МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ
ФГТУ ВПО «Алтайський державний університет»
Біологічний факультет
Переробка відходів молочного виробництва
(Реферат)
Виконала студентка
722 групи
Мінбаева Е. Х.
Перевірила к.б.н., доцент
Вечерніна Н. А.
Барнаул 2005
Зміст
Введення
1. Склад і властивості МС
2. Методи переробки МС
2.1 Теплові методи
2.2 Охолодження
2.3 Пастеризація
2.4 Відцентрові методи
2.5 Консервація
2.6 Біологічні методи
3. Обробка МО
3.1 Обробка ферментними препаратами
3.2 Мембранні методи
4. Продукти з МС
Скорочення
Список використаної літератури
Введення
Молоко та молочні продукти грають велику роль у харчуванні людей. Включення молочних продуктів в будь-який харчовий раціон підвищує його повноцінність, сприяє кращому засвоєнню інших компонентів. Направлене біоенергетичне вплив на молоко як складну полідисперсних систем призводить до її поділу на білково-жирової концентрат (сир, сир, казеїн) і фільтрат (МС). Таким чином, МС - природний побічний продукт при виробництві молочних продуктів (Храмцов, 1990). Багато років вона вважалася проблемним продуктом, що не мають комерційної вартості. Але останнім часом її починають широко переробляти і використовувати в різних видах (Шевельов, 2005).
Проблема використання МС виникла на зорі промислового виробництва сиру, сиру і казеїну, маса яких становить 10-20% молока, у той час як 80-90% припадає на МС. У МС міститься 50% сухих речовин молока, що включають до 250 різних сполук (у т. ч. азотисті, мікро-і макросоедіненія, молочний жир, мінеральні солі, лактоза, вітаміни, ферменти, органічні кислоти). Поряд з поживною цінністю МС, і продукти з неї мають дієтичне, і навіть лікувальне значення (Храмцов, 1990).
1. Склад і властивості МС
Традиційні способи поділу молока, засновані на біотехнології (закваски, ферменти) та використання хімічних реагентів (кислоти, луги, солі), забезпечують одержання підсирної (солодкою), сирною (кислої) і казеїнової сироватки. Ступінь переходу основних компонентів молока в МС визначається головним чином їх розмірами. Склад і властивості молочної сироватки обумовлені видом ВП (сиру, сиру, казеїну і т.д.) і особливостями технології його отримання, а також апаратурним оформленням процесу (Храмцов, 1990). Склад підсирної сироватки залежить від виду вироблюваного сиру і його жирності; сирної - від способу виробництва сиру і його жирності; казеїнової - від виду вироблюваного казеїну. Виробництво солодкої сироватки є відносно легким процесом, тоді як для переробки кислої потрібно значно більше устаткування і стадій (Шевельов, 2005). Нетрадиційні способи поділу молока, розроблені останнім часом (молекулярно-ситова фільтрація, термодинамічна виділення білків молока биополимерами), дають ультрафильтрат і бесказеіновую фазу.
Різні види МС відрізняються вмістом лактози, білків, пептидів, амінокислот, вітамінів, тому представляють собою різну середовище для молочнокислих бактерій (Шуляк, 2005).
Середній вміст основних компонентів (%) в різних видах МС
Зміст основних компонентів МС у сухій речовині
Кількість жиру в МС залежить від його кількості у вихідній сировині і технології вироблення ОП. Жир в МС диспергирован більше, ніж у молоці, що позитивно впливає на біохімічні процеси, що відбуваються в організмі людини і тварин.
Мінеральний склад МС різноманітний. У неї переходять практично всі солі і мікроелементи молока, а також солі, що вводяться при виробленні ВП, і з'єднання з поверхні обладнання. У МС переходять водо-та жиророзчинні вітаміни молока. З органічних кислот виявлені молочна, лимонна, нуклеїнова і летючі жирні кислоти - оцтова, мурашина, пропіонова, масляна. Жир МС тонкодіспергірован, що обумовлює його повне засвоєння стінками шлунка. МС - низькокалорійний продукт.
Енергетична цінність
При зберіганні склад і властивості МС змінюються. Цьому сприяє дію молочнокислих бактерій в процесі виробництва, обсіменіння мікрофлорою. Лактоза, як найменш стійкий компонент, піддається ферментативному гідролізу. Змінюються також рН середовища і мутність сироватки. Крім того, відбувається гідроліз білків і жиру, змінюється смак сироватки, можуть накопичуватися небажані і навіть шкідливі речовини (Храмцов, 1990).
У цілому, МС надає позитивний вплив на травну, нервову, серцево-судинну системи людини і на опірність організму захворювань. МС, отримана при переробці пастеризованого молока з дотриманням санітарно-гігієнічних умов, може вважатися готовою до вживання. Але для гарантії технологія виготовлення продуктів з неї повинна передбачати повторну теплову обробку (Храмцов, 1990).
2. Методи переробки МС
Кінцевий вигляд продуктів із МС визначає і вибір устаткування для виробництва. Вже з моменту, як сироватка видаляється з сирної ванни, до неї необхідно ставитися як до високоякісної продукту і для збереження її властивостей дуже важливо дотримуватися технологію на всіх етапах переробки. Перш за все, її звільняють від дрібних сирних часток для спрощення подальших операцій і для поліпшення функціональних властивостей кінцевого продукту (наприклад, розчинності). Далі знижують масову частку жиру до 0,05%, що продовжує термін ефективної роботи фільтруючих мембран, оскільки жир може закупорити пори мембрани. Потім слід теплова обробка, вигляд якої залежить від мікробіологічного якості сироватки, необхідності її зберігати, транспортувати або відразу переробляти, а також від вимог, що пред'являються до кінцевого продукту. Таким чином, виходить попередньо оброблена сироватка - основа для виробництва різних видів продуктів (Шевельов, 2005).
