Состав молочно-белковых концентратов

Имеются разработки по коагуляции белков молока 20%-ным раствором лактата кальция (кальций молочнокислый) при температуре 90-96ºС с дозировкой 25-50мл раствора на 1 л обезжиренного молока. При этом выделяется 97,5±0,5% белков диетического назначения. Аналогичный процесс происходит при введении в нагретое свыше 95°С обезжиренное молоко сильных кислот (термокислотная коагуляция), например соляной. Это направление разработано за рубежом, в частности в США E.С.Скоттом.

Особый интерес представляют растворимые формы молочного белка, технология которых разработана Н.К. Растросой (МГУПБ), а так же исследования ВНИМИ (В. Д. Харитонов) по получению молочного белка в гель-форме. Эти разработки полностью соответствуют мировым тенденциям по механизированному производству растворимых копреципитатов.

Казеин. Сущность технологии заключается в обеспечении кислотной или сычужной коагуляции казеина с последующим отделением осадка, его промывкой, обезвоживанием и сушкой.

Технологический процесс производства казеина включает следующие операции (блоки): приемку и подготовку исходного сырья – обезжиренного молока, реагентов и вспомогательных материалов, в том числе промывной воды, коагуляцию казеина; отделение молочной (казеиновой) сыворотки; промывку и обезвоживание казеинового зерна (фильтрация, прессование, центрифугирование); измельчение казеиновой массы (гранулирование); сушку казеиновых гранул; фасование, упаковывание и хранение.

Казеин получают периодическим и непрерывным способами с обеспечением качества по требованиям потребителей и стандарту ММФ.

Для производства казеина высокого качества при любом способе его получения необходимо доброкачественное обезжиренное молоко с кислотностью не выше 21°Т, массовой долей жира не более 0,05 % и минимальной бакобсемененностью. Обезжиренное молоко пастеризуют при температуре 72–74°С с выдержкой 15–20 с и охлаждают до 30–39°С. Следует обратить внимание на строгое соблюдение режима пастеризации, так как повышение температуры приводит к реакции меланоидинообразования белков и лактозы, что придает готовой продукции желтый и даже коричневый цвет.

Для получения казеина пищевых категорий качества, особенно при поставках на экспорт, наряду с пастеризацией рекомендуется проводить микрофильтрацию обезжиренного молока.

При периодическом способе казеин коагулируют (осаждают) тремя способами: внесением фермента, сквашиванием заквасками чистых культур и внесением реагентов (молочной, соляной, серной, уксусной и др. кислот).

По первому способу в обезжиренное молоко с температурой 34±1°С вносят соли кальция (200–400 г на 1000 кг смеси в виде 35±5 % водного раствора) и молокосвертывающий фермент. Для улучшения процесса коагуляции рекомендуется кроме солей кальция вносить и закваску молочнокислых бактерий (3–5 % к объему смеси). Количество фермента рассчитывают исходя из времени коагуляции казеина и образования молочного сгустка – 30±10 мин. Смесь тщательно перемешивают в течение 3–5 минут и оставляют в покое для обеспечения коагуляции казеина. Механизм коагуляции казеина аналогичен гелеобразованию, рассмотренному в сыроделии. Полученный сгусток разрезают, измельчают до размера зерен 4–6 мм, нагревают до 60°C и вымешивают в течение 15–20 мин, что обеспечивает инактивацию фермента и необходимую степень обезвоживания частиц (зерен) скоагулировавшего казеина.

По второму способу в обезжиренное молоко при температуре 25–30°С вносят закваску чистых культур молочнокислых бактерий в количестве 3–5% к массе исходного сырья, смесь тщательно перемешивают и оставляют в покое на 10-12 ч для коагуляции казеина (образования сгустка). Механизм кислотной коагуляции казеина под действием молочной кислоты, образующейся в результате молочнокислого брожения, протекает следующим образом. В начальный период сквашивания обезжиренного молока происходит агрегация частиц казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК) в результате потери ими отрицательных зарядов Н-ионов молочной кислоты. Это явление хорошо наблюдается в электронном микроскопе. По мере увеличения количества молочной кислоты активная кислотность приближается к изоэлектрической точке казеина (рH 4,6) происходит т.н. "химическое разложение ККФК", высвобождаются свободный казеин и минеральная часть комплекса в виде лактатов и фосфатов кальция:

[ККФК] + C₃Н ₆О₂ ® Осадок казеина [R] + Лактат Са + Фосфат Са

молочная

кислота

В результате коагуляции образуется сгусток казеина, из которого можно удалить направленной промывкой балластные вещества – лактозу и минеральные соли, что определяет качество готового продукта.

