Вторичное молочное сырье

Введение

В процессе промышленной переработки  молока на масло, сыр, творог получают побочные продукты - обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку, так  называемое "вторичное молочное сырье". По своим биологическим свойствам вторичное молочное сырье не уступает цельному молоку. В цельном и обезжиренном молоке, а также в пахте содержится одинаковое количество белков (азотистых веществ) - 3,2%, лактозы - 4,7% и минеральных веществ - 0,7%, в молочной сыворотке - соответственно 0,8; 4,8 и 0,5%. Наиболее ценными компонентами вторичного молочного сырья являются белки, молочный жир, углеводы, минеральные соли. В нем содержатся также витамины, ферменты, органические кислоты и другие вещества, которые переходят из молока.

В настоящее время большое  внимание уделяется более полноценному и рациональному использованию  всех составных частей молока в процессе его промышленной переработки. Это  обусловлено рядом причин.

В большинстве случаев  мероприятия, направленные на экономную, рациональную и глубокую переработку сельскохозяйственного сырья, в частности молока, экономически более выгодны, чем дополнительное получение эквивалентного количества этого сырья в сельском хозяйстве. Кроме того, в большинстве стран мира наблюдается дефицит пищевых белков. Наряду с количественным дефицитом все большую роль играет неполноценность их качества (в основном, аминокислотного состава).

Аминокислотный состав белков молока отвечает потребностям человеческого организма наиболее полно. Наряду с высокой биологической ценностью молочные продукты обладают полезными функциональными свойствами, улучшающими качество других пищевых продуктов. Наиболее полно требованию оптимального содержания ценных компонентов соответствуют маложирные продукты, полученные из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Так, например, сухие вещества молочной сыворотки содержат 71,7% лактозы, 14% азотистых веществ, 7,7% минеральных веществ, 5,7% жира, 0,9% прочих веществ.

Отличительной особенностью молочных белков является также то, что при их расщеплении образуются пептиды и другие компоненты, которые  всасываются непосредственно в  кровь. Усвояемость молочных белков человеческим организмом практически полная. Значительные объемы, питательная и биологическая ценность обусловливают необходимость сбора и использования обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Полное и рациональное использование вторичного молочного сырья может быть достигнуто только на основе его промышленной переработки в пищевые продукты, медицинские препараты, кормовые концентраты и технические полуфабрикаты.

В нашей стране накоплен значительный опыт промышленной переработки и использования вторичного молочного сырья: уточнены и углублены данные по пищевой и биологической ценности вторичного молочного сырья и продуктов из него; разработаны основные технологические процессы выделения и использования молочного жира, производства сухих и сгущенных концентратов; отработаны некоторые направления биологической обработки вторичного молочного сырья на пищевые и кормовые цели; разработана технология выделения, обработки и сушки белков молока и их использования в колбасном и кондитерском производстве; создана технология концентрата из молочной сыворотки для производства безалкогольных прохладительных напитков; улучшена техника и технология производства молочного сахара. Расширяется производство разнообразных налитков из пахты и обезжиренного молока, выпуск низкожирной продукции, молочно-белковых концентратов.

Использование этих продуктов  в народном хозяйстве позволяет  с экономить муку, свекловичный сахар, фруктовые соки, мясо, натуральное молоко, улучшить биологическую ценность и увеличить объемы выпуска пищевых продуктов. На ряде предприятий молочной промышленности страны внедрена безотходная технология переработки молока с комплексным использованием всех его составных частей.

Новые технологические процессы предусматривают полное использование всех составных частей молока, комплексную его переработку в различные пищевые и кормовые продукты и полуфабрикаты. Разрабатываются комплексы оборудования и технологические линии по переработке обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки с использованием традиционных и новых методов обработки, таких как электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрация, ферментативный катализ. Новое в науке и технике учитывается при разработке типовых проектов или проектов реконструкции предприятий молочной промышленности.

За рубежом в последнее  десятилетие наметилась четкая тенденция  к увеличению производства и потребления  низкожирных молочных продуктов, при выработке которых широко используется вторичное молочное сырье. Из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки вырабатывается разнообразный ассортимент напитков для непосредственного потребления и полуфабрикатов для изготовления десертов, пудингов, мороженого, желированных продуктов. Расширяются биологические методы обработки сыворотки, такие как гидролиз лактозы до более сладких моносахаров, что расширяет сферу ее применения в кондитерских изделиях, мороженом и напитках. На кормовые цели обезжиренное молоко и молочная сыворотка направляются в обработанном виде (сгущение, сушка, биологическая конверсия) преимущественно на производство заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных и комбикормов-стартеров.

Однако в целом проблема полного и рационального использования  вторичного молочного сырья не решена как в нашей стране, так и  за рубежом. Значительные объемы обезжиренного молока возвращаются для скармливания животным, а часть молочной сыворотки не используется.