Існують кілька способів переробки МС:
· Теплові,
· Відцентрові,
· Консервування,
· Біологічні,
· Мембранні (Храмцов, 2004).
2.1 Теплові методи
Теплові методи використовуються для охолодження МС з метою збереження її якості при тимчасовому зберіганні, підігріву - з метою пастеризації, виділення сироваткових білків, проведення деяких інших технологічних операцій (Храмцов, 2004).
2.2 Охолодження
Охолодження запобігає розвитку небажаних мікробіологічних процесів при тимчасовому зберіганні сировини і продуктів. Зокрема, у випадках, коли їх переробка, використання або реалізація затримуються. Охолодження необхідно проводити негайно після отримання МС або її сепарування, не допускаючи обсіменіння сторонньої мікрофлорою. Найкращі результати дає охолодження в поєднанні з попередньою пастеризацією (Храмцов, 2004).
2.3 Пастеризація
Процес пастеризації МС у більшості випадків зумовлений необхідністю придушити розвиток небажаної мікрофлори. Джерелами мікрофлори можуть бути спеціально вводяться закваски при виробництві ВП; можливо також обсіменіння сторонньої мікрофлорою при збиранні та зберіганні МС. При пастеризації підсирної сироватки інактивуються залишки сичужного ферменту, присутність якого у ряді випадків небажано.
Вибір режиму і способу пастеризації зумовлений вимогами процесу виробництва продукту або напівфабрикату. У трубчастих пастеризатора установках сироватку підігрівають до 60-65 ° C, потім до більш високої температури (93 ± 2 ° С) введенням пари. Після цього сироватку направляють у резервуар для відварювання альбуміну.
Пастеризацію проводять по одному з режимів: низькотемпературного (повільного) - 63 - 65 ° C з витримкою 30 хв, або швидкому - 72 ° C з витримкою 15-20 сек. Обидва методи мають переваги і недоліки: при першому не відбувається освіти пригара, але потрібні значні витрати часу додаткові ємності для витримки; при другому - процес йде швидко, але потрібно більше часта чистка установок від пригара. В даний час ведуться пошуки по створенню конструкції пастеризаторів, що дозволяють проводити високотемпературну пастеризацію без пригорання (Храмцов, 2004).
2.4 Відцентрові методи
Відцентрові методи (сепарування, центрифугування) використовуються для виділення з МС жиру, казеїнової пилу, коагульованими сироваткових білків, відділення кристалів цукру, деяких інших технологічних процесів.
Сепарація використовують на двох етапах промислової переробки МС: для виділення молочного жиру і казеїнової пилу (знежирення) і для відділення коагульованими сироваткових білків (освітлення). Молочний жир і сироваткові білки - енергетично та біологічно важливі компоненти. Їх використовують для харчових цілей. Видалення їх необхідно також для забезпечення якості продукту (напоїв, молочного цукру). Після виділення жиру і казеїнової пилу МС являє собою кінетично стійку систему, практично не піддається розшарування (Храмцов, 2004).
2.5 Консервація
Для збереження первісних властивостей МС і деяких напівфабрикатів крім пастеризації та охолодження можуть застосовуватися різні способи консервування.
Консервування - така обробка МС, в результаті якої продукти зберігаються тривалий час без псування (без розкладання білків, жирів, вуглеводів та ін компонентів). Важливо також найбільш повно зберегти основні властивості продукту (смак, зовнішній вигляд, біологічну і харчову цінність) при найменших витратах. В основі консервування - припинення життєдіяльності МО, які можуть викликати псування продуктів, або припинення біохімічних процесів, що відбуваються в продуктах під впливом ферментів, а також гальмування окисно-відновних реакцій.
Для консервування МС застосовуються способи:
· Введення консервантів (сорбінова кислота, буряковий цукор, формалін, перекис водню, кухонна сіль);
· Згущення і сушіння (консервування за рахунок підвищення осмотичного тиску і накопичення молочної кислоти);
· Різні поєднання (консерванти + згущення, згущення + охолодження, консерванти + згущення + охолодження, пастеризація + згущення + охолодження).
Застосування їх визначається призначенням продукту, можливостями підприємства та економічними міркуваннями (Храмцов, 2004).
2.6 Біологічні методи
Біологічна обробка МС підвищує її поживну цінність за рахунок збагачення корисними речовинами, а також отримання низки специфічних продуктів. Основні напрямки біологічної обробки: синтез білкових речовин дріжджами, які використовують лактозу; гідроліз лактози ферментами до більш солодких моноз; мікробний синтез вітамінів, жиру, ферментів та АБ; переробка лактози в молочну кислоту і етиловий спирт; розщеплення молочних білків до вільних амінокислот.
3. Обробка МО
Використання МО - один з основних методів збагачення молочної сировини, у тому числі і МС, білком. На цьому методі грунтується виробництво широкого асортименту продуктів і напівфабрикатів для харчових (напої, сироватка для хлібопекарської та кондитерської промисловості), кормових (сироватка збагачена, закваски для силосування кормів,) і технічних (етиловий спирт, молочна кислота, столовий оцет, лізин та ін ) цілей. Для цього в МС після попередньої обробки вносять різні закваски, які готують на чистих культурах певних видів МО (молочнокислих, оцтовокислих бактерій, дріжджів).
