EnglishGermanItalianRussian

Продукты из деминерализованной сывороткиВ настоящее время в странах с развитой молочной промышленностью все более широко применяется электродиализная и нанофильтрационная обработка сыворотки. Использование этих процессов в технологии молока дает возможность получить дополнительный источник углевод-содержащего сырья, при правильной переработке которого можно значительно повысить эффективность работы молокоперерабатывающей предприятий, организовать безотходное производство молочного сырья, а также расширить ассортимент вырабатываемых продуктов. Можно выделить следующие основные направления переработки и использования деминерализованной молочной сыворотки на основе электродиализа: детское питание, молочно-белковые концентраты, сиропы, напитки, лечебные и диетические продукты, продукты спортивного питания, мороженое и др.

Следует отметить, что, несмотря на значительные успехи, достигнутые в переработке молочной сыворотки на пищевые цели, все же область использования этого ценного белково-углеводсодержащего сырья ограничена. В первую очередь, это связано с высоким содержанием в сыворотке минеральных солей, наличие которых затрудняет разработку технологии молочных и пищевых продуктов и обуславливает органолептические и видовые пороки.

Молочную сыворотку разделяют на следующие виды: подсырную (сладкую), получаемую при производстве твердых сыров, в основе которой лежит сычужная коагуляция белков молока; творожную (кислую), получаемую при производстве творога, домашнего сыра и некоторых видов мягких сыров на основе кислотно-сычужной или кислотной коагуляции белков молока; казеиновую, получаемую при производстве казеина.

Перечисленные виды сыворотки различаются между собой по составу и физико-химическим показателям:

Вид сыворотки

Массовая доля

Кислотность, град. Т

Плотность, кг/м3

Сухих веществ, %

Лактозы, %

Белковых веществ, %

Минеральных веществ, %

Молочного жира, %

Макроэлементов, мг %

Микроэлементов мг %

Cl

Mg

K

Na

P

Zn

Mo

Cu

J

Подсырная

6,5

4,5

0,7

0,5

0,4

56

51

110

38,6

6,8 86,5 54,2 3,5 0,5 20 1023

Творожная

6,0

4,2

0,8

0,6

0,2

75,2

62

135

40,4 10 154,4 89,4 6,8 1,9 70 1023

Казеиновая

6,8

4,5

1,0

0,7

0,1

70 1023

 

Из данных таблицы можно заключить, что в молочной сыворотке содержится большое количество минеральных веществ в виде макро- и микроэлементов. Для их удаления возможно применение двух эффективных вариантов — использование электродиализа и использование диализа на нанофильтрационных мембранах.

Основная задача электродиализной обработки сыворотки заключается в ее деминерализации, тогда как при диализе на нанофильтрационных мембранах, по мимо деминерализации возможно и концентрирование сыворотки. Удаление солей в процессе электродиализа позволяет получить обессоленный раствор лактозы, переработка которого дает возможность вырабатывать молочный сахар повышенной чистоты, а также открывает новые возможности для переработки деминерализованного лактозного раствора. Следует также отметить, что незначительное содержание солей в сгущенном растворе лактозы способствует более быстрой кристаллизации ее и интенсифицирует производство молочного сахара.

При проведении электродиализной обработки сыворотки скорость снижения содержания ионов минеральных веществ в ходе обессоливания различна. Причиной этому является ионная подвижность, которая зависит от степени диссоциации минеральных солей. Кроме того, часть солей находится в виде комплексов или в нерастворимой форме, что, естественно, сказывается на скорости деминерализации. По многочисленным экспериментальным данным, в начале электродиализной обработки удаляются только однозарядные ионы (К+, Nа+, Cl- ), а ионы, имеющие более высокий заряд, удаляются только после 50%-ного уровня деминерализации.

Противоположная картина наблюдается в процессе удаления микроэлементов. Массовая доля таких микроэлементов, как Fe, Cu, Zn, Mn в процессе электродиализа меняется незначительно. Поэтому их процентное содержание в сухом веществе обессоленной сыворотки не только не снижается, но даже увеличивается. Следовательно, эти металлы не восприимчивы к электродиализу. Примерно такая же картина наблюдается при проведении диафильтрации на нанофильтрационной мембране, т.к. нанофильтрационная мембрана (НФМ) с легкостью пропускает однозарядные ионы, создавая достаточно большую помеху движению двух и более зарядных ионов. Предполагается, что микроэлементы существуют в неионной форме и связаны с белковыми веществами. Вместе с тем, следует обратить внимание, что при электродиализе и диализе НФМ из сыворотки практически полностью удаляются ионы хлора. Следовательно, при деминерализации сыворотки хорошо удаляются анионы неорганических кислот. Что же касается удаления органических кислот, то согласно данным по молочной кислоте, они выводятся со скоростью, промежуточной между таковой у одно- и двух-зарядных неорганических анионов (это очень важный параметр, для безреагентного снижения кислотности сыворотки).

Массовые доли сывороточных белков, лактозы и витаминов в процессе электродиализа и нанофильтрации молочной сыворотки практически не подвержены каким-либо качественным и количественным изменениям. Потери белков в ходе этого процесса составляют всего 2 — 3 %, количество небелковых азотистых веществ снижается на 25 %, а содержание лактозы при уровне деминерализации 90 % уменьшается всего на 6%. Снижение массовой доли небелковых азотистых веществ, происходит за счет удаления диссоциированных ионов мочевины, содержащейся в исходной молочной сыворотке.

Уменьшение содержания минеральных солей сыворотки в процессе электродиализа, естественно, приводит к снижению ее титруемой кислотности. Для подсырной сыворотки при уровне деминерализации 58 и 90 % степень раскисления составляет соответственно 29 и 60 %, а для творожной сыворотки при уровне деминерализации 50 — 33 %. Однако, не последнюю роль в этом процессе играет удаление анионов неорганических и органических кислот.

Важное значение, при определении путей переработки деминерализованной молочной сыворотки имеет неизменность величины рН в процессе электродиализной обработки. Исходя из этого, деминерализованную творожную сыворотку в связи с ее низкими значениями рН необходимо раскислять смешиванием с пищевым сырьем, имеющим нейтральную величину рН. В процессе же диализа на НФМ, происходит естественная коррекция pH, за счет нейтральной воды и вымывания низкомолекулярных кислот.

Показатель Сухая деминерализованная сыворотка, с уровнем деминерализации, %
подсырная творожная
70 90 70
Внешний вид Однородный тонкодисперсный порошок
Цвет От белого до кремового
Вкус и запах Сывороточный сладкий Слегка кисловатый
Массовая доля веществ,%
Сухих 95 95 95
Лактозы 78 80 77
Азотистых 13 13,3 13
Минеральных 3 1 3,8
Кислотность восстановленной сыворотки с массовой долей сухих веществ 6%, град. Т 25 20 40
Растворимость сырого осадка, мл 0,5 0,5 0,5
Гигроскопичность, % 9 7 13-15