4.3 Біологічні методи обробки вторинної молочної сировини
4.3.1 Обробка мікроорганізмами
4.3.2 Обробка протеолитическими ферментними препаратами
У процесі промислової переробки молока на масло, сир, сир отримують побічні продукти - знежирене молоко, сколотини і молочну сироватку, так зване "вторинне молочну сировину". За своїми біологічними властивостями вторинну молочну сировину не поступається цілісного молока. У цілісному і знежиреному молоці, а також в пахте міститься однакова кількість білків (азотистих речовин) - 3,2%, лактози - 4,7% і мінеральних речовин - 0,7%, в молочній сироватці - відповідно 0,8; 4,8 і 0,5%. Найбільш цінними компонентами вторинного молочної сировини є білки, молочний жир, вуглеводи, мінеральні солі. У ньому містяться також вітаміни, ферменти, органічні кислоти та інші речовини, які переходять з молока.
В даний час велика увага приділяється більш повноцінному і раціонального використання всіх складових частин молока в процесі його промислової переробки. Це обумовлено рядом причин.
У більшості випадків заходи, спрямовані на економну, раціональну і глибоку переробку сільськогосподарської сировини, зокрема молока, економічно вигідніші, ніж додаткове отримання еквівалентної кількості цієї сировини в сільському господарстві. Крім того, в більшості країн світу спостерігається дефіцит харчових білків. Поряд з кількісним дефіцитом все більшу роль відіграє неповноцінність їх якості (в основному, амінокислотного складу).
Найбільш повно вимогу оптимального змісту цінних компонентів відповідають маложирні продукти, отримані з знежиреного молока, сколотин і молочної сироватки. Так, наприклад, сухі речовини молочної сироватки містять 71,7% лактози, 14% азотистих речовин, 7,7% мінеральних речовин, 5,7% жиру, 0,9% інших речовин.
Відмінною особливістю молочних білків є також те, що при їх розщепленні утворюються пептиди і інші компоненти, які всмоктуються безпосередньо в кров. Засвоюваність молочних білків людським організмом практично повна. Рослинні білки такою властивістю не володіють. За амінокислотним складом білки молока рівноцінні білкам м'яса, проте на відміну від них не містять пуринових підстав, надлишок яких шкідливо впливає на обмін речовин в організмі.
Значні обсяги, поживна і біологічна цінність обумовлюють необхідність збору та використання знежиреного молока, сколотин і молочної сироватки. Повний і раціональне використання вторинної молочної сировини може бути досягнуто тільки на основі його промислової переробки в харчові продукти, медичні препарати, кормові концентрати і технічні напівфабрикати.
У нашій країні накопичено значний досвід промислової переробки і використання вторинної молочної сировини: уточнені і поглиблені дані по харчової та біологічної цінності вторинної молочної сировини і продуктів з нього; розроблені основні технологічні процеси виділення і використання молочного жиру, виробництва сухих і згущених концентратів; відпрацьовані деякі напрямки біологічної обробки вторинної молочної сировини на харчові та кормові цілі; розроблена технологія виділення, обробки і сушки білків молока і їх використання в ковбасному і кондитерському виробництві; створена технологія концентрату з молочної сироватки для виробництва безалкогольних прохолодних напоїв; поліпшена техніка та технологія виробництва молочного цукру. Розширюється виробництво різноманітних наліткі зі сколотин і знежиреного молока, випуск низкожирной продукції, молочно-білкових концентратів.
Використання цих продуктів в народному господарстві дозволяє заощадити борошно, буряковий цукор, фруктові соки, м'ясо, натуральне молоко, поліпшити біологічну цінність і збільшити обсяги випуску харчових продуктів. На ряді підприємств молочної промисловості країни впроваджена безвідходна технологія переробки молока з комплексним використанням усіх його складових частин.
Освоєно і постійно збільшуються обсяги вироблення замінників цільного молока (ЗЦМ) для молодняку сільськогосподарських тварин з використанням знежиреного молока і молочної сироватки.
Нові технологічні процеси передбачають повне використання всіх складових частин молока, комплексну його переробку в різні харчові і кормові продукти та напівфабрикати. На підприємствах створюються спеціалізовані цехи і ділянки по переробці вторинної молочної сировини. Розробляються комплекси обладнання та технологічні лінії з переробки знежиреного молока, сколотин і молочної сироватки з використанням традиційних і нових методів обробки, таких як електродіаліз, зворотний осмос, ультрафільтрація, ферментативний каталіз. Нове в науці і техніці враховується при розробці типових проектів або проектів реконструкції підприємств молочної промисловості.
За кордоном в останнє десятиліття намітилася чітка тенденція до збільшення виробництва і споживання низкожирних молочних продуктів, при виробленні яких широко використовується вторинну молочну сировину. З знежиреного молока, сколотин і молочної сироватки виробляється різноманітний асортимент наліткі для безпосереднього споживання і напівфабрикатів для виготовлення десертів, пудингів, морозива, желіровать продуктів. Розширюються біологічні методи обробки сироватки, такі як гідроліз лактози до більш солодких моносахаров, що розширює сферу її застосування в кондитерських виробах, морозиві та напоях. На кормові цілі знежирене молоко і молочна сироватка направляються в обробленому вигляді (згущення, сушка, біологічна конверсія) переважно на виробництво замінників цільного молока для молодняка сільськогосподарських тварин і комбікормів-стартерів.
Однак в цілому проблема повного та раціонального використання вторинної молочної сировини не вирішена як у нашій країні, так і за кордоном. Значні обсяги знежиреного молока повертаються для згодовування тваринам, а частина молочної сироватки не використовується.
