Лекция №26 Состав сыворотки, направления производства.

Раздел 3. Производство продуктов из молочной сыворотки
Лекция № 26
Тема 3.1 Производство продуктов из молочной сыворотки
1
Различные виды молочной сыворотки, ее состав и свойства
2
Основные направления и экономическая целесообразность переработки
молочной сыворотки
3
Способы выделения белков сыворотки
Лит №6 , с. 461-473
1 Различные виды молочной сыворотки, ее состав и свойства
Сыворотка - ценное сырье для производства продуктов пищевого и лечебного
назначения. Она является побочным продуктом при производстве сыра, творога и
белковых концентратов. Промышленная переработка ее во всех странах с развитой
молочной промышленностью -актуальная проблема.
Средний состав различных видов молочной сыворотки представлен в табл. 1и 2.
Таблица 1.Массовая доля сухих веществ в цельном молоке и молочной сыворотке
Компоненты
Цельное молоко
Молочная
сыворотка
Сухое вещество, %
12,3
6,3
в том числе: молочный жир
3,6
0,2
белки
3,2
0,8
лактоза
4,8
4,8
минеральные вещества
0,7
0,5
В сухом веществе молочной сыворотки основные компоненты распределяются
следующим образом: лактоза - 70%, азотистые вещества -14,5%, жир - 7,5% и
минеральные соли - 8%. Высокую биологическую ценность сыворотки обусловливают
белковые вещества, а также витамины, гормоны, органические кислоты, иммунные тела и
микроэлементы.
Состав сыворотки определяется технологией ее получения и степенью перехода
компонентов молока. В среднем в молочную сыворотку переходит около 50% сухих
веществ молока, в том числе: от 90 до 100% сывороточных белков; от 88 до 99% лактозы;
от 60 до 88% минеральных веществ; от 20 до 25% казеина и от 6 до 12,5% жира.
1
Таблица 2. Средний состав различных видов молочной сыворотки
Компонент
Подсыр-
Творожная
ная
Из-под
Из-под
Ка-
копреципитата
копреципитата
зеино-
хлоркальциевого солянокислого
вая
Сухие вещества
5,8-7,3
5,0-6,6
5,5
5,3-5,5
6,9
Белок
0,4-1,1
0,5-1,0
0,2
0,2-0,3
0,9
Жир
0,04-0,6
0,2-0,3
_
0,3
Лактоза
4,5-5,2
3.5-4,7
4,7
4,5-4,7
5,1
Зола
0,37-0,7
0,6-0,8
0,8
0,8
0,7
Молочный жир в сыворотке представлен жировыми шариками с диаметром около 2
мкм, которые практически не выделяются при сепарировании, но и в силу своих размеров
не участвуют в образовании молочных сгустков.
В сыворотку переходят почти целиком сывороточные белки и небольшое
количество казеина. Азотистые вещества сыворотки представлены белковыми и
небелковыми органическими соединениями. В свою очередь, белки - это в основном
альбумины и глобулины, содержание которых составляет 90% и более от общего
количества. До 10% белков сыворотки являются остатками казеина, в основном γ-казеина.
Глобулины
сыворотки
представлены
β-лактоглобулином,
псевдоглобулином
и
эвглобулином, различающимися между собой степенью растворимости в воде.
Эвглобулин и псевдоглобулин являются носителями иммунных свойств. Содержание их
составляет около 10% от общего количества сывороточных белков. Кроме глобулинов,
белковые вещества сыворотки включают α-лактальбумин, сывороточный альбумин,
протеозопептоны и ферменты.
Из небелковых азотистых веществ в сыворотке присутствуют свободные
аминокислоты, мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, пуриновые основания.
Небелковые азотистые вещества сыворотки, как правило, составляют 20-35% общего
количества азотистых веществ.
В состав углеводов сыворотки входят моносахара (глюкоза), олигосахара (лактоза
и лактулоза), аминосахара (нейраминовая и сиаловая кислоты и кетопентоза), а также
серологические активные сахара, близкие по составу к крови. Основным компонентом
молочной сыворотки является лактоза. Ее содержание зависит от вида сыворотки и
степени ее сбраживания в молочную кислоту. Так, в творожной и казеиновой сыворотке
лактозы меньше, чем в подсырной сыворотке. При этом подсырная сыворотка отличается
от других видов содержанием в ней поваренной соли, которая используется в
2
производстве сыров.
2 Основные направления и экономическая целесообразность переработки
молочной сыворотки
Молочная сыворотка (побочный продукт при производстве сыров, творога и казеина)
относится к ценному пищевому сырью, из которого можно получить различные молочные
продукты и полуфабрикаты. Полное использование всех компонентов молочной сыворотки
позволяет вырабатывать продукты не только для непосредственного потребления, но и для
длительного хранения. Раздельное использование компонентов дает возможность извлекать
молочный жир, комплекс белков или их отдельные фракции, лактозу и минеральные соли.
Существуют неограниченные возможности для реализации этого направления промышленной
переработки молочной сыворотки путем использования ультрафильтрации, гельфильтрации,
ионного обмена, электродиализа и сорбции. Оригинальное направление — физико-химическая
и биологическая обработка молочной сыворотки с целью получения производных компонентов:
конверсия лактозы в лактулозу, получение ангиогенина, таурина, гидролиз лактозы до моноз,
протеолиз белков ферментами, микробный синтез белков, органических кислот, этилового
спирта, антибиотиков, витаминов и жира.
Ассортимент продуктов из молочной сыворотки насчитывает более 1000 наименований
и постоянно расширяется. Исходя из основных направлений промышленной переработки,
можно привести следующий перечень: выделение жира из молочной сыворотки; производство
белковых продуктов, напитков, сгущенной и сухой сыворотки; молочного сахара и его
производных (лактулоза, этанол и др.)
