Переробка сироватки підсирної

Сировиною для виробництва сухої молочної сироватки є сироватка, отримана від виробництва сирів (підсирна), сиру (сирна), казеїну (казеїнова).

Зміст в сироватці лактози, молочної кислоти і кухонної солі – основні чинники, що визначають режими і способи її переробки і, в кінцевому підсумку, – тривалість і якість сушіння.

Підготовка сировини перед сушінням повинна бути спрямована на зниження вмісту молочної кислоти і переведення лактози, що міститься в сироватці з аморфного стану в кристалічний.

• поліпшити і значно полегшити процес сушіння молочної сироватки;
• підвищити продуктивність сушильної установки;
• отримати продукт високої якості, що володіє гарною сипучістю, низькою гігроскопічністю, не злежується при зберіганні;
• збільшити вихід готового продукту.

Основні технологічні операції виробництва сироватки молочної сухої:

• Збір сироватки.
• Видалення казеїнового пилу.
• Охолодження (t = 8-10 °С).
• Резервування (накопичення) (при t = 8-10 °С).
• Сепарування з метою знежирення (t = 40-45 °С).
• Пастеризація (t = 72-74 °С; τ = 15-20 сек.- для солодкої сироватки; 58-62 °С, 15-20 сек.- для кислої сироватки).
• Охолодження (t = 8-10 °С).
• Підзгущення на мембранній установці (до змісту СВ = 18-24%).
• Охолодження (t = 8-10 °С).
• Згущення в ВВУ (до СВ = 55%).
• Кристалізація (ступінь кристалізації 60-70%).
• Охолодження до температури кристалізації (t = 30-32 °С).
• Сушка.
• Упаковка, зберігання.

– Операції, які є необов’язковими.

Щоб зберегти вихідну якість сироватки до переробки, її відразу після отримання охолоджують до 8-10 °С; при температурі вище 10 °С – час резервування не більше 1 години.

Ефективним способом видалення казеїнового пилу і механічних забруднень є центрифугування з використанням саморозвантажних сепараторів, вібраційний або ротаційний фільтри.

У молочній сироватці міститься 0,1-0,6% казеїнового пилу і близько 0,45% жиру, які необхідно виділяти сепаруванням, так як казеїнові міцели пригоряють на труби випарного апарату, що призводить до появи знебарвлених частинок в готовому сухому продукті, а залишок жиру – до утворення відкладень порошку в сушильній камері.

При переробці сироватки з застосуванням мембранних технологій (нанофільтрація, зворотній осмос), вміст жиру в переробляємій сироватці не повинно перевищувати 0,06%.

Пастеризація необхідна для гальмування молочнокислих процесів, інактивування ферментів, залишків сичуги.

Перед проведенням процесу згущення в ВВА, доцільно концентрувати сироватку на установках нанофільтрації або Зворотнього осмосу. Дане обладнання дозволяє сконцентрувати продукт до змісту сухих речовин 18-24%, економлячи енергоресурси і знижуючи навантаження на вакуум-випарні обладнання, видалити з сироватки до 70% вологи без істотних енергетичних витрат.

Приклад потреби енергоресурсів на переробку 300 000 кг/добу підсирної сироватки із застосуванням мембранної фільтрації і при використанні тільки Вакуум-випарного обладнання.

Дані, прийняті для розрахунку:

Кількість видаленої води, кг:

Витрати на переробку за добу:

Для збереження нативних властивостей і термічної стійкості компонентів молочної сироватки, температура згущення в ВВУ – 50-62 °С.

Видалення води в ВВА в 6 разів економічніше, ніж в розпилювальній сушарці, – важливо максимально концентрувати розчин, що також важливо для проведення подальшої кристалізації аморфної лактози.

Згущену сироватку, що виходить з вакуум-випарного апарату, піддають миттєвому початковому охолодженню в потоці до температури підсиленої кристалізації лактози (30-32 °С) і подають в кристалізатори.

Обидва процеси об’єднані і здійснюються в охолоджувально-кристалізаційних установках (ОКУ-КМЗ), що розроблена і випускається нашим підприємством.

При сушінні молочної сироватки з попередньо кристалізованої лактозою в сушильній камері утворюється менше відкладень порошку, готовий продукт має гарну сипучість, низьку гігроскопічність і не злежується при зберіганні. Збільшується вихід готового продукту за рахунок зв’язування додаткової вологи.

