Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве сыров, творога и казеина. В зависимости от вырабатываемого продукта, получают подсырную, творожную и казеиновую сыворотку. При производстве этих продуктов в молочную сыворотку переходит в среднем 50 % сухих веществ молока, в том числе большая часть лактозы и минеральных веществ. Химический состав молочной сыворотки следующий (табл.1)
Табл.1 Химический состав молочной сыворотки (%).
Основной составной частью сухих веществ молочной сыворотки является лактоза, массовая доля которой составляет более 70 % сухих веществ сыворотки. Особенностью лактозы является ее замедленный гидролиз в кишечнике, в связи с чем ограничиваются процессы брожения, нормализуется жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры, замедляются гнилостные процессы и газообразование. Кроме того, лактоза в наименьшей степени используется в организме для жирообразования. Таким образом, молочная сыворотка и продукты из нее являются незаменимыми в питании пожилых людей и людей с избыточной массой тела, а также с малой физической загруженностью. Содержание белков в молочной сыворотке зависит от способа коагуляции белков молока, принятого при получении основного продукта. Сывороточные белки содержат в своем составе больше незаменимых аминокислот, чем казеин. Они являются полноценными белками (альбумин и глобулин) которые используются организмом для структурного обмена, в основном для синтеза белков печени, образования гемоглобина и плазмы крови. Состав белков молочной сыворотки больше соответствует составу белков женского молока, чем состав белков коровьего молока, что позволяет использовать белки сыворотки в производстве детских молочных продуктов. Особенностью молочного жира сыворотки является более высокая, чем в молоке, степень его дисперсности, что положительно влияет на его усвояемость. В молочную сыворотку переходят практически все соли и микроэлементы молока, а также водорастворимые витамины, причем в подсырной сыворотке их значительно больше, чем в творожной. Содержание составных частей молока и биологические свойства сыворотки позволяют отнести ее к ценному промышленному сырью, которое можно переработать в различные пищевые и кормовые средства.
Сыворотка содержит большое количество воды (93,7 %). Это значительно ограничивает применение натуральной сыворотки. Поэтому на предприятиях сыворотку подвергают различной обработке с целью выделения отдельные составные части (жир, белки, молочный сахар) или повысить в ней содержание сухих веществ. Для выделения из молочной сыворотки жира и очистки ее от казеиновой пыли используют сепараторы -- отделители белка от сыворотки с пульсирующей выгрузкой осадка. По существующим нормативам вся получаемая молочная сыворотка подвергается сепарированию. Полученный молочный жир направляется на производство подсырного масла, используемого для промышленной переработки (топленое масло, молочный жир).
Подсырные сливки используют также для нормализации молока в производстве сыров, для выработки плавленых сыров и мороженого. Сыворотка может быть кислая (при изготовлении творога) и сладкая (при изготовлении сыра). Ее можно использовать при изготовлении первых, вторых и третьих блюд вместо молока.
Из сыворотки можно также приготовить много различных продуктов -- молочный квас, пищевой и окрошечный квас, газированные напитки “березка” и “любительский”, молочное шампанское, пиво, сырную пасту, альбумино-творожные сырки, альбуминовое молоко для детей.
Актуальность . Проблема переработки сыворотки актуальна как никогда. Молочная сыворотка обладает высокой пищевой и биологической ценностью, содержит около 50% сухих веществ молока, энергетическая ценность, в значительной части за счет высокого содержания лактозы, составляет 36% от цельного молока. Ее ценность давно признана в народе. Увеличение производства молочных продуктов приводит к значительному увеличению количества сыворотки как побочного продукта переработки молока, что приводит к снижению эффективности производства и загрязнению окружающей среды, т.к. большую часть сыворотки - полноценного белкового продукта - заводы сливают в канализацию, выплачивая немалые штрафы. По оценкам специалистов объем сливаемой сыворотки составляет от 1.5 до 3 млн. в год. В проигрыше экономика, удорожаются молочные продукты. На сегодня известны различные способы переработки сыворотки.
Состав и физико-химические показатели подсырной сыворотки зависят от вида вырабатываемого сыра. Подсырная сыворотка является ценным видом пищевого сырья; в ее состав из цельного молока переходит около 50% сухих веществ, в частности 88-94% лактозы, 20-25% беловых веществ, 6-12% молочного жира, 59-65% минеральных веществ. Средний состав подсырной сыворотки как сырья для пропиленной переработки приведен в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Средний состав подсырной сыворотки
Молочная сыворотка характеризуется высокой пищевой и биологической ценностью. Энергетическая ценность подсырной сыворотки обусловлена углеводами, в первую очередь, лактозой.
Сывороточные белки (-лактоальбумин, -лактоглобкльгин;альбульгин сыворотки крови; иммунобульниг; протизопеетоны содержат больше незаменимых кислот, чем казеин. В частности, подсырная сыворотка может служить дополнительным источником таких аминокислот, как аргинин, гистидин, мемпонин, лизин, треонин, триптофан, гейцин и изогейцин. Кроме того, подсырная сыворотка содержит 0,1-0,6% казеиновой пыли: это частицы размеров менее 1мм, образующиеся при дроблении сырного зерна.
В подсырной сыворотке минеральные вещества находятся в форме истинного и коллоидного растворов, нерастворимом состоянии в виде солей органических и неорганических кислот. Из кантонов в сыворотке преобладают калий, натрий, кальций, магний; из атнонов - остатки лимонной, фосфорной и молочной кислот .