У результаті молочнокислого бродіння відбувається розщеплення лактози до глюкози і галактози і далі до молочної кислоти:
З 12 Н 22 Про 11 + Н 2 О = 4СН 3 СНОНСООН.
лактоза молочна кислота
Паралельно з молочнокислим бродінням, як правило, протікають побічні процеси, які обумовлюють накопичення продуктів розпаду лактози - летючих кислот, спиртів, диацетила. Бродіння припиняється спонтанно, коли МО розщеплюють лише частина (20%) лактози, оскільки утворюється молочна кислота згубно діє на їх розвиток.
Отримання етилового спирту з МС засноване на зброджуванні лактози спеціальними видами дріжджів до спирту і вуглекислоти:
З 12 Н 22 Про 11 + Н 2 О = СН 3 СН 2 ОН + 4СО 2
лактоза спирт етиловий
Вважається, що на спирт витрачається до 95% молочного цукру, а 5% йде на освіту маси дріжджових клітин і побічних продуктів спиртового бродіння. Суть технології полягає в тому, що вихідну МС очищають від білків, вносять дріжджі і ведуть процес бродіння при 33-34 ° С протягом 48-72 ч. Потім дріжджі відокремлюють від бражки (наприклад, центрифугуванням), а останню піддають дистиляції. Вихід спирту в умовах промислового виробництва складає 84%. Побічними продуктами процесу отримання спирту є сироваткові білки, які можуть використовуватися на харчові цілі, а також післяспиртову брага, яка може використовуватися на корм сільськогосподарським тваринам.
Найбільш прийнятний продуцент білка в МС - дріжджі, які використовують для живлення лактозу. Дріжджова сироватка за вмістом білка перевершує початкову. Крім дріжджів, мікробний білок на МС синтезують цвілі. При цьому сироватку доцільно збагачувати солями марганцю або цинку і вносити азотовмісні сполуки. Також для поліпшення культивування цвілі вносять бактерії E. Coli. Збагачена мікробним білком і вітамінами МС є основою біо-ЗНМ для телят. Для дріжджування застосовують свіжу сирну або підсирна сироватку, з якої вилучені білки. Процес ферментації здійснюється в апаратах з мішалкою при постійному надходженні повітря до повного використання лактози. Далі - температурна обробка для інактивації живих клітин, згущення до 40% сухої речовини.
Для очищення перед дріжджування сироватку нагрівають ( 90 ° C ) У поєднанні з кислотною коагуляцією (соляна або молочна кислота) для підсирної і розкисленням (водний розчин аміаку) для сирної сироватки. Для інтенсифікації накопичення біомаси вводять мінеральні речовини.
3.1 Обробка ферментними препаратами
Застосування ферментів значно збільшує швидкість хімічних перетворень, що дозволяє скоротити тривалість багатьох технологічних процесів. За допомогою ферментів може бути забезпечена також певна спрямованість процесів при отриманні цінних компонентів продуктів харчування.
Для гідролізу лактози використовують фермент β-галактозидазу. У результаті гідролізу погано розчинний і несолодкий молочний цукор (лактоза) перетворюється в більш солодку і добре розчинну суміш моносахаров (глюкози і галактози), що дозволяє широко використовувати фермент для виробництва харчових і кормових продуктів.
З 12 Н 22 Про 11 + Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + З 6 Н 12 О 6
лактоза глюкоза галактоза
У результаті гідролізу в моносахара перетворюється до 50-70% лактози, збільшуються солодкість і засвоюваність готового продукту.
Натуральна МС містить значну кількість ароматичних сполук. Технологічна обробка та гідроліз збільшують їх кількість, що сприятливо позначається на можливості використання в хлібопеченні, виробництві безалкогольних напоїв та інших харчових продуктів.
Гідроліз білків МС до пептидів і амінокислот здійснюється для підвищення біологічної цінності і якості (прозорість і відсутність осаду) продуктів. Найбільш ефективні такі протеолітичні ферменти: протеази Actinomyces vulgaris (88% гідролізу), трипсин (76), протофрадін і панкреатин (67), курячий пепсин (54), протоальбін (47). У процесі гідролізу в МС змінюється кількість амінокислот. У гідролізований МС міститься весь набір амінокислот, помітно збільшується їх вміст у порівнянні з вихідною сироваткою, особливо лейцину і глутамінової кислоти. З'являються оксиаминокислот (серин, треонін), двохосновні (гістидин, аргінін), а також ароматичні і сірковмісні амінокислоти.
З такої МС готують згущені і сухі збагачені концентрати. У виробництві молочного цукру гідроліз білків дозволяє поліпшити його якість і стабілізувати технологічний процес. На основі ферментації МС можна приготувати білкові гідролізати для мікробіологічних поживних середовищ (Куніжев, Шуваєв, 2004).
3.2 Мембранні методи
Мембранні методи можна розділити на два основних: гіперфільтрація (мікрофільтрація, ультрафільтрація, зворотний осмос) і електродіаліз. До мембранним відносять також умовно іонний обмін, гель-фільтрацію, сорбцію-десорбцію. Засновані ці методи на властивостях МС як гетерогенної системи з чітко вираженою селективність компонентів за молекулярною масою, розмірами і іонній силі. Найбільший інтерес представляють гіперфільтрація, електродіаліз і зворотний осмос. Іонний обмін і гель-фільтрація широкого застосування поки не знайшли.
