Подсырная сыворотка что с ней делать

Технология домашнего сыроделия в вопросах и ответах

Что можно сделать с сывороткой?

После приготовления сыра и отделения твердой фракции от молока остается сыворотка, причем в больших количествах. Сыворотка очень полезна и ее можно использовать разными способами.

Из чего состоит сыворотка?

Альбумин (белок), кальций, лактоза (молочный сахар), жиры, вода, молочнокислые бактерии ( от заквасок, которые использовались при приготовлении сыра). В сыворотку при приготовлении сыра ускользает множество полезных веществ, которые делают ее довольно ценным продуктом. Не выбрасывайте сыворотку, а мы расскажем, что с ней можно сделать:

Свежий итальянский сыр Рикотта

Этот рецепт очень прост и не отнимет у вас много времени. Нагрейте сыворотку почти до кипения и добавьте уксус. Рецепт можно посмотреть здесь.

Норвежский сыр Брюност

Коричневый сыр из сыворотки. Ее нужно варить долго, очень долго. Вкус получается необычный и интересный. Стоит попробовать хотя бы раз. Рецепт сыра Брюност тут.

Тесто на сыворотке

Добавьте в сыворотку сметану, посолите, добавьте соду, замешайте муку, чтобы не образовывалось комочков. Размешивать можно миксером. Тесто разделите на небольшие кусочки, каждый раскатайте, положите начинку и залепите края. Жарьте на сковороде.

Основа для блюд: супы, паста, и т.д.

Источник

Подсырная сыворотка что с ней делать

Школа сыроделие Куртинских запись закреплена

СЫВОРОТКА ЧТО С НЕЙ ДЕЛАТЬ?

Сыворотка — это продукт, который получают в ходе изготовления сыра, творога и т. д. Зачастую люди не знают что с ней делать и просто выливают, а зря, ведь этот продукт содержит широкий перечень витаминов, микро- и макроэлементов.

Сегодня расскажем чем же полезна сыворотка:

1. Ее можно использовать в качестве напитка во время соблюдения диеты, за счет низкой калорийности она позволяет вывести лишнюю жидкость, устранить отечность и как следствие снизить массу тела. А еще, выпивая лишь 1 литр сыворотки, человек получает 100% от необходимого количества кальция для организма.
2. На сыворотке пекут хлеб, готовят окрошку, жарят блины.
3. Эта жидкость является идеальным средством для стимулирования обменных процессов на коже. Она подходит для всех типов кожи и не забивает поры. Ей можно умываться, из нее делают лед для протирания лица, сыворотку можно использовать как лосьон. Она прекрасно отшелушивает и убирает омертвевшие частички кожного покрова. Из сыворотки можно сделать скраб. В качестве основы может выступать ржаной хлеб, морская соль или молотый кофе.
4. Сыворотку используют для улучшения состояния волос и кожи головы.
5. А самое главное из сыворотки можно сделать наинежнейший сыр Рикотта.

Но не забывайте, что срок годности этого ценнейшего продукта небольшой, в холодильнике она может храниться не более 5-ти суток.Только в стеклянной таре, ни в коем случае не в пластиковой. Крышку необходимо закрывать всегда плотно. Нельзя хранить напиток под прямыми солнечными лучами.
Несомненно, сыворотка принесёт только пользу организму. Но чтобы не получить обратный эффект, нельзя ее пить более 3-х стаканов в сутки.

Источник

Переработка подсырной сыворотки

Теоретический выход молочной сыворотки составляет около 90 % от количества перерабатываемого сырья. С учетом потерь в настоящее время приняты следующие нормы выхода подсырной сыворотки: при выработке сыра натурального – 80%, брынзы и низкожирного сыра – 65%.

Основные направления использования подсырной сыворотки следующие; использование без обработки (в натуральном виде); переработка и использование в виде концентратов; выделение и использование наиболее ценных компонентов; биологическая переработка.

Натуральную подсырную сыворотку используют при выпечке хлеба и хлебобулочных изделий, при этом хлеб обогащается полноценным белком, что улучшает его биологические и вкусовые качества, введение сыворотки улучшает процесс тестоприготовления и внешний вид изделий, повышает стойкость хлебобулочных изделий при хранении, замедляет черствение.

Кроме того, натуральная сыворотка идет на производство кондитерских изделий (вафель, печенья, пряников) и десертов (кисель), что позволяет уменьшить в рецептуре этих изделий количество свекловичного сахара.

Значительное количество подсырной сыворотки без обработки возвращают сельскому хозяйству. Используют его преимущественно в качестве корма взрослого поголовья крупного рогатого скота и свиней. Введение сыворотки в корм несколько повышает его биологическую ценность, способствует лучшей переваримости и усвояемости растительных кормов. Однако, в связи с тем что применение полноценных белков, содержащихся в сыворотке, для откорма взрослого поголовья не окупается приростом животноводческой продукции (мясо, молоко), в перспективе целесообразно исключить использование сыворотки в качестве основного корма из рациона взрослого поголовья сельскохозяйственных животных.

Подсырную сыворотку используют при производстве заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных вместо обезжиренного молока. Имеются рецептуры, позволяющие заменить до 40% сухих веществ обезжиренного молока сывороткой.

Одним из наиболее рациональных способов сохранения молочной сыворотки с целью ее дальнейшего использования в производстве пищевых продуктов является сгущение и сушка. Данные способы позволяют перерабатывать сыворотку в долгосохраняемые, более транспортабельные, обладающие высокой биологической ценностью концентраты. В сгущенную и сухую сыворотку переходят практически полностью все питательные компоненты исходного сырья, при этом исключается загрязнение биосферы молочной сывороткой.

Выпускают концентраты натуральной, сброженной, деминерализованной, очищенной от белков сыворотки, а также с наполнителями (сахар, меланж, мука и др.). Сухие и жидкие концентраты нашли применение при производстве хлебобулочных, кондитерских, колбасных и мясных изделий, плавленых сыров, напитков, заменителей цельного молока для сельскохозяйственных животных, комбикормов.

Наиболее ценными компонентами сыворотки, представляющими интерес для выделения и использованиям промышленных масштабах, являются белки, молочный жир и лактоза. Молочный жир, содержание которого в сыворотке колеблется до 0,5 %, выделяется из нее сепарированием в виде подсырных сливок. II одсырные сливки по составу и свойствам отличаются от обычных, в них содержится на 3-4% меньше сухих обезжиренных веществ и практичсски отсутствует казеин. Подсырные сливки обладают меньшей по сравнению с обычными термостабильностью, поскольку белковая фракция их представлена в основном термолабильными сывороточными белками.

Используют эти сливки для нормализации смеси при выработке сыров, при производстве плавленых сыров и мороженого. Из них вырабатывают подсырное масло, идущее в дальнейшем на промышленную переработку. Кроме того, подсырные сливки используют в производстве крестьянского, любительского и станичного масла.

