Битехнология молочной отрасли
Введение
В соответствии с источниками
получения и составом основные виды
вторичного молочного сырья, по сложившейся
в отрасли тривиальной
Соответственно продукты, получаемые из вторичного молочного сырья, можно классифицировать следующим образом:
- продукты из обезжиренного молока;
- продукты из пахты;
- продукты из молочной сыворотки;
- продукты из смеси обезжиренного молока и пахты;
- продукты из смеси обезжиренного молока и/или пахты и молочной сыворотки.
Вторичное молочное сырье
– важный сырьевой резерв для производства
пищевых продуктов. Общие его
ресурсы составляют около 70% перерабатываемого
молока. Это требует специального
подхода к организации
В условиях рынка исключение или нерациональное использование этого сырья (например, возврат поставщикам молока) равноценно банкротству. Поэтому за рубежом на всех действующих и вновь строящихся молочных заводах обязательным является так называемый «цех утилизации», где перерабатывается все побочное молочное белково-углеводное сырье.
Кроме того, в странах-членах ЕЭС под эгидой ФАО ООН в свое время была реализована специальная программа по созданию таких производств с целевым назначением продукции − развивающиеся страны для обеспечения питания безработных, бедных, беженцев.
Целью данной работы является проведение анализа ассортимента молочной продукции из белково-углеводного сырья, вырабатываемой предприятиями пищевой промышленности за рубежом.
Для решения поставленной цели решались следующие задачи:
- рассмотреть потребительские свойства основных видов молочного белково-углеводного сырья;
- проанализировать особенности переработки и производства продуктов из белково-углеводного сырья за рубежом;
- охарактеризовать ассортимент продуктов, произведенных путем переработки вторичного молочного сырья.
В странах Европы и в США накоплен значительный опыт промышленной переработки и использования вторичного молочного сырья: уточнены и углублены данные по пищевой и биологической ценности вторичного молочного сырья и продуктов из него; разработаны основные технологические процессы производства сухих и сгущенных концентратов; отработаны некоторые направления биологической обработки вторичного молочного сырья на пищевые и кормовые цели; разработана технология выделения, обработки и сушки белков молока и их использования в молочном, хлебопекарном и кондитерском производстве; создана технология из производства безалкогольных прохладительных напитков из молочной сыворотки ; улучшена техника и технология производства молочного сахара. Расширяется производство разнообразных налитков из пахты и обезжиренного молока, выпуск низкожирной продукции, молочно-белковых концентратов.
- Молочная сыворотка
- Общие сведения
Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве сыров, творога, казеина и относится к вторичному молочному сырью. В зависимости от вида вырабатываемого продукта различают сыворотку подсырную, творожную и казеиновую. Состав молочной сыворотки обусловлен видом основного продукта и технологией его получения. Выход молочной сыворотки составляет 70-85% от количества переработанного молока. При переработке молока в сыворотку переходят в большей или меньшей степени все компоненты молока: сухие вещества − более 50%, молочный сахар - 90%, белковые вещества − 23%, минеральные соли − 80%. Молочная сыворотка представляет собой текучую жидкость светло-желтого цвета с кисломолочным, слегка солоноватым вкусом.
Сыворотка, получаемая в качестве
побочного продукта от
производства твердых, полутвердых и мягких сыров известна,
как сладкая молочная сыворотка и имеет активную кислотность
(рН) в пределах от 5,9 до 6,6. При производстве казеина осаждением
минеральными кислотами получается кислая
сыворотка, активная кислотность которой
колеблется от 4,3 до 4,6. Примерный состав (содержание
белов, углеводов, жира, а также минеральных
веществ) представлен в таблице 1 приложения
А.
Сыворотку очень часто разбавляют водой. Приведенные в таблице 1 цифры относятся к неразбавленной сыворотке. Что касается состава фракции небелковых азотистых соединений(0,18%), примерно 30% приходится на мочевину. Остальное− аминокислоты и пептиды. В таблице 2 Приложения А перечислены некоторые области применения сыворотки.