Основною деталлю мембранних установок є спеціальні напівпроникні мембрани з різним діаметром пір, сумірних з молекулами що знаходяться в розчині компонентів. У залежності від діаметра пор мембрани відбувається поділ знаходяться в розчині компонентів: компоненти з розмірами менше діаметра пір проходять через мембрану, а компоненти з великими розмірами затримуються. Виходять два розчини з різними компонентами.
Гіперфільтрація - фізичний спосіб поділу розчинів через напівпроникну перегородку з порами від 1 до 1000 нм. Процес заснований на принципі зворотного осмосу. Частина компонентів розчину і розчинник за рахунок тиску проходить через мембрану, інша (білки) затримується. Відбувається концентрація розчину.
Проникність всіх видів мембран під час роботи знижується, що обумовлено концентраційної поляризацією (шар розчину з підвищеною концентрацією на поверхні фільтра). Осмотичний тиск і гідродинамічний опір збільшуються. Для зменшення цього ефекту розчин перемішують або різко збільшують швидкість його проходження через мембрану.
Переваги мембранних способів:
o можливість спрямованого регулювання складу і властивостей при невеликих енергетичних витратах;
o створення нових продуктів із зниженою калорійністю і високою біологічною цінністю;
o раціональне використання МС (маловідходні процеси).
Залежно від пористості мембрани і ефективності поділу виділяють види гіперфільтрації:
· Мікрофільтрація - поділ суспензій і колоїдних розчинів. Діаметр пір 100-1000 нм. Використовується для холодної стерилізації.
· Ультрафільтрація - для поділу розчинів високомолекулярних речовин, коли осмотичний тиск дуже малий в порівнянні з робочим тиском. Діаметр пір 10-100 нм. Тиск - 1-10 атм. Мембрана затримує тільки ВМС (білки) і пропускають речовини, що утворюють істинний розчин (солі, лактоза). Білки зберігають свої нативні властивості.
· Зворотний осмос. Розділити ВМС і НМС важко, ділення це часто умовно, тому не можна чітко розмежувати процес ультрафільтрації та зворотного осмосу. В обох випадках потрібно долати осмотичний тиск розчину, тому що розчинник переноситься в напрямку, протилежному зростанню концентрації розчинної речовини. Практично зворотний осмос зводиться до згущення розчину. Перевага його - можливість проведення процесу при будь-яких температурах, менші енергетичні витрати і витрати теплової енергії. Це особливо важливо при виробленні харчових продуктів, де випарювання при підвищених температурах призводить до небажаних наслідків.
Електродіаліз - один з ефективних способів демінералізації МС. Суть процесу - селективна іонітових мембрана, перебуваючи в контакті з розчином, під впливом електричного поля пропускає іони одного заряду і служить бар'єром для іонів протилежного заряду.
При пропущенні постійного електричного струму катіони солей з МС переміщуються до катода, аніони - до анода. Іони переходять через мембрану в робочий розчин. Подальший шлях катіонів до катода перегороджує аніонна мембрана, а аніонів до анода - катіонна. Вони накопичуються в робочому розчині. МС знесолюючої, а робочий розчин концентрується.
4. Продукти з МС
При сепаруванні всіх видів МС отриманий концентрат жирових кульок називають «підсирна вершки». Технологічний процес виробництва вершків із сироватки включає прийом сироватки за якістю та кількістю, сепарування, охолодження і зберігання, фасування та транспортування вершків.
Вершки з підсирної сироватки мають смак від солодкуватого до солоного, з сирною - чистий, помірно кислий з присмаком сирної сироватки. Колір від білого до слабо-жовтого, консистенція однорідна, допускаються одиничні грудочки жиру.
Підсирна вершки в порівнянні зі звичайними містять на 3-4% менше сухих знежирених речовин і практично не містять казеїну, мають меншу термостабильностью, при зберіганні швидше псуються. Вони використовуються для нормалізації суміші при виробленні сирів, підсирна масла, плавлених сирів і морозива, а також деяких видів олії для безпосередньої реалізації.
З сирної сироватки отримують альбумін-сирні вироби. Молоко альбуміном - концентрат молочного білка (альбуміну) - напівфабрикат для вироблення альбуміном сиру, ковбасних виробів та ін продуктів. Технологія отримання передбачає: виділення жиру (сепаратор); нагрівання сироватки (90 - 95 ° C ); Коагуляція альбуміну (+ кисла сироватка або соляна кислота, білкові пластівці осідають на дно); відстоювання білка (1,5-2 години); розлив, упаковка і т. д. Альбумін молочний харчової готується із знежиреної сироватки при виробництві сирів та сиру . Використовується в ковбасному виробництві, при приготуванні паштетів та ін продуктів. Сир альбуміни виробляється з МС, сквашене заквасками, приготованими на чистих культурах молочнокислих стрептококів і ацидофільної палички. Призначений для безпосереднього вживання в їжу. Сирки альбуміни - з альбуміном сиру або суміші сиру альбумінів і коров'ячого молока з додаванням смакових і ароматичних речовин. Напій «Альбус» - з сквашеного альбуміном молока, що виділяється з підсирної або сирної сироватки у суміші з різними соками.
Скорочення
АБ - антибіотики;
ВМС - високомолекулярні з'єднання;
ЗНМ - замінник цільного молока;
МО - мікроорганізми;
МС - молочна сироватка;
НМС - низькомолекулярні з'єднання;
ОП - основний продукт.