Контроль процесса ведут по кислотности – оптимум соответствует 80–90°Т и пробе на излом – четкие грани и прозрачная сыворотка зеленоватого цвета. Сгусток разрезают на кубики (зерно) и медленно нагревают до 40–50°С, повышая температуру примерно на 1°С в мин. Нагретое зерно вымешивают, измельчая до размера 4–5 мм и одновременно повышая температуру массы до 60–65°С. Затем нагревание прекращают, массу вымешивают еще 10–15 мин. Готовность зерна (скоагулировавшего казеина) к дальнейшей обработке определяют визуально – при слабом сжатии и растирании оно должно легко рассыпаться. Обработку сгустка возможно осуществлять с помощью эжектора, что рекомендуется при небольших объемах производства и дефиците площадей. Сгусток обезжиренного молока засасывают за счет подачи острого пара в камеру эжектора, где он раздробляется на мелкие зерна, одновременно нагревается и уплотняется. Полученная масса казеина направляется в резервуар для промывки.

По третьему способу коагуляцию казеина осуществляют по так называемому "зерненому способу" кислой сывороткой (молочная кислота) или минеральными кислотами - соляной, серной, уксусной. Механизм коагуляции аналогичен второму методу. В случае применения минеральных кислот, особенно соляной, благодаря хорошей растворимости хлоркальциевых солей представляется возможным получить кислотный казеин с меньшей зольностью.

В обезжиренное молоко при температуре 35–37°С вносят кислую сыворотку с той же температурой при непрерывном перемешивании смеси. Кислую сыворотку готовят заранее путем сквашивания казеиновой сыворотки от предыдущих выработок до кислотности 180–200ºТ. Для сквашивания сыворотки по последним данным рекомендуется использовать штаммы невяжущей ацидофильной палочки. Кислую сыворотку рекомендуется вносить в два этапа. На первом - для коагуляции казеина и постановки зерна кислотность доводят до 50–55 ºТ с получением прозрачной сыворотки в смеси. На втором – для обсушки зерна и снижения зольности в т. ч. удаления кальция. Кислотность отделяемой сыворотки повышают до 70–75°Т. Скорость вращения мешалок должна обеспечить получение зерна размером 3–5 мм. Для интенсификации процесса оба этапа целесообразно осуществлять с новыми порциями обезжиренного молока последовательно 2–3 раза в одном и том же резервуаре (ванне) – путем слива сыворотки и заполнения резервуара следующей порцией обезжиренного молока. После достижения сывороткой кислотности 50–55ºТ зерно вымешивают в течение 10–15 мин с целью его уплотнения.

В качестве коагулянта, наряду с кислой сывороткой (молочная кислота) при периодическом способе получения казеина, возможно использование соляной, серной и уксусной кислот. Соляная кислота является наиболее распространенной и предпочтительна, т.к. обеспечивает высокое качество технического казеина. Серная кислота дает трудно растворимые кальциевые соли, готовый продукт имеет ограниченное применение в текстильной промышленности. Уксусная кислота - дорогой и дефицитный реагент, применяется для получения казеина особо чистых кондиций.

Готовому зерну, полученному одним из трех способов коагуляции дают осесть, сливают сыворотку, осадок казеина промывают.

Промывка казеина традиционно считается операцией, обеспечивающей качество готового продукта, за счет освобождения его от примесей - минеральных солей, молочного сахара, молочной кислоты и частично молочного жира. Следует обратить внимание, что промывка связана с удалением примесей, находящихся вне зерен казеина.

