oda ir išlaikyti tvirtą raumenyną [17].

Išrūgų tekstūrizacija. Išrūgos, kaţkada vadintos pieno pramonės “atliekomis”, šiuo metu yra laikomos pelną nešančia antrine ţaliava. Siekiant padidinti jų rinkos vertę yra kuriamos naujos jų perdirbimo technologijos, pagrįstos išrūgų proteinų tekstūrizacija ir tekstūrizuotų proteinų gretutinių produktų kūrimu [17].

Tekstūrizacija – tai biomedţiagų struktūros ir tekstūros formavimas, tam naudojant daugybę įvairių technologijų, tokių kaip išspaudimas arba ekstruzija. Ekstruzija vadinamas

(15)

15 gaminių formavimo procesas, kai klampi ţaliava praspaudţiama per profiliuojantį instrumentą – galvutę. Galvutės profilio kiaurymės lemia gaminio konfigūraciją. Aparatas, kuriuo atliekama ekstruzacija, vadinamas ekstruderiu. Maistiniai proteinai lydosi skirtingose temperatūrose, taip jie yra išskiriami ir ekstruderyje jiems suteikiama nauja struktūra. Augaliniai proteinai, tokie kaip sojų, yra tekstūrizuojami išspaudţiant juos per rūgštinę ar šarminę vonelę į skaidulinius pluoštus ir tolesnio proceso metu suformuojant juos į kitokios struktūros mėsos pavidalo produktus. Išrūgų proteinai taip pat gali būti tekstūrizuojami. Ši sritis netgi turi privalumų: išrūgų baltymų koncentratų (30-80 proc. proteinų) ir išrūgų baltymų izoliatų (daugiau nei 90 proc. baltymų), gautų įvairiais filtracijos būdais, nereikia papildomai ekstrahuoti per rūgštines ar šarmines voneles [17].

Daugiau kaip prieš 15 metų japonų inţinierius atrado jonų-keitimo procesą. Proceso rezultatas buvo koreguoti išrūgų baltymų rūgštingumo lygį. Tolimesnė seka - ultrafiltracijos būdo sukūrimas. Jis savo produktą pavadino „Bipro“išrūgų baltymų izoliatu. Buvo išgaunamas apie 90 proc. grynumo baltymas su 1proc. laktozės.

2 pav. Išrūgų filtracija MF, UF, NF. RO [21].

Dar vienas procesas, kuris yra naudojamas išrūgų baltymų filtracijai - tai mikro-filtracija arba nanofiltracijos būdas. Filtre buvo naudojamos maţesnės membranos. Ultrafiltracijos būdu filtruojamo produkto baltymingumas siekia nuo 75 iki 80 proc. baltymų, o su nanofiltru pasiekiamas dar didesnis baltymingumas nuo 81 iki 86,5 proc. Taip dar labiau sumaţėja laktozės bei riebalų kiekis galutiniame produkte. Dauguma ţmonių netoleruoja laktozės (pieno cukraus), esančios baltyminiuose papilduose [18]. Tokiems ţmonėms rekomenduojamas išrūgų baltymų izoliatas arba kiti maisto papildai [19].

(16)

16

1.5 Išrūgų baltymų koncentrato (IBK), gauto nanofiltracijos būdu, gamyba

Nanofiltracijos proceso metu iš 10 000 litrų ţaliavinių išrūgų išgaunama apie 3300 litrų išrūgų baltymų koncentrato. Ţaliava (išrūgos) išrūgų baltymų koncentrato gamybai priimama pagal kiekį ir kokybę. Išrūgų kokybė nustatoma, įvertinant rūgštingumą (pH), temperatūrą (°C) ir tirpumo indeksą (ml).

Iš varškės gamybos skyriaus ţalios išrūgos siurbliais paduodamos į išrūgų talpas, kuriose sukaupiamos ir laikomos 24 valandas, bet ne ilgiau kaip 48 valandas. Išrūgų pH turi būti ne maţesnis kaip 4.4. Jei išrūgos skirtos pardavimui, jos nukreipiamos į plokštelinį šaldytuvą, kuriame atšaldomos iki (4±2) °C temperatūros ir suleidţiamos į transportavimui skirtą auto cisterną.

Išrūgų filtravimas vibrofiltru, separavimas, terminis apdorojimas, nanofiltravimas ir atšaldymas: išrūgos iš ţaliavinių talpų siurbliu paduodamos į vibrofiltrą (vibrofiltro sieto akutės

dydis - 32µm). Filtravimo metu nuo išrūgų atskiriama smulki varškė, kuri paduodama į presveţimėlį. Savaiminis varškės presavimasis trunka ne ilgiau kaip 2 valandas gamybinėse patalpose. Tada varškė pakuojama į maišus po 5kg ir sudedama į šaldytuvą. Atšaldyta iki ne aukštesnės kaip +6°C tempertatūros, ne ilgiau kaip per 24valandas. Po to perveţama į šaldomą priedų laikymo patalpą ir naudojama gamyboje.

Praėjusios vibrofiltrą, išrūgos nukreipiamos į pasterizatoriaus regeneracijos sekciją ir paduodamos į separatorių. Išrūgos išseparuojamos iki ne didesnio kaip 0,06 proc. riebumo. Seperavimo metu per spacialų langelį stebima, kad nesusidarytų riebalų perteklius, kuris galėtų uţkimšti separatorių. Procesas reguliuojamas mechaniškai keičiant separavimo srauto greitį nuo 50 iki 250 l/h. Atskyrus grietinėlę, išrūgos patenka į pasterizatoriaus sekciją ir termiškai apdorojamos 55°C temperatūroje, išlaikant 20 s. Atšaldytos iki 8-9°C tempertatūros, išrūgos siurbliais paduodamos į nano filtrus.