Сывороточные белки выделяют из сыворотки разными методами. Традиционным способом выделения денатурированных сывороточных белков является тепловая коагуляция с последующим отстоем и подпрессовкой массы или концентрацией белков с помощью саморазгружающихся сепараторов.

Новым способом выделения сывороточных белков является применение мембранных методов разделения. Они обеспечивают производство нативных, то есть технологически и функционально более ценных белковых концентратов с различным содержанием белка.

Наиболее рентабельным направлением в переработке сыворотки является получение высококачественного молочного сахара (лактозы). Лактоза, как и все углеводы, служит источником энергии, необходимой для осуществления биохимических процессов в организме. Поступающая в организм лактоза почти полностью усваивается. Сладость ее в 6 раз меньше, чем сахарозы. Потребление лактозы благоприятно сказывается на углеводном, жировом и холестериновом обмене. Пищевая, диетическая и лечебная ценность лактозы обусловила необходимость получения ее в виде продукта, свободного от других компонентов молока В зависимости от назначения вырабатывают молочный сахар-сырец, кристаллизат, рафинированный и фармакопейный.

Источник

Сыворотка

Занимаюсь производством домашнего творога, куда можно девать сыроватку?
Варианты типа свиням и блинчики мне не подходят. Нашел рецеп норвежского сыра из сыроватки и всё. С удовольствием приму варианты

Здравствуйте. Наверное не «сыроватка», а сыворотка.

Большое Вам спасибо, уже начал изучать. Сколько листал инет, а на єтот рецепт так и не попал.

Лучше всего выпаивать КРС а вернее молодняк, бычков и телек у них при этом хороший аппетит и для пищеварения им самое то. Для начало его надо разбавлять в воде, а потом по ведру в сутки можно давать в возрасте 15 месяцев, можно коровам давать. У меня например в сутки по 70 литров его выходит так другого способа не вижу.

. У меня например в сутки по 70 литров его выходит так другого способа не вижу

Каждый сам решает, с чем ему заморачиваться. И я не предлагала готовить сырники, хотя.
Я продаю молоко,молочные и кисло-молочные продукты, напитки и квасы из сыворотки, норвежский сыр ( небольшими кусочками, как брынзу, из расчета 1000 руб. за кг).
«Сыворотка, получаемая при изготовлении сыров и творога, содержит до 1 %
белков, свыше 5% молочного сахара, 0,3-0,8% жира, 4,2-7,5% сухих
веществ.
Из сыворотки удается приготовить много вкусных и питательных продуктов
простыми, вполне приемлемыми в домашнем хозяйстве способами. Кроме того,
переработка сыворотки существенно повышает рентабельность переработки
молока.
Какие же продукты из сыворотки целесообразно изготавливать в домашнем
хозяйстве? Многие и прежде всего сгущенную сыворотку, кисели, желе,
альбуминный творог, сырки, квас, сывороточные пасты, сыры и даже
шампанское.»

» Пиво. Свежую сыворотку фильтруют и, нагрев до 90-95°С, выдерживают
так 25-30 мин. Выделившиеся белки удаляют, а осветленную сыворотку
сгущают примерно в 2 раза.
Положить в сыворотку хмель из расчета 3-4 г/л и прокипятить смесь 30
мин, затем профильтровать, охладить до 25°С и добавить 10-15% дрожжевой
закваски, приготовленной на пивных дрожжах.
Оставить сыворотку на 42-48 ч при температуре 20°С для брожения.
Полученное молодое пиво осторожно слить, не тревожа нижнего дрожжевого
слоя, и расфасовать в бутылки. Плотно закрыть пробками и оставить для
дображивания при температуре 2-3°С. В это время пиво насыщается
углекислотой и спиртом, вкус его улучшается.
Выдерживают пиво 1-3 сут.»

Добрый день! я не хотела вас обидеть,просто мороки много и без сырков,а вот-норвежский сыр это что интересно.Напишите пожалуйста рецепт и подробно как его готовить.А то пиво,шампанское-не пью я ни то ни другое,воще из спиртных ни чегооо.А за сыр буду очень благодарна. с уважением.

Большое спасибо.Щас буду учиться готовить,попозже отпишусь.И буду ждать ваших рецептов,можно в личку.

При высокой цене на норвежский сыр, трудо и энергозатраты окупаются с лихвой.
Если делать сыр только для себя, так все равно еду на семью готовишь, и параллельно сыр варится. Да, электричество жалко, зимой на печке выпариваю. Я стараюсь обрабатывать всю сыворотку, собирать альбуминовый творог. А вот оставшуюся сыворотку иногда тоже козам отдаю, но половина коз не любит ее, а козлам только давай. Козликам еще перепадает забродивший квас, они потом лояльно на окружающий мир смотрят.
Я варю норвежский сыр, добавляя в сыворотку в конце варки, когда она уже коричневая ранее заготовленный альбуминовый творог и сливки или сметану, примерно так:
http://ideanow.ru/norvezhskij-korichnevyj-syr.htm

Светлана, в нашей семье тоже вообще не употребляют алкоголь. А рецепт про пиво для тех, кто уважает этот напиток. И конечно, пиво сваренное самим, да еще на сыворотке, полезнее и качественнее магазинного.

У меня просто и так дел много и в поле и по хозяйству. Творог делаем два раза в день, днем сыворотки выходит 70 литров, ну еще и вечером оставшуюся доделываю еще 30 литров. Стадо приходит с пастбища те кто любят сыворотку, уже начинают кричать, пока им не дашь их любимую ими сыворотку не успокоятся и не будут есть литься свеклы. Сейчас молоко начинает убавляться из-за того что пастбища сохнут в это время, травы мало, так и творога меньше получается. Придется сокращать норму на коров и переключать на телят им уже 6-7 месяцев, можно давать по 3 литра тем самым они хорошо растут. А так для себя я тоже чем-нибудь страдаю, делал мороженное домашним способом, когда сыр брынзу делал для себя, так приходилось до 3 часов не спать. Поэтому времени и так мало для меня сыворотку превращать в сыры не имеет смысла, ну и для многих так же,так как отдыхать многим тоже хочется.

да и также сильно устаю,но всё равно как нибудь попробую,уж ооочень захотелось.А что время не хватает, то это факт.

» Пиво. Свежую сыворотку фильтруют и, нагрев до 90-95°С, выдерживают
так 25-30 мин. Выделившиеся белки удаляют, а осветленную сыворотку
сгущают примерно в 2 раза.
Положить в сыворотку хмель из расчета 3-4 г/л и прокипятить смесь 30
мин, затем профильтровать, охладить до 25°С и добавить 10-15% дрожжевой
закваски, приготовленной на пивных дрожжах.
Оставить сыворотку на 42-48 ч при температуре 20°С для брожения.
Полученное молодое пиво осторожно слить, не тревожа нижнего дрожжевого
слоя, и расфасовать в бутылки. Плотно закрыть пробками и оставить для
дображивания при температуре 2-3°С. В это время пиво насыщается
углекислотой и спиртом, вкус его улучшается.
Выдерживают пиво 1-3 сут.»

