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.
1. Введение нативной β−галактозидазы в концентрации 0,03% сильнее снижает концентрацию лактозы в цельном молоке, чем 0,01%-й раствор фермента. В цельном молоке содержание лактозы снизилось за 3 часа на 24,4; за 6 часов – на 31,4 и за 24 часа – на 32,4%. В сухом молоке снижение составило 22,1; 32,6 и 45,7% соответственно. В сгущенном молоке с сахаром – на 29,2; 31 и 32%, а в вареном сгущенном молоке “Семь гномов” снижение содержания лактозы составило соответственно через 3, 6 и 24 часа 58,8; 65,8 и 70%. Нативная β−галактозидза практически полностью инактивируется в течение суток.
2. Внесение в цельное восстановленное и сгущенное молоко β−галактозидазы не изменяет органолептических свойств продукта.
3. Из шести носителей, используемых для иммобилизации β−галактозидазы, оптимальными оказались лавсан, асбестовое волокно и древесные опилки, т.к. они удобны в использовании и способны связывать достаточное количество фермента.
4. Пороком вареного сгущенного молока является кристаллизация лактозы при охлаждении и фасовке готового продукта. Это ухудшает органолептические свойства и качество сгущенного молока. В тоже время ферментативный гидролиз β−галактозидазой позволяет избежать кристаллизации, т.к. часть лактозы из твердого состояния переходит в раствор.
5. Иммобилизованный на лавсане, асбесте и древесных опилках 0,03%-й раствор β−галактозидазы эффективно действовал даже на 3 сутки непрерывного ферментативного гидролиза. При этом концентрация лактозы на этих носителях снизилась на 48,3; 46,4 и 35% соответственно.
6. Наибольшую эффективность по разложению лактозы показал 0,03%-й раствор β−галактозидазы, иммобилизованной на асбесте. С использованием этого носителя в нативном молоке концентрация лактозы снизилась через 3 часа на 31,5%, 6 часов – на 34,9%; 24 часа - на 39,3%; а в сухом молоке соответственно на 31,9; 43,6 и 52%. В вареном сгущенном молоке, приготовленном на предварительно гидролизованном 0,03%-й β−галактозидазой сухом молоке, концентрация лактозы снизилась на 61,8%.
7. Фермент, иммобилизованный на асбесте, сохранял свою активность в течение 15 суток; на лавсане – 10суток; на древесных опилках – 7 суток.
8. Себестоимость 1т сгущенного молока, приготовленного с использованием иммобилизованного фермента, выше базовой, на 45,7руб. Однако при этом срок окупаемости составляет 10 месяцев. В тоже время уровень рентабельности производства сгущенного молока достаточно высок и составляет 19,8%. Выручка предприятия по проектируемому варианту составляет 136 942 руб. в первый год производства и 952 699 руб. в последующие годы.
9. Считаем, что для модернизации линии вареного сгущенного молока необходимо установить двухкорпусную вакуум-выпарную установку. Установка не требует специального помещения и размещается на свободной производственной площади плавцеха.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