Список використаної літератури
1. Куніжев С.М., Шуваєв В.А. Нові технології у виробництві молочних продуктів. - М.: Делі принт, 2004. - 203 с.
2. Храмцов А.Г. Молочна сироватка. - М.: Агропромиздат, 1990. - 240 с.
3. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технологія продуктів з молочної сироватки. - М.: Делі принт, 2004. - 587 с.
4. Шевельов К. Сироватка - цінний субпродукт. / / Молочна промисловість. - 2005. - № 1. - С. 60-61.
5. Шуляк Т.Д. Ферментація різних видів молочної сироватки молочнокислими бактеріями. / / Зберігання та переробка сільгоспсировини. - 2005. - № 7. - С. 35-38.
ФГТУ ВПО «Алтайський державний університет»
Біологічний факультет
Переробка відходів молочного виробництва
(Реферат)
Виконала студентка
722 групи
Мінбаева Е. Х.
Перевірила к.б.н., доцент
Вечерніна Н. А.
Барнаул 2005
Зміст
Введення
1. Склад і властивості МС
2. Методи переробки МС
2.1 Теплові методи
2.2 Охолодження
2.3 Пастеризація
2.4 Відцентрові методи
2.5 Консервація
2.6 Біологічні методи
3. Обробка МО
3.1 Обробка ферментними препаратами
3.2 Мембранні методи
4. Продукти з МС
Скорочення
Список використаної літератури
Введення
Молоко та молочні продукти грають велику роль у харчуванні людей. Включення молочних продуктів в будь-який харчовий раціон підвищує його повноцінність, сприяє кращому засвоєнню інших компонентів. Направлене біоенергетичне вплив на молоко як складну полідисперсних систем призводить до її поділу на білково-жирової концентрат (сир, сир, казеїн) і фільтрат (МС). Таким чином, МС - природний побічний продукт при виробництві молочних продуктів (Храмцов, 1990). Багато років вона вважалася проблемним продуктом, що не мають комерційної вартості. Але останнім часом її починають широко переробляти і використовувати в різних видах (Шевельов, 2005).
Проблема використання МС виникла на зорі промислового виробництва сиру, сиру і казеїну, маса яких становить 10-20% молока, у той час як 80-90% припадає на МС. У МС міститься 50% сухих речовин молока, що включають до 250 різних сполук (у т. ч. азотисті, мікро-і макросоедіненія, молочний жир, мінеральні солі, лактоза, вітаміни, ферменти, органічні кислоти). Поряд з поживною цінністю МС, і продукти з неї мають дієтичне, і навіть лікувальне значення (Храмцов, 1990).
1. Склад і властивості МС
Традиційні способи поділу молока, засновані на біотехнології (закваски, ферменти) та використання хімічних реагентів (кислоти, луги, солі), забезпечують одержання підсирної (солодкою), сирною (кислої) і казеїнової сироватки. Ступінь переходу основних компонентів молока в МС визначається головним чином їх розмірами. Склад і властивості молочної сироватки обумовлені видом ВП (сиру, сиру, казеїну і т.д.) і особливостями технології його отримання, а також апаратурним оформленням процесу (Храмцов, 1990). Склад підсирної сироватки залежить від виду вироблюваного сиру і його жирності; сирної - від способу виробництва сиру і його жирності; казеїнової - від виду вироблюваного казеїну. Виробництво солодкої сироватки є відносно легким процесом, тоді як для переробки кислої потрібно значно більше устаткування і стадій (Шевельов, 2005). Нетрадиційні способи поділу молока, розроблені останнім часом (молекулярно-ситова фільтрація, термодинамічна виділення білків молока биополимерами), дають ультрафильтрат і бесказеіновую фазу.
Різні види МС відрізняються вмістом лактози, білків, пептидів, амінокислот, вітамінів, тому представляють собою різну середовище для молочнокислих бактерій (Шуляк, 2005).
Середній вміст основних компонентів (%) в різних видах МС
| Сироватка Компонент | Підсирна | Сирна | Казеїнова |
| Сухі речовини | 6,5 | 6 | 6,8 |
| Лактоза | 4,5 | 4,2 | 4,5 |
| Білкові речовини | 0,7 | 0,8 | 1 |
| Мінеральні солі | 0,5 | 0,6 | 0,7 |
Зміст основних компонентів МС у сухій речовині
| Зміст Компонент | г на 100 мл. | % |
| Лактоза Білкові речовини Мінеральні речовини Жир Інші Разом | 4,66 0,91 0,50 0,37 0,06 6,5 | 71,7 14 7,7 5,7 0,9 100 |
Мінеральний склад МС різноманітний. У неї переходять практично всі солі і мікроелементи молока, а також солі, що вводяться при виробленні ВП, і з'єднання з поверхні обладнання. У МС переходять водо-та жиророзчинні вітаміни молока. З органічних кислот виявлені молочна, лимонна, нуклеїнова і летючі жирні кислоти - оцтова, мурашина, пропіонова, масляна. Жир МС тонкодіспергірован, що обумовлює його повне засвоєння стінками шлунка. МС - низькокалорійний продукт.
Енергетична цінність
| Калорійність Продукт | кДж / кг |
| Молоко -Незбиране -Знежирене Маслянка МС | 2805 1440 1599 1013 |
У цілому, МС надає позитивний вплив на травну, нервову, серцево-судинну системи людини і на опірність організму захворювань. МС, отримана при переробці пастеризованого молока з дотриманням санітарно-гігієнічних умов, може вважатися готовою до вживання. Але для гарантії технологія виготовлення продуктів з неї повинна передбачати повторну теплову обробку (Храмцов, 1990).