 

 

1.Технология производства  сыворотки

В процессе промышленной переработки  молока на масло, сыр, творог и казеин получают побочные продукты – обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку. В своем составе эти продукты содержат все составные части молока, но только в других соотношениях.  
          В обезжиренное молоко и пахту из цельного молока переходит свыше 70% сухих веществ, при этом практически полностью – белки и молочный сахар.

В молочную сыворотку переходит 50% сухих веществ цельного молока, при этом почти полностью переходит молочный сахар и примерно 30% молочных белков. Если в обезжиренном молоке и пахте содержатся все молочные белки, то в молочной сыворотке главным образом - лактоглобулины и - лактоальбумины и иммуноглобулины. Молочный жир переходит в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку в небольшом количестве. Отличительной особенностью этого жира является высокая степень его дисперсности, размер жировых шариков составляет от 0,5 до 1 мкм.  
         Минеральные вещества цельного молока почти полностью переходят в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку. В молочной сыворотке минеральных веществ содержится несколько меньше, чем в обезжиренном молоке и пахте, так как некоторая часть солей переходит в основной продукт (сыр, творог, казеин). В молочную сыворотку переходят также и те соли, которые используют при выработке основного продукта.  
          Кроме основных частей цельного молока, в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку попадают фосфатиды, небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны и другие соединения. Среди фосфатидов особое значение имеет лецитин как регулятор холестеринового обмена, его особенно много содержится в пахте.  
          Состав обезжиренного молока, молочной сыворотки и пахты свидетельствует о том, что это полноценные виды сырья, по своей биологической ценности они практически не уступают цельному молоку.     Однако энергетическая ценность обезжиренного молока и пахты почти в 2 раза, а сыворотки почти в 3,5 раза меньше, чем цельного. Это обусловливает целесообразность использования обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки в производстве продуктов диетического питания.  
            При переработке обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки необходимо учитывать, что некоторые их физико-химические свойства отличаются от цельного молока. Так, в связи с незначительным содержанием жира плотность обезжиренного молока и пахты выше плотности цельного молока, а вязкость меньше вязкости цельного молока на 8-15%. Из-за низкого содержания сухих веществ плотность и вязкость молочной сыворотки меньше, чем цельного молока. Плотность пахты является показателем ее качества. Снижение плотности указывает на то, что пахта разбавлена водой, а это приводит к заметному изменению ее физико-химических свойств и затрудняет ее промышленнуюпереработку.  
              Следует отметить, что молочная сыворотка в процессе производства основного продукта значительно обсеменяется молочнокислыми бактериями, а в процессе сбора, хранения и дальнейшей обработки - различной посторонней микрофлорой. К тому же из основного производства сыворотка поступает с температурой 30 градусов, что соответствует оптимальному режиму жизнедеятельности микроорганизмов. Вследствие развития микроорганизмов во время сбора и хранения состав и свойства молочной сыворотки могут изменяться, а качественные показатели ухудшаться.  
              Так, лактоза подвергается молочнокислому брожению с образованием молочной кислоты, что приводит к повышению титруемой кислотности и потерям лактозы. Кроме того, происходит гидролиз белков и жира, изменяется вкус сыворотки, могут накапливаться нежелательные и даже вредные вещества. В результате хранения без обработки в течение 12 часов молочную сыворотку практически нецелесообразно использовать для производства молочного сахара. Поэтому молочную сыворотку рекомендуется перерабатывать в течение 1 - 3 часов после ее получения.      Если переработка задерживается, то для сохранения исходных свойств молочной сыворотки ее подвергают специальной обработке (тепловой обработке, консервированию). 
         Тепловую обработку молочной сыворотки проводят при температуре (тепловой порог денатурации сывороточных белков), с последующим охлаждением. После такой обработки сыворотка может храниться 2 суток. Кроме того применяют различные консерванты: 30%-ный раствор пероксида водорода в количестве 0,03%, 40%-ный раствор формальдегида в количестве 0,025%, хлорид натрия 5 – 10%-ной концентрации. В ряде случаев можно использовать этиловый спирт, сорбиновую кислоту и др. Больше всего белков (35 – 36% всех сухих веществ) содержится в обезжиренном молоке и пахте, поэтому это сырье целесообразно использовать как в цельном виде на производстве свежих и сквашеных напитков, так и для получения белковых продуктов (творога, сыра, казеина, казеинатов), сгущеных и сухих нежирных консервов. Высокая биологическая ценность молочной сыворотки позволяет использовать ее для производства различных напитков. Их вырабатывают из натуральной сыворотки без добавления вкусовых и ароматических веществ (молочная пастеризованная сыворотка) и с добавлением вкусовых и ароматических веществ (сывороточные напитки с сахаром, ванилином, кориандром, томатным соком). Вырабатывают как свежие, так и сквашенные напитки.  
        Белки молочной сыворотки содержат больше незаменимых аминокислот, чем основной белок цельного молока казеин, и по своему составу они ближе к составу женского молока по сравнению с цельным молоком. Это дает возможность использовать белки сыворотки в производстве продуктов детскогопитания.  
          Из молочной сыворотки получают такие белковые продукты, как альбуминный творог, альбуминные сырки, концентрат белков творожной сыворотки, сывороточный растворимый сухой белок. Целесообразно вырабатывать из сыворотки сгущенные и сухие продукты (молочную сгущенную сыворотку, молочную сухую сыворотку, деминерализованную сухую сыворотку).

