Современное использование творожной сыворотки

Министерство образования  и науки РФ ФГБОУ ВПО Кемеровский                         технологический институт пищевой промышленности

 

 

 

                                                      Кафедра «Молока и молочных продуктов»

 

 

 

 

 

 

Реферат по учебно-исследовательской работе студентов на тему   «Современное использование творожной сыворотки»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                        Выполнил: студентка гр. ММз 71

                                                                                                        Паращук Н.А.

                                                                        Проверил: к.т.н., доцент

                                                                                                   Хатминская М.Д.          

 

 

 

 

 

 

                                           г. Кемерово 2012год.

                                           Содержание

1. Теоретические предпосылки стр.3-6
2. Эффективный способ переработки творожной сыворотки стр.7-9
3. Эффективные технологии использования молочной сыворотки стр.10-12
4. Молочная сыворотка в технологии выработки цельномолочных продуктов стр.13-14
5. Использование сывороточных белков в продуктах питания стр15
6. Производство напитков на основе сыворотки стр.16-17
7. Заключение стр.18
8. Список литературы стр.19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               Теоретические предпосылки

Сыворотка молочная является составной частью молока и получается при производстве творога, сыра. В  процессе производства сыра и творога в сыворотку переходит 50% сухих веществ молока, кроме жира и казеина, которые переходят в сыр и творог. Сывороточные протеины (белки) относятся к самым ценным белкам для человека. Сыворотка считалась лечебным продуктом еще в Древней Греции. Гиппократ ценил целительные свойства сыворотки и рекомендовал ее против туберкулеза, желтухи, кожных болезней. В средние века сыворотка применялась многими врачами против самых разных болезней

 

 В XVIII веке лечение  сывороткой достигло своего апогея. Были открыты специальные учреждения по лечению сывороткой, выдающиеся врачи изучали питательные вещества и терапевтическое значение сыворотки. Сыворотке приписывалось мочегонное, успокаивающее, общеукрепляющее действие. Ее с успехом применяли при поносах, дизентерии, желтухе, кожных болезнях, камнях в мочевом пузыре, отравлениях. Во время войны сыворотку применяли в госпиталях для выхаживания раненых после тяжелых операций .

  Молочная сыворотка,  особенно творожная, на многих  предприятиях используется нерационально, что приводит к снижению экономической эффективности производства и загрязнению окружающей среды. В 60-70-е годы 20века ее широко использовали в кормлении сельскохозяйственных животных в жидком виде. В 80-90-е годы отношения между молокоперерабатывающими и сельскохозяйственными предприятиями в вопросах применения сыворотки были практически утеряны.

     В настоящее  время проблема рационального  использования молочной сыворотки   неразрывно связанно с экологией  региона. Стремление избежать  загрязнения окружающей среды заставляет производителей молочных продуктов изыскивать наиболее приемлемые пути ее промышленной переработки. Современные технологии включают также биологические, мембранные и другие методы обработки сыворотки. Они отличаются по сложности технологической схемы, стоимости исполнения, характеристике готового продукта.

     Специфичность  состава молочной сыворотки, используемой  в качестве одного из рецептурных  компонентов пищевых продуктов  заключается в значительном количестве  кальция. Необходимо учитывать, что взаимодействие ионов кальция с кальцейзависимыми белками являющимися основным элементом сырья, вызывает изменения структуры белковых молекул. Следствием этого является изменение функционально-технологических свойств  продукта. С другой стороны, появляется возможность обогащения ценным макроэлементом пищевых продуктов лечебно-профилактического и функционального значения.

      При  использовании в пищевом производстве  молочной сыворотки в натуральном  виде белковых концентратов в  исследуемую систему вносят только определенное количество белков, лактозы и кальция, но и значительную часть одновалентных ионов кальция и натрия. При этом уровень их несения нерегулируем, что не позволяет с большой достоверностью прогнозировать свойства системы и в конечном итоге качество готового продукта.