Белки сыворотки представлены альбумином, глобулином и казеином. В их состав входят все незаменимые аминокислоты. В сыворотке в значительном количестве содержатся витамины, макро- и микроэлементы.
Кислый вкус сыворотки обусловлен наличием в ней органических кислот молочной, уксусной, лимонной, муравьиной. Энергетическая ценность молочной сыворотки составляет 30% энергетической ценности молока.
- Перспективы и особенности переработки сыворотки за рубежом
Если раньше (1970–1980 годы) основная часть сыворотки (около 70%) сбрасывалась в окружающую среду, а оставшаяся часть – направлялась на производство кормов для сельскохозяйственных животных, то к началу двадцать первого века, с развитием техники и технологии, а также осознанием ценности сыворотки в мировом масштабе, ситуация начала меняться в сторону увеличения доли продуктов пищевого назначения из молочной сыворотки (Рисунок 2,Приложение А). На блок-схеме 1 приложения А приведены различные варианты переработки молочной сыворотки. Независимо от вида продукта, который получится при дальнейшей обработке сыворотки, первый этап ее переработки−отделение казеиновой и жировой фракций.
Производство сыворотки в мире растет: приблизительно от 150миллионов тонн в 2001 году до 170 миллионов тонн в 2007 году и проблема сыворотки во многих странах остается актуальной. До 75% от общего объема обеспечивается Европейским Союзом и США (объемы производства сыворотки за несколько месяцев 2011 года в США представлены на рисунке 1 Приложения А), они же являются основными экспортерами продукции из сыворотки (до 80%).
К основным продуктам из сыворотки, как было отмечено ранее, относятся сухая сыворотка и сухой пермеат, деминерализованная сыворотка, безлактозная (низколактозная) сыворотка, концентраты сывороточных белков, лактоза (Рисунок 3,Приложение А). Тем не менее, идет постепенный сдвиг в сторону получения новых и интересных продуктов (спирт лактитол, молочная кислота, витамин В12; лактат-аммония и лактозил-мочевина − основа для получения обогащенных кормовых добавок нового поколения).
Быстрее всего растут объемы производства концентратов сывороточных белков (примерно в 2 раза за последние 5–7 лет) и соответственно пермеата (приблизительно в 1,5 раза), что может быть связано с быстро развивающимся и перспективным направлением производства продуктов специализированного назначения. По данным T. Affertsholt в 2006–2008 годах на рынке появилось около 2500 новых продуктов, в составе которых присутствуют концентраты сывороточных белков. Отмечается увеличение потребления продуктов из сыворотки в Китае, Бразилии.
Переработка молочной
сыворотки в мире
1. Существенным удельным
весом производства сухой
2. Широким использованием
процессов деминерализации при
переработке сыворотки,
3. Отсутствием больших объемов творожной сыворотки, так как творог – продукт нехарактерный для большинства стран мира и производится в небольших количествах в странах Восточной Европы и бывшего СНГ;
4. Применением современного
оборудования ультрафильтрации, нанофильтрации,
обратного осмоса, электродиализа,
в производстве КСБ, лактозы
и других компонентов молочной
сыворотки. Это направление в
последнее время актуально и
активно развивается в связи
с растущей популярностью
5. Организацией централизованной
крупномасштабной переработки
6. Наличием жесткой
Рассмотрим различные варианты переработки молочной сыворотки на примере опыта работы ряда зарубежных компаний.
Одним из направлений переработки сыворотки является ее сушка. Вопросам сушки молочных продуктов, в том числе производству концентратов на основе молочной сыворотки уделяется большое внимание во всем мире. Данное направление позволяет превратить сыворотку в долго сохраняемый, более транспортабельный продукт.
Сухая сыворотка в основном вырабатывается следующих видов:
- сыворотка обезжиренная, сладкая и кислая;
- сыворотка жирная сладкая и кислая;
- сыворотка деминерализованная, частично или полностью;
- сыворотка делактозированная;
- сыворотка
- сыворотка как катализатор для сушки молочных ферментов;
- сыворотка с белковыми и другими наполнителями.