Nano filtruose išrūgos sukoncentruojamos iki 18% sausų medţiagų, atšaldomos iki 4±2°C tempertatūros ir sukaupiamos koncentrato (retentato) talpoje. Nanofiltracija vyksta aukštu slėgiu cilindruose, siurblių pagalba slėgis pakeliams iki 20 barų. Taip uţpildomi A ir B kontūrai. Aukštos kokybės keramikiniais filtrais yra atskiriamas vanduo (permeatas). Po nanofiltracijos retentatas (IBK) paduodamas į plokštelinį šaldytuvą, atšaldomas iki +4-6 °C ir kaupiamas išrūgų

(17)

17 baltymų koncentrato talpoje. Laikomas ne ilgiau kaip 48 valandas, pH turi būti ne maţesnis kaip 4,5.

1.6 Rūgščių išrūgų nanofiltracijos proceso technologinė schema

Ţaliavinių išrūgų sukaupimas ir laikymas

(temperatūra +40-45°C, pH ≥4,4, laikoma neilgiau kaip 24h, kritinė riba 48h)

↓

Ţaliavinių išrūgų filtravimas

→

Atskiriami varškės likučiai (vibrofiltro sieto akučių dydis 32µm) (savaiminis presavimas ne ilgiau kaip 2h. Pakavimas po 5kg ir laikymas +4-6°C)

↓

Riebalų atskyrimas

→

Išrūginė grietinėlė

(išrūgų separavimas) (kaupiama patalpoje +4-6°C temperatūroje ir atiduodama į gamybą perdirbimui)

↓

Pasterizavimas

(terminis išrūgų apdorojimas +55°C temperatūroje, išlaikymas 20s)

↓

Atšaldymas

(išrūgos atšaldomos iki +8-9°C temperatūros)

↓

Nanofiltravimas

(išrūgos veikiamos aukštu slėgiu (20 barų) kontūruose, keramikinių filtrų pagalba išstumiamas permeatas, gaunamas retentatas. IBK SM 17-18 proc., pH ≥4,4 )

↓

Išrūgų baltymų koncentrato (IBK) atšaldymas ir laikymas

(galutinis produktas atšaldomas plokšteliniame šaldytuve iki 4±2°C ir nukreipiamas į produkto talpą, realizuojama neilgiau kaip per 48h

(18)

18

(19)

19

1.7 Išrūgų baltymų koncentrato saugos ir kokybės reikalavimai

Saugos ir kokybės reikalavimuose išrūgų baltymų koncentratui nurodomi galiojimo terminai, išanalizuoti ir nurodyti jusliniai (organoleptiniai) reikalavimai, taip pat fizikiniai ir cheminiai rodikliai. Ţinant, jog IBK galiojimo terminas nėra ilgas (4 paros) mikrobiologiniai rodikliai taip pat yra aktualūs, todėl norint, jog nekiltų produktui mikrobiologinės taršos grėsmės, jie analizuojami, ypatingai laikantis teisės aktuose numatytų reikalavimų (ţr. 3 lent.).

3 lentelė. Išrūgų baltymų koncentrato saugos ir kokybės reikalavimai

Laikymo sąlygos Pakuotė Tinkamumo vartoti terminas

(0-6)°C Nefasuotas skysčio pavidalo

produktas 4 paros

Rodiklis Aprašymas

Konsistencija Vienalytis skaidrus skystis, be pašalinių priemaišų

Spalva Gelsvai ţalsva

Skonis ir kvapas Būdingas išrūgoms, rūgštokas

Rodiklis Reikšmė

Riebalų kiekis, % ≤0,1

Bendrasis sausųjų medţiagų kiekis, % Išrūgų baltymų koncentratui ≥10

Aktyvusis rūgštingumas, pH ≥4,4

Pašalinės priemaišos Turi nebūti

Rodiklis, jo matavimo vienetas

Riba Tyrimo metodas Reikalavimus rodikliui pagrindţiantis teisės aktas m M Enterobakterijos, KSV/g <1 <5 LST ISO 21528-1:2009 EB Nr. 1441/2007

Salmonella, kiekis produkto cm3

(g), kuriame neturi būti ₂₅

LST EN ISO 6579:2003/AC:2006/ P:2007

EB Nr. 1441/2007 Listeria monocytogenes, kiekis

produkto cm3 (g), kuriame neturi būti 25 LST EN ISO 11290-1:2003/A1:2004/ P:2005 EB Nr. 1441/2007

(20)

20

2 TYRIMŲ METODAI

Mokslinis tiriamasis darbas buvo atliktas 2013–2016 metais Lietuvos sveikatos mokslų universitete, Veterinarijos akademijoje, Maisto saugos katedroje bei X įmonėje.

Pirmajame tyrimų etape buvo atlikta specialiosios literatūros paieška, jos sisteminimas ir analizė.