       Состав, пищевая и биологическая ценность  молочной сыворотки дали основание  считать ее универсальным сырьем. При выработке продуктов из  этого вида сырья могут быть  использованы все составные части  сыворотки или отдельные ее компоненты. Комплексный подход к использованию всех составных частей молочного сырья позволяет неиспользованные составные части в одних продуктах переработать на другие виды продуктов.                        

        В настоящее время, когда перед молокоперерабатывающими предприятиями стоит актуальная проблема дефицита, глупо не пользоваться тем, что вполне может стать конкурентным преимуществом, а именно использовать молочную сыворотку в основном производстве. Экономическая выгода достигается путем снижения себестоимости продукции за счет использования молочной сыворотки или замена составных частей молока компонентами сыворотки, в том числе сухой.

      Основные  продукты в общемировой структуре  применения молочной сыворотки  – сухая молочная сыворотка, деминерализованная молочная сыворотка, концентраты сывороточных белков и лактозы. Самым распространенным способом переработки молочной сыворотке во всем мире является сушка.

       Сухая  сыворотка - ценный компонент  для обогащения пищевых продуктов (хлебобулочных, кондитерских, мясных изделий) полноценными белками животного происхождения, улучшающей их пищевую и биологическую ценность.

        Белки молочной сыворотки наиболее  полноценны среди всех изученных  пищевых белков, имеет наивысшую скорость расщепления в пищеварительном тракте, усваиваемость составляет 98%. Наибольшую ценность представляют так называемые «нативные», т.е. неденатурированные, сывороточные белки, обладающие иммуномодулирующими свойствами.

        Лактоза сыворотки - ценный углевод, необходимый организму человека не только для покрытия энергетических потребностей, но и для нормального протекания важнейших биохимических и микробиологических процессов. Лактоза обладает бифидогенной активностью: поддерживает микробиоценоз в пищеварительном тракте человека, способствует усвоению кальция, магния, фосфора. Уникальная биологическая ценность лактозы обусловила необходимость получения ее в виде специального продукта - молочного сахара, который достаточно широко применяется при производстве лекарственных препаратов, продуктов детского питания на молочной основе, молочных и овощных консервов, антибиотиков.

         Таким образом, значимость продуктов  из сыворотки в современном  ассортименте пищевой продукции  заключается:

• В повышении эффективности производства;
• Улучшении качества за счет повышения пищевой и биологической ценности, улучшения функциональных свойств продуктов;
• Увеличении объема производства и снижении себестоимости продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      Эффективный способ переработки творожной сыворотки

Все направления глубокой переработки молочной сыворотки  связаны с биотехнологией, позволяющей  получать широкую гамму продуктов(5) . К ним относятся: органические кислоты и спирт этиловый; микробный жир, белок одноклеточных микроорганизмов и био ЗЦМ; ферменты, аминокислоты и витамины; глюкозогалактозный сироп (ферментативный гидролиз); метан, биогаз, углекислый газ; антибиотики и антиоксиданты. За рубежом на основе глубокой переработки молочной сыворотки выпускается широкий ассортимент продуктов энтерального питания, которые обеспечивают поддержание и реабилитацию пищевого статуса здоровых и больных людей(5). Следует подчеркнуть, что экономически выгодно получать из сыворотки высокоочищенные белковые компоненты.

Сформированы два основных направления  переработки молочной сыворотки:

• Получение сгущенных и сухих концентратов для производства пищевых продуктов и полуфабрикатов (молочных, мясных, мучных, мороженного,  плавленых и мягких сыров, продуктов детского, диетического, лечебного питания и т.д.);
• Производство кормовых продуктов (жидких, сгущенных, сухих) и заменителей молока (цельного, овечьего), премиксов, добавок и кормовых смесей.