Какую отличную темку нашла,а скажите,что значит сгущать примерно в 2 раза?

» Пиво. Свежую сыворотку фильтруют и, нагрев до 90-95°С, выдерживают
так 25-30 мин. Выделившиеся белки удаляют, а осветленную сыворотку
сгущают примерно в 2 раза.
Положить в сыворотку хмель из расчета 3-4 г/л и прокипятить смесь 30
мин, затем профильтровать, охладить до 25°С и добавить 10-15% дрожжевой
закваски, приготовленной на пивных дрожжах.
Оставить сыворотку на 42-48 ч при температуре 20°С для брожения.
Полученное молодое пиво осторожно слить, не тревожа нижнего дрожжевого
слоя, и расфасовать в бутылки. Плотно закрыть пробками и оставить для
дображивания при температуре 2-3°С. В это время пиво насыщается
углекислотой и спиртом, вкус его улучшается.
Выдерживают пиво 1-3 сут.»

Какую отличную темку нашла,а скажите,что значит сгущать примерно в 2 раза?

И ещё несколько вопросов;как приготовить закваску и 10-15 % от чего,можно рецепт по подробнее?

Источник

ПЕРЕРАБОТКА СЫВОРОТКИ

Сыворотка, жидкий побочный продукт, образующийся при производстве сыра, казеина и йогурта, является одним из крупнейших источников пищевого белка, доступных на сегодняшний день. Мировое производство сыворотки, составившее в 2013 г. примерно 180 миллионов тонн, содержит около 1,5 миллиона тонн постоянно дорожающих белков и 8,6 миллиона тонн лактозы, важного источника углеводов для всего мира. Последние исследования показывают, что белки сыворотки, возможно, являются самым ценным в питательном аспекте белком из всех имеющихся, поэтому неудивительно, что производители продуктов питания, таких как спортивное, лечебное и детское, вкладывают огромные средства в молочную промышленность. Имеющая полный комплект «природных приятных мелочей» в своем составе, таких как высокожелирующий b-лактоглобулин, эквивалент белка материнского молока a-лактальбумин, лактоферрин и иммуноглобулин, а также имея в составе вещество-прекурсор пробиотических галактоолигосахаридов (ГОС), сыворотка становится одним из самых восхитительных источников питательных веществ, доступных на сегодняшний день.

Сыворотка составляет около 80–90 % от общего объема перерабатываемого молока и содержит около 50 % питательных веществ, входящих в состав необработанного молока: растворенные белки, лактозу, витамины и минералы.

Сыворотка, которая является побочным продуктом производства твердых, полутвердых и мягких сыров и сычужного казеина, называется сладкой сывороткой и имеет рН 5,9–6,6. При производстве осажденного неорганическими кислотами казеина образуется кислая сыворотка с рН 4,3–4,6. В таблице 15.1 указан примерный состав сыворотки, получаемой при производстве сыра и казеина.

Примерный состав отделенной сыворотки, %

Сыворотку часто разбавляют водой. Приведенные выше цифры относятся к неразбавленной сыворотке. Что касается фракции NPN (небелковых азотистых соединений), около 30 % ее состоит из мочевины. Остальную часть составляют аминокислоты и пептиды (гликомакропептид, полученный при сычужной коагуляции). В таблице 15.2 приведены некоторые области использования сыворотки и изготовленных из нее продуктов.
Достижения в области мембранной фильтрации и хроматографии подвели фундамент под экономически обоснованные промышленные процессы разделения сыворотки на высокочистый белок и производные лактозы, что позволяет конечным потребителям использовать различные функциональные возможности отдельных компонентов сыворотки. Эта тенденция, как ожидается, продолжится, так как исследования выявляют новые биоактивные свойства, а потребители узнают больше о пищевой ценности сыворотки.

Примеры использования сыворотки и продуктов на ее основе

Блок-схема на рис. 15.1 обобщает различные процессы, используемые при обработке сыворотки и ее конечных продуктов. Первым этапом является фильтрация частиц творога, оставшихся в сыворотке, после чего следует сепарация мелких остатков жира и казеина (рис. 15.2) частично, чтобы увеличить экономический эффект, и частично, потому что такие компоненты влияют на последующую обработку.
Использование сухихвеществ, содержащихся в сыворотке, обычно сводится к производству сухой сыворотки, безлактозной сыворотки и лактозы. Однако растущий спрос на сывороточные белки привел к тому, что примерно 40 % переработанных сухих веществ, полученных из сыворотки, направляется на сопутствующие продукты КСБ35-80, изолят сывороточного белка (ИСБ), лактозу и пермеат. Закончился переход от восприятия сыворотки как ненужного отхода производства к признанию ее роли в качестве ценнейшего источника питательных веществ. Некоторые используемые сегодня продукты описаны в этой главе.

Варианты переработки сыворотки

Различные технологии переработки сыворотки

Сыворотка должна быть переработана как можно быстрее после ее получения из сырной массы, так как благодаря ее температуре и составу в ней начинают быстро размножаться бактерии, расщепляющие белок и выделяющие молочную кислоту.

Рекомендуется получать сыворотку непосредственно в процессе производства сыра, непродолжительное время накапливать ее в буферном танке, затем очищать, сепарировать, пастеризовать и охлаждать для хранения в ожидании дальнейшей переработки.

ИЗВЛЕЧЕНИЕ КАЗЕИНОВЫХ ЧАСТИЦ И СЕПАРИРОВАНИЕ ЖИРА

В сыворотке всегда присутствуют частицы казеина. Они отрицательно воздействуют на сепарирование жира, поэтому их следует удалить из сыворотки в первую очередь. Для этого можно использовать различные типы сепарирующих устройств (например, циклоны, центробежные сепараторы или вибрирующие/вращающиеся фильтры) (рис. 15.2).

Мелкая фракция и сепарирование жира из сыворотки

ЖИР ОТДЕЛЯЕТСЯ С ПОМОЩЬЮ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СЕПАРАТОРОВ

Собранные мелкие частицы часто спрессовывают, подобно сыру, после этого их можно использовать при производстве плавленого сыра, а после созревания также и в кулинарии.

Содержание жира в подсырных сливках в основном составляет 25–30 %, их можно повторно использовать для нормализации молока при производстве сыра, а также для производства специальных продуктов с повышенным содержанием жира. Обычно это хорошо работает в случае сыров с коротким сроком созревания, таких как моцарелла, но следует учитывать, что с удлинением срока созревания увеличивается риск появления прогорклого привкуса. Важно исключить рециркуляцию, чтобы избежать накопления свободных жирных кислот и других нежелательных веществ, которые не задерживаются творожной матрицей. При производстве чеддера подсырные сливки обычно повторно не используются из-за чувствительности закваски к бактериофагам. В некоторых других случаях подсырные сливки перерабатываются в подсырное масло.