Antrajame tyrimų etape buvo imami mėginiai X įmonėje, kurioje veikia išrūgų, gautų pagaminus varškę, nanofiltracijos įrenginys. Linijos našumas skaičiuojamas 10 000 litrų ţaliavinių išrūgų per valandą. Iš 10 000 litrų ţaliavinių išrūgų nanofiltracijos būdu išgaunama apie 3300 litrų išrūgų baltymų koncentrato. Kasdien iš kiekvienos talpos buvo imami mėginiai ţaliavinių išrūgų, jų tarpinių perdirbimo produktų ir išrūgų baltymų koncentrato sudėčiai ir kokybei tirti.

Mėginiuose buvo analizuojami: ţaliavinių išrūgų riebumas, ţaliavinių išrūgų baltymingumas, ţaliavinių išrūgų sausos medţiagos, ţaliavinių išrūgų tirpumo indeksas, ţaliavinių išrūgų rūgštingumas, ţaliavinių išrūgų po vibro filtro riebalai, ţaliavinių išrūgų po vibro filtro baltymingumas, ţaliavinių išrūgų po vibro filtro sausos medţiagos, ţaliavinių išrūgų po vibro filtro tirpumo indeksas, ţaliavinių išrūgų po vibro filtro rūgštingumas, ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos riebumas, ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos baltymingumas, ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos sausos medţiagos, ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos tirpumo indeksas, ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos rūgštingumas, išrūgų baltymų koncentrato riebalai, išrūgų baltymų koncentrato baltymingumas, išrūgų baltymų koncentrato sausos medţiagos, išrūgų baltymų koncentrato tirpumo indeksas, išrūgų baltymų koncentrato rūgštingumas, varškės likučių riebalai, varškės likučių baltymingumas, varškės likučių sausos medţiagos, varškės likučių rūgštingumas, varškės likučių drėgmė, grietinėlės riebumas, grietinėlės baltymingumas, grietinėlės rūgštingumas.Išrūgų baltymų koncentrato, ţaliavinių įšrūgų bei tarpinių produktų fizikiniai cheminiai rodikliai buvo nustatinėjami remiantis tyrimo metodais, kurie nurodyti „Išrūgų baltymų koncentrato tikrinimo plane“. Planas sudarytas pačios X įmonės, kuri pagal šį planą ir atlieka visų minėtų rodiklių analizę akredituotoje laboratorijoje (ţr. 4 lent).

(21)

21

4 lentelė. Išrūgų baltymų koncentrato (IBK) tikrinimo planas X įmonėje

Produktas, vieta Periodiškumas Mėginių skaičius Tikrinamas rodiklis Norminiuose dokumentuos nustatyta leistina riba Tyrimų metodas Išrūgos iš sukaupimo talpos Kasdien iš kiekvienos talpos 1 Laikymo trukmė Išrūgos perdirbamos tą pačią dieną Trukmė skaičiuojama nuo talpos pildymo pradţios iki perdirbimo pradţios 1 Temperatūra °C 45-50 °C Talpos termometras

1 Rūgštingumas, pH ≥ 4,4 S. Urbienės "Pieno ir jo produktų cheminės analizės metodai" 13.6.1p., 1999m. 1 Riebumas, % Pagal faktą LST ISO 9622:2000 1 Baltymai, % Pagal faktą LST ISO 9622:2000 1 Sausos medţiagos,

% Pagal faktą LST ISO 9622:2000

1 Netirpumo indeksas, ml 0,1-0,5 DL43 Netirpumo indekso nustatymas 1. Išrūgos po vibro filtravimo 2. Išrūgos po seperavimo ir terminio apdorojimo Kasdien iš kiekvienos talpos 1 Rūgštingumas, pH ≥ 4,4 S. Urbienės "Pieno ir jo produktų cheminės analizės metodai" 13.6.1p., 1999m. 1 Riebumas, % Po filtravimo-pagal faktą Po seperavimo-≤0,1 LST ISO 9622:2000

1 Baltymai, % Pagal faktą LST ISO 9622:2000 1 Sausos medţiagos,

% Pagal faktą LST ISO 9622:2000

1 Netirpumo indeksas, ml Kritinė-Pagal faktą Tikslinė riba 0,1 DL43 Netirpumo indekso nustatymas

(22)

22

4 lentelės tęsinys. Išrūgų baltymų koncentrato (IBK) tikrinimo planas X įmonėje

Atšaldytas išrūgų koncentratas

Kasdien

1 Temperatūra °C 0-6 Talpos termometras

1 Laikymo trukmė, val. ≤ 36 Trukmė skaičiuojama nuo talpos pildymo pradţios iki ištuštinimo pabaigos. 1 Rūgštingumas, pH ≥ 4,4 S. Urbienės "Pieno ir jo produktų cheminės analizės metodai" 13.6.1p., 1999m. 1 Riebumas, % ≤0,1 LST ISO 9622:2000

1 Baltymai, % Pagal faktą LST ISO

9622:2000 1 _{medţiagos, %}Sausos

Pagal poreikį arba susitarimą su

klientu;

LST ISO 9622:2000

1 Tankis kg/m3 Pagal faktą

S. Urbienės "Pieno ir jo produktų cheminės analizės metodai" Tankio nustatymas 86 p., 1999m. 1 Netirpumo

indeksas, ml Pagal faktą

DL43 Netirpumo indekso nustatymas

1 kartą per

valandą 1 Brikso vertė, %

Pagal poreikį arba susitarimą su

klientu;