        Наибольший интерес у молочных  предприятий вызывает переработка творожной сыворотки. Ее высокая кислотность значительно затрудняет возможность использования при производстве молочных продуктов. Согласно статистическим данным, на долю творожной сыворотке в России приходится более 45% общего объема сыворотки. Широкое использование в молочной промышленности мембранных методов открыло возможности для получения новых видов молочных продуктов и повлекло за собой коренное изменение ряда технологий молочной сыворотки. По нашему мнению, для переработки кислой сыворотки наиболее перспективна электродиализная обработка, особенно после широкого апробирования технологий в молочной промышленности. В случае использования электродиализа решаются две проблемы, свойственные кислой (творожной и казеиновой) молочной сыворотке: высокая минерализация и высокая кислотность.

        Наиболее целесообразно,  простым и экономически эффективным  направлением является производство  напитков на основе молочной  сыворотке. Внедрение таких технологий  на предприятиях не вызывает  особых затруднений, по скольку последовательность технологических операций и основное оборудование практически не отличается от традиционных схем производства кисло - молочных напитков.

      Специалистами  ООО «МЕГА ПрофиЛайн» (www.mpline.ru) совместно с НОЦ «Мембранные биотехнологии» СевКавГТу (www.ncstu.ru) проведены исследования по использованию творожной сыворотки в технологиях пробиотических молочных продуктов (напитков). В качестве сырья использовалось творожная молочная сыворотка с содержанием сухих веществ 6-20%. Сыворотку предварительно сепарировали и подвергали обработке на электродиализной установке АО «МЕГА» до уровня деминерализации 50-90%, в дальнейшем ее нормализовали по жиру и белку, составляя смеси с различным соотношением сыворотка: молоко: сливки. Полученные смеси направляли на технологические операции, следуя схеме производства кисломолочных напитков. Смесь гомогенизировали, пастеризовали и сквашивали закваской на чистых культурах молочнокислых микроорганизмов, которые предают продукту пробиотические свойства.

        Одним из резервов увеличения  эффективности производства является  более рациональная переработка  сырья с использованием всех  составных частей. Большое внимание  уделяется использованию вторичных  продуктов зерноперерабатывающих предприятий. Перспективным растительным сырьем, полезным по содержанию питательных и биологически активных веществ и обладающим широким спектром лечебно-профилактическим свойств, являются отруби, которые можно применять в качестве белково-углеводной добавки в гелеобразные сывороточные продукты. В качестве белково-углеводной добавки в гелеобразные сывороточные продукты выбраны пшеничные отруби, поскольку в них больше всех незаменимых компонентов.

        Технология гелеобразных сывороточных продуктов с белково-углеводной добавкой предусматривает добавление гелеобразователя (желатин, пектин, агар, и другие) для перевода сыворотки в коллоидное состояние геля, а также различных вкусовых компонентов, улучшающих органолептические показатели и повышающие пищевую ценность. Гелеобразующие свойства гидроколлоидов можно регулировать, комбинируя их фракции или добавляя другие гидроколлоиды. Добавление нежелирующих загустителей к гелеобразователям уменьшает синерезис, а  также ведет к улучшению стабильности геля при замораживании и оттаивания. На основании выполненных комплексных исследований предложена рецептура гелеобразного сывороточного продукта с белково-углеводной добавкой. Основные технологические стадии производства следующие: приемка и оценка качества сырьевых компонентов; подготовка компонентов; составление смеси; подогрев смеси; набухание; пастеризация; регулирование Ph; фасование; маркировка и упаковка; охлаждение и хранение. Пастеризацию проводят при температуре, обеспечивающей инактивацию посторонней микрофлоры, а также способствующей формированию прочного геля.

      Разработанный  гелеобразный сывороточный продукт  с белково-углеводной добавкой  обладает профилактическим действием,  имеет привлекательный товарный  вид. 

 

 

 

 

 

 

 

 

             Эффективные технологии использования молочной сыворотки

       Эффективность  молочного производства зависит  от ряда факторов, и один из  них - полнота использования сырья,  поступающего на переработку.  В значительной мере это зависит  от рационального использования вторичных сырьевых ресурсов и в первую очередь от использования сыворотки.