Считается, что для проведения промывки необходима чистая, мягкая вода, отвечающая требованиям к качеству питьевой, водопроводной по стандарту. Специфические требования, связанные с обеспечением качества казеина, сводятся к следующему:

­ отсутствие посторонней микрофлоры, особенно гнилостных бактерий;

­ содержание железа должно быть не более 2-х мг на 1 литр воды;

­ минимум щелочных солей, особенно двууглекислых солей кальция и магния.

На практике применяется трехкратная промывка казеина: первая – теплой водой с температурой 35–40°С, вторая – водой с температурой 20–25°С и третья - холодной водой с температурой 10–15°С. Общий объем промывной воды рассчитывается исходя из принципа – 1 литр воды на каждый литр молочной сыворотки. При каждой промывке казеин перемешивают с водой в течение 10 мин. Для исключения склеивания зерен температуру воды при первой и второй промывке, в случае необходимости, допускается снижать на 5–10°С, т. е. до 15–20°С. Следует обратить внимание, что для первой и второй промывок казеина используется принцип регенерации за счет применения воды третьей промывки. Это позволяет снизить расход промывной воды в 1,5–3,0 раза.

Промытый казеин содержит до 80 % воды и является полуфабрикатом высокой степени готовности, особенно для получения растворимых форм молочного белка.

При необходимости хранения промытый казеин подлежит обезвоживанию. Обезвоживание промытого казеина до стандартной влаги (не более 12 %) достигают путем прессования или центрифугирования (60–62 % влаги) с последующей сушкой в сушилках периодического или непрерывного действия камерных и туннельных, а также во взвешенном состоянии с флюидизацией. Перед сушкой отпрессованную массу казеиновых зерен дробят на гранулы с размером 3–5 мм. Температура сушки гранул казеина регулируется на уровне 50–75°С. Сухой продукт охлаждается и упаковывается в бумажные мешки с вкладышами из полиэтиленовой пленки.

Наибольший интерес и перспективу имеет технология и аппаратурно-процессовое оформление производства казеина в потоке непрерывным способом с использованием в качестве коагулянта соляной кислоты или кислой сыворотки, схема технологической линии которой приведена на рис.

Полготовку обезжиренного молока, реагентов и вспомогательных материалов и сквашивание молочной сыворотки, осуществляют также, как и при периодическом способе производства казеина (третий метод). Рабочий раствор соляной кислоты, использованной для коагуляции казеина, готовят разведением концентрированной соляной кислоты (37,2%) в 7–8 раз по объему. Коагуляцию казеина и формование зерна на первой стадии осуществляют, смешивая охлажденные до 8–12°С обезжиренное молоко с кислой сывороткой и рабочим раствором соляной кислоты в насосе-смесителе. Расход кислой сыворотки по отношению к объему обезжиренного молока составляет 25–30%, соляной кислоты – 4,5±0,5%. Затем смесь нагревают паровым инжектором в трубчатом выдерживателе для формирования сгустка. Технологические параметры процесса: температура коагуляции 40–46°С, рН – 4,5±0,1, продолжительность выдержки 1,0–1,5 мин.

После коагуляции (осаждении) казеина сформировавшееся зерно отделяют от сыворотки в потоке на отделителе и промывают водой на установке непрерывного действия. Двукратная промывка, с повторным использованием воды, обеспечивает необходимое качество продукта и снижение расхода воды на 15–30%.

Промытое казеиновое зерно с влажностью около 80% обезвоживают прессованием или центрифугированием до влажности 60±2%. Полученную массу дробят (гранулируют) до размера частиц 3–5 мм. Сушат казеин в сушилках непрерывного действия. Расфасовка, упаковка и хранение аналогичны периодическому способу.

На предприятиях в настоящее время вырабатывается казеин технический и пищевой, который подразделяется на виды (по типу коагуляции) и сорта (в зависимости от уровня организации процесса). В табл. приведены требования к качеству пищевого кислотного казеина.

Строгое соблюдение требований технологической инструкции, бесперебойное функционирование оборудования и средств управления обеспечивает получение готового продукта на уровне требований мировых стандартов, с содержанием белка 90–95 %, жира 0,2–0,8 %, золы 1,4–1,8 %, растворимостью 0,1 мл сырого осадка и кислотностью 20–27 ºТ.