В подсырную сыворотку переходит значительное количество витаминов молока: в большей степени водорастворимые, в меньшей - психорастворимые. Так, степень перехода (в %) составляет: тиамина (В1)-88; рибофлавина (В2)-91; кобаламина (В12)-58; аскорбиновой кислоты (С)-78; ретинола (А)-11; токоферола (Е)-32 .
В процессе хранения подсырной сыворотки нарастает титруется кислотность, снижается массовая доля лактозы, биологическая ценность. В связи с этим, целесообразно перерабатывать сыворотку на сгущенные концентраты, с длительным сроком хранения.
Для производства сыворотки обогащенной подсырной используют молочную сыворотку, соответствующую требованиям ГОСТ 10-02-02-3-87, приведенным в таблице 2.4 .
Таблица 2.4 - Требования к молочной (подсырной) сыворотке
Подсырную сыворотку, перерабатываемую на сгущенные концентраты, сепарируют. Полученные сливки могут быть использованы для производства масла подсырного.
Сухая молочная сыворотка (подсырная)
Сыворотка (подсырная) представляет собой сухой порошок, получаемый из переработанного в процессе производства сыра молока. Ее получают в четыре основных этапа: очистка, пастеризация, сгущение и сушка. Все составляющие, кроме влаги, остаются в том же соотношении. Сыворотка содержит полезные белки и лактозу, сохраняемые из молока. Ее применение для различных отраслей производства обусловлено высокой биологической ценностью, пользой для здоровья и относительно низкой стоимостью. В основном, сухая молочная сыворотка служит заменой сухому молоку.
Балтийская Пищевая Компания предлагает для Вашего производства сухую молочную сыворотку.
Сывороточный протеин является наиболее легкоусвояемым и по своему составу он наиболее близок к белку женского молока. Иммуностимулирующее действие сыворотки связано с составом (незаменимых) аминокислот сывороточного протеина, он содержит по сравнению с казеином в 4 раза больше цистеина и в 19 раз больше триптофана,что обеспечивает регенерацию белков печени, образование гемоглобина и белков плазмы крови. Было доказано,что сывороточный протеин повышает уровень глутатиона -одного из важнейших антиоксидантов в организме. Сывороточный протеин содержит минимальное количество лактозы, которая является питанием для молочнокислых бактерий (Лакто и бифидобактерий) и в процессе приготовления напитка она утилизируется до моносахаридов. Основным компонентом сухих веществ сыворотки является молочный сахар (лактоза). Гидролиз (разложение) лактозы в кишечнике протекает медленно, в связи с чем ограничиваются процессы брожения и нормализуется жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры. В результате замедляются гнилостные процессы, газообразование и всасывание токсических гнилостных продуктов. В молочной сыворотке содержится небольшое количество жира 0,05—0,4%, однако качество его высокое. Ценность молочного жира сыворотки определяется наличием фосфолипидов, служащих передатчиками кислорода и благотворно влияющих на свертывание крови, окисление жирных кислот, усиление деятельности ферментов. Жир молочной сыворотки имеет высокую усвояемость за счет наличия мелких жировых шариков.
Использование сыворотки в хлебопечении
Сухую молочную сыворотку широко используют в хлебопекарной промышленности.
Перед использованием в производстве сыворотку разводят водой с температурой 35-45° С в соотношении 1:(10 –12).
При изготовлении хлеба на густой закваске сыворотку рекомендуется вносить при замесе теста. Количество вносимой сухой сыворотки – до 1-2% от общей массы муки, идущей на приготовление хлеба и хлебобулочных изделий. Сыворотка обогащает хлеб и хлебобулочные изделия незаменимыми аминокислотами, особенно триптофаном и лизином, а также кальцием и фосфором. При этом несколько увеличивается выход хлеба, улучшается его качество, повышается пищевая ценность.
Сухую молочную сыворотку можно применять при выработке бараночных изделий (баранки простые, сдобные, сушки простые и др.) для улучшения их качества. Сухую молочную сыворотку добавляют при замесе теста в количестве 0,5-1,0 % от массы муки. Бараночные изделия получаются лучшего качества - хрупкие, с хорошим колером, глянцем и набухаемостью. Улучшаются физические свойства. Оно хорошо разделывается на делительно-закаточных машинах. Количество отходов при разделке такого теста сокращается.
Расход сухой молочной сыворотки при выработке хлебных изделий из пшеничной муки приведен в таблице 1
|
Продукция |
Способ приготовления теста |
Расход сухой молочной сыворотки в натуральном виде, % к массе муки |
|
Хлеб из муки пшеничной обойной и смеси пшеничной обойной с мукой пшеничной 2 сорта |
Любой способ, принятый в хлебопечении | |
|
Хлеб из пшеничной муки 1 и 2 сорта |
Опарный, безопарный | |
|
Булочные и сдобные изделия из муки высшего, 1 и 2 сортов |
Опарный, безопарный | |
|
Булочные изделия из пшеничной муки высшего, 1 и 2 сортов |
Ускоренный | |
|
Сдобные изделия из пшеничной муки высшего и 1 сортов |
Ускоренный | |
|
Бараночные изделия |
Любой способ |
Расход сухой молочной сыворотки при выработке ржаных и ржано-пшеничных сортов хлеба приведен в таблице 2
Использование сыворотки в производстве кондитерских изделий, десертов
Сухую молочную сыворотку используют при производстве вафельных листов, печенья, пряников, а также в производстве киселей, желе, пудингов, паст, муссов.