VP-KP-03-ĮNT44

Ne rečiau kaip vieną kartą per

mėnesį

1 Koliforminės

bakterijos Neturi būti 0,1 ml

Mikrobiologinės kontrolės instrukcija pieno perdirbimo įmonėms, 4.5.5 p. 2004m. 1 Mielės, KSV/g Tikslinė riba-1,0x100 Kritinė riba-nereglamentuojama LST ISO 6611:2004 1 Pelėsiniai grybai, KSV/g Tikslinė riba-5,0x10 Kritinė riba-nereglamentuojama LST ISO 6611:2004

Trečiajame etape buvo analizuota sezono įtaka. Tyrimų duomenys apdoroti aprašomosios ir statistinės analizės metodais statistiniu paketu SPSS (SPSS Inc., 17 versija). Aprašomosios

(23)

23 analizės metodu nustatyti kintamųjų rodiklių duomenų skaičius (N), aritmetiniai vidurkiai ir vidurkių nuokrypiai. Veiksnių (sezono, šiltojo-šaltojo (ganyklinio-tvartinio) laikotarpių) įtakos kintamiesiems (ţaliavinių išrūgų, išrūgų grietinėlės, išrūgų baltymų koncentrato, varškės dulkių sudėties bei kokybės rodikliams) analizė atlikta pavienių veiksnių įtakos (ANOVA) metodu. Aritmetinių vidurkių skirtumo patikimumas (p) nustatytas pagal daugybinio palyginimo (Bonferonni) metodą. Skirtumai laikomi patikimais, kai p<0,05.

3 TYRIMŲ REZULTATAI

3.1 Sezono įtakos ţaliavinėms išrūgoms, jų tarpiniams produktams ir išrūgų

baltymų koncentratui analizė X įmonėje

Analizuojant sezono įtaką išrūgų rodikliams nustatyta, kad šaltasis ir šiltasis sezonas įtakos tųrėjo šiems rodikliams: ţaliavinių išrūgų riebumui, ţaliavinių išrūgų baltymingumui, ţaliavinių išrūgų tirpumo indeksui, ţaliavinių išrūgų rūgštingumui, ţaliavinių išrūgų riebumui po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų baltymingumui po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų rūgštingumui po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų baltymingumui po pasterizavimo, ţaliavinių išrūgų sausoms medţiagoms po pasterizavimo, išrūgų baltymų koncentrato (IBK) riebumui, varškės dulkių baltymingumui, išrūginės grietinėlės riebumui (ţr. 5 lent.).

Visiems kitiems rodikliams sezonas įtakos neturėjo arba sezono įtaka buvo statistiškai nereikšminga. (ţr. 5 lent.).

(24)

24

5 lentelė. Sezono įtakos išrūgų rodikliams analizė (p≤0,05 – įtaka reikšminga, p≥0,05 – įtaka

nereikšminga)

Rodiklių pavadinimai

Įtakos

reikšmingumas, p

ţaliavinių išrūgų riebumas, proc. 0,0001

ţaliavinių išrūgų baltymingumas, proc. 0,00001

ţaliavinių išrūgų sausos medţiagos, proc. 0,628

ţaliavinių išrūgų tirpumo indeksas, proc. 0,021

ţaliavinių išrūgų rūgštingumas, proc. 0,005

ţaliavinių išrūgų po vibro filtro riebalai, proc. 0,0001

ţaliavinių išrūgų po vibro filtro baltymingumas, proc. 0,0001

ţaliavinių išrūgų po vibro filtro sausos medţiagos, proc. 0,0001

ţaliavinių išrūgų po vibro filtro tirpumo indeksas, proc. 0,303

ţaliavinių išrūgų po vibro filtro rūgštingumas, proc. 0,004

ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos riebumas, proc. 0,738

ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos baltymingumas, proc. 0,0001

ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos sausos medţiagos, proc. 0,0001

ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos tirpumo indeksas, proc. 0,268

ţaliavinių išrūgų po pasterizacijos rūgštingumas, proc. 0,013

Išrūgų baltymų koncentrato riebalai, proc. 0,0001

Išrūgų baltymų koncentrato baltymingumas 0,0001

Išrūgų baltymų koncentrato sausos medţiagos, proc. 0,001

Išrūgų baltymų koncentrato tirpumo indeksas, proc. 0,236

Išrūgų baltymų koncentrato rūgštingumas, proc. 0,009

varškės likučių riebalai, proc. 0,672

varškės likučių baltymingumas, proc. 0,0001

varškės likučių sausos medţiagos, proc. 0,646

varškės likučių rūgštingumas, proc. 0,0001

varškės likučių drėgmė, proc. 0,546

Grietinėlės riebumas, proc. 0,0001

Grietinėlės baltymingumas, proc. 0,418

(25)

25

3.2 Sezono įtakos išrūgų sudėties ir kokybės rodikliams technologinio

proceso metu analizė

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų riebumui analizė. Iš 6 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu ţaliavinių išrūgų riebumas yra didesnis 0,11 proc. nei šiltojo (p≤0,05).

6 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų riebumui proc.

Metų laikas N Vidurkis Vidurkio

nuokrypis Maţiausia _reikšmė Didţiausia _reikšmė

Šaltasis 137 0,32 0,13* 0,04 0,64

Šiltasis 209 0,21 0,14* 0,001 0,64

* skirtumai tarp šiltojo ir šaltojo metų laikų statistiškai patikimi, kai p≤0,05

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų baltymingumui analizė. Iš 7 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu baltymingumas yra 0,05 proc. didesnis nei šiltojo (p≤0,05).

7 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų baltymingumui proc.