Использование жира молочной сыворотки
Подсырные сливки имеют солоноватый вкус, в них содержится на 3...4 % меньше
СОМО, практически нет казеина. Эти сливки менее термостабильны, при хранении
подвергаются порче. Перечисленные недостатки обусловили отношение к подсырным сливкам
как к менее ценным в сравнении с обычными, что привело к переработке их на полуфабрикат —
подсырное масло с последующей перетопкой его или переработкой в плавленый сыр. В действительности молочный жир подсырных сливок практически идентичен обычным сливкам, а
отличие этих продуктов обусловлено составом плазмы.
Период окисления молочного жира в подсырных сливках составляет 6 ч, обычных — 8
ч. Количество свободного жира в подсырных сливках примерно на 10 % больше, чем в
обычных. Поэтому для сохранения качества подсырных сливок их рекомендуется
охлаждать до 3...5 °С.
Подсырные сливки можно использовать для производства качественного масла
путем смешивания с обычными сливками в соотношении 1 : 9 или разбавления
3
обезжиренным молоком в соотношении 1 : 10 с последующим сепарированием с целью
замены плазмы. Имеется положительный опыт использования подсырных сливок для
нормализации смеси при производстве натуральных сыров и сметаны. Извлечение и
использование жира молочной сыворотки экономически весьма эффективно.
Казеиновую пыль, полученную при сепарировании молочной сыворотки в виде
белковой массы, можно использовать в производстве плавленых сыров и сырной массы
для плавления, а также в рецептурах кормовых средств.
Из сывороточных белков можно производить альбуминный творог, альбуминные
сырки. Сывороточные белки можно использовать в рецептурах детских продуктов. После
высушивания получают сухой белковый сывороточный концентрат.
Обезжиренная осветленная сыворотка – сырьё для производства различных видов
молочного сахара.
Из молочной сыворотки можно получать сыворотку сгущенную, сыворотку
сгущенную сброженную, сыворотку молочную сухую.
Из осветленной и неосветленной молочной сыворотки можно вырабатывать
различные напитки: с томатным соком, сахаром, ванилином, кориандром, различными
соками. Можно вырабатывать сывороточный квас, напиток типа шампанского, кисели,
желе и другое.
3
Способы выделения белков сыворотки
3.1 Кислотный метод. Применяется в основном для сыворотки подсырной. В начале
её подогревают до температуры 60-700С на трубчатом пастеризаторе и подают в емкость для
отваривания альбумина, где нагревают путем барботирования пара до температуры 90-950С и
подкисляют раствором соляной кислоты, молочной кислотой или кислой сывороткой до
кислотности 30-350Т, выдерживают 10-15 минут для денатурации сывороточных белков, а затем
их отделяют.
3.2 Щелочной метод. Применяется в основном для сыворотки творожной. В начале её
подогревают до температуры 60-700С на трубчатом пастеризаторе и подают в емкость для
отваривания альбумина, где нагревают путем барботирования пара до температуры 90-950С и
раскиляют раствором NaOH до кислотности 10-15 0Т, выдерживают 10-15 минут для
денатурации сывороточных белков, а затем их отделяют.
3.3 Кислотно-щелочной метод. Применяется для более эффективного осаждения
сывороточных белков. В начале её подогревают до температуры 60-700С на трубчатом
пастеризаторе и подают в емкость для отваривания альбумина, где нагревают путем
барботирования пара до температуры 90-950С и подкисляют раствором соляной кислоты,
4
молочной кислотой или кислой сывороткой до кислотности 30-350Т, выдерживают 10-15 минут
для денатурации сывороточных белков, а затем раскисляют щелочным раствором до
кислотности 10-15 0Т, выдерживают 10-15 минут для денатурации сывороточных белков, а затем
их отделяют.
3.4 Хлоркальциевый метод. Применяется в основном для сыворотки подсырной. В
начале её подогревают до температуры 60-700С на трубчатом пастеризаторе и подают в емкость
для отваривания альбумина, где нагревают путем барботирования пара до температуры 90-950С
и вносят раствор хлористого кальция концентрацией
20выдерживают 10-15 минут для
денатурации сывороточных белков, а затем их отделяют.
Выделять
сывороточные
белки
можно
методом
центрифугирования
или
ультрафильтрации.
Сравнительная эффективность различных способов отделения белковых
хлопьев от молочной сыворотки
Массовая
Образец сыворотки
доля белка,
%
Исходная без обработки
0,840
Удалено
Мутность,
белка, %
1/см
-
0,158
Снижение
мутности,
число раз
-
Очищенная:
отстоем (1,5 ч)
0,430
49,0
0,010
15,8
центрифугированием
0,315
65,2
0,005
31,6
62,5
0,006
26,3
63,5
0,003
52,6
фильтрацией
через ткань
0,320
через бумагу
0,310
Наиболее эффективный способ разделения суспензии — центробежный. Для
осуществления операции предусмотрены специальные саморазгружающиеся сепараторы
типа осветлителей с механической выгрузкой белкового осадка из барабана, работающие
в автоматическом режиме.
В зависимости от способа коагуляции и разделения белки молочной сыворотки
могут быть получены в виде альбуминного молока (с массовой долей сухих веществ
5...10 %), белковой массы (15...20 % сухих веществ) и альбуминного творога (20...25 %
сухих веществ).
Контрольные вопросы и задания
1
Назовите виды молочной сыворотки
2
Укажите состав, свойства различных видов молочной сыворотки
5
3
Подготовьте
сообщения
«Основные
направления
и
экономическая
целесообразность переработки молочной сыворотки
4
Какие способы осаждения и выделения белков из молочной сыворотки
применяются.
6