При выработке кондитерских изделий сухую молочную сыворотку применяют с целью замены сахара и других видов сырья в действующих рецептурах и при разработке новых видов изделий.
Конфеты
При производстве пралиновых конфет на основе кондитерского жира предусматривается замена части сахарной пудры сухой молочной сывороткой, которую вводят на стадии приготовления смеси в количестве 10% массы сахарной пудры по сухому веществу.
При выработке сладких плиток сухую молочную сыворотку вводят в смесь вместе с сухими компонентами, предусмотренными рецептурой (какао-порошок, сахар и др.), в количестве 10% массы сахара. При этом расход его уменьшается на 10 % в пересчете на сухое вещество.
При выработке арахисовой и подсолнечной халвы сухую молочную сыворотку вводят перед вымешиванием халвы в количестве 9,4% в арахисовую и 10,4%-в подсолнечную массу (в сухих веществах). При этом снижается расход карамельной массы на 43 кг, подсолнечной или арахисовой – на 15,1 кг/т.
Вафельные листы, печенье и пряники
Сухую молочную сыворотку используют при замесе теста для вафельных листов, сахарного печенья и пряников, растворяя ее в воде с температурой 35-45°С в соотношении 1:10. Соответственно в рецептурах изготовляемых изделий уменьшается количество сахара на 1-2%.
При приготовлении сахарных сортов печенья часть сахарного песка можно заменить сухой молочной сывороткой. В этом случае количество сухих веществ сахара по рецептуре уменьшается на соответствующее количество сухих веществ, вносимых с сывороткой. Расход сухой молочной сыворотки на 1 т сахарного печенья составляет 15 кг, при этом экономится 14,3 кг сахара. Сухую молочную сыворотку используют при выработке сахарного печенья с содержанием сахара в рецептуре не менее 100 кг.
При производстве заварных пряников сухую молочную сыворотку используют при приготовлении теста.
Конфетные начинки
При производстве жировых глазурей сухую молочную сыворотку вводят в смесь с сухими компонентами, предусмотренными рецептурой (какао-порошком, сахаром и др.), в количестве 5 % массы сахара в рецептуре, при этом количество сахара уменьшается на 5 % в расчете на сухое вещество.
Производя шоколадно-ореховые начинки, содержащие сухое молоко, сухую молочную сыворотку используют взамен сухого молока в количестве не более 90 кг на 1 т начинки. Сыворотку вводят вместе с остальными компонентами на стадии приготовления смеси для начинок.
При приготовлении жировых молочных начинок для вафель и вафельных тортов сухой молочной сывороткой полностью заменяют сухое молоко. Технология производства начинок, вафель и вафельных тортов при этом не изменяется
Десерты
Кисель
Вырабатывают из сухой молочной сыворотки, разведенной в воде с температурой 35-45° С в соотношении 1:10, с добавлением крахмала и вкусовых веществ.
Одна из рецептур киселя (кг на 1000 кг продукта): сухая молочная сыворотка- 89,04 разведенная в воде с температурой 30-35° С в соотношении 1:10; сахар-песок-103 кг; крахмал-36,05 кг.
Желе, пудинги, муссы
Вырабатывают из сухой молочной сыворотки, разведенной в воде с температурой 35-45° С в соотношении 1:10, с добавлением студнеобразователей и вкусовых веществ.
Рецептура желе, пудингов, муссов, кг на 1 т продукта приведена в таблице
|
Сыворотка восстановленная | |||
|
Творог нежирный | |||
|
Сироп плодовый или ягодный | |||
|
Крупа манная | |||
|
Крахмал желирующий | |||
Благодаря своим уникальным свойствам благоприятно влиять на здоровье человека и ход технологических процессов, сухая молочная сыворотка находит свое широкое применение не только в хлебопекарной и кондитерской промышленности. Мясоперерабатывающая и молочная промышленность, производство пищевых концентратов и детского питания – вот далеко не полный перечень направлений развития пищевой промышленности, в которой может быть использован такой замечательный продукт, как сухая молочная сыворотка.
Наши специалисты с удовольствием ответят на все интересующие Вас вопросы.
Состав и свойства сухой сыворотки
В сухой сыворотке содержатся все основные компоненты молока, она богата минеральными солями, микроэлементами, имеет высокую растворимость. В сухой сыворотке обнаружены витамины A,B 1 , B 2 , С и полный аминокислотный пул. Следует отметить, что в сыворотке пленочной сушки общее содержание аминокислот в 12,6 раза больше в сравнении с распылительной. Это объясняется большей степенью гидролиза за счет термической обработки сыворотки на вальцах сушилки. По энергетической ценности 1,2 т сухой сыворотки эквивалентно 1 т сухого обезжиренного молока. Во всем мире наблюдается тенденция к увеличению объемов производства сухой молочной сыворотки.
Молочный сахар
Способы производства молочного сахара. Сырьем для производства молочного сахара является молочная сыворотка, доброкачественность (или чистота) которой по лактозе превышает 70 ед. Под доброкачественностью (чистотой), применительно к технологии молочного сахара, понимают отношение содержания лактозы к сухим веществам. Кроме того, молочная сыворотка, являясь побочным продуктом, значительно дешевле цельного и обезжиренного молока. Наиболее предпочтительной является подсырная сыворотка, что связано с ее высокой доброкачественностью, и ультрафильтраты. Специально поставленные в Воронежском технологическом институте исследования (К. К. Полянский, А. Г. Шестов) и промышленный опыт показали, что вполне удовлетворительные результаты можно получить, вырабатывая молочный сахар из творожной сыворотки. Казеиновая сыворотка, в т.ч. термокальциевой коагуляции белков молока (по В. А. Павлову), также может быть использована для получения молочного сахара.