Технологическая схема основных направлений переработки молочной сыворотки

Производство сыров, творога, казеина

Молочная сыворотка подсырная, творожная, казеиновая

 

Сепарирование

Сливки подсырные, казеиновая пыль

Сыворотка сепарированная

 

Мембранные методы обработки

Биологические методы обработки

Тепловые и механические методы обработкии

Сухие сывороточные концентраты

Сгущенные сывороточные концентраты

Молочный сахар и его производные

Напитки десертные, мороженое

Белковые продукты

ЦЗМ и корма

 

 

 

 

2. Физико – химические показатели сывороток

Основными и наиболее ценными  компонентами вторичного молочного сырья являются белки, липиды (молочный жир) и углеводы (лактоза). Кроме основных компонентов во вторичное молочное сырье переходят минеральные соли, небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, органические кислоты, т.е. почти все соединения, обнаруженные в настоящее время в молоке. Содержание основных компонентов в обезжиренном молоке, пахте и молочной сыворотке в сравнении с цельным молоком (в %) приведено в табл.1.

Таблица 1.

Компоненты	Цельное молоко	Обезжиренное молоко	Пахта	Молочная сыворотка
Массовая доля,% сухого вещества	12,3	8,8	9,1	6,3
В том числе: молочного жира	3,6	0,05	0,5	0,2
белков	3,2	3,2	3,2	0,8
лактозы	4,8	4,8	4,7	4,8
минеральных веществ	0,7	0,75	0,7	0,5

 

Особенностью молочного  жира вторичного молочного сырья  является высокая степень дисперсности. Кроме молочного жира обезжиренное молоко, молочная сыворотка и особенно пахта содержат фосфатиды (лецитин, кефалин, сфингомиелин) и стерины (холестерин и эргостерин).

К белковым азотистым соединениям, содержащимся в обезжиренном молоке, пахте и молочной сыворотке, относятся  казеин, лактоальбумин, лактоглобулин, автоглобулин и псевдоглобулин. Они содержат все незаменимые аминокислоты, а также аланин, аспарагиновую кислоту, глицин, глютаминовую кислоту и др. Некоторые незаменимые аминокислоты, например, лейцин, изолейцин, метионин, лизин, треонин триптофан, представлены в белках молочной сыворотки даже в большем количестве, чем в белках молока (казеине). Во вторичном молочном сырье и особенно в молочной сыворотке присутствуют также небелковые азотистые вещества в виде мочевины, мочевой кислоты, гиппуровой кислоты, креатина и пуриновых оснований.

В обезжиренном молоке, пахте  и молочной сыворотке углеводы представлены главным образом молочным сахаром (лактозой) и продуктами его гидролиза (глюкозой и галактозой). Имеются сведения о незначительных количествах пентозы (арабинозы) и лактулозы.

Состав минеральной части  сыворотки представлен катионами  калия, натрия, магния, кальция и  анионами лимонной, фосфорной, молочной, соляной, серной и угольной кислот. В сыворотке минеральных веществ несколько меньше, чем в обезжиренном молоке и пахте, так как некоторая часть солей переходит в основной продукт (сыр, творог, казеин).

В состав сыворотки входят также микро - и ультрамикроэлементы: железо, кобальт, мышьяк, йод, кремний, германий.

Органические кислоты  в сывороткисырье представлены лимонной, молочной и нуклеиновой, витамины - водорастворимыми (С, В₁, В₂, В₁₂, РР, пантотеновая и аскорбиновая кислоты) и жирорастворимыми (А, Д, Е).

Ферменты, содержащиеся в  ней, можно разделить на гидролазы  и фосфорилазы, ферменты расщепления, окислительно-восстановительные ферменты, ферменты переноса и ферменты изомеризации. При тепловой обработке обезжиренного молока, пахты или сыворотки при температуре выше 75°С ферменты обычно разрушаются.

Сыворотка молочная сгущенная  выпускается четырех видов:

- сыворотка молочная сгущенная подсырная

- сыворотка молочная сгущенная творожная

- сыворотка молочная сгущенная подсырная сброженная

- сыворотка молочная сгущенная с сахаром.

Все перечисленные виды сывороток  сгущенных без сахара выпускаются с массовой долей сухих веществ 40 и 60 %, а сыворотка сгущенная с сахаром выпускается только с массовой долей сухих веществ 75 %.

Сырьем для производства сыворотки молочной сгущенной является сыворотка, получаемая при производстве сыра и творога. Сыворотку сгущенную с сахаром следует хранить при температуре от 0 до 10 "С не более 18 суток.