В Нидерландах сыворотка перерабатывается централизованно, на специализированных предприятиях, куда она транспортируется в концентрированном виде. Объемы переработки на таких предприятиях обычно составляют от 1500 до 2500 тонн в сутки концентрированного до 18–20% сухих веществ сырья. Сыворотка предварительно концентрируется на молокоперерабатывающих предприятиях с применением нанофильтрации или обратного осмоса, что позволяет существенно снизить затраты на
ее транспортировку и резервирование. Перерабатывается, главным образом, сладкая подсырная сыворотка. По данной технологии сырье направляется на производство лактозы различного качества в зависимости от производственной необходимости. Особенностью технологии получения лактозы является предварительное выделение из концентрированной сыворотки фосфата кальция под действием центробежной силы на специализированных сепараторах. Этот процесс проводится в целях интенсификации последующего вакуумвыпаривания молочной сыворотки и кристаллизации лактозы. При этом получаемый технический фосфат кальция используется в основном на кормовые нужды для обогащения рациона животных кальцием и фосфором. Частичное удаление фосфатов существенно продлевает сроки службы вакуумвыпарных установок, сокращая отложения фосфата кальция на стенках трубок вакуум-выпарных установок.
После отделения фосфата кальция сыворотка подвергается сгущению на вакуум-выпарных установках пленочного типа до 60–65 % сухих веществ. Сгущенная сыворотка направляется на кристаллизацию с использованием традиционных режимов для технологии лактозы. После кристаллизации из сыворотки отделяют кристаллы лактозы на центрифугах или декантерах. Далее эти кристаллы используют в технологии лактозы в зависимости от требуемого конечного продукта. Оставшаяся межкристальная жидкость представляет собой довольно интересный полуфабрикат. В ней содержится порядка 20–22% сухих веществ, из них белка около 4–5%, а также лактоза и минеральные вещества сыворотки. По своему составу продукт сходен с ультрафильтратом молочной сыворотки, однако белки в нем уже частично денатурированы ввиду температурной обработки, а также он характеризуется повышенным содержанием минеральных веществ. Полученный продукт подвергают деминерализации, после чего он может быть успешно высушен на распылительной сушке. Сухой продукт называют низколактозной (делактозированной) сывороткой, так он занимает промежуточное положение по содержанию белка между деминерализованной сывороткой и КСБ 35%. Направления его использования в целом аналогичны области применения деминерализованной сыворотки.
В Индии используется классическая технология производства сухой деминерализованной сыворотки, которая включает приемку сыворотки, ее охлаждение и резервирование, очистку от казеиновой пыли и жира, пастеризацию, нанофильтрацию, электродиализную обработку до уровня деминерализации 70–90 %, удаление влаги на пленочных вакуумвыпарных аппаратах, кристаллизацию и сушку на распылительных сушильных установках.
Отличительной чертой переработки сыворотки является специфика используемого молочного сырья и ассортимент выпускаемых из него белковых продуктов. Традиционно в Индии перерабатывают буйволиное молоко, характеризующееся большим содержанием сывороточных белков и минеральных веществ. В качестве белковых продуктов производят казеин и традиционный индийский сыр, сущность технологии которого заключается в кислотном осаждении белков молока с использованием органических кислот (молочной – ферментированная сыворотка или лимонной). Образующиеся при этом казеиновая и подсырная сыворотки характеризуются высокой кислотностью и повышенным содержанием минеральных веществ. Поэтому такая сыворотка обязательно подвергается процессу деминерализации для удаления минеральных веществ буйволиного молока и снижения кислотности. Полученная деминерализованная сыворотка лучше сгущается и сушится, а также имеет физико-химические и органолептические показатели, схожие с сывороткой из коровьего молока. Сухая деминерализованная сыворотка используется в продуктах пищевого назначения, в том числе в качестве ингредиента детского питания.
Натуральную сыворотку за рубежом смешивают с фруктовыми и овощными соками, экстрактами трав.