Молочный сахар широко используется в пищевой промышленности (детское питание, хлебобулочные и кондитерские изделия) и при изготовлении медицинских препаратов (таблетки, антибиотики, спецпрепараты, например абомин).
В зависимости от требований потребителей молочная промышленность производит сахар следующих видов:
рафинированный и фармакопейный – медицинские препараты;
пищевой – пищевые продукты;
сахар-сырец (техническая лактоза по стандарту ММФ) – сырье для ферментации, рафинации и технические цели.
Состав и свойства молочного сахара по видам и сортам приведен в табл.
Состав и свойства молочного сахара
|
Показатели |
Характеристика (норма) для молочного сахара |
||
|
рафинированного |
пищевого |
сахара-сырца |
|
|
Массовая доля, %: лактозы (гидрат) | |||
|
молочной кислоты | |||
В рафинированном и пищевом молочном сахаре регламентируется содержание хлоридов, сульфатов и кальция на уровне 0,1%, а также солей меди не более 5 мг/кг и олова 50 мг/кг, не допускается наличие солей тяжелых металлов (свинца и др.).
Рафинированный молочный сахар с минимальными примесями, отсутствием моноз (глюкозы, галактозы) и посторонних углеводов (крахмала, декстрина) относится к фармакопейному.
Для использования в качестве затравки при кристаллизации лактозы (сгущенное молоко, мороженое) рафинированный или пищевой молочный сахар подвергают тонкому размолу до размера 3-4 мкм, но не более 10 мкм. В качестве внутрипромышленного полуфабриката, а иногда как сырье для ферментации, вырабатывается кристаллизат молочного сахара (сывороточный сироп) с подержанием лактозы не менее 45%.
По внешнему виду молочный сахар представляет кристаллический порошок аналогичный сахарозе или легко пересыпающуюся массу, напоминающее сухое молоко распылительной сушки. Цвет продукта от белого (рафинированный) до слабо желтого (сырец).
Получение молочного сахара возможно тремя способами:
I- кристаллизация лактозы из пересыщенных сывороточных сиропов;
II- сушка глубоко очищенной молочной сыворотки;
III-образование лактозатов с последующим разрушением соединения.
В промышленности широко используется первый способ, основанный на сгущении очищенной или неочищенной молочной сыворотки с последующей кристаллизацией лактозы из пересыщенных за счет охлаждения растворов. Способ имеет несколько вариантов осуществления.
Второй способ находит практическое внедрение на базе мембранных методов обработки молочной сыворотки, позволяющих удалять несахара до необходимой степени чистоты готового продукта, совмещая эту операцию с концентрированием молочной сыворотки.
Третий способ, сущность которого заключается в образовании нерастворимых лактозатов кальция и последующей их сатурации, представляет пока чисто научный интерес, нуждается в технологической и технической разработке.
Физико-химические основы технологии молочного сахара. Теоретическая сущность технологии молочного сахара сводится к извлечению лактозы из молочной сыворотки, т.е. ее выделению с очисткой от балластных веществ (несахаров): жира, белков, минеральных солей. Концентрация лактозы при этом повышается примерно в 20 (с 4,5% в исходной сыворотке до 90-99 % в готовом продукте), а содержание несахаров снижается в сотни раз.
Казеиновая пыль и молочный жир легко удаляются из сыворотки центробежным способом на саморазгружающихся сепараторах.
Сывороточные белки могут удаляться путем тепловой денатурацией в сочетании с реагентной, безреагентной коагуляцией, ультрафильтрацией либо сорбцией.
Удаление небелковых азотистых соединений представляет определенную трудность, однако вполне удовлетворительно осуществимо сорбцией на макропористых ионитах или природных сорбентах.
Для создания пересыщенных растворов молочную сыворотку концентрируют путем выпаривания, обратным осмосом либо комбинацией этих способов.
Кристаллизация лактозы из пересыщенных растворов (сиропов) подчиняется общим законам массообмена и лимитируется температурой, временем и механическим побуждением (перемешиванием). По разработкам проф. К. К. Полянского (ВГТА) оптимальный режим кристаллизации лактозы из очищенных сывороточных сиропов происходит при темпе охлаждения 2-3°С/ч и скорости перемешивания 10-15 об/мин.
Разделение суспензии кристаллизата на влажные кристаллы и мелассу вполне удовлетворительно осуществляется на центрифугах фильтрующего и отстойного типов.
Сушка влажных кристаллов наиболее целесообразна во взвешенном состоянии. При необходимости размол кристаллов обеспечивается на ударных шаровых, виброшаровых мельницах и дезинтеграторах, а также струйным методом.
Алгоритм технологического процесса производства молочного сахара включает следующие операции (блоки): мониторинг исходного сырья - молочной сыворотки, реагентов и вспомогательных материалов; очистку молочной сыворотки от балластных веществ - казеиновой пыли, молочного жира и сывороточных белков; сгущение очищенной сыворотки до сиропа; кристаллизацию лактозы - кристаллизат молочного сахара; отделение кристаллов лактозы от мелассы и их промывку водой; сушку влажных кристаллов - молочный сахар-сырец (техническая лактоза), при очистке и рафинации подсгущенной сыворотки - пищевой молочный сахар (пищевая лактоза); растворение молочного сахара-сырца или влажных кристаллов; рафинация раствора; фильтрация раствора, кристаллизация лактозы; отделение кристаллов от мелассы; промывка кристаллического осадка; сушка влажных кристаллов - рафинированный молочный сахар (фармакопейная лактоза).