ПАСТЕРИЗАЦИЯ И ОХЛАЖДЕНИЕ

Сыворотка, которую до обработки предполагается хранить, должна быть или охлаждена, или пастеризована и охлаждена сразу после отделения жира и мелких фракций. При кратковременном хранении ( 99 % вместе с практически 100 % жира. Концентрации лактозы, небелковых азотистых соединений и минеральных веществ в ретентате и пермеате практически такие же, как и в исходной сыворотке, за исключением незначительного снижения их содержания в пермеате.

Состав сыворотки и получаемых ультраконцентрата и пермеата

Конечные данные по содержанию во многом зависят от:

Для получения концентрации протеина выше 80 % жидкая сыворотка сначала концентрируется в 20–30 раз по белку путем ультрафильтрации до содержания сухих веществ 25 %; такая концентрация считается наиболее приемлемой с экономической точки зрения для производства. Затем необходимо провести диафильтрацию концентрата, чтобы удалить как можно больше лактозы и минералов и увеличить концентрацию белка относительно общего содержания сухих веществ. Диафильтрация – это процедура, при которой во время фильтрации в продукт добавляется вода, чтобы вымыть низкомолекулярные вещества, обычно лактозу иминеральные соли, которые пройдут через мембрану.

Состав некоторых сухих концентратов сывороточного белка в %

В таблице 15.4 приведены составы некоторых типичных сухих концентратов сывороточных белков (КСБ).
Линия по производству сухих концентратов сывороточных белков при помощи УФ показана на рис. 15.3. Около 95 % сыворотки переходит в пермеат, при этом в сухом продукте концентрация белка может достигать 80–85 % (в расчете на содержание сухих веществ). Обычно при повышении концентрации белков выше 60 % от сухого вещества выпариватель не применяется, чтобы снизить до минимума тепловое повреждение белков. Развитие нанофильтрации для повышения концентрации позволяет повышать концентрацию этих продуктов перед сушкой выше 35 % по сухому веществу. Дополнительная информация по использованию ультрафильтрации приведена в главе 6.4 «Мембранная технология».

Процесс извлечения сухого протеина при помощи ультрафильтрации (УФ) Содержание белка (%) в сухом остатке, вычисленное по данным таблицы 15.3.

ИЗОЛЯТ СЫВОРОТОЧНОГО БЕЛКА

Изолят сывороточного белка (ИСБ), содержащий > 92 % белка в сухом остатке, находит все более широкое применение, например в пищевых добавках для культуристов – там, где жир и другие небелковые компоненты нежелательны, так же как и в заменителях яичных белков для взбитых продуктов, таких как безе, или в качестве ценного компонента пищевых продуктов и кислых фруктовых напитков.
Развитие микрофильтрации в значительной степени улучшило качество и экономические показатели существующих продуктов, переходя в последние годы от традиционного процесса горячего фильтрования на керамических мембранах к холодному процессу на органических спиральных мембранах.
Обработка сывороточного ретентата из УФ-установки, содержащего примерно 35 % белка в сухом веществе, может снизить содержание жиров в концентрате сывороточного белка с 7 % до менее чем 0,4 %. Микрофильтрация также повышает концентрацию мембран жировых шариков и большей части бактерий в МФ-концентрате, который собирается и перерабатывается отдельно,
в некоторых случаях этот концентрат высушивается в той же сушилке, что и ИСБ, что приводит к повышенному содержанию жира вКСБ70. Обезжиренный МФ-пермеат направляется во вторую УФ-установку для дальнейшей концентрации, наэтой стадиитакже используется диафильтрация. Как показано на рис. 15.4, предварительно обработанная сыворотка закачивается в установку.
УФ (4), где она концентрируется примерно до 35 % белка в сухом веществе. Этот концентрат закачивается в установку МФ (5), а пермеат после прохождения концентрации обратным осмосом и охлаждения направляется в сборный танк.
Ретентат после МФ-обработки, который содержит основную часть жира и бактерий, собирается отдельно, а обезжиренный пермеат отправляется на дальнейшую ультрафильтрацию и диафильтрацию (6). Полученный концентрат ИСБ затем снова концентрируется, используя НФ с высокой концентрацией (35–37 % сухого вещества), и сушится распылением для уменьшения содержания влаги, которая перед фасовкой не должна быть выше 4 %.

Процесс обезжиривания концентрата сывороточных белков

УФ-ПЕРМЕАТ

УФ-пермеат после получения КСБ и ИСБ может быть высушен распылением или использован для получения лактозы. Данные процессы будут объяснены ниже более подробно.

ИСБ И ПЕРМЕАТ ИЗ ОБЕЗЖИРЕННОГО МОЛОКА

Производство «идеальных» или «натуральных» сывороточных продуктов из обезжиренного молока привлекает все больше внимания из-за уникальных свойств получающихся продуктов, вызванных тем, что само молоко не подвергалось воздействию сычужного фермента, закваски или кислоты. Следовательно, в продукте отсутствуют ГМП (гликомакропептиды), уровень молочной кислоты не превышает естественный, нет разложения белков ферментами закваски и риска воздействия бактериофагов.
Как показано на рис 15.5, обезжиренное молоко сначала подвергается микрофильтрации (1) для отделения казеина (концентрат МФ) от пермеата, содержащего сывороточные белки, лактозу, небелковый азот и золу. Концентрат в жидкой или порошкообразной форме может быть использован в различных продуктах, где полезно обогащение казеином, в том числе в сырах, молочных десертах и напитках.
Затем используется ультрафильтрация – диафильтрация (3), чтобы отделить сывороточный белок (УФ-концентрат) от лактозы, золы и небелкового азота (УФ-пермеат), чтобы получить выход обогащенного белка с> 90 % белка в сухом веществе. После хранения (6) УФ-концентрат может быть подвергнут дальнейшей концентрации до 36–37 % сухого вещества, подвергнут тепловой обработке (10) для получения необходимых качеств и высушен (11) до состояния, при котором влажность не будет превышать 4 %.

Оставшийся пермеат после УФ (4) концентрируется на месте и затем хранится для дальнейшей переработки. Тип мембраны, используемой для повышения концентрации пермеата, зависит от того, будет ли он использован для нормализации содержания белка в сухих молочных продуктах, высушен и будет в дальнейшем использован как пермеат или будет использован при производстве лактозы. Ниже это будет раскрыто более подробно. Молочный УФ-пермеат также вырабатывается при производстве КМБ (концентрата молочного белка), в этом случае обезжиренное молоко направляется непосредственно на УФ-ДФ (3), см. рис. 15.5.