Šaltasis 208 0,79 0,13* 0,54 1,62

Šiltasis 137 0,74 0,06* 0,59 0,95

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų tirpumo indeksui analizė. Iš 8 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu tirpumo indeksas 0,05 ml maţesnis nei šiltojo (p≤0,05).

8 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų tirpumo indeksui ml.

Šaltasis 136 0,46 0,14* 0,20 0,90

Šiltasis 205 0,51 0,21* 0,15 1,00

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų rūgštingumui analizė. Iš 9 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu išrūgų rūgštingumas yra maţesnis 0,02 nei šiltojo (p≤0,05), (ţr. 9 lent.).

(26)

26

9 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų rūgštingumui

Šaltasis 137 4,53 0,05* 4,46 4,87

Šiltasis 209 4,55 0,06* 4,36 4,90

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų riebumui po vibrofiltravimo analizė. Iš 10 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu ţaliavinių išrūgų riebumas yra didesnis 0,12 proc. nei šiltojo (p≤0,05).

10 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų riebumui po vibrofiltravimo proc.

Šaltasis 137 0,30 0,13* 0,001 0,83

Šiltasis 209 0,18 0,14* 0,001 0,61

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų baltymingumui po vibrofiltravimo analizė. Iš 11 lentelės matome, jog baltymingumas yra didesnis šaltuoju sezonu 0,02 proc. nei šiltuoju (p≤0,05).

11 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų baltymingumui po vibrofiltravimo proc.

Šaltasis 208 0,75 0,10* 0,55 0,95

Šiltasis 343 0,73 0,09* 0,55 0,95

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų rūgštingumui po vibrofiltravimo analizė. Iš 12 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu ţaliavinių išrūgų rūgštingumas yra maţesnis 0,03 nei šiltojo (p≤0,05).

12 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų rūgštingumui po vibrofiltravimo

nuokrypis Maţiausia

reikšmė Didţiausia reikšmė

Šaltasis 136 4,53 0,04* 4,45 4,87

Šiltasis 209 4,56 0,09* 4,40 5,60

(27)

27 Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų sausoms medţiagoms po vibrofiltravimo analizė. Iš 13 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu sausos medţiagos yra 0,08 proc. didesnės nei šiltojo sezono (p≤0,05).

13 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų sausoms medžiagoms po vibrofiltravimo proc.

Šaltasis 136 6,25 0,15* 5,91 6,76

Šiltasis 208 6,17 0,19* 5,57 6,62

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų baltymingumui po pasterizavimo analizė. Iš 14 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu baltymingumas po pasterizavimo yra 0,04 proc. maţesnis nei šiltojo (p≤0,05).

14 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų baltymingumui po pasterizavimo proc.

Šaltasis 133 0,72 0,05* 0,41 0,82

Šiltasis 209 0,76 0,1* 0,55 0,94

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų rūgštingumui po pasterizavimo analizė. Iš 15 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu išrūgų rūgštingumas yra maţesnis 0,02 nei šiltojo (p≤0,05).

15 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų rūgštingumui po pasterizavimo

Šaltasis 137 4,54 0,05* 4,46 4,89

Šiltasis 209 4,56 0,11* 4,41 5,97

Sezono įtakos ţaliavinių išrūgų sausoms medţiagoms po pasterizavimo analizė. Iš 16 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu sausos medţiagos yra 0,08 proc. didesnės nei šiltojo (p≤0,05), (ţr. 16 lent.).

(28)

28

16 lentelė. Sezono įtaka žaliavinių išrūgų sausoms medžiagoms po pasterizavimo proc.

Šaltasis 209 5,98 0,15* 5,53 6,48

Šiltasis 132 5,90 0,18* 4,47 6,72

3.3 Sezono įtakos tarpinių produktų, gautų nanofiltracijos metu, rodikliams

analizė

Sezono įtakos varškės dulkių baltymingumui analizė. Iš 17 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu varškės dulkių baltymingumas yra maţesnis 0,92 proc. nei šiltojo (p≤0,05).

17 lentelė. Sezono įtaka varškės dulkių baltymingumui proc.

Šaltasis 134 10,54 0,89* 7,79 13,20

Šiltasis 209 11,46 1,23* 8,55 15,09

Sezono įtakos varškės dulkių rūgštingumui analizė. Iš 18 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu ţaliavinių išrūgų rūgštingumas yra didesnis 0,02 nei šiltojo (p≤0,05).

18 lentelė. Sezono įtaka varškės dulkių rūgštingumui

Šaltasis 137 4,58 0,05* 4,46 4,83

Šiltasis 209 4,56 0,07* 4,27 4,83

Sezono įtakos išrūginės grietinėlės riebumo analizė. Iš 19 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu išrūginės grietinėlės riebumas yra didesnis 4,31 proc. nei šiltojo (ţr. 19 lent.).

(29)

29

19 lentelė. Sezono įtaka išrūginės grietinėlės riebumui proc.

Šaltasis 136 26,53 11,09* 3,80 72,00

Šiltasis 209 22,22 11,08* 1,13 54,89

3.4 Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato sudėties ir kokybės rodikliams

analizė

Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK) riebumui analizė. Iš 20 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu išrūgų baltymų koncentrato riebumas 0,03 proc. maţesnis nei šiltojo (p≤0,05).

20 lentelė. Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK) riebumui proc.