Схемы технологических процессов производства молочного сахара.
Производство молочного сахара-сырца с очисткой сыворотки и кристаллизацией лактозы показано на рис. .
Подсырную сыворотку с кислотностью не более 20ºТ и содержанием лактозы не менее 4,5% очищают от казеиновой пыли и молочного жира на специальных саморазгружающихся сепараторах двойного действия "осветлитель-разделитель" типа ОХС непосредственно после удаления ее из сыроизготовителей и грубой фильтрации при температуре 35-40ºС. Полученные при сепарировании казеиновую пыль в виде белковой массы и молочный жир в виде подсырных сливок являются ценным пищевым сырьем, собираются в отдельные резервуары и подлежат переработке. Альтернативой сепарированию является микрофильтрация.
Сепарированную сыворотку подогревают в потоке до теплового порога денатурации сывороточных белков (70-75ºС) и направляют в специальные резервуары (танки) - ванны для отваривания альбумина. После заполнения резервуара сыворотку нагревают до 90-95ºС и вносят в нее реагент- коагулятор. В качестве последнего рекомендуется кислая сыворотка с кислотностью 150-200ºТ, которую готовят предварительно; соляная кислота рабочей концентрации или меласса от предыдущих выработок молочного сахара. Кислотность сыворотки повышают до 30-35ºТ, что соответствует pH4,4 - 4,6. Смесь тщательно перемешивают в течение 10-15 мин.
Каждый реагент-коагулятор имеет свои положительные стороны - обеспечивает выделение термолабильных фракций сывороточных белков с изоэлектрической точкой 4,5±0,1 ед. Однако, применение кислой сыворотки связано с необходимостью ее приготовления т.е. затратами и потерями лактозы для получения молочной кислоты. Соляная кислота достаточно дорога и требует специального оборудования для внесения, проблематичным является экология ее применения, особенно с учетом использования сывороточных белков в пищевых целях. Применение мелассы не требует специальных реагентов, снижает потери лактозы, повышает выход готового продукта, однако требует специфического подхода по ее обновлению в цикле производства и оценке влияния на качество молочного сахара.
Для более полного выделения белков после тепловой денатурации и подкисления рекомендуется раскисление подкисленной сыворотки до 10-15ºТ (pH6,0-6,5) внесением 10%-ного раствора гидроксида натрия с тщательным перемешиванием массы в течение 10-15 мин.
После тепловой денатурации и внесении реагентов сыворотку оставляют для отстоя на 1,0-1,5 ч. Отделение частиц скоагулированного белка производят с помощью саморазгружающихся сепараторов типа ОТС или фильтрацией отстоявшегося слоя сыворотки. Выделенные сывороточные белки - белковую массу и (или) альбуминное молоко рекомендуется использовать для пищевых продуктов, или в случае необходимости, кормовых средств (добавок - обогатителей кормов).
Процесс выделения казеиновой пыли, молочного жира и сывороточных белков из подсырной сыворотки возможно организовать в потоке, с полной механизацией и автоматизацией по схеме технологической линии, разработанной во ВНИИМС, аналогично зарубежной линии и процессу "Центри-Вей". В линии предусмотрен нагрев сыворотки с 70-75ºС до 90-95ºС специальном аппарате-турболизаторе с устройством для снятия пригара с греющей поверхности (отечественное ноу-хау) и проточного емкостного коагулятора. Внесение реагентов также предусмотрено в потоке с помощью насосов-дозаторов. Базовым оборудованием линии являются саморазгружающиеся сепараторы типа ОХС и ОТС.
Оригинальной является безреагентная коагуляция сывороточных белков в подсырной сыворотке за счет ее подсгущения в 4-6 раз, т.е. 24-36% сухих веществ с понижением кислотности и снижением pH, что обеспечивает термическую коагуляцию при нагревании до 90-95ºС. Перспективной может быть термокислотная коагуляция сывороточных белков и казеина сквашенным обезжиренным молоком или пахтой.
Очищенную (осветленную) подсырную сыворотку без охлаждения направляют на сгущение в вакуум-выпарных установках. Процесс выпаривания влаги проводят при температуре не выше 55 ± 5С, что предупреждает карамелизацию лактозы. Для предупреждения сильного пенообразования сывототки во время сгущения, особенно в ее начальный период (до 30% cухих веществ), применяют пеногасители - олеиновую кислоту или афромин в количестве 10-20 г/100л перерабатываемой сыворотки. Сгущение проводят до получения сиропа с содержанием сухих веществ 60-65%, что соответствует плотности при 70ºС 1300 кг/м 3 (по ареометру -1,30; масса 100 мл сиропа - 130 г). В конце сгущения сироп молочной сыворотки нагревают до 70-75ºС и направляют на кристаллизацию.
Кристаллизацию лактозы проводят с учетом качества (доброкачественности) сиропа по длительному - до 35 ч или ускоренному - до 15 ч режимам в кристаллизаторах-охладителях путем направленного и управляемого охлаждения до 10-15ºС (рис.). Во время кристаллизации сироп периодически, примерно через каждые 30 мин, перемешивают для равномерного охлаждения и предупреждения образования сростков (друзов, конгломератов) кристаллов лактозы. Особенно опасными являются застойные зоны у охлаждаемых поверхностей.