Процесс получения ИСБ и молочного пермеата из обезжиренного молока

ВЫДЕЛЕНИЕ ДЕНАТУРИРОВАННЫХ СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ

В основном сывороточные белки не осаждаются при воздействии сычужного фермента или кислоты. Тем не менее возможно осаждение сывороточных белков с помощью кислоты, если они предварительно были подвергнуты термическому денатурированию. Процесс разделяется на две стадии:

Денатурированные сывороточные белки могут быть смешаны с молоком, предназначенным для производства сыра перед сычужным свертыванием; они захватываются пространственной трехмерной решеткой, образованной молекулами казеина при коагуляции. Это открытие способствовало активному поиску метода осаждения и отделения сывороточных белков, также как и технологии для оптимизации выхода. В некоторых странах добавка денатурированных сывороточных белков в сыр не разрешена законом, иногда речь идет о конкретных видах сыра. Денатурированные белки, будучи добавленными или в результате пастеризации при высокой температуре, влияют как на выход, так и на созревание сыров. На рис. 15.6 показана технологическая линия Centri-Whey для производства денатурированных сывороточных белков. После регулирования уровня рН сыворотка перекачивается через промежуточный танк (1) в пластинчатый теплообменник (2) для регенеративного нагрева. Температура сыворотки поднимается прямым впрыском пара (3) до 90–95 °С, после чего он проходит через трубчатую секцию выдержки (4) со временем выдержки 3–4 мин. На этой стадии для снижения уровня рН вводится кислота. Кислота может быть как органической, так и неорганической (например, молочная кислота или пищевая хлористоводородная/соляная кислота). Те белки, которые могли быть и были модифицированы под действием тепла, осаждаются в трубчатой секции выдержки (4) в течение 60 секунд.
После регенеративного охлаждения примерно до 40 °С осажденные белки отделяются отжидкой фракции в сепараторе-очистителе (6), где удаляются нерастворимые частицы. Очиститель разгружается с интервалами около 3 мин. Собранный белок представляет собой 12–15%-ный концентрат с содержанием чистого белка 8–10 %. Этот метод позволяет выделить 90–95 % коагулируемых белков.
Добавление концентрированных сывороточных белков в молоко, предназначенное для производства сыра (особенно в производстве мягких и полутвердых сыров), вызывает незначительные изменения в характеристиках коагуляции. Структура сгустка улучшается и становится более однородной, чем при обычных методах. Обработанные сывороточные белки являются более гидрофильными, чем казеин. При производстве сыра Камамбер, например, отмечено увеличение выхода продукта на 12 %.

Извлечение денатурированных сывороточных белков

УФ-ПЕРМЕАТ ИЗ СЫВОРОТКИ И ОБЕЗЖИРЕННОГО МОЛОКА

В настоящее время существует небольшой выбор вариантов дальнейшей переработки УФ- пермеата из сыворотки и обезжиренного молока, как показано ниже. Только молочный УФ- пермеат и лактоза могут быть использованы для нормализации молочных сухих продуктов по содержанию белка.
Процессы производства лактозы и сухого пермеата показаны ниже на рис. 15.7.

Некоторые типичные варианты использования УФ-пермеата из сыворотки и молока

ВЫДЕЛЕНИЕ ЛАКТОЗЫ

Лактоза является основным ингредиентом сыворотки. Существуют два основных метода ее выделения в зависимости от исходного сырья:

При использовании обоих методов получается слой мелассы, который может быть высушен и использован в качестве корма для скота. Пищевая ценность продукта может быть значительно повышена, если из мелассы были удалены соли и добавлены высококачественные белки.

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

Цикл кристаллизации определяется следующими факторами:

Некоторые из этих факторов взаимно связаны друг с другом (например, степень насыщения раствора и вязкость). На рис. 15.8 показана технологическая линия для производства лактозы. Сыворотка предварительно концентрируется в вакуум-выпарном аппарате до концентрации 60–62 % сухих веществ и направляется в танки для кристаллизации (2), где в нее добавляется затравка (кристаллы). Кристаллизация происходит медленно в зависимости от предварительно установленной программы температура/время. Танки снабжены охлаждающими рубашками и оборудованием для регулирования температуры охлаждения. Они также снабжены специальными мешалками. После кристаллизации суспензия обрабатывается в декантирующей центрифуге и фильтрующей центрифуге (3), где происходит сепарирование кристаллов, которые высушивают (4) до порошкообразного состояния. После измельчения (обычно в молотковой дробилке) и просеивания лактоза упаковывается (5). Для более простого и эффективного отделения кристаллов лактозы из раствора стартовая кристаллизация должна проводиться таким образом, чтобы размер кристаллов превышал 0,2 мм (чем больше,тем лучше разделение). Степень кристаллизации определяется количеством b-лактозы, превратившейся в требуемую форму a-лактозы, поэтому охлаждение должно проводиться в строго контролируемых, оптимизированных условиях.

Линия производства лактозы

Сепарирование лактозы

Для сбора кристаллов лактозы могут использоваться центрифуги различныхтипов. Одна из них – это горизонтальная декантерная центрифуга (рис. 15.9), которая работает непрерывно и имеет шнековый конвейер для вывода лактозы. Два аппарата устанавливаются последовательно. Лактоза, полученная на первом, проходит вторичное сепарирование на втором. Во время сепарирования посторонние ингредиенты вымываются из лактозы таким образом, что достигается высокая степень очистки. Остаточное содержание влаги в лактозе после второго сепарирования не превышает 9 %, а содержание чистой лактозы в сухом веществе составляет около 99 %.

Сушка

Лактоза высушивается после сепарирования до содержания остаточной влаги 0,1–0,3 % в зависимости от дальнейшего использования продукта. Во время сушки температура не должна превышать 93 °С, так как при более высоких температурах образуется b-лактоза. Время сушки также должно учитываться. Во время быстрой сушки образующийся тонкий слой аморфной (бесформенной некристаллической) лактозы способствует формированию α-кристаллогидрата, что в дальнейшем может привести к образованию комков. Обычно сушку производят в сушильном аппарате с псевдоожиженным слоем. Поддерживается температура 92 °С, время сушки составляет 15–20 мин. Высушенный сахар транспортируется воздухом при температуре 30 °С, который также охлаждает сахар.
Кристаллы обычно перемалывают в порошок сразу после сушки и расфасовывают.

РАФИНИРОВАНИЕ ЛАКТОЗЫ

В некоторых случаях требуется более высокая степень чистоты продукта (например, при производстве фармацевтических препаратов). Рафинирование лактозы также может улучшить выход лактозы в процессе производства.
Обычный метод производства лактозы для фармацевтики включает повторное растворение лактозы после декантера с содержанием 60 % сухого вещества в умягченной воде с рН 4 при температуре, близкой к 100 °C, после чего смешивают с активированным углем и дополнительно фильтруют. После фильтрации раствор лактозы поступает втанк, где происходит рекристаллизация, после чего его сепарируют, сушат, перемалывают и упаковывают. Это дорогостоящий процесс, при котором требуется удвоение количества оборудования для обеспечения непрерывности процесса, а активированный уголь и фильтрующий агент уходят в отходы.
С недавних пор альтернативные процессы, включающие непрерывную декальцинацию и удаление рибофлавина (причину желтого оттенка лактозы), при использовании колонны с регенерируемым активированным углем позволяют получить белую рафинированную лактозу с меньшими затратами. Эти процессы даже позволяют получить лактозу фармацевтического качества после добавления еще одной процедуры декантирования и промывания.