        Увеличение  степени использования вторичных  сырьевых ресурсов самым тесным  образом связанно с производством  многокомпонентных молочных продуктов  на основе творога, в рецептурах которых предусматривается использование сыворотки. Это направление особенно актуально с точки зрения повышения, как эффективности, так и увеличения экологизации молочного производства.

          За последние  годы во ВНИМИ разработана  техническая документация на производство двух групп многокомпонентных молочных продуктов, которые условно можно подразделить на продукты массового потребления и профилактического назначения.

           К  первой группе относятся: 

«Продукты молочной сыворотки. Коктейли» (ТУ 9222-130-00419785-98,изм. №2). Они имеют слабовязкую, текучую консистенцию и характеризуются высоким, до 80%,содержанием сыворотки в рецептурах;

           «Паста творожная» (ТУ 9222-144-00419785-05,изм.  №1). Она имеет достаточно плотную,  однородную, не текучую (после  фасовки и охлаждения) консистенцию.

             В каждой документации предусмотрено  несколько видов продуктов с  различной массовой долей жира.

            Ко второй группе многокомпонентных  молочных продуктов относится:

Напитки ацидофильные (ТУ 9222-212-00419785-08);

            Напитки кисломолочные «утро» (ТУ-222-457-00419785-08);

            Напитки кисломолочные с пищевыми  волокнами (ТУ9222-211-00419785-03, изм. №3 от 13.01.09.) с заменой 10-20% молока молчной сывороткой;

               Паста творожная «Витакальцин»  с содержанием сыворотки до 30% (ТУ922-365-00419785-05, изм.№1 от 13.01.09.);

               Паста творожная с пищевыми волокнами с содержанием сыворотки от 30-40% (ТУ9222-290-00419785-03, изм. №2 от 13.01.09);

• Напитки сывороточные, обогащенные натуральными ингредиентами с 80-92% сыворотки (ТУ9224-420-00419785-07);

          Вся гамма названных продуктов  относится к разряду диетических.

          Кисломолочные продукты вырабатывают  резервуарным способом с массовой  долей жира 1,5, 2,5 и 3,2%. При производстве  кисломолочного напитка с пищевыми  волокнами  последние вносят  в нормализованную смесь перед  пастеризацией. 

          Напиток кисломолочный с пищевыми волокнами, полученными из натурального свекловичного сырья, прошел апробацию в клинике Института питания РАМН, где изучалось его влияние на состав микрофлоры кишечника у больных с гастроэнтерологическими заболеваниями. Эти исследования показали, что включение напитка в диету больных способствует значительному улучшению характеристик микрофлоры, в том числе лактофлоры, нормализация содержания бифидобактерий, уменьшению количества условно- патогенных микроорганизмов. При этом улучшается и уменьшается клинические проявления синдрома раздраженного кишечника и сопутствующих заболеваний органов пищеварения.

           Не меньшими профилактическими  свойствами обладает паста творожная  с пищевыми волокнами, вырабатываемая  из творога с массовой долей жира 9%, творожной сыворотки, стабилизатора и натуральных добавок (цикорий, клюква,  лимон). В ней содержание ПВ увеличено в три раза в сравнении с напитком. Продукт вырабатывают жирность 4 и 3,2%.

             Паста творожная «Витакальцин» рекомендовано для массового употребления как дополнительный источник кальция, витаминов C и D. Продукт обогащен природными источниками кальция, а также пищевыми добавками растительного происхождения, обладающими антиоксидантными, антибактериальными, имунностимулирующими свойствами.