Отделение кристаллов лактозы от мелассы проводят путем центрифугировагния кристаллизата на центрифугах фильтрующего и осадительного типов. Допускается разбавление кристаллизата доброкачественной водой с температурой не выше 15ºС. В процессе центрифугирования, при необходимости, проводят промывку кристаллического осадка лактозы доброкачественной водой с температурой не выше 15ºС. Влажность кристаллической массы после окончания центрифугирования составляет 8-10%. Отделенную мелассу и промывные воды собирают и используют для подкисления исходной сыворотки или перерабатывают в кормовые продукты, в т.ч. бифидогенные концентраты.
Влажные кристаллы молочного сахара-сырца после разрыхления осадка сушат на сушилках барабанного типа СБА-1, сушильных установках с псевдоожиженным слоем Р3-ОСС или вихревых сушилках ВС-800. Температуру воздуха на входе в сушилку поддерживают на уровне 130-140ºС, на выходе 65-75ºС. Выброс кристаллов в атмосферу исключают за счет циклонов и фильтров. После сушки готовый продукт охлаждают, выдерживают 2-3 ч в помещении цеха, и при необходимости размалывают в центробежных мельницах ударного типа Д-250. Молочный сахар-сырец упаковывают в бумажные многослойные мешки, снабженные полиэтиленовым вкладышем. Срок хранения молочного сахара-сырца при температуре 20ºС составляет до 12 мес.
Кроме подсырной для производства молочного сахара-сырца возможно использование творожной сыворотки. Особенность технологии заключается в исключении подкисления исходной сыворотки и некоторым снижением выхода готового продукта (примерно на 15-25% в сравнении с подсырной сывороткой), что связано со сбраживанием лактозы в процессе производства творога. Использование казеиновой в т.ч. термохлоркальциевой сыворотки также возможно (по В. А. Павлову) аналогично творожной с учетом ее дехлорирования и декальцинирования электродиализом.
Совершенствование технологии молочного сахара-сырца возможно за счет ультрафильтрации сыворотки и гидролиза остаточных белков ферментами.
Специфические особенности технологии молочного сахара-сырца из ультрафильтрата заключаются в следующем. С учетом содержания лактозы в фильтрате до 5%, а азотистых веществ не более 0,1%, сгущение его рекомендуется проводить до концентрации сухих веществ в сиропе 60-64%. Для наиболее полной кристаллизации лактозы и образования крупных, однородных кристаллов снижение температуры сиропа ведут ступенчато - постепенно (рис.) с 75ºС до 65ºС в течение первых 15 ч, затем быстро с 65ºС до 15ºС в течение следующих 15 ч, после чего кристаллизат выдерживают еще 8-10 ч при этой температуре. Перемешивание проводят более интенсивно, чем при традиционном способе, что исключает отстой кристаллов. Следует отметить, что получение молочного сахара из УФ-фильтратов молочного сырья не оправдало ожидаемых надежд и потребовало специфического подхода. Это аномальное на первый взгляд явление объясняется по-видимому влиянием солей кальция, переходящих в УФ-фильтраты. Также не найдено пока технологического решения по производству молочного сахара со стабилизацией сывороточных белков в процессе сгущения за счет раскисления сыворотки (американский способ).
Биотехнологический прием в производстве молочного сахара включает гидролиз остаточных белковых веществ и высокомолекулярных пептидов в очищенной сыворотке, при ее сгущения или сиропах в процессе кристаллизации ферментами - термостойкими протеазами.
Производство молочного сахара-сырца по безотходной технологии из неочищенной сыворотки разработано ВМИ с НПО «Углич». Особенностью технологии является использование адгезионно-инерционной (пороговой) центрифуги, которая показала положительные результаты при работе и на очищенных сиропах. Интересным является предложение по совершенствованию технологии молочного сахара-сырца за счет центробежной очистки сиропов в процессе сгущения сыворотки или перед кристаллизацией.
Производство молочного сахара-сырца распылительной сушкой сиропов возможно за счет глубокой очистки сыворотки мембранными методами (гельфильтрация, микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ и ионообмен).
Производство пищевого молочного сахара включает очистку и рафинацию сыворотки на стадии сгущения. Исходное сырье - очищенную сыворотку сгущают до содержания сухих веществ 25-30% и направляют без охлаждения в резервуар (ванну), где ее раскисляют 10%-ным раствором гидроксида натрия при тщательном перемешивании до 20-25ºТ, нагревают до 90-95ºС и выдерживают при этой температуре 30 мин после чего очищают от взвешенного осадка несахаров центробежным способом на саморазгружающихся сепараторах типа ОТС. Полученную белково-минеральную массу рекомендуется использовать в кормовых целях, например в птицеводстве. Очищенную подсгущенную сыворотку осветляют рафинированием в реакторах - двухстенных резервуарах с мешалкой. Рафинацию проводят при температуре 70-80ºС путем внесения активированного угля (2%), молотого диатомита (1,5%) и гидросульфита натрия (0,005%). Дозу реагентов рассчитывают по лактозе. Раствор при постоянном перемешивании выдерживают 30 мин и направляют на фильтрацию. Фильтрат досгущают до содержания сухих веществ 55-60%. Кристаллизацию проводят по быстрому режиму (15 ч). Центрифугирование, промывку и сушку кристаллов проводят аналогично производству молочного сахара-сырца. Упаковка и хранение пищевого сахара также аналогична молочному сахару-сырцу. Маркетинг осуществляют с учетом целевого назначения продукта.