2. Методи переробки МС
Кінцевий вигляд продуктів із МС визначає і вибір устаткування для виробництва. Вже з моменту, як сироватка видаляється з сирної ванни, до неї необхідно ставитися як до високоякісної продукту і для збереження її властивостей дуже важливо дотримуватися технологію на всіх етапах переробки. Перш за все, її звільняють від дрібних сирних часток для спрощення подальших операцій і для поліпшення функціональних властивостей кінцевого продукту (наприклад, розчинності). Далі знижують масову частку жиру до 0,05%, що продовжує термін ефективної роботи фільтруючих мембран, оскільки жир може закупорити пори мембрани. Потім слід теплова обробка, вигляд якої залежить від мікробіологічного якості сироватки, необхідності її зберігати, транспортувати або відразу переробляти, а також від вимог, що пред'являються до кінцевого продукту. Таким чином, виходить попередньо оброблена сироватка - основа для виробництва різних видів продуктів (Шевельов, 2005).
Існують кілька способів переробки МС:
· Теплові,
· Відцентрові,
· Консервування,
· Біологічні,
· Мембранні (Храмцов, 2004).
2.1 Теплові методи
Теплові методи використовуються для охолодження МС з метою збереження її якості при тимчасовому зберіганні, підігріву - з метою пастеризації, виділення сироваткових білків, проведення деяких інших технологічних операцій (Храмцов, 2004).
2.2 Охолодження
Охолодження запобігає розвитку небажаних мікробіологічних процесів при тимчасовому зберіганні сировини і продуктів. Зокрема, у випадках, коли їх переробка, використання або реалізація затримуються. Охолодження необхідно проводити негайно після отримання МС або її сепарування, не допускаючи обсіменіння сторонньої мікрофлорою. Найкращі результати дає охолодження в поєднанні з попередньою пастеризацією (Храмцов, 2004).
2.3 Пастеризація
Процес пастеризації МС у більшості випадків зумовлений необхідністю придушити розвиток небажаної мікрофлори. Джерелами мікрофлори можуть бути спеціально вводяться закваски при виробництві ВП; можливо також обсіменіння сторонньої мікрофлорою при збиранні та зберіганні МС. При пастеризації підсирної сироватки інактивуються залишки сичужного ферменту, присутність якого у ряді випадків небажано.
Вибір режиму і способу пастеризації зумовлений вимогами процесу виробництва продукту або напівфабрикату. У трубчастих пастеризатора установках сироватку підігрівають до 60-65 ° C, потім до більш високої температури (93 ± 2 ° С) введенням пари. Після цього сироватку направляють у резервуар для відварювання альбуміну.
Пастеризацію проводять по одному з режимів: низькотемпературного (повільного) - 63 -
2.4 Відцентрові методи
Відцентрові методи (сепарування, центрифугування) використовуються для виділення з МС жиру, казеїнової пилу, коагульованими сироваткових білків, відділення кристалів цукру, деяких інших технологічних процесів.
Сепарація використовують на двох етапах промислової переробки МС: для виділення молочного жиру і казеїнової пилу (знежирення) і для відділення коагульованими сироваткових білків (освітлення). Молочний жир і сироваткові білки - енергетично та біологічно важливі компоненти. Їх використовують для харчових цілей. Видалення їх необхідно також для забезпечення якості продукту (напоїв, молочного цукру). Після виділення жиру і казеїнової пилу МС являє собою кінетично стійку систему, практично не піддається розшарування (Храмцов, 2004).
2.5 Консервація
Для збереження первісних властивостей МС і деяких напівфабрикатів крім пастеризації та охолодження можуть застосовуватися різні способи консервування.
Консервування - така обробка МС, в результаті якої продукти зберігаються тривалий час без псування (без розкладання білків, жирів, вуглеводів та ін компонентів). Важливо також найбільш повно зберегти основні властивості продукту (смак, зовнішній вигляд, біологічну і харчову цінність) при найменших витратах. В основі консервування - припинення життєдіяльності МО, які можуть викликати псування продуктів, або припинення біохімічних процесів, що відбуваються в продуктах під впливом ферментів, а також гальмування окисно-відновних реакцій.
Для консервування МС застосовуються способи:
· Введення консервантів (сорбінова кислота, буряковий цукор, формалін, перекис водню, кухонна сіль);
· Згущення і сушіння (консервування за рахунок підвищення осмотичного тиску і накопичення молочної кислоти);
· Різні поєднання (консерванти + згущення, згущення + охолодження, консерванти + згущення + охолодження, пастеризація + згущення + охолодження).
Застосування їх визначається призначенням продукту, можливостями підприємства та економічними міркуваннями (Храмцов, 2004).
2.6 Біологічні методи
Біологічна обробка МС підвищує її поживну цінність за рахунок збагачення корисними речовинами, а також отримання низки специфічних продуктів. Основні напрямки біологічної обробки: синтез білкових речовин дріжджами, які використовують лактозу; гідроліз лактози ферментами до більш солодких моноз; мікробний синтез вітамінів, жиру, ферментів та АБ; переробка лактози в молочну кислоту і етиловий спирт; розщеплення молочних білків до вільних амінокислот.