             Напитки сывороточные, обогащенные  натуральными концентратами плодово-ягодных  соков с добавлением фруктозо - глюкозного сиропа из топинамбура,  способствуют нормализации микробного  статуса организма, увеличению абсорбции из кишечника ионов кальция и магния, усилению обмена веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Молочная сыворотка в технологии выработки цельномолочных продуктов

       Проблема  использования молочной сыворотки  возникла на заре промышленного  освоения технологий приготовлений сыра, творога и казеина, при производстве которых только около 20% массы молока переходит в основной продукт, в то время как 80% приходится на получаемую в качестве побочного продукта сыворотку. При этом в молочной сыворотке остается около 50% сухих веществ молока. Молочная сыворотка и компоненты молока, входящие в ее состав, являются ценнейшим молочным сырьем для переработки в пищевые продукты и полуфабрикаты для повышения пищевой и биологической ценности, а также в корм для сельскохозяйственных животных. В ряде случаев с помощью продуктов из молочной сыворотки удается сбалансировать и использовать всю совокупность пищевых компонентов, в том числе белков, и получить пищевые продукты, обладающие функциональными свойствами.

        Повышение потребности в натуральных мягких сырах и твороге из цельного и обезжиренного молока, а также в техническом казеине обусловило в последние годы рост мощности для выработки этих продуктов, что в свою очередь вызвало увеличение объемов получаемой молочной сыворотки. В процессе производства некоторых видов сыров часть сыворотки (около 30%) оказывается соленой, что отрицательно отражается на ее вкусовых качествах, а при выработке творога и казеина сыворотка имеет высокую кислотность. Поэтому такая сыворотка нуждается в предварительной обработке.

          Электродиализ открыл перспективы  для получения новых видов  молочных продуктов и повлек  за собой коренное изменение  технологии переработки сыворотки.  С помощью электродиализа решаются  основные проблемы, связанные со свойством молочной сыворотки: минерализацией и солоноватом вкусом, повышенной кислотностью. Таким образом, благодаря применению электродиализа можно решать важные технологические задачи и получать инновационные продукты.

          Одним из наиболее целесообразных направлений использования составных частей молока полученных из молочной сыворотки с использованием метода электродиализа (МС-ЭД), является производство цельномолочных продуктов. Поскольку сыворотка содержит важные и полезные составные части молока, то наиболее рационально возвращать ее обратно в молоко и молочные продукты, тем самым обогащая их и увеличивая их пищевую и биологическую ценность.

          МС-ЭД использовали при выработке  молока питьевого, кисломолочных  напитков, обезжиренного творога. Для этого сыворотку натуральную после предварительного концентрирования обрабатывали  согласно разработанной технологии на электродиализной установке. Затем составляли смеси, следуя принципиальной схеме производства молока питьевого и кисломолочных напитков, направляли на дальнейшие технологические операции. В результате получили продукты с наилучшими физико-химическими и органолептическими характеристиками.

           Выработанные по данной технологии  молочные продукты: молоко питьевое, молоко топленое, молоко стерилизованное, кисломолочные продукты (ряженка, кефир, йогурт, простокваша, обезжиренный творог) – по физико-химическим, органолептическим и микробиологическим показателям не отличались от традиционно молочных продуктов. При этом повышалась их биологическая ценность благодаря обогащению сывороточными белками.

При увеличении доли МС-ЭД в нормализованной смеси можно  получать питьевые кисломолочные продукты, что значительно расширяет ассортимент  продукции предприятий.

        Таким образом, получение МС-ЭД из молочной сыворотки с применением процесса электродиализа - это перспективный путь крупномасштабной промышленной переработки молочной сыворотки для последующего ее использования на пищевые цели.

 

 

                 Использование сывороточных белков в продуктах питания

           Аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к таковому мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот( лизина, триптофана, метионина, трионина) и аминокислот с разветвленной цепью(валина, лейцина и изолейцина) они превосходят все остальные белки животного и растительного происхождения. Кроме того, примерно 14% белков молочной сыворотки находятся в виде гидролиза являющихся инициаторами пищеварения и участвующих в синтезе большинства жизненно важных ферментов и гормонов.

         Состав сывороточных белковых  концентратов можно определить  с помощью методов используемых  для молочных продуктов. Из-за  большой вариабельности химического  состава необходимо принять содержание  их некоторых компонентов в качестве стандарта для сравнения различных продуктов между собой. В качестве стандартного компонента наиболее удобным представляется использовать белок.