Совершенствование технологии пищевого молочного сахара может быть достигнуто применением мембранных методов - ультрафильтрация (очистка сыворотки), обратный осмос (подсгущение сыворотки), электродиализ (деминерализация) и ионный обмен (исключение рафинации). Интерес представляет производство лактозы пищевой категории качества за счет безреагентной экологически чистой коагуляции сывороточных белков термокислотным способом сквашенным обезжиренным молоком или пахтой с очисткой на стадии сгущения.
Производство рафинированного (фармакопейного) молочного сахара из растворов сахара-сырца может осуществляться в едином технологическом потоке, либо самостоятельно, что показано на рис. . Для производства рафинированного молочного сахара используют молочный сахар-сырец высшего сорта или улучшенный (пищевой категории качества) с содержанием лактозы не менее 95%. При организации производства рафинированного молочного сахара на предприятии, производящем молочный сахар-сырец, используют влажные кристаллы - осадок после центрифугирования. Растворение сахара-сырца или кристаллического осадка производят в реакторах с подогревом и мешалкой. Содержание сухих веществ в растворе составляет 65%. Температура процесса - на уровне 90ºС. По окончании процесса растворения в раствор без охлаждения вносят рафинирующие средства: активированный уголь (2%)., молотый диатомит (1,5%) и гидросульфит натрия (0,005%). Дозировку реагентов рассчитывают по лактозе. Раствор при непрерывном перемешивании выдерживают в течение 10 мин и фильтруют через ткань типа "бельтинг" с намытым слоем диатомита. Кристаллизацию лактозы осуществляют охлаждением рафинированного сиропа в течение 7-10 ч до 10-15ºС при постоянном перемешивании массы. Кристаллический осадок промывается чистой водой. Сушка кристаллов, упаковка и хранение рафинированного молочного сахара осуществляется при строгом соблюдении санитарного режима принятого на молочных предприятиях аналогично пищевому молочному сахару.
При производстве рафинированного молочного сахара для продуктов детского питания для рафинации используют улучшенный сахар-сырец пищевой категории качества при строжайшем соблюдении санитарного режима. Обязательным является установка магнитных фильтров после сушилки.
Фармакопейный молочный сахар получают при соблюдении требований производства рафинада для продуктов детского питания с тщательной промывкой кристаллического осадка с целью удаления моноз - глюкозы и галактозы (на специализированных производствах допускается промывка кристаллического осадка этиловым спиртом пищевого качества с его последующим сбором и использованием).
Мелкокристаллический рафинированный молочный сахар для целевого использования - затравка при кристаллизации молочных консервов и мороженого, с размером частиц не боле 10 мкм получают путем тонкого помола рафинированного молочного сахара на виброшаровых мельницах с последующим отбором частиц в классификаторах-циклонах.
Производство молочного сахара-сырца (технической лактозы), пищевого молочного сахара (лактоза пищевая) и рафинированного молочного сахара (фармакопейная лактоза) с реализацией современных технологий и соответствующем аппаратурном оформлении позволяет обеспечить качество готового продукта на уровне требований ММФ (мировые стандарты) и выходом на мировой рынок.
Следует отметить, что аппаратурно-процессовое оформление технологии молочного сахара является достаточно сложным, энергоемким, с большими затратами труда. Поэтому, с учетом физико-химической сущности технологии, необходима полная механизация и автоматизация всех процессов с использованием промышленных роботов и принципов гибкого автоматизированного производства (ГАП)
| " |
§ 69. СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОДСЫРНОЙ СЫВОРОТКИ
Подсырная сыворотка - ценное пищевое сырье, включающее все компоненты молока. В подсырную сыворотку переходит около 50 % сухих веществ молока, в том числе 88 - 94 % молочного сахара, 20-25 % белковых веществ, 6-12 % молочного жира, 59-65 % минеральных веществ. Состав подсырной сыворотки приведен в табл. 47.
Т аблица 47
|
Содержание, % |
Пределы колебаний |
Среднее значение |
|
Сухие вещества |
4,5-7,2 |
6,5 |
|
Белковые вещества |
0,5-1,1 |
0,7 |
|
Лактоза |
3,9-4,9 |
4,5 |
|
Молочный жир |
0,3 -0,5 |
0,4 |
|
Минеральные соли |
0,3-0,8 |
0,6 |
Состав углеводов молочной сыворотки аналогичен углеводному составу молока: моносахариды (глюкоза, галактоза и др.), их производные, дисахарид - лактоза и более сложные олигосахариды. Основным углеводом сыворотки является лактоза, моносахариды присутствуют в ней в меньшем количестве, олигосахариды - в виде следов.
Массовая доля азотсодержащих веществ в подсырной сыворотке колеблется от 0,5 до 1,1 %. Важнейшими белками, содержащимися в сыворотке, являются β-лактоглобулин, α-лактоальбумин, альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины и протеозопептоны. Кроме того, в подсырной сыворотке содержится полипептид, представляющий собой отделившуюся часть молекулы к-казеина. В виде следов присутствуют также в сыворотке различные ферменты и железосодержащие белки. В зависимости от условий производства и хранения в сыворотке может обнаруживаться ряд чужеродных белков микробного происхождения. Классификация и свойства сывороточных белков приведены в табл. 48
Таблица 48
|
Наименование сывороточныхбелков |
Молекулярнаямасса |
Изоэлектрические точки, рН |
Температура денатурации °С |
|
β-лактоглобулин |
18000 |
5,3 |
70-75 |
|
α-лактоальбумин |
14000 |
4,2-4,5 |
|
|
Альбумин сыворотки кроки |
69000 |
4,7 |
|
|
Иммуноглобулины |
150000-163000 |
5,5-6,8 |
|
|
Протеозопептоны |
4000-41000 |
3,3-3,7 |
Свыше 100 |
Сывороточные белки содержат больше незаменимых аминокислот, чем казеин (табл. 49), и поэтому они считаются наиболее ценной частью белков молока.