СУХОЙ ПЕРМЕАТ

Вместо получения лактозы из УФ-пермеата можно производить сухой пермеат с помощью процесса, показанного на рис. 15.10. Сухой пермеат в последнее время все более широко применяется для производства корма для скота и пищевых продуктов, где не требуется лактоза высокой чистоты, и процент золы в пермеате считается допустимым. Обычно этот вариант, не требующий больших вложений, не вызывает проблем, связанных с утилизацией маточного раствора или «мелассы», и имеет почти 100%-й выход лактозы в основной продукт.

Функциональные свойства, такие как сыпучее состояние, неслипаемость, цвет и вкус в течение длительного сроках ранения, очень важны для сухого пермеата, и условия производства должны быть тщательно подобраны с учетом этих требований.

УФ-пермеат сначала концентрируется (1) до 20–25 % сухого вещества, далее поступает в MVR испаритель и быстро охлаждается (2) для инициирования спонтанного образования кристаллов лактозы, а затем хранится в условиях с регулируемой температурой в системах кристаллизации особой конструкции (3), чтобы добиться высокого процента кристаллизации лактозы (> 75 %). Спустя примерно 4 часа кристаллизованный пермеат подается в распылительную сушилку, оборудованную ремнем синхронизации, где сушится в условиях, способствующих кристаллизации остатков лактозы (> 95 %), для получения сыпучего негигроскопичного продукта. После этого продукт хранится (5) не менее 6 часов для окончания процесса кристаллизации, после чего фасуется в мешки по 25 кг или автоцистерны.

Также используются альтернативные процессы, позволяющие получить высокую концентрацию пермеата > 80 % сухого вещества и непрерывную кристаллизацию перед высушиванием. Высокие температуры, необходимые для облегчения работы с очень вязким концентрированным пермеатом, следует подбирать очень осторожно, так как они могут отрицательно сказаться на качестве продукта, в первую очередь на его цвете и вкусе.

Степень фильтрации ингредиентов нормальной сладкой сыворотки при нанофильтрации

Процесс производства сухого пермеата

ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ (УДАЛЕНИЕ СОЛЕЙ)

Поскольку сыворотка имеет достаточно высокое содержание солей (около 8–12 % в пересчете на сухой остаток), ее пригодность в качестве пищевого продукта ограничена. Но после деминерализации может, однако, открыться широкое поле для применения сыворотки, которая была частично (на 25–30 %) или в значительной степени (на 90–95 %) деминерализована. Частично деминерализованный концентрат сыворотки может использоваться, например, при производстве мороженого, хлебобулочных изделий и даже кварка, в то время как высокодеминерализованная сухая сыворотка, или концентрат, может быть использована при изготовлении продуктов детского питания, а также очень многих других продуктов.

ПРИНЦИПЫ ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ

Деминерализация высокой степени основана на применении одного из двух методов:

ЧАСТИЧНАЯ ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ НФ

При использовании специальной мембраны обратного осмоса небольшие частицы, такие как некоторые моновалентные ионы, например, ионы натрия, калия, хлора, и не большие органические молекулы, такие как мочевина и молочная кислота, могут пройти сквозь мембрану вместе с водным пермеатом. Такой мембранный процесс известен под разными названиями, такими как ультраосмос, «ослабленный» обратный осмос и нанофильтрация (НФ).
В настоящее время чаще всего используются спиральные мембраны, обладающие большей компактностью. Дополнительная информация о таких мембранах приведена в главе 6.4
«Мембранная технология».
Примеры скоростей фильтрации ингредиентов обычной сладкой сыворотки при нанофильтрации приведены в таблице 15.5.
Как показывает таблица, снижение содержания хлоридов всладкой сыворотке может достигать 70 %, а натрия и калия – 30–35 %. Причиной такой разницы в концентрациях ионов является необходимость поддержания электрохимического баланса между положительно и отрицательно заряженными ионами.

Важным аспектом нанофильтрации при обработке сыворотки является то, что утечку лактозы необходимо свести к минимуму (менее 0,1 %), чтобы избежать проблем с высокой биологической потребностью в кислороде (БПК) в отработанной воде (пермеате). Установка оборудования НФ на линии обработки сыворотки может потребоваться в следующих ситуациях:

ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ

ЭЛЕКТРОДИАЛИЗ

Электродиализом называется перенос ионовчерез неселективные полупроницаемые мембраны под действием постоянноготока и приложенной разницы потенциалов. Используемые мембраны имеют функции обмена как анионов, так и катионов, что позволяет при электродиализе снизить минеральное содержание в обрабатываемой жидкости (например, морской воде или сыворотке). Два электрода на концах батареи элементов имеют раздельные каналы для омывания, как показанона рис. 15.11, через которые циркулирует отдельный подкисленный поток, защищающий электроды от химического воздействия.
При обработке сыворотки входящая сыворотка и подкисленный рассол проходят через чередующиеся ячейки батареи, чья конструкция может быть сравнена с конструкцией пластинчатого теплообменника или пластинчатого модуля ультрафильтрации. На рис. 15.11 приведена схема устройства электродиализной установки. Она состоит из набора отсеков, разделенных чередующимися катионными и анионными обменными мембранами, которые располагаются на расстоянии не более 1 мм друг от друга. В крайних отсеках находятся электроды. Между каждой парой электродов может находиться до 200 таких ячеек.

Батарея ячеек для электродиализа
A = анионы = отрицательно заряженные
C = катионы = положительно заряженные
DC = постоянный ток

Принцип работы

Чередующиеся ячейки в блоке электродиализа работают, соответственно, как ячейки разбавления и концентрирования. Сыворотка проходит через ячейки разбавления, а 5%-й рассол (раствор- носитель) – через ячейки концентрирования.
Когда постоянный ток (DC) подается на электроды на концах блока, катионы стараются переместиться к катоду, а анионы – к аноду, как показано на рис. 15.11. Тем не менее свободное перемещение ионов невозможно, поскольку мембраны действуют как барьеры для ионов одноименного с ними заряда. Анионы могут проходить через анионную мембрану, но останавливаются катионной мембраной.
И наоборот, катионы могут проходить через катионную мембрану, но останавливаются анионной мембраной. В результате происходит снижение концентрации ионов в ячейках разбавления (в сыворотке). Сыворотка, таким образом, деминерализуется до уровня, который зависит от содержания золы в сыворотке, времени ее нахождения в установке, плотности тока и вязкости жидкости.
Установка для электродиализа может работать как в непрерывном режиме, так и в периодическом. Периодическая система, которая часто используется для деминерализации свыше 70 %, может состоять из одного набора мембран, в котором обрабатываемая жидкость, то есть сыворотка, циркулирует до достижения требуемого уровня содержания солей. Этот уровень определяется по электропроводности обрабатываемой жидкости. Время нахождения жидкости втакой системе может составлять 2–3 часа для 90 % деминерализации при 10–15 °С. При этом желательна предварительная концентрация сыворотки до 20–30 % сухих веществ с целью снижения расхода электроэнергии и увеличения производительности. Перед загрузкой в установку для электродиализа концентрированную сыворотку следует очищать.
Обрабатываемая жидкость в ходе процесса нагревается, поэтому необходим этап охлаждениядляподдержаниятребуемойрабочейтемпературы. При непрерывном производстве, использующем батареи мембран, соединенных последовательно, время выдерживания может быть сокращено до 10–40 минут. Максимальный уровень деминерализации на подобной установке обычно не превышает 60–70 %. Что касается производительности, то площадь установленных мембран в установке непрерывного действия значительно больше, чем в установке периодического действия.
Установка для электродиализа может быть легко автоматизирована и снабжена системой программируемой безразборной мойки. Процедура мойки обычно включает в себя промывку водой, промывку щелочным раствором (до рН 9), промывку водой, промывку соляной кислотой (рН 1) и заключительную промывку водой. Обычно программа мойки занимает 100 мин.