Якість концентрату, призначеного для розпилювального сушіння, має відповідати вимогам:

• ступінь кристалізації – 60-70% присутньої лактози;
• середній розмір кристалів – 20 мкм;
• максимальний розмір кристалів – 30 мкм;
• рН = 6,2-6,3;
• температура 15-18 °С.

Після закінчення процесу кристалізації концентрат сироватки направляється на сушку в Установку сушильну розпилювального типу А1-ОР2Ч, оснащену для переробки сироватки. Установка має особливу конструкцію флюідного дна, систему обдування стін, необхідну потужність вентиляторів і розпилювального пристрою, оснащена рукавними фільтрами для забезпечення екологічності виробництва.

Параметри сушіння визначаються наступними факторами:

• вимоги вологості готового продукту;
• зміст сухих речовин в концентраті перед сушінням;
• ступінь кристалізації лактози в концентраті;
• кількість молочної кислоти в сироватці (кислотність титруєма, активна);
• в’язкість концентрату.

При сушінні концентрату з низьким вмістом сухих речовин, спостерігаються підвищені втрати порошку з виходячим повітрям, так як частинки порошку мають меншу вагу і розмір, погіршується розчинність готового продукту (дрібні частинки мають меншу змочуємість і занурюваність).

Продуктивність сушильної установки при сушінні сироватки з некристалізованою лактозою знижується на 20-30%, з одночасним зниженням якості готового продукту (збільшується гігроскопічність, зпікаємість, зменшуються розчинність і сипучість).

При сушінні розпиленням сироватки з підвищеною кислотністю, відбувається налипання готового продукту на стінки циклонів і сушильної камери. Накопичення відкладень порошку в циклонах і розвантажувальних пристроях призводить до зупинки сушильної установки для додаткової чистки, процес сушіння нестабільний, збільшується гігроскопічність і зпікаємість сухої сироватки, зменшується розчинність.

На індекс розчинності впливають такі чинники:

• низькоякісна сировина з великим вмістом молочної кислоти (через високу активність бактерій), що вимагає інтенсивної теплової обробки, внаслідок якої відбувається необоротна денатурація білків;
• висока температура концентрату в процесі випарювання, яка викликає виражене загустіння, що призводить до збільшення в’язкості і поганого розпорошення, підвищуючи температуру сушки;
• чим вище температура і в’язкість при обробці, тим вище очікуваний показник розчинності.

Показником ефективності роботи сушильної установки може служити температура на виході. Висока температура на виході означає, що сушильне повітря використовується не оптимально, чому може бути причиною погане розпорошення, поганий розподіл повітря, висока в’язкість концентрату, кислотність і т.д.

Сфери застосування сироватки молочної сухої:

• кондитерська промисловість;
• хлібобулочна промисловість;
• продукція з незбираного молока;
• морозиво;
• плавлені сири;
• сир;
• згущене молоко;
• глазуровані сирки;
• олійно-жирова промисловість і виробництво спредів;
• м’ясна промисловість;
• пивоварна промисловість;
• ароматизатори, стабілізатори, згущувачі та інші харчові добавки;
• спортивне харчування;
• напої;
• косметична промисловість;
• корми для с/г тварин.

У молочній промисловості:

Покращує загальну якість продукції, що відноситься до молочних продуктів харчування – аромат, структуру, стійкість піни і збереження вологи. Сприяє дисперсії молочного жиру, допомагаючи значно зменшити рівень жирності в деяких сумішах і запобігати дефектам типу спінювання, об’єднання і відділення масла. Надає харчову цінність і високий вміст кальцію. Повертає деякі з молочних складових, втрачених під час сироробного процесу, для обробки сиру.

У кондитерській промисловості:

Забезпечує емульсіфікаціі і збивання/спінювання в кондитерських виробах типу мусів, безе і нуги. Допомагає стабілізації вершків і пін. Покращує характеристики збивання і спінювання, важливі для багатьох кондитерських виробів.

У хлібопекарській промисловості:

Покращує органолептичні характеристики, харчову цінність біологічно придатними амінокислотами, привносить високий вміст кальцію.

У м’ясній промисловості, виробництві морозива, продуктів, що бродять, шоколаду, кормів для тварин:

Використовується як замінник сухого знежиреного молока або молочного порошку.

Молоко як сировина для виробництва сирів

Вирішальним фактором у виробництві сирів є хімічний со-ставши, фізичні властивості і мікробіологічні показники, що переробляється молока. Ці фактори визначають сиропрігодность молока, тобто його здатність до згортання, утворення згустку належної щільності, а також здатність до бродіння і створення середовища, необхідної для розвитку і діяльності корисних мікроорганізмів і перш за все молочнокислих бактерій.