Šaltasis 136 0,04 0,05* 0,001 0,26

Šiltasis 208 0,07 0,09* 0,001 0,61

Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK) baltymingumui analizė. Iš 21 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu baltymingumas yra 0,10 proc. maţesnis nei šiltojo (p≤0,05).

21 lentelė. Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK) baltymingumui proc.

Šaltasis 135 1,95 0,24* 0,74 2,32

Šiltasis 205 2,05 0,23* 0,73 2,48

Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK) rūgštingumui analizė. Iš 22 lentelės matome, jog šaltojo sezono metu rūgštingumas yra didesnis 0,02 nei šiltojo (p≤0,05), (ţr. 22 lent.).

(30)

30

22 lentelė. Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK) rūgštingumui

Šaltasis 209 4,61 0,07* 4,40 4,91

Šiltasis 137 4,59 0,05* 4,48 4,89

Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK), sausoms medţiagoms analizė. Iš 23 lentelės matome, kad šaltojo sezono metu sausos medţiagos yra 0,57 proc. maţesnės nei šiltojo (p≤0,05).

23 lentelė. Sezono įtakos išrūgų baltymų koncentrato (IBK) sausoms medžiagoms proc.

Šaltasis 134 16,65 1,81* 5,76 19,51

Šiltasis 209 17,22 1,29* 5,82 19,19

(31)

31

4 TYRIMŲ REZULTATŲ APIBENDRINIMAS

Tyrimo metu buvo apţvelgti naujausi literatūros šaltiniai apie išrūgas ir jų perdirbimo galimybes. Šaltinių teigimu, išrūgos yra naudinga pieno antrinė ţaliava, todėl jas imta perdirbti. Išrūgų po varškės gamybos lieka dideli kiekiai, todėl jas pradėta koncentruoti. Išrūgų baltymų koncentratas gaunamas nanofiltracijos būdu, pasitelkiant aukštos kokybės keramikinius nano filtrus. Išrūgų baltymų koncentratas panaudojamas gana plačiai ne tik maisto pramonėje kaip priedas kitų maisto produktų gamybai, bet ir farmacijoje.

Atliktas tyrimas X įmonėje, kurioje įdiegta rūgščių išrūgų nanofiltracijos linija. Tyrimo metu buvo analizuojama ir įvertinta sezono įtaka išrūgų ţaliavos rodikliams (ph, riebalų kiekiui, tirpumo indeksui), išanalizuota ir įvertinta sezono įtaka gamybos proceso tarpinių produktų (pamilčių, grietinėlės) rodikliams (ph, drėgmės kiekiui, riebalų kiekiui, baltymų kiekiui), bei išanalizuota ir įvertinta sezono įtaka išrūgų baltymų koncentrato (IBK) rodikliams (ph, riebalų kiekiui, baltymų kiekiui, sausųjų medţiagų kiekiui).

Tyrimų duomenys apdoroti aprašomosios ir statistinės analizės metodais ir nustatyta, kad skirtingu sezonu išrūgų, tarpinių produktų, gautų nanofiltracijos metu ir išrūgų baltymų koncentrato rodikliai kinta.

Išanalizavus duomenis pastebėta, jog sezonas veikia šiuos rodiklius: ţaliavinių išrūgų riebumą, ţaliavinių išrūgų baltymingumą, ţaliavinių išrūgų tirpumo indeksą, ţaliavinių išrūgų rūgštingumą, ţaliavinių išrūgų riebumą po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų baltymingumą po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų rūgštingumą po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų baltymingumą po pasterizavimo, ţaliavinių išrūgų sausąsias medţagas po pasterizavimo, išrūgų baltymų koncentrato (IBK) riebumą, varškės dulkių baltymingumą, išrūginės grietinėlės riebumą (p<0,05). Šaltojo sezono metu ţaliavinių išrūgų riebumas ir baltymingumas didesnis nei šiltojo. Tai glaudţiai siejais su pieno sudėtimi , kuri sezonui pasikeitus taip pat keičiasi. Tam turi įtakos įvairesni pašarai, t. y šienas, papildomi vitaminai, sausas pašaras (grūdai ar miltai), kadangi racionas įvairesnis, pieno riebumas ir baltymingumas padidėja 0,2-0,3 proc., todėl ir išrūgų riebumas varškės gamybos metu padidėja [7].

Ţaliavinių išrūgų tirpumo indeksas šaltojo sezono metu maţesnis nei šiltojo, tai įtakoja varškės gamybos metu temperatūrų ir rūgštingumo skirtumai (šltuoju sezonu 70-75 °T, šaltuoju sezonu 75-80 °T), sunkiau atskirti gryną sutrauką ir išrūgose lieka daugiau varškės dulkių [7].

(32)

32 Ţaliavinių išrūgų rūgštingumą taip pat įtakoja sezonas, nes skirtingais sezonais keičiasi ir pačios sutraukos rūgštingumas (šiltuoju sezonu 70-75 °T, šaltuoju sezonu 75-80 °T) [7].

Ţaliavinių išrūgų riebumui ir baltymingumui vibrofiltravimas įtakos neturi, todėl ir po vibrofiltavimo šaltuoju sezonu riebumas ir baltymingumas išlieka didesnis nei šiltojo sezono laikotarpiu, o tai įtakoja įvairesnis pašaro racionas, todėl pieno riebumas ir baltymingumas padidėja 0,2-0,3%, ir išrūgų riebumas varškės gamybos metu padidėja [8].