Використання вторинних ресурсів сировини молочної промисловості є загальнодержавним завданням, оскільки при їх переробці може бути отримано значну кількість повноцінних харчових продуктів, технічних напівфабрикатів, кормових виробів [1].
1. Відходи молочної промисловості
Основним відходом молочної промисловості є сироватка, яка виходить в результаті переробки цільного і знежиреного молока на сир, сир і технічний казеїн. Хімічний склад сироватки показаний в табл.1. Його значні коливання залежать від складу вихідної сировини і способу відділення білка.
Основні компоненти сироватки (жир, молочний цукор, білок, солі) особливо цінні тим, що знаходяться в дрібнодіспергіроване стані, внаслідок чого найбільш легко засвоюються організмом. У сироватці знаходяться легко засвоювані організмом білки - альбумін і глобулін, а також цінні для організму фосфоліпіди і вітаміни. Якщо калорійність молока прийняти за 100%, то калорійність підсирної сироватки становить 37, а сирною 34%. Залежно від виду і типу продукту, що виробляється змінюється кількість що виходить сироватки:
Кількість получающейся сироватки в середньому,%
Тверді сири жирні
Тверді сири напівжирний
Тверді сири худі
На 5 - 7% менше, ніж при виробленні твердих сирів
На основі розрахунку встановлено, що підприємства молочної промисловості при виробництві сиру, сиру і казеїну отримують сироватки близько 4 млн. Т. Кормова цінність сироватки становить понад 500 тис. Т кормових одиниць. [1]
Основними причинами неповного використання сироватки є різка сезонність в її отриманні, швидка псування і недостатня стійкість вироблених з неї продуктів, віддаленість отримання сировини від місць збуту цих продуктів, порівняно висока вартість кормової одиниці сироватки і труднощі, пов'язані з її транспортуванням [2].
2. Використання сироватки за кордоном
Використання відходів молочної промисловості за кордоном в різних країнах по-різному. Найбільший інтерес представляє досвід використання відходів в США, ФРН та деяких інших країнах.
У штаті Вісконсін (США), в якому отримують найбільшу кількість сироватки, в 1953 г.29% від річного її кількості, що становить 2633 т, перероблено на молочним цукор і згущене або суху сироватку. Заборона спуску сироватки в каналізацію сприяло збільшенню кількості переробляється сироватки.
Такому напрямку в використанні відходів молочної промисловості сприяли концентрація виробництва на більш великих заводах і значний технічний прогрес в області вдосконалення устаткування, яке застосовується для виробництва побічних продуктів з відходів молочної промисловості. ипарние апарати, що працюють з примусовою циркуляцією, забезпечують високу швидкість випаровування, гарантують продукт від пригорання до поверхні нагрівання і працюють з мінімальними втратами на винесення.
На великих підприємствах зазвичай встановлюються випарніапарати безперервної дії. У США також широко поширена сушка на плівкових двовальцові сушарках.
Тунельний спосіб сушіння сироватки використовується для виробництва корму для тварин і полягає в згущенні сироватки під вакуумом до змісту 70%, сухих речовин, внесення затравки і витримування її для кристалізації молочного цукру з наступним сушінням його і помелом.
Пил з відпрацьованого повітря з вежі і камер досушування вловлюється через систему циклонів, направляється в резервуар з водою і використовується для кормових цілей.
З згущеної сироватки виробляють суху, що містить 92 - 94% сухих речовин, 68 вологи, 65 - 68 молочного цукру і 4 - 5% жиру. Сухі молочні продукти можна безпосередньо згодовувати худобі, проте доцільніше при їх висушуванні додавати висівки, буряковий жом, барду, овочеву стружку і ін. Можна виготовляти напівтвердий корм (в бочках), а також сухий в порошку або брикетах.
При виробленні сухого корму сироватку згущують до концентрації 60-65% сухих речовин, а потім поміщають в сушарку, перемішують з висівками, зневоднюють. Відруб вносяться з розрахунку отримання в кормі 90% сухих речовин. Сухі сироваткові висівки містять білка 14; жиру 2 - 3,5; вуглеводів 56 - 60; клітковини 6 - 8; золи 6 - 8 і вологи до 10%.
В Англії сироватка використовується на вироблення лактози, яка застосовується у фармацевтичній промисловості, і на виробництво сухої сироватки.
Розроблено технологію виготовлення ацидофільною бактеріальної маси, а також спеціальних біологічних препаратів. Сироватка може використовуватися як середовище для вирощування кефірних грибків. За даними польських дослідників, оптимальні умови для їх вирощування наступні: температура культивування 25 ° С, рН середовища 6,5. Для нейтралізації молочної кислоти в сироватку додають крейду (СаСО3). У цих умовах використання сухої речовини сироватки становить 16, лактози - 23%. Вихід біомаси кефірних грибків (на суху речовину) - 11 г / л сироватки. Білки сироватки можуть бути використані як головний живильний компонент в концентрованих кормах.
У Данії білок з сироватки виділяється центрифугуванням за наступною схемою. Свіжа сироватка з приймача засмоктується в вакуум-камеру, в якій підтримується вакуум 408 - 535 мм рт. ст. Для видалення вуглекислого газу і повітря. Потім сироватку спеціальним насосом подають у трисекційний пластинчастий апарат, де вона нагрівається послідовно до 65, а далі до 93 ° С. Гаряча сироватка витримується в приймальнику протягом 20 хв. при безперервному перемішуванні. Виділилися за цей час затверділі білки відділяються в автоматично розвантажується центрифузі.
У Румунії згущене сироватку направляють в спеціальні ванни, де обробляють гострою парою для осадження альбуміну і фільтрують. Потім сироватка повторно надходить в вакуум-апарат і згущується до необхідної для подальшої кристалізації концентрації. При цьому