Таблица 49
|
Аминокислота |
Массовая доля, % |
||||
|
Казеин |
β-лактоглобулин |
α- лактоальбумин |
Иммуно-глобулин |
Альбумин сыворотки крови |
|
|
Аргинин |
4,1 |
2,7 |
1,2 |
З,5 |
5,9 |
|
Гисгидин |
3,1 |
1,6 |
2,9 |
2,1 |
|
|
Фенилаланин |
3,5 |
4,5 |
3,8 |
6,6 |
|
|
Триптофан |
1,7 |
1,3 |
2,7 |
0,7 |
|
|
Цистин |
0,34 |
3,4 |
6,4 |
||
|
Треонин |
4,9 |
5,2 |
5,5 |
10,1 |
5,8 |
|
Лейцин |
9,2 |
15,1 |
11,5 |
9,1 |
12,3 |
|
Изолейнин |
6,1 |
6,8 |
6,8 |
3,1 |
2,6 |
|
Валин |
7,2 |
5,8 |
4,7 |
9,6 |
12,3 |
|
Лизин |
8,2 |
11,7 |
11,5 |
7,2 |
6,3 |
|
Метионин |
2,3 |
3,2 |
1,1 |
0,8 |
|
|
Алании |
6,9 |
2,1 |
- |
6,2 |
|
|
Аспарагиновая кислота |
7,1 |
11,4 |
18,7 |
9,4 |
10,9 |
|
Глутаминовая кислота |
22,4 |
19,1 |
12,9 |
12,3 |
16,5 |
|
Глицин |
2,7 |
1,4 |
3,2 |
- |
1,8 |
|
Пролин |
11,3 |
5,1 |
1,5 |
- |
4,8 |
|
Серин |
6,3 |
3,6 |
4,8 |
- |
4.2 |
Выделеннные из сыворотки сывороточные белковые вещества могут служить дополнительным источником незаменимых аминокислот, таких, как аргинин, гистидан, метионин, лизин, треонин, триптофан, лейцин и изолейцин. Кроме того, сыворотка содержит 0,1-0,6 % казеиновой пыли (в среднем 0,5 %). Это частицы казеина размером менее 1 мм, образовавшиеся в результате дробления сырного зерна.
Содержание молочного жира в сыворотке, полученной при производстве сычужных сыров, составляет 0,3-0,6%. Эта величина зависит как от вида вырабатываемого сыра и физико-химических показателей сырья, так и от факторов, определяющих ход технологических процессов. Молочный жир в сыворотке диспергирован больше, чем в цельном молоке, что положительно влияет на его усвояемость.
В подсырной сыворотке минеральных веществ несколько меньше, чем в цельном молоке, так как часть солей и микроэлементов переходит в основной продукт - сыр. Содержание минеральных веществ колеблется в пределах 0,3-0,8 %. Минеральные вещества в подсырной сыворотке находятся в различной форме истинного и молекулярного растворов, коллоидном и нерастворимом состоянии в виде солей органических и неорганических кислот
Минеральный состав сыворотки , мг/%
|
Си |
||||||||
|
45,5 |
123 |
36,6 |
6,5 |
11∙10 -3 |
89 ∙10 -3 |
3,5∙10 -3 |
0,6∙10 -3 |
Из катионов в сыворотке преобладают калий, натрий, кальций, магний, из анионов - остатки лимонной, фосфорной и молочной кислот.
В подсырную сыворотку из молока переходят как жирорастворимые, так и водорастворимые витамины, причем водорастворимые витамины переходят в значительно большей степени, чем жирорастворимые. Так, степень перехода (в %) составляет: тиамина (B 1) - 88 %, рибофлавина (В 2) - 91 %, кобалина (В12) - 58 %, аскорбиновой кислоты (С) - 78 %, ретинола (А) - 11 %, токоферола (Е) - 32 %.
Специфический желтовато-зеленоватый цвет подсырной сыворотки обусловлен наличием рибофлавина. Содержание витаминов в сыворотке подвержено колебаниям и при хранении резко снижается.
Из органических кислот в сыворотке присутствуют молочная, лимонная, нуклеиновая и летучие жирные кислоты - уксусная, муравьиная, пропионовая, масляная.
В подсырную сыворотку переходит 23-75 % сычужного фермента, вводимого в молоко. Подсырная сыворотка характеризуется следующими физическими свойствами:
|
П лотность, кг/м3 |
1022-1027 |
|
В язкость, Па∙с |
1,55-1,66∙10 3 |
|
Т еплоемкость, кДж/(кг∙К) |
4,8 |
|
РН |
6,2-6,3 |
|
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙град) |
0,54 I 4,6∙10 -4 |
|
Т емпература замерзания, °С |
0,575 |
Энергетическая ценность сыворотки составляет 36 % энергетической ценности цельного молока, однако биологическая ценность пример но та же, что обусловливает не только возможность, но и целесообразность ее использования в питании вообще и особенно в диетическом.