Ţaliavinių išrūgų rūgštingumas po vibrofiltravimo nesikeičia, nes vibrofiltravimas yra mechaninis procesas, kuris rūgštingumo įtakoti negali, jis išlieka toks pat kaip ţaliavinių išrūgų. Ţaliavinių išrūgų rūgštingumas išlieka visuose nanofiltracijos proceso etapuose nepakitęs, nes šioje technologijoje nėra veiksnių, kurie galėtų įtakoti rūgštingumą [9].

Pasterizacijos metu neţymiai keičiasi baltymingumas (jis maţėja) šaltajame sezone, nors prieš pasterizaciją šaltuoju sezonu ţaliavinių išrūgų baltymų kiekis padidėja. Dėl pasterizacijos metu (55 °C) šiluminio judėjimo įvykstantys koloidinių dalelių susidūrimai nevisada sukelia baltymų sukibimą. Sukibti neleidţia koloidines daleles supantys elektringi apvalkalėliai, kuriuos ardo tirpale esantys elektrolitai, todėl baltymingumas gali šiek tiek maţėti.

Išrūgų baltymų koncentrato riebumui svarbią įtaką turi pats technologinio proceso etapas, kai atskiriami riebalai. Riebalų atskyrimas valdomas mechaniškai, tad, priklausomai kokio riebumo ţaliavinės išrūgos, proporcingai nustatomas ir pralaidumas (l/h). Ţaliavinių išrūgų riebumas šaltojo sezono metu didesnis nei šiltojo. Tai įtakoja pieno kokybė, kurio fizkiniai ir cheminiai rodikliai sezonui pasikeitus taip pat keičiasi, riebumas padidėja 0,2-0,3 proc., todėl ir išrūgų riebumas varškės gamybos metu padidėja [7].

Koncentrato baltymingumas po pasterizacijos taip pat kaip ir ţaliavinėse išrūgose maţėja. Priešingai nei prieš pasterizaciją, šaltojo sezono metu baltymingumas didesnis. Norint paaiškinti šį reiškinį, reikia atlikti išsamesnius tyrimus, nes technologiškai baltymingumas po pasterizacijos turi išlikti toks pat viso perdirbimo proceso metu [7, 8, 9].

Išrūgų baltymų koncentratas (IBK) šaltuoju sezonu turi maţiau sausųjų medţiagų nei šiltuoju. Šaltojo sezono metu sutrauka rūgsta lėčiau ir ne visada taip kokybiškai, todėl ir sausųjų medţagų kiekis išrūgose maţesnis, taip ir pats galutinis produktas (IBK) turi maţiau sausųjų medţiagų [9].

(33)

33 Išrūgų baltymų koncentrato rūgštingumas šaltuoju sezonu yra didesnis nei šiltuoju, nes skirtingais sezonais keičiasi sųtraukos rūgštingumas (šiltuoju sezonu 70-75 °T, šaltuoju sezonu 75-80 °T), o tai keičia ir ţaliavinių išrūgų pH [7].

Varškės dulkių (varškės likučiai), atskirtų iš ţaliavinių išrūgų, baltymingumas šaltojo sezono metu yra maţesnis, tai įtakoja varškės gamybos technologinėje schemoje esantis etapas, kada pienas yra kaitinamas, dėl temperatūrinių svyravymų keičiasi ir varškės baltymingumas [8]. Varškės likučių rūgštingumas tiesiogiai priklauso nuo sutraukos rūgimo kokybės, temperatūrinių rėţimų ir pan., kurie šaltuoju ir šiltuoju sezonais būna skirtingi [9].

Išrūginė grietinėlė - tai vertingą sudėtį turintis tarpinis produktas nanofiltracijos procese. Šaltojo sezono metu pienas riebesnis, dėl įvairesnio pašaro riebumas padidėja 0,2-0,3 proc. Gaminant iš tokio pieno varškę, gaunamos riebesnės išrūgos, todėl riebalų atskyrimo etape atskiriamas didesnis kiekis riebalų [7].

Apibendrinant rezultatus nustatyta, kad didţiausią įtaką išrūgų rodikliams turi pieno kokybė ir varškės gamybos proceso eigoje dėl sezono atsirandantys nukrypimai. Pieno kokybę ypač įtakoja sezonas, t. y. gyvulių laikymo sąlygos (ganiavos ar tvartinis), pašarai (ţolė, šienas, sausas pašaras-grūdai, miltai). Varškės gamyba taip pat priklauso nuo sezono, keičiantis sezonui keičiasi ir sutraukos rūgštingumas, kinta ir pieno kaitinimo temperatūros, o tai įtakoja ir ţaliavinių išrūgų, tarpinių produktų, gautų nanofiltracijos metu, bei išrūgų baltymų koncentrato rodiklių pakitimus.

(34)

34

IŠVADOS

1. Sezonas patikimai įtakoja ţaliavinių išrūgų riebumą, baltymingumą, tirpumo indeksą, rūgštingumą, rūgštingumą po vibrofiltravimo, ţaliavinių išrūgų baltymingumą ir sausąsias medţiagas po pasterizavimo, išrūgų baltymų koncentrato (IBK) riebumą, varškės dulkių baltymingumą, išrūginės grietinėlės riebumą (p≤0,05).

2. Šaltojo sezono metu ţaliavinių išrūgų riebumas ir baltymingumas didesnis nei šiltojo, tirpumo indeksas ir rūgštingumas šaltojo sezono metu maţesni (p≤0,05).