В Германии из сыворотки готовят приятные на вкус напитки, содержащие 80-90% сыворотки и 10−20% сока земляники и персика. Аналогичные напитки вырабатывают с добавлением 7−20% грейпфрутового или другого фруктового сока. Биологическая ценность напитков из сыворотки повышается при воздействии молочнокислой микрофлоры, в результате жизнедеятельности которой и накопления биологически активных веществ увеличивается стойкость продуктов при хранении. Примерами такого продукта могут служить напитки «Viva Activ» от Burgl’s, «Jogole» от Zott (Приложение А, Рисунок 4)
Кисломолочные продукты из сыворотки (продукты, полученные при добавлении в молочную сыворотку молочнокислых микроорганизмов – закваски) вырабатываются в Литве, Югославии, Германии, США.
В Австрии изготавливают напиток «My whey», способный храниться несколько месяцев, из смеси 50% молочной сыворотки, 40% кислого молока (простокваши) и 10% фруктового сока(Приложение А, Рисунок 5).
В Швейцарии выпускают напиток «Rivella» (Приложение А, Рисунок 6), технология которого основана на частичном гидролизе лактозного сиропа, который получают обработкой сыворотки методом ультрафильтрации и последующего ее гидролиза ферментативным электрокатализом. Гидролизованный на 50% сироп низкокалорийный имеет высокую питательную ценность и удвоенную сладость. Содержание молочной сывортки в напитке составляет 35%. Напиток ароматизирован экстрактами тропических фруктов, содержит азотистые вещества, витамины С, группы В, минеральные соли до 5 г/л. Выпускается трех разновидностей:
- Красная Rivella (Red Rivella), исходная версия
- Синяя Rivella (Blue Rivella), низкокалорийная версия красной Rivella
- Зелёная Rivella (Green Rivella), окрашенная экстрактом зелёного чая
Актуальной в мире является проблема разработки и производства продуктов с низким содержанием лактозы. Так финская компания Valio выпускает ферментированный сывороточный напиток «Gefilus» со вкусом абрикоса и персика с добавлением молочнокислых бактерий.
Широко используются в функциональных продуктах питания концентраты сывороточных белков(Whey Protein Concentrate) ,например, «Milei80» и «Lactomin80» (Германия).
Продукт «Milei 80» – естественный растворимый в воде концентрат протеинов сыворотки, изготовленный на основе свежей молочной сыворотки в процессе просушки потоком воздуха. Это высококачественный диетический продукт протеина со многими функциональными свойствами: связывание воды, эмульгации, обеспечивает вязкость, образует гель. Благодаря разнообразному сочетанию фракций белковых протеинов сыворотки «Milei» можно использовать в детском и диетическом питании, в молочной промышленности, при производстве деликатесных продуктов, кондитерских и хлебобулочных изделий, в мясных продуктах.
«Lactomin 80» –концентрат сывороточного белка (содержание чистого протеина 80%) от крупнейшего немецкого производителя «LACTOPROT Deutschland GmbH». Во многом «Lactomin» схож с Milei, отличается бОльшим содержанием лактозы, что делает его на вкус слегка сладким. Данный продукт используется в молочной, кондитерской, хлебобулочной продукции. Используется как сырье для производства спортивного питания. Хорошо растворяется в воде.
- Пахта
- Общие сведения
Пахта −нормальный побочный продукт при производстве сливочного масла. Она является важнейшим вторичным сырьевым ресурсом отрасли. Обладает уникальными свойствами, что позволяет отнести этот вид молочного сырья к диетическому, а продукты из него к лечебным.
При производстве 1тонны сливочного масла получают до 20тонн обезжиренного молока и 1,5тонны пахты.
При выработке масла уже из сквашенных сливок, дополнительного введения кисломолочных бактерий не требуется.
Производятся различные сорта пахты – при одинаковом содержании жира более или менее кремообразные и жидкие, с мельчайшими масляными хлопьями или без.
Пахта рекомендуема для здорового питания. При максимальный проценте жирности в 1%, она богата минеральными веществами (кальций) и витаминами группы В.