3. Обробка МО
Використання МО - один з основних методів збагачення молочної сировини, у тому числі і МС, білком. На цьому методі грунтується виробництво широкого асортименту продуктів і напівфабрикатів для харчових (напої, сироватка для хлібопекарської та кондитерської промисловості), кормових (сироватка збагачена, закваски для силосування кормів,) і технічних (етиловий спирт, молочна кислота, столовий оцет, лізин та ін ) цілей. Для цього в МС після попередньої обробки вносять різні закваски, які готують на чистих культурах певних видів МО (молочнокислих, оцтовокислих бактерій, дріжджів).
У результаті молочнокислого бродіння відбувається розщеплення лактози до глюкози і галактози і далі до молочної кислоти:
З 12 Н 22 Про 11 + Н 2 О = 4СН 3 СНОНСООН.
лактоза молочна кислота
Паралельно з молочнокислим бродінням, як правило, протікають побічні процеси, які обумовлюють накопичення продуктів розпаду лактози - летючих кислот, спиртів, диацетила. Бродіння припиняється спонтанно, коли МО розщеплюють лише частина (20%) лактози, оскільки утворюється молочна кислота згубно діє на їх розвиток.
Отримання етилового спирту з МС засноване на зброджуванні лактози спеціальними видами дріжджів до спирту і вуглекислоти:
З 12 Н 22 Про 11 + Н 2 О = СН 3 СН 2 ОН + 4СО 2
лактоза спирт етиловий
Вважається, що на спирт витрачається до 95% молочного цукру, а 5% йде на освіту маси дріжджових клітин і побічних продуктів спиртового бродіння. Суть технології полягає в тому, що вихідну МС очищають від білків, вносять дріжджі і ведуть процес бродіння при 33-34 ° С протягом 48-72 ч. Потім дріжджі відокремлюють від бражки (наприклад, центрифугуванням), а останню піддають дистиляції. Вихід спирту в умовах промислового виробництва складає 84%. Побічними продуктами процесу отримання спирту є сироваткові білки, які можуть використовуватися на харчові цілі, а також післяспиртову брага, яка може використовуватися на корм сільськогосподарським тваринам.
Найбільш прийнятний продуцент білка в МС - дріжджі, які використовують для живлення лактозу. Дріжджова сироватка за вмістом білка перевершує початкову. Крім дріжджів, мікробний білок на МС синтезують цвілі. При цьому сироватку доцільно збагачувати солями марганцю або цинку і вносити азотовмісні сполуки. Також для поліпшення культивування цвілі вносять бактерії E. Coli. Збагачена мікробним білком і вітамінами МС є основою біо-ЗНМ для телят. Для дріжджування застосовують свіжу сирну або підсирна сироватку, з якої вилучені білки. Процес ферментації здійснюється в апаратах з мішалкою при постійному надходженні повітря до повного використання лактози. Далі - температурна обробка для інактивації живих клітин, згущення до 40% сухої речовини.
Для очищення перед дріжджування сироватку нагрівають (
3.1 Обробка ферментними препаратами
Застосування ферментів значно збільшує швидкість хімічних перетворень, що дозволяє скоротити тривалість багатьох технологічних процесів. За допомогою ферментів може бути забезпечена також певна спрямованість процесів при отриманні цінних компонентів продуктів харчування.
Для гідролізу лактози використовують фермент β-галактозидазу. У результаті гідролізу погано розчинний і несолодкий молочний цукор (лактоза) перетворюється в більш солодку і добре розчинну суміш моносахаров (глюкози і галактози), що дозволяє широко використовувати фермент для виробництва харчових і кормових продуктів.
З 12 Н 22 Про 11 + Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + З 6 Н 12 О 6
лактоза глюкоза галактоза
У результаті гідролізу в моносахара перетворюється до 50-70% лактози, збільшуються солодкість і засвоюваність готового продукту.
Натуральна МС містить значну кількість ароматичних сполук. Технологічна обробка та гідроліз збільшують їх кількість, що сприятливо позначається на можливості використання в хлібопеченні, виробництві безалкогольних напоїв та інших харчових продуктів.
Гідроліз білків МС до пептидів і амінокислот здійснюється для підвищення біологічної цінності і якості (прозорість і відсутність осаду) продуктів. Найбільш ефективні такі протеолітичні ферменти: протеази Actinomyces vulgaris (88% гідролізу), трипсин (76), протофрадін і панкреатин (67), курячий пепсин (54), протоальбін (47). У процесі гідролізу в МС змінюється кількість амінокислот. У гідролізований МС міститься весь набір амінокислот, помітно збільшується їх вміст у порівнянні з вихідною сироваткою, особливо лейцину і глутамінової кислоти. З'являються оксиаминокислот (серин, треонін), двохосновні (гістидин, аргінін), а також ароматичні і сірковмісні амінокислоти.
З такої МС готують згущені і сухі збагачені концентрати. У виробництві молочного цукру гідроліз білків дозволяє поліпшити його якість і стабілізувати технологічний процес. На основі ферментації МС можна приготувати білкові гідролізати для мікробіологічних поживних середовищ (Куніжев, Шуваєв, 2004).
3.2 Мембранні методи
Мембранні методи можна розділити на два основних: гіперфільтрація (мікрофільтрація, ультрафільтрація, зворотний осмос) і електродіаліз. До мембранним відносять також умовно іонний обмін, гель-фільтрацію, сорбцію-десорбцію. Засновані ці методи на властивостях МС як гетерогенної системи з чітко вираженою селективність компонентів за молекулярною масою, розмірами і іонній силі. Найбільший інтерес представляють гіперфільтрація, електродіаліз і зворотний осмос. Іонний обмін і гель-фільтрація широкого застосування поки не знайшли.