3. Po vibrofiltracijos išrūgų riebumas, baltymingumas ir sausųjų medţiagų kiekiai didėja, o rūgštingumas maţėja šaltojo sezono metu; po pasterizacijos - išrūgų rūgštingumas ir baltymingumas maţėja, o sausųjų medţiagų kiekis didėja šaltajame sezone (p≤0,05). 4. Varškės dulkių (varškės likučių), atskirtų iš ţaliavinių išrūgų, baltymingumas šaltojo

sezono metu yra maţesnis, o rūgštingumas - didesnis (p≤0,05). Išrūginės grietinėlės riebumas šaltojo sezono metu didesnis nei šiltojo (p≤0,05).

5. Šaltojo sezono metu išrūgų baltymų koncentrato riebumas, baltymingumas ir sausųjų medţiagų kiekis maţesni, o rūgštingumas - didesnis (p≤0,05).

(35)

35

LITERATŪROS SĄRAŠAS

1. Young W. Bioactive components in milk and dairy products. Wiley and Blackwell. 2009. P.426.

2. Tamime A.Y. Milk processing and quality management. Wiley and Blackwell. 2009. P. 312.

3. Gudonis A. Pieno ir pieno produktų mokslas ir technologija. Kaunas Technologija. 2006. P.85.

4. Budrytė L. Sausųjų išrūgų priedo įtaka rauginto pieno kokybei. Magistro baigiamasis darbas. Akademija. 2008. P. 10 – 48.

5. Adel-Patient K., Ah-Leung S., Creminon C., Nouaille S., Chatel J.M., Langella P., Wal J.M.Oral administration of recombinant Lactococcus lactis expressing bovine beta-lactoglobulin partially prevents mice from sensitization. Clin Exp Allergy. 2005. VOL. 35. P. 539–546.

6. Liutkevičius A., Lazdauskienė J. Viskas apie pieną ir iš pieno. Kaunas. 2005. P. 53 – 56. 7. “Pieno ir pieno produktų mokslas ir technologija”, Aloyzas Gudonis, Kaunas

Technologija 2006 m. p.65, p. 169.

8. “Pieno ir pieno produktų technologija” Aloyzas Gudonis, Technologija Kaunas 2002 m. p. 154-162.

9. “Pieno gaminių technologija” Aloyzas Gudonis, Utena 2012 m. p. 79-84.

10. Mortenson M.A., Vickers Z.M., Reineccius G.A. Flavor of whey protein concentrates

and isolates. Int Dairy J. 2008. VOL. 18. P. 649–657.

11. Johansen A.G., Vegarud G.E., Skeie S. Seasonal and regional variation in the

composition of whey from Norwegian Cheddar-type and Dutch-type cheeses. Int Dairy J. 2002. VOL. 12. P. 621–629.

12. Mohammadi R., Sohrabvandi S., Mortazavian A.M. The starter culture characteristics of

a. probiotic microorganisms in fermented milks. Eng Life Sci. 2012. VOL. 12(4). P. 399–

409.

13. Internetinė svetainė “Mokslas ir technika”, http://www.mokslasirtechnika.lt/mokslo-naujienos/nanotechnologija-pienininkyst-je.html (Prieiga per internetą 2015 m. Lapkričio 09d.).

(36)

36 14. Smit G. Dairy processing. Improving Quality. Cambridge: Woodhead Publishing

Limited.2003. P. 546.

15. Liutkevičius A., Tamulionytė D., Sekmokienė D. Functional food development: Impact of

a. Technological factors on the quality of whey beverages with flaxseed oil. Milchwissenschaft. 2007. 62(1). P. 73-75.

16. Atra R., Vatai G., Bekassy-Molnar E., Balint A. Investigation of ultra- and nanofiltration for utilization of whey protein and lactose. Journal of Food Engineering. 2005. VOL. 67 (3). P.325–332.

17. “Antrinių pieno ţaliavų perdirbimas”, Loreta Šernienė, Dalia Sekmokienė 2011m. P.18-19.

18. Cuartas-Uribe B., Alcaina-Miranda M. I., Soriano-Costa E., Mendoza-Roca J. A., Iborra-Clar M. I., Lora-García J. A study of the separation of lactose from whey ultrafiltration a. permeate using nanofiltration. Desalination. 2009. VOL. 241 (1–3). P. 244–255.

19. Balčiauskas L. Gydymosi vadovas. Kaunas. 2005. P. 407. 20. Internetinė svetainė „mssincorporated“,

http://www.mssincorporated.com/nanofiltration.htm (Prieiga per internetą 2015 m. Lapkričio 09d.).

21. Internetinė svetainė „Trisep“, http://www.trisep.com/nanofiltration/ Prieiga per internetą 2015 m. Lapkričio 09d.).

22. Visackas A. „Pienininkystė“, Mokslo ir enciklopedijų leidykla, Vilnius 1998, Nr 5-6 p.

23. Евдокимов И. А. Современное состояние и перспективы переработки молочной сыворотки. Молочная промышленность. 2006, Nо-2, с. 34-35 24. Гаврилов Г. Б. Комплексная переработка сыворотки с целью создания нового поколения. Молочная промышленность. 2005, Nо -12, с. 42 25. Козлов С. Г. Продукты функционального назначения на основе молочной сыворотки. Молочная промышленность. 2003, Nо-6, с. 57-58 26. Дыкало Н. Я. Ещѐ раз о молочной сыворотке. Молочная промышленность. 2006, Nо-10, с. 72