Пахта, практически не обладает атерогенными свойствами. Содержание холестерина в ней не превышает 10 мг/100 г, то есть равно содержанию его в кефире и простокваше; даже творог обезжиренный содержит до 40 мг холестерина в 100 г продукта. Поэтому потребление пахты ничем не лимитируется и может быть рекомендовано всем возрастным группам.
Белки пахты, как и цельного молока, представлены казеинами и сывороточными белками: казеин – 2,7−2,9%, лактоальбумины – 0,4%, лактоглобулины – 0,1−0,35%.
В пахту переходит значительное количество фосфолипидов и 17−21% холестерина. Их здесь в 1,4 раза больше, чем в цельном молоке и в 11 раз больше, чем в обезжиренном. По мнению ряда исследователей, в состав фосфолипидов входят нейтральные липиды и фосфатидные кислоты: фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидлинозитол, сфингомиелин, лизофосфатидилхолин и фосфатидилхолин. На долю холинсодержащих соединений приходится от 42 до 52% от общего количества фосфолипидов.
Пахта обогащается летучими жирными кислотами: муравьиной, уксусной, пропионовой и масляной, а также кислотами с коньюктированными связями: диеновыми, триеновыми и тетраеновыми. Их содержание зависит от способа сбивания. В количественном отношении летучие жирные кислоты в сливках, масле и пахте распределяются следующим образом: уксусная кислота, которая является во всех продуктах доминирующей, составляет 55,37−85,24%, масляная кислота – 7,18−39,40%, муравьиная – 2,62−10,71% и пропионовая кислота – 0,47−0,77%.
Содержание жирных кислот с коньюгированными связями колеблется в пахте от 0,93 до 1,60%. Основными из них являются диеновые. На долю триеновых и тетраеновых жирных кислот, как в масле, так и в пахте, приходится всего 0,036 и 0,0031%, соответственно. Наименьшим содержанием полиненасыщенных жирных кислот обладают липиды пахты (0,93%)
Более полноценным является продукт, полученный при выработке масла (особенно – кисло-сливочного) методом сбивания периодическим способом.
Жир пахты выгодно отличается от жира сливочного масла. Если в последнем преобладают олеиновая, пальмитиновая, миристиновая и стеариновая жирные кислоты, образующие атерогенный комплекс, то в жире пахты представлены высокоценные в биологическом отношении линолевая, линоленовая и арахидоновая, обладающие антисклеротическими свойствами. эти полиненасыщенные жирные кислоты образуют биологический комплекс, который участвует в нормализации жирового и холестеринового обменов, а также способствует укреплению стенок сосудов.
Пахта может служить источником высокоценного молочного белка, содержащего аминокислоты, обладающие липотропными свойствами (метионин, цистин и др.). Биологические свойства белков пахты особенно эффективно проявляются в сочетании с комплексом присутствующих в ней витаминов В1, В2, В12, С, Е, пантотеновой кислоты. Здесь содержится до 5% лактозы, участвующей в нормализации процессов брожения в кишечнике, что предупреждает интенсивное развитие гнилостных процессов и аутоинтоксикации в результате всасывания продуктов гнилостного распада. Пахта содержит полный комплекс минеральных веществ, в том числе все микроэлементы, имеющиеся в цельном молоке. таким образом, ее можно отнести к продуктам высокой биологической ценности. Вместе с тем, следует констатировать, что наши знания о ценности пахты, ее целебных качествах поверхностны и недостаточны. Ее потенциал как лечебно-профилактического продукта наверняка значительнее наших представлений.
Пищевая и биологическая
ценность пахты обусловливает
В зависимости от вида вырабатываемого сливочного масла, различают пахту, получаемую при производстве сладко-сливочного масла (кислотность 16 − 210Т) и пахту, получаемую при производстве кисло-сливочного масла (кислотность 50 − 700Т). Эти принципиальные различия необходимо учитывать при организации промышленной переработки и использовании пахты. Пахта от сладко-сливочного масла (сладкая), производство которого в настоящее время доминирует, по кислотности приближается к натуральному и обезжиренному молоку, выдерживает тепловую обработку. Пахта от кисло-сливочного масла тепловой обработки не выдерживает, что осложняет ее использование в пищевых целях. Учитывая незначительные объемы такой пахты, ее переработка и использование в отрасли не специфичны, рассматриваются отдельно и в меньшей степени.