Основною деталлю мембранних установок є спеціальні напівпроникні мембрани з різним діаметром пір, сумірних з молекулами що знаходяться в розчині компонентів. У залежності від діаметра пор мембрани відбувається поділ знаходяться в розчині компонентів: компоненти з розмірами менше діаметра пір проходять через мембрану, а компоненти з великими розмірами затримуються. Виходять два розчини з різними компонентами.
Гіперфільтрація - фізичний спосіб поділу розчинів через напівпроникну перегородку з порами від 1 до 1000 нм. Процес заснований на принципі зворотного осмосу. Частина компонентів розчину і розчинник за рахунок тиску проходить через мембрану, інша (білки) затримується. Відбувається концентрація розчину.
Проникність всіх видів мембран під час роботи знижується, що обумовлено концентраційної поляризацією (шар розчину з підвищеною концентрацією на поверхні фільтра). Осмотичний тиск і гідродинамічний опір збільшуються. Для зменшення цього ефекту розчин перемішують або різко збільшують швидкість його проходження через мембрану.
Переваги мембранних способів:
o можливість спрямованого регулювання складу і властивостей при невеликих енергетичних витратах;
o створення нових продуктів із зниженою калорійністю і високою біологічною цінністю;
o раціональне використання МС (маловідходні процеси).
Залежно від пористості мембрани і ефективності поділу виділяють види гіперфільтрації:
· Мікрофільтрація - поділ суспензій і колоїдних розчинів. Діаметр пір 100-1000 нм. Використовується для холодної стерилізації.
· Ультрафільтрація - для поділу розчинів високомолекулярних речовин, коли осмотичний тиск дуже малий в порівнянні з робочим тиском. Діаметр пір 10-100 нм. Тиск - 1-10 атм. Мембрана затримує тільки ВМС (білки) і пропускають речовини, що утворюють істинний розчин (солі, лактоза). Білки зберігають свої нативні властивості.
· Зворотний осмос. Розділити ВМС і НМС важко, ділення це часто умовно, тому не можна чітко розмежувати процес ультрафільтрації та зворотного осмосу. В обох випадках потрібно долати осмотичний тиск розчину, тому що розчинник переноситься в напрямку, протилежному зростанню концентрації розчинної речовини. Практично зворотний осмос зводиться до згущення розчину. Перевага його - можливість проведення процесу при будь-яких температурах, менші енергетичні витрати і витрати теплової енергії. Це особливо важливо при виробленні харчових продуктів, де випарювання при підвищених температурах призводить до небажаних наслідків.
Електродіаліз - один з ефективних способів демінералізації МС. Суть процесу - селективна іонітових мембрана, перебуваючи в контакті з розчином, під впливом електричного поля пропускає іони одного заряду і служить бар'єром для іонів протилежного заряду.
При пропущенні постійного електричного струму катіони солей з МС переміщуються до катода, аніони - до анода. Іони переходять через мембрану в робочий розчин. Подальший шлях катіонів до катода перегороджує аніонна мембрана, а аніонів до анода - катіонна. Вони накопичуються в робочому розчині. МС знесолюючої, а робочий розчин концентрується.
4. Продукти з МС
При сепаруванні всіх видів МС отриманий концентрат жирових кульок називають «підсирна вершки». Технологічний процес виробництва вершків із сироватки включає прийом сироватки за якістю та кількістю, сепарування, охолодження і зберігання, фасування та транспортування вершків.
Вершки з підсирної сироватки мають смак від солодкуватого до солоного, з сирною - чистий, помірно кислий з присмаком сирної сироватки. Колір від білого до слабо-жовтого, консистенція однорідна, допускаються одиничні грудочки жиру.
Підсирна вершки в порівнянні зі звичайними містять на 3-4% менше сухих знежирених речовин і практично не містять казеїну, мають меншу термостабильностью, при зберіганні швидше псуються. Вони використовуються для нормалізації суміші при виробленні сирів, підсирна масла, плавлених сирів і морозива, а також деяких видів олії для безпосередньої реалізації.
З сирної сироватки отримують альбумін-сирні вироби. Молоко альбуміном - концентрат молочного білка (альбуміну) - напівфабрикат для вироблення альбуміном сиру, ковбасних виробів та ін продуктів. Технологія отримання передбачає: виділення жиру (сепаратор); нагрівання сироватки (90 -
Скорочення
АБ - антибіотики;
ВМС - високомолекулярні з'єднання;
ЗНМ - замінник цільного молока;
МО - мікроорганізми;
МС - молочна сироватка;
НМС - низькомолекулярні з'єднання;
ОП - основний продукт.
Список використаної літератури
1. Куніжев С.М., Шуваєв В.А. Нові технології у виробництві молочних продуктів. - М.: Делі принт, 2004. - 203 с.
2. Храмцов А.Г. Молочна сироватка. - М.: Агропромиздат, 1990. - 240 с.
3. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технологія продуктів з молочної сироватки. - М.: Делі принт, 2004. - 587 с.
4. Шевельов К. Сироватка - цінний субпродукт. / / Молочна промисловість. - 2005. - № 1. - С. 60-61.
5. Шуляк Т.Д. Ферментація різних видів молочної сироватки молочнокислими бактеріями. / / Зберігання та переробка сільгоспсировини. - 2005. - № 7. - С. 35-38.