Установлено, что химический состав и свойства молока в процессе ультрафильтрационного концентрирования претерпевают значительные изменения. Массовая доля золы, кальция и фосфора в концентрате увеличивается при повышении содержания белка в процессе ультрафильтрации молока. Увеличение общего количества этих элементов, вероятно, происходит за счет кальция и фосфора, связанных с белками, а также коллоидного фосфата кальция. Вместе с тем следует отметить, что массовая доля кальция повышается несколько быстрее, чем фосфора. Это связано с тем, что относительное количество кальция, находящегося в молоке в истинном растворе, меньше, чем относительное количество фосфора, и равно соответственно 31 и 40 %.
Данные о содержании неорганического фосфора и кальция, не связанных с белками молока, свидетельствуют об увеличении их количества при повышении в концентрате содержания белка.
В виде коллоидных частиц в молоке находятся плохо растворимые соли кальция: СаHР04, Са3(Р04)2, Са(С6Н07), Са3 (С6Н507)2. Цитраты кальция по сравнению с фосфатами лучше растворяются в воде, поэтому в процессе ультрафильтрационного концентрирования они проходят через мембрану в фильтрат, а коллоидные частицы фосфата задерживаются мембраной. Этим объясняется более быстрое увеличение содержания в концентрате неорганического фосфора по сравнению с кальцием, не связанным с белками молока.
Cодержание калия и натрия изменяется незначительно. Известно, что в молоке эти элементы находятся преимущественно в виде легко диссоциирующих хлористых, фосфорнокислых и лимоннокислых соединений. Поэтому, согласно существующим представлениям, если бы полупроницаемая мембрана имела нулевую селективность по указанным элементам, их концентрация должна была бы убывать с увеличением содержания белка в концентрате обезжиренного молока. Кроме того, незначительное увеличение содержания этих элементов в процессе ультрафильтрационного концентрирования может происходить за счет калия и натрия, комплексно связанных с казеином и входящих в состав соединений с большой молекулярной массой. В молоке около 5 — 6 % калия и натрия содержится в коллоидном состоянии и связано с казеином. Интересно отметить, что содержание натрия в процессе ультрафильтрации повышается в большей степени, чем калия. По-видимому, это объясняется тем, что натрий больше связан с белками молока, чем калий. Аналогичная закономерность изменения содержания калия и натрия отмечена и при разделении молока обратным осмосом.
Результаты исследований свидетельствуют, что по содержанию Со, Zn, Fe, Ni, Cu, Mn концентрат обезжиренного молока не уступает и даже превосходит исходное сырье. При его ультрафильтрационном концентрировании массовая доля Fe, Cu, Zn несколько увеличивается, а Co, Mn, Ni — практически не изменяется.
Отмечено также закономерное повышение плотности и вязкости обезжиренного молока при 20’С и увеличение содержания в нем белка в процессе ультрафильтрационного концентрирования.
Изменение титруемой кислотности обезжиренного молока вызвано увеличением содержания белка, а также некоторых нерастворимых солей (коллоидного фосфата кальция) в процессе ультрафильтрации. Вместе с тем, рН молока при этом практически не изменяется.
Изучением химического состава концентрата обезжиренного молока установлено, что в процессе ультрафильтрации общее содержание витаминов В1 и В2 (тиамина и рибофлавина), являющихся основой всех водорастворимых витаминов молока, несколько увеличивается. Это объясняется тем, что в молоке эти витамины находятся в свободном и связанном состоянии. В последнем случае тиамин фосфорелируется и соединяется с белковым носителем, являясь, таким образом, коферментом карбоксилазы, а рибофлавин легко этерифицируется фосфорной кислотой и в таком виде входит в состав ряда ферментов (например, аэробной дегидрогеназы), образуя их активную группу.
Таким образом, связанные с белком тиамин и рибофлавин, находящиеся в составе некоторых ферментов, задерживаются полупроницаемой мембраной и их общая массовая доля в обезжиренном молоке во время ультрафильтрационного концентрирования увеличивается. Анализируя эти данные, можно заключить, что по своей витаминной ценности концентрат не уступает и даже превосходит обезжиренное молоко.
Результаты исследований белкового состава обезжиренного молока свидетельствуют о том, что в процессе ультрафильтрационного концентрирования дисперсность частиц казеинаткальцийфосфатного комплекса не изменяется и предопределяется постоянным содержанием ионизированного кальция и рН. Кроме того, анализ электрофоретических данных позволяет сделать вывод, что ультрафильтрация при 52 ‘С в течение 3 — 4 ч не вызывает денатурации белковых компонентов обезжиренного молока. Количественные доли основных белковых фракций (иммунные глобулины, бетта-казеин, альбумины крови, альфа-казеин, альфа-лактоальбумин, бетта-лактоглобулин) в общем содержании белка в процессе ультрафильтрационного концентрирования обезжиренного молока остаются постоянными.