Выбор направления переработки пахты зависит от ряда факторов: объемов производства ее, наличия рынков сбыта, технических возможностей предприятия, форм его собственности и так далее. В настоящее время с учетом состава и ценности пахты можно рекомендовать следующие основные направления, переработки.
Таким образом, пахта − биологически полноценный продукт, который, кроме диетической ценности обладает и лечебными свойствами и находит широкое применение в питании за рубежом и в нашей стране.
Основные направления ее промышленной переработки можно сформулировать следующим образом.
Пахта от производства сладко-сливочного масла независимо от методов его получения:
- нормализация исходного сырья при производстве всех видов молочных продуктов;
- производство напитков натуральных и кисломолочных, с наполнителями и без наполнителей;
- производство белковых продуктов (творога и сыра);
- производство молочных консервов (сгущенной и сухой пахты);
- разделение компонентов пахты ультрафильтрацией;
- использование пахты и получаемых из нее продуктов при производстве пищевых продуктов (хлебопечение, кондитерская промышленность);
- использование в производстве ЗЦМ.
Пахта от производства кисло-сливочного масла, полученного методом сбивания сливок:
- производство напитков в натуральном виде и с наполнителями;
- производство кисломолочных напитков;
- производство белковых продуктов;
- производство мороженого;
- использование при производстве пищевых продуктов;
- использование в производстве ЗЦМ (кисломолочные).
- Технологические свойства пахты
Специфические состав
и коллоидно-дисперсное
Коагуляция белков
в пахте затруднена. Например, сычужное
свертывание казеина пахты
Действие молочной кислоты также примерно на 20% менее эффективно для коагуляции белков пахты по сравнению с обезжиренным молоком. Для интенсификации процесса пахту рекомендуется нагревать до 50°С, что обеспечивает при 20-минутной выдержке влажность получаемой белковой массы на уровне 70 - 75%.
При сквашивании пахты чистыми культурами молочнокислых бактерий образуется достаточно плотный сгусток, но для эффективного отделения сыворотки необходимо повышение температуры до 50− 650С, т.н. «отвердевание», и более длительная выдержка (отпрессование) в сравнении с обезжиренным молоком.
Специфическая особенность получаемой белковой массы из пахты − мягкая, связная консистенция в отличие от грубой, резинистой характерной для обезжиреиного молока (при температуре около 500С). При этом использование термофильного стрептококка позволяет интенсифицировать процесс нарастания кислотности и ускоряет гелеобразование и синерезис. Болгарская и ацидофильная палочки дают сгусток с минимумом синерезиса, а последняя (особенно сладкая раса) − тягучую консистенцию.
Хлористый кальций обеспечивает коагуляцию белков пахты при внесении 1,5−2 (40%-ный раствор) на1 тонну. Технологический процесс протекает оптимально при нагревании пахты в потоке до 85 − 980С и умеренном перемешивании массы после внесения CaCI2 в течение 20 мин. При этом общая продолжительность процесса коагуляции и обработки белковой массы при температуре 90 - 95 0С не должна превышать 30 мин. В противном случае сгусток теряет эластичность и связность. Отличия пахты методов преобразования высокожирных сливок и сбивания сливок при обработке CaCl2 аналогичны кислотной коагуляции. Степень использования белков пахты, полученной способом преобразования выскожирных сливок ниже метода сбивания на 1%.

- "Битлз" и их роль в развитии молодежной музыкальной культуры в XX веке
- "Битлз» и их роль в развитии поп культуры XX века
- Битум и его свойства
- Битумная нефть
- Битумная черепица
- Битумные и дегтевые вяжущие вещества
- Битумовоз определение стоимости
- Битва при Сан-Хасинто
- Битва при Сауле
- Битва при Фонтенуа
- Битва при Чериньоле
- Битва при Чосинском водохранилище
- Бит группа Биттлз и рок группа Пинк Флойд представители классическо
- Би терапиясы