Сиропрігодность залежить не тільки від складу і властивостей молока, а й від особливостей біотехнології сирів, для виробництва яких воно вико-зуется. Так, у виробництві твердих сирів забрудненість спорами масляної-нокіслих бактерій і сичужний згортання є найважливішими поки-казниками сиропрігодності молока, а у виробництві кисломолочних сирів вони не грають визначальної ролі. Тому, кажучи про сиропрігодності молока, мають на увазі молоко, яке призначене для вироблення твердих сичужних сирів. Слід зазначити, що рівень розвитку виробництва, з-тимчасові технології, новітнє обладнання дозволяють переробляти на тверді сичужні сири молоко практично будь-якої якості. Однак при отриманні елітних сирів, сирів з яскраво вираженими видовими особливо-стями необхідно в якості сировини застосовувати молоко нормального складу.

Молоко нормального складу – це Свежевидоенное молоко від здорових корів, отримане при повноцінному годуванні не раніше ніж через сім днів після отелення і не пізніше ніж за десять днів до початку сухостійного періоду. Склад і властивості «нормального» збірного молока варіюють в залежності від породи корів, стадії лактації, сезону, годування та інших факторів. Однією з основних завдань в сироваріння є збереження складу та властивостей нормального молока на шляху від корови до сироробний ванни.

Анормальне молоко – це молоко, що містить непритаманні нормальному молоку речовини, що потрапляють в нього з організму корови або після виходу з вимені, а також молоко зі зміненим складом і властивостями в результаті хвороби або поганого годування тварин.

В даний час в нашій країні починає свій розвиток напрямок виробництва сирів з козячого та овечого молока. У зв’язку з цим виникла необхідність встановити вимоги для молока-сировини козячого та овечого.

Крім того, чинний нині ГОСТ Р 52054-2003 на молоко – сировина натуральне коров’яче не передбачає вимог, що пред’являються до молока в сироваріння. З урахуванням вищесказаного в ГНУ ВНИИМС (Державна наукова установа Всеросійський науково-дослідний інститут мас-лоделія і сироваріння) розроблені технічні умови на молоко-сировину для сироваріння (ТУ 9811-153-04610209-2004).

Дані технічні умови поширюються на молоко – сировина (ко-ровье, козяче, овече) для сироваріння і призначені для підприємств, виготов-товляющіх будь-який вид сиру. Згідно з цим документом [10]:

1. Молоко повинно бути отримано від здорових тварин, що належать до стада, благополучного щодо інфекційних захворювань, що має бути підтверджено відповідними документами в установленому порядку.

2. Молоко не повинно містити інгібуючих речовин, бути заморили-женним, підданим термічній обробці, отриманим від тварин в перші 7 діб після отелення і останні 10 діб перед запуском.

3. За органолептичними показниками молоко повинно відповідати вимогам

4. За фізико-хімічними показниками молоко повинно відповідати нормам

5. За мікробіологічними показниками молоко повинно відповідати вимогам

6. Зміст патогенних мікроорганізмів, в тому числі сальмонел, токсичних елементів, мікотоксинів, антибіотиків, радіонуклідів, пестіці-дів, в молоці має відповідати вимогам СанПіН 2.3.2.1078.

Певне вміст жиру і білка (в основному казеїну) має значення для виходу сиру, так як у виробництві сирів використовується саме цей білок, що переходить в сир у вигляді параказеінаткальційфосфатного комплексу. Сироваткові білки захоплюються сичуговим згустком в незна-ве кількості. Зміст казеїну в молоці впливає на структурно-механічні властивості сичужного згустку. Для сироваріння велике значення має відношення змісту в молоці казеїну до жиру, так як від цього поки-зателя залежить жирність сиру.

Молоко повинно мати високу біологічну цінність. Біологічна повноцінність характеризує молоко як середовище для розвитку молочнокислих бактерій. Вона обумовлена ​​наявністю в молоці вітамінів, азотистих речовин, амінокислот, пептидів, ферментів (тобто поживних і стимулюючих розвиток мікроорганізмів речовин), а також бактеріофагів, антибіотиків, бактерицидних речовин, пестицидів, залишків миючих і дезінфікуючих речовин (тобто сторонніх речовин, що затримують розвиток микроорганиз-мов).

Для сироваріння важливий і якісний склад первинної мікрофлори, особливо газообразующей (кишкової палички і маслянокислих бактерій), зміст якої в молоці викликає утворення пороків в сирі при його со-зреваніі:

– раннє спучування викликається кишковою паличкою;

– пізніше спучування – маслянокислого бактеріями, які особливо небезпечні, так як їх суперечки не гинуть при пастеризації.