Электропитание и автоматизация

В установке для электродиализа используется постоянный ток, поэтому требуется наличие силового оборудования для регулировки тока в диапазоне от 0 до 185 А и напряжения в диапазоне от 0 до 400 В. Расход, температура, электропроводность и рН обрабатываемого продукта и технической воды, давление подачи продукта, разница давления между текущей жидкостьюиячейками установки,атакже напряжение на каждой ячейке установкиотображаются и контролируются в ходе работы.

Факторы, ограничивающие использование электродиализа

Основным ограничивающим фактором для использования электродиализа в молочном производстве является стоимость замены мембран, прокладок и электродов, которые составляют 35–40 % от общих эксплуатационных расходов завода. Замена бывает необходима вследствие засорения мембран, которое, в свою очередь, вызывается:

Первая проблема может быть отчасти устранена при правильном подборе профиля потока на поверхности мембраны и регулярной мойкой кислотой. Осаждение белков является основным фактором, снижающим срок службы анионных мембран. В основе этой проблемы лежит следующее: в сыворотке с нормальным значением рН сывороточные белки можно рассматривать как большие отрицательно заряженные ионы (анионы), которые перемещаются в растворе под действием электрического поля. Эти молекулы слишком крупные, чтобы пройти через мембраны анионного обмена, поэтому они образуюттонкий белковый слой на поверхности мембраны со стороны секции, по которой проходит сыворотка. Для удаления этих отложений с мембраны можно использовать, например, технологии изменения полярности.
Хотя при частой мойке растворами с высоким значением рН удаляется большая часть отложений, через каждые 2–4 недели рекомендуется проводить разборку установки для ручной мойки. Стоимость обработки электродиализом в большой мере зависит от степени деминерализации.Увеличение этой степени последовательно с 50 до 75 % и до 90 % каждый раз поднимает стоимость обработки вдвое. Это означает, что производственные расходы для продукта, деминерализованного на 90 %, в 4 раза больше, чем для продукта, деминерализованного на 50 %; причиной этого является снижение производительности установки при 90 % деминерализации. В стоимость работы установки также входят обработка водой, химическими соединениями, потребляемая электроэнергия и пар. Обработка отработанной воды является особо сложной задачей. В процессе обработки до 90 % деминерализации лактоза «вытекает» сквозь мембраны в количестве 7–10 %. Фосфаты, удаленные из сыворотки, также накапливаются в отработанной воде. Стоимость электроэнергии составляет 10–15 % от производственных затрат, в то время как химикаты, используемые в производстве, в основном соляная кислота, составляют менее 5 %. Стоимость пара, используемого для предварительного нагрева продукта, и стоимость охлаждения для поддержания температуры обработки составляет 10–15 % в зависимости от уровня деминерализации.
Электродиализ является наилучшим методом для деминерализации до уровня 70 %, где он успешно конкурирует с методом ионного обмена.

ИОННЫЙ ОБМЕН

Катионный обмен R – H + Na+ = R – Na + H+ смола в форме H+

Анионный обмен R – OH + Cl– = R – Cl + OH– смола в форме OH–

Колонна с катионообменной смолой до и после регенерации кислотой

Характеристики ионообменных смол

Промышленные ионообменные смолы сегодня производятся из полимерных материалов, образующих пористую структуру. Обычно для этого используется полистирол/дивинилбензол и полиакрилаты. Функциональные группы химически связаны с матричной структурой.Типовыми группами являются:

Как сильные основные,так и кислотные обменные смолы являются полностью ионизированными на всем рН-интервале от 0 до 14. Слабоосновные и кислотные обменные смолы имеют ограниченную зону рН, где они проявляют активность. Слабые кислотные обменные смолы обычно не используются при низком значении рн (0–7), поскольку карбоксильная группа в основном представлена в свободной кислотной форме, что определяется константой кислотно-основной диссоциации (часто выражается как рКа – отрицательный десятичный логарифм константы диссоциации). При значениях рН выше рКа карбоксильные группы находятся в форме соли и могут участвовать в ионообменных реакциях. И наоборот, слабоосновные анионные смолы активны только в нижнем рН-диапазоне 0–7.
С точки зрения упрощения процедуры регенерации предпочтительно везде, где возможно, использовать слабые смолы. Их можно регенерировать кислотой/основанием соответственно при превышении теоретически требуемого значения всего на 10–50 %. Для сильных кислот требуется превышение содержания кислоты/основания на 300–400 % по сравнению с теоретическим значением регенерации. Для деминерализации, согласно традиционной методике, сильнокислотная катионообменная смола, регенерированная ионами водорода, используется совместно со слабоосновной анионообменной смолой, работающей в свободной гидроксильной форме. Нельзя использовать слабокислотную анионообменную смолу вместо сильной, поскольку устанавливается благоприятное равновесие для связывания катионов водорода и гидроксильных групп.

Другими важными характеристиками ионообменных смол, которые в дальнейшем не рассматриваются, являются:

Ионообменные процессы при деминерализации

Для обработки воды деминерализация методом ионного обмена применялась давно, но она была адаптирована и для деминерализации сыворотки. По составу сыворотка не является однородным продуктом. Кислая сыворотка, полученная при производстве казеина/творога, имеет рН 4,3–4,6, в то время как рН сладкой сыворотки составляет 6,3–6,6. Основное различие между этими двумя типами сыворотки, помимо кислотности, это высокое содержание фосфата кальция в кислой сыворотке. Для вычисления степени минерализации сыворотки в качестве основы удобно использовать катионы, поскольку анионы, то есть цитраты и фосфаты, задействуются в протеолитических реакциях. Это затрудняет вычисление содержания конкретного иона в растворе. Типовое значение содержания катионов в сладкой и кислой сыворотках показано в таблице 15.6.
Сыворотку можно охарактеризовать как жидкость с высоким содержанием солей, что, в свою очередь, приводит к снижению продолжительности циклов ионного обмена. Это, в свою очередь, отражается в больших затратах на восстановительные химикаты, если они не регенерируются.

