По своему содержанию, целям и задачам биотехнология становится важнейшей составной частью экономики мира, в том числе и агропромышленного производства. Большое внимание уделено разработке и освоению новейших биотехнологий в растениеводстве, животноводстве, ветеринарной медицине, хранении, транспортировке и переработке сельскохозяйственной продукции, получению и использованию биологически активных веществ, кормовых добавок и др. В биотехнологии видят одно из средств для преодоления продовольственных, энергетических, сырьевых и экологических проблем.
Для пищевой, кондитерской и медицинской промышленности большое экономическое значение имеет биотехнология производства и использования ферментных препаратов.
Биологическим объектом для изучения в данном дипломном проекте является фермент микробиологического происхождения β–галактозидаза; его иммобилизация и использование в молоке и молочных продуктах. Интерес представляет использование иммобилизованной лактазы в производстве вареного сгущенного молока “Семь гномов”, выпускаемого на ООО “Маслосырбаза “Энгельсская”.
Инженерная часть дипломного проекта, а также разделы “Безопасность жизнедеятельности” и “Экология” выполнялись на базе предприятия ООО “Маслосырбаза “Энгельсская”. Научно-исследовательская работа проводилась в научной лаборатории кафедры биотехнологии, органической и биологической химии СГАУ им. Н. И. Вавилова.
На основании изложенного можно сформулировать цель и задачи дипломного проекта.
Цель проекта: разработка технологии иммобилизации β−галактозидазы.
Задачи:
- оценить действие нативного фермента на снижение концентрации лактозы в молочных продуктах;
- оценить активность и продолжительность действия иммобилизованного фермента;
- ввести иммобилизованную β–галактозидазу в молоко цельное, сухое и сгущенное и оценить действие фермента на степень снижения в них содержания лактозы;
- на базе разработки технологии иммобилизации фермента усовершенствовать технологическую линию производства вареного сгущенного молока “Семь гномов”;
- просчитать экономическую эффективность проектируемого продукта и целесообразность его производства.
Молочные продукты, обладающие лечебно-профилактическими свойствами и качественным сырьевым составом, пользуются большим спросом у населения. Применение иммобилизованных ферментов в производстве таких продуктов является актуальным в современной пищевой биотехнологии. Поэтому поставленные цель и задачи дипломного проекта можно считать важными и необходимыми для выполнения.
Целью дипломного проекта являлась разработка технологии иммобилизации β-галактозидазы и исследование эффективности ее действия на молоко и молочные продукты. Путем физической иммобилизации удалось иммобилизовать фермент на таких носителях, как лавсан, асбестовое волокно и древесные опилки. Было получено молоко с низким содержанием лактозы за счет ферментативного гидролиза иммобилизованной β–галактозидазой. В процессе приготовления сгущенного молока соблюдалась технология производства ООО “Маслосырбаза “Энгельсская”. Наиболее удобным для иммобилизации считаем асбестовое волокно, т.к. оно показало хорошие результаты по эффективности снижения лактозы и пролонгированности действия. Полученный продукт имел цвет и консистенция вареного сгущенного молока, приятный вкус. Таким образом, приготовление вареного сгущенного молока из предварительно гидролизованного сухого молока не меняет специфических органолептических свойств продукта.
Для выявления экономической устойчивости будущего производства была рассчитана экономическая эффективность. Себестоимость 1т предлагаемого продукта по сравнению с базовым вариантом увеличилась на 45,7руб., т.е. крайне незначительно. Уровень рентабельности производства нового продукта составляет 19,8%, что является достаточно высоким показателем. Стоимость оборудования увеличивается, а затраты на ферментные препараты уменьшаются за счет многократного использования иммобилизованного фермента.
В ходе выполнения проекта подробно изучены аппаратурное оснащение и технологическая схема производства вареного сгущенного молока “Семь гномов”. В технологическую линию вареного сгущенного молока предлагаем внедрить двухкорпусную вакуум-выпарную установку. Это сократит время сгущения и варки молока.
Научная работа, выполненная в научно-исследовательской лаборатории кафедры биотехнологии, биологической и органической химии, показала достаточно высокую эффективность использования β–галактозидазы в молочных продуктах. Иммобилизация фермента позволяет многократно использовать его для гидролиза молока и создания молочных продуктов с низким содержанием лактозы, что важно для людей с интолерантностью лактозы в организме.