Кількість бактерій молока в сироваріння визначають ре-дуктазной, бродильной і сичужний-бродильной пробами.

За результатами бродильной проби, проведеної при температурі 38-40 ° С, судять про характер згустку, отриманого при мимовільному скисанні молока. Молочнокислі бактерії через 12 і 24 години утворюють рівний щільний згусток. Пластівчастий спучений згусток з виділенням каламутній сироватки свідчить про наявність в молоці сторонньої газообразующей (в основному кишкової палички) мікрофлори.

Наявність в молоці маслянокисле бактерій оцінюють аналогічно, толь-ко молоко перед проведенням проби пастеризують при температурі 93-95 ° С протягом 30-40 хвилин і охолоджують до температури 35-40 ° С, витримують в термостаті не менше 36-ти годин. Спорові маслянокислі бактерії переносять високу температуру і утворюють рваний згусток зі значним виділенням сироватки.

Сичужний-бродильна проба проводиться наступним чином.

У широкі стерильні пробірки наливають 30 см3 молока, вносять 1 см3 0,5% -го розчину сичужного ферменту, добре перемішують і ставлять в термостат на 12 годин при температурі (38 ± 1) оС. Після закінчення зазначеного часу пробірки виймають з термостата, оцінюють якість згустку і від-носять його до одного з трьох класів.

Для освіти якісного згустку молоко повинно містити до-тнього кількість мікроелементів. У молоці містяться солі калію, кальцію, натрію, магнію, неорганічних і органічних кислот. Переважають фосфорнокислиє (фосфати), лимоннокисле (цитрати) і хлористі (хлориди) солі, які знаходяться в молоці у вигляді іонно-молекулярних і колоїдних розчинів.

Особливе значення для сироваріння має зміст в молоці кальцію і фосфору, які необхідні для отримання згустку нормальної щільності.

Масова частка кальцію в молоці коливається від 110 до 140 мг / 100 г. Близько 22% всього кальцію міцно пов’язані з казеїном. Решта 78% входять до складу фосфорнокислий і лимоннокислих солей кальцію. Найбільше значення в практиці сироваріння мають фосфати кальцію, частина яких знаходиться в стані істинного розчину, частина – у вигляді колоїдного відбутися у-яния. Співвідношення цих двох форм фосфору і кальцію відіграє важливу роль в стабілізації колоїдних білкових частинок молока. Між ними встанов-ється рівновага, порушення якого призводить до утворення в’ялого зі слабоотделяющейся сироваткою згустку і втрати великої кількості казеїну з сироваткою, а значить, і до зниження виходу сиру.

Всі перераховані вище фактори впливають на здатність молока утворювати щільний згусток під дією сичужного ферменту. На практиці таку здатність молока перевіряють по сичугової пробі, яка проводиться в такий спосіб: 10 см3 молока змішують з 2 см3 1% -го розчину сичужного ферменту і поміщають в термостат при температурі 35 ° С і відзначають тривалість утворення згустку. Залежно від тривалості згортання молоко відносять до одного з трьох типів:

I тип – тривалість згортання менше 15-ти хвилин, згортається-ність молока хороша.

З молока цього типу утворюється щвидкоущільнюючий згусток, виділяється зайва кількість сироватки, сир з такого молока виходить з грубої консистенцією. Таке молоко зазвичай не використовують в сироваріння, а при необхідності його застосування слід знизити температури згортання і другого нагрівання, провести постановку більшого зерна.

II тип – тривалість згортання від 16-ти до 40 хвилин, сверт-ваемость молока нормальна. Таке молоко є найкращим для виробництва сирів.

III тип – тривалість згортання більше 40 хвилин (або молоко не згорнулося), згортання молока погана. З такого молока виходить в’ялий, погано відокремлює сироватку згусток. При необхідності викорис-тання в сироваріння такого молока потрібно збільшити дозу бактеріальної за-Квасков, хлористого кальцію, встановити більш високу температуру сверт-вання, здійснити постановку дрібного зерна.

При цьому слід пам’ятати, що варіювання режимами і дозами реаг-тов має проходити в межах, допустимих технологічним регламентом.

На закінчення можна відзначити, що сиропридатність – це широке когось комплексно поняття і характеризується нормальним мікробіологічними та фізико-хімічним станом свіжого молока, отриманого від здорових звірів в умовах їх правильного годування і суворого дотримання санітарно-гігієнічних правил.