Содержание катионов в сладкой и кислой сыворотках

Традиционный ионный обмен, используемый при деминерализации

На рис. 15.13 показана простая установка для деминерализации, работающая по принципу ионного обмена. Сыворотка сначала попадает в сильную катионообменную смолу с ионами водорода и идет далее в анионный обменник, где используется слабоосновная анионообменная смола в форме свободного основания. Ионообменные колонны промываются и регенерируются отдельно друг от друга разбавленной соляной кислотой и гидроксидом натрия (или аммония). Раз в день колонны дезинфицируются раствором с невысоким содержанием активного хлора. При деминерализации происходят следующие суммарные реакции (NaCI использованав качестве примера любой другой соли,содержащейся в сыворотке, a R представляет нерастворимую смолу).

Различные потоки в процессе ионного обмена включают следующие шаги:

Установка для деминерализации подсырной сыворотки обычным методом ионного обмена

Ионообменные колонны часто изготавливают из низкоуглеродистой стали, покрытой резиной, чтобы избежать проблем, связанных с коррозией. Для анионного обмена используются колонны конической формы, чтобы учесть набухание смолы при переходе из формы свободного основания в форму соли. Противоток часто используется для регенерации катионообменной смолы. Это означает,чтоесли сыворотка движется сверху вниз,торегенерация происходит снизу вверх.Таким образом, на 30–40 % снижается расход регенерирующих химикатов, но это происходит за счет более сложной конструкции. Установка может быть легко автоматизирована. Для непрерывной обработки сыворотки необходимо использовать 2 или 3 параллельные ионообменные системы. Продолжительность нормального цикла составляет 6 часов, 4 из которых необходимы для регенерации.

Производственные ограничения

Сыворотка – это жидкость с высоким содержанием солей, что уменьшает срок работы между регенерациями. Это также означает большой расход регенерирующих химикатов и высокое содержание солей в отработанной жидкости, включающее удаленные минеральные вещества и неизбежный избыток регенерирующих химических реагентов. Расход промывочной водытакже значителен, особенно при вымывании излишка гидроксида натрия из слабоанионной смолы. Потери сывороточных белков в колоннах происходят вследствие денатурации/абсорбции. Это вызвано значительными колебаниями уровня рН в сыворотке во время процесса ионного обмена. Потребление восстанавливающих химических реагентов составляет 60–70 % от стоимости
производства.
Процесс предназначен для деминерализации до уровня 90 %, но можно обеспечить любую степень деминерализации при использовании системы байпасирования.
Что происходит с сухими веществами сыворотки для различных вариантов смеси продуктов приведено на рис. 15.14.

Чем становятся сухие вещества в сыворотке для различных вариантов смеси продуктов

Хроматографическое удаление лактопероксидазы и лактоферрина

В целом использование натуральных биологически активных веществ представляет особый интерес для продуктов детского питания, оздоровительных продуктов питания, косметических кремов и зубных паст. Примерамитаких компонентов являются биологически активные протеины лактопероксидаза (ЛП) и лактоферрин (ЛФ), которые присутствуют в сыворотке в небольших концентрациях, обычно 20 мг/л ЛП и 35 мл/л ЛФ. Для выделения ЛП и ЛФ из подсырной сыворотки обычно используют хроматографию.
Основополагающий принцип, используемый в процессе, заключается в том, что ЛП и ЛФ имеют изоэлектрические точки в щелочной области, то есть эти белки имеют положительный заряд в сладкой сыворотке с нормальным рН 6,2–6,6. Остальные белки сыворотки, например, b-лактоглобулин, a-лактальбумин и альбумины сыворотки крови, имеют при том же рН отрицательный заряд. Поэтому наиболее подходящий процесс отделения ЛП и ЛФ – это пропускание сыворотки через специальную катионообменную смолу для селективной адсорбции. Молекулы ЛП и ЛФ при взаимодействии зарядов связываются с отрицательно заряженными функциональными группами катионного обменника, что приводит к фиксации этих молекул на ионообменной смоле, в то время как остальные сывороточные белки проходят сквозь ионообменник, поскольку имеют отрицательный заряд. Для использования этого процесса в промышленных масштабах он должен отвечать некоторым основным требованиям.

Одно из них – это необходимость использования сыворотки без нерастворимых включений для поддержания высокой скорости потока во время загрузки, поскольку через ионообменную смолу для достижения насыщения должны пройти очень большие объемы сыворотки. Микрофильтрация (МФ) с порами размером 1,4 мкм при равномерном трансмембранном давлении зарекомендовала себя как хорошая технология получения сыворотки без твердых включений. Постоянный поток 1200–1500 л/м 2 /час без проблем поддерживается в течение 15–16 часов. При подобной предварительной обработке сыворотки можно избежать нарастания обратного давления в ионообменной колонне.

Ионообменная смола до насыщения способна поглотить 40–45 г ЛП и ЛФ на литр смолы. При объеме смолы 100 л можно обработать почти 100 000 л сыворотки за один цикл. При правильно подобранных условиях вымывания адсорбированных биологически активных белков из колонны можно получить очень чистые фракции ЛП и ЛФ. На этом этапе используются растворы солей с различными концентрациями. Эти белки присутствуют в промывном растворе в достаточно высокой концентрации порядка 1 % от веса. При ионном обмене концентрация ЛП и ЛФ повышается почти в 500 раз по сравнению с исходной сывороткой. При дальнейшей обработке промывного раствора на установках ультрафильтрации и диафильтрации получают очень чистый белковый продукт –с чистотой около 95 %. Наконец, после стерильной фильтрации в поперечном микрофильтре с порами 0,1–0,2 мкм концентрированные белки подвергают распылительной сушке. Весь процесс показан на рис. 15.15.

ПЕРЕРАБОТКА ЛАКТОЗЫ

ГИДРОЛИЗ ЛАКТОЗЫ

Лактоза – это дисахарид, состоящий из моносахаридов, глюкозы и галактозы (как показано на рис. 15.16). Лактоза существует в двух изомерных формах: a-лактоза и b-лактоза.

Они отличаются друг от друга пространственным расположением гидроксильной группы по отношению к первому атому углерода в молекуле глюкозы, а также, помимо прочего:

Лактозу можно расщепить гидролитически, то есть соединением с водой, и с помощью ферментов. Расщепляющий лактозу фермент b-галактозидаза относится к группе гидролаз. На рис. 15.16 показан процесс ферментативного расщепления лактозы на галактозу и глюкозу. Лактоза не такая сладкая, как другие типы сахаров. На рис. 15.17 показана относительная степень сладости различных типов сахара. Гидролиз лактозы приводит к значительному повышению сладости продукта.
У некоторых людей отсутствует фермент, расщепляющий лактозу, поэтому они не могут употреблять молочные продукты в больших количествах. Это называется «непереносимостью лактозы». Гидролиз лактозы, содержащейсявмолочных продуктах, даетэтим людям возможность использовать высокоценные белки, витамины и т. д., присутствующие в молочных продуктах. Некоторые пороки, такие как песчанистая консистенция мороженого (кристаллизация лактозы), при гидролизе лактозы практически устраняются.

Блок-схема удаления лактопероксидазы (ЛП) и лактоферрина (ЛФ) из сыворотки

Источник