          С точки зрения наиболее полного  использования молочной сыворотки  большое значение имеет тот факт, что после осаждения белка из нее проще получать лактозу. Такая сыворотка обладает хорошей способностью к пенообразованию и легко взбивается. Сывороточные белковые концентраты применяют пока в основном для обогащения белком питьевого молока, йогурта, освежающих напитков, плавленых сыров, картофельного пюре, макаронных изделий и мороженного.

            Возможно применение сухого концентрата  в составе плавленых сыров  и сливочного масла в качестве  заменителя сухого обезжиренного  молока.

         Таким образом, актуальными проблемами современной пищевой промышленности являются разработка широкого ассортимента продуктов питания, повышение их биологической ценности за счет обогащения белковыми концентратами, а также создание продуктов нового поколения, удовлетворяющих требованиям рационального и здорового питания.

                   

               Производство напитков на основе сыворотки

           Пищевая ценность и диетические свойства молочной сыворотки позволяют применять ее непосредственно или после предварительной обработки для приготовления разнообразных напитков. При этом используются все составные части сыворотки, в том числе вода, и создается возможность ее обогащения путем биологической обработки и введения наполнителей.

     Технология  напитков из молочной сыворотки  основана на использовании ее  в нативном виде или с предварительной  очистки (осветлением). Перспективным  является производство специальных  концентратов молочной сыворотки  для приготовления напитков. 

 Напитки из натуральной сыворотки представляют особую ценность, так как содержат все составные части молока за исключением казеина. Среди напитков наиболее широкое распространение получили: натуральная пастеризованная сыворотка, напитки типа молока, кумыс, шипучие напитки, кисели и желе.

В качестве наполнителей при выработке напитков используют сахар, изюм, растительное масло, сиропы, фруктовые соки, ароматические вещества и стабилизаторы, молочный белок. Наполнители  вносят в сыворотку до пастеризации, смесь тщательно перемешивают. Например, технология оригинального диетического напитка «Чудо», разработанная  ВНИМИ, предусматривает мягкую тепловую обработку молочной сыворотки с внесением до 10 различных видов концентратов сухих фруктов (пульпы), витаминов A,C и солей кальция.

Напитки из осветленной  сыворотки готовят их предварительным  удаление белков путем тепловой коагуляции или ультрафильтрации. Тепловую коагуляцию проводят одновременно с внесение реагентов, разрешенных органами здравоохранения, - кислот, таннина, экстракта чая и другое. Смесь подогревают до 90-95 градусов и выдерживают 20мин. Образующиеся хлопья белка удаляют с отстоем, фильтрацией или центрифугированием. Очищенную (осветленную)сыворотку используют для выработки прохладительных напитков. Технология освежающих напитков из осветленной сыворотки включает внесения наполнителей и чистых культур молочнокислых бактерий.

В последнее время  на российском рынке появились сокосодержащие молочные напитки и взбитые кисломолочные  продукты. Значительную долю занимают напитки обогащенные витаминами, так называемые напитки «для завтрака» и «спортивные». Молочным сырьем для их производства чаще всего служит сыворотка. Сочетание ее с натуральными фруктовыми соками позволяет получать принципиально новые вкусные и полезные продукты.

Пищевая ценность и биологические  свойства молочной сыворотки позволяют  использовать ее непосредственно в  качестве напитка или после предварительной  обработки, в качестве сырья для  приготовления разнообразных напитков. В напитках из молочной сыворотки отсутствует казеин и молочный жир, в отдельных видах напитков могут быть удалены и сывороточные белки. Минеральный и микроэлементный состав молочной сыворотки приближается к составу минеральной воды, но значительно превосходит ее по питательной ценности. Поэтому напитки из сыворотки не только способствуют утолению жажды и поддерживанию водно-солевого баланса, но и питательны.