Товароведная характеристика молочной сыворотки

Для мембранного разделения применяют 4 типа аппаратов: плоскорамные, трубчатые, рулонные и с полыми волокнами.

Плоскорамные аппараты по конструкции похожи на фильтр для обычного фильтрования и являются наиболее простыми мембранными аппаратами. Основа этой конструкции - фильтрующий элемент, состоящий из двух мембран, уложенных по обе стороны листов «подложки», изготовленных из пористого материала. Листы подложки имеют отверстия для прохода жидкости. Эти листы расположены на расстоянии от 0,5 до 5мм, образуя межмембранное пространство для разделяемого раствора. Пакет фильтрующих элементов зажимается между двумя плитами и стягивается болтами. Фильтруемый раствор последовательно проходит через все фильтрующие элементы и концентрируется. Концентрат и фильтрат непрерывно удаляется из аппарата.

Аппараты такого типа применяют в установках для выделения белков из подсырной сыворотки, а также для ультрафильтрации обезжиренного молока. Производительность аппарата по сыворотке составляет 5,0…6,8 м3/ч, по концентрату- 0,16…0,3 м3/ч. /36/.

Трубчатые аппараты - это аппараты с цилиндрическими фильтрующими элементами, представляющими собой сменный узел, собранный из полупроницаемой мембраны и дренажного каркаса. Дренажный каркас состоит из трубы и пористой подложки, исключающей вдавливание мембраны в дренажные каналы трубы. Изготовляют цилиндрические фильтрующие элементы трех типов: с расположением мембраны на внутренней поверхности дренажного каркаса, на внешней и с комбинированным расположением мембраны /20/.

Аппарат с цилиндрическими фильтрующими элементами и с мембраной, расположенной на внутренней поверхности дренажного каркаса, имеет следующие преимущества: малую материалоемкость из - за отсутствия напорного корпуса, небольшое гидравлическое сопротивление, возможность механической очистки фильтрующих элементов от осадка без разборки, надежность конструкции. Недостатки этой конструкции - низкая удельная рабочая площадь поверхности фильтрации мембран, высокие требования к сборке элементов.

Конструкция фильтрующих элементов с наружным расположением мембраны имеют большую удельную рабочую площадь поверхности фильтрации. Однако они более металлоемки, а кроме того, механическая очистка фильтрующих элементов практически невозможна.

Цилиндрические фильтрующие элементы с комбинированным расположением мембран имеют примерно в 2 раза большую удельную рабочую площадь поверхности фильтрации, чем описанные. Однако такие конструкции обладают значительно большими гидравлическими сопротивлениями из-за большой длины каналов для отвода фильтрата /25/.

Аппараты с рулонными фильтрующими элементами выполняют в виде трубы, в которую последовательно вставлено несколько рулонных фильтрующих элементов. Каждый элемент состоит из накрученного на отводящую трубу пакета из двух мембран и «подложки» для создания межмембранного пространства между мембранами устанавливается сетка-сепаратор. Исходный раствор движется по межмембранным каналам в продольном направлении, а фильтрат по спиральному дренажному слою поступает в трубу и выводится из аппарата /36/.

Все мембранные аппараты имеют большую удельную площадь поверхности разделения, просты в сборке и монтаже, надежны в работе.

Сейчас разработано множество способов получения творога различными методами мембранной фильтрации, рассмотрим некоторые из них. Например, ультрафильтрация нормализованной смеси для получения творога и сыра, схема которой представлена в Приложении Б 1.

Одной из возможных областей применения УФ – мембран является фильтрация кислой сыворотки из сепаратора для творога. Такая сыворотка все еще содержит большое количество сывороточного белка, в особенности, при использовании стандартного способа производства творога. После процесса ультрафильтрации сывороточный белок концентрируетвся в основном в ретентате (примерно до 17–19% сухого вещества), при этом пермеат практически не содержит сывороточного белка. Ретентат подвергается высокотемпературному нагреву с целью осаждения молочного белка, а затем гомогенизируется. По завершении этого этапа он смешивается с творогом, выгружаемым из сепаратора. Этот процесс повышает эффективность стандартного способа благодаря использованию сывороточного белка, увеличивая таким образом выход продукта. Однако количество добавляемого ретентата ограничено из – за его негативного влияния на органолептические свойства, и, согласно современным представлениям, оно не должно превышать 80% /37/.

Ультрафильтрацию применяют с целью стандартизации молока по белку при производстве творога, выделения сывороточных белков, концентрирования белковой части молока, получения творога и безбелковой сыворотки.

При производстве стандартного творога также можно использовать микрофильтрацию для концентрирования обезжиренного молока перед его сквашиванием, таким образом повышается содержание белка, представляющего интерес для процесса, а другие менее важные компоненты удаляются. Схема этого процесса представлена в Приложении Б 2. Для этого обезжиренное молоки или молоко после предварительной тепловой обработки нагревается до температуры фильтрования порядка 50°С и подается в систему фильтрования. Мембраны подбираются таким образом, чтобы казеин оставался в ретентате, и его концентрация повышалась. Содержание сухого вещества в обезжиренном молоке может повыситься от порядка 9% до примерно 12%, а белка до примерно 5%. Полученный пермеат содержит только сывороточный белок, лактозу и золу. Такой пермеат считается идеальным и находит различное применение, исключительно интересен с точки зрения перспектив его использования в питании. Количество образующейся кислой сыворотки значительно уменьшается благодаря такой предварительной тепловой обработки, а вместо него получают сладкий молочный пермеат. Ретентат из процесса фильтрования может быть использован для производства классического творога, однако следует учесть увеличение в нем сухого вещества, что повлечет определенную модификацию процесса /37/.

Для производства творога также разработан комбинированный процесс нано – и ультрафильтрации. В данном процессе нанофильтрация используется для предварительного концентрирования обезжиренного молока и снижения количества кислой сыворотки. После сквашивания дополнительное концентрирование выполняется методами ультрафильтрации. В литературе экспериментальные результаты такого процесса рассматривают как положительные, однако пока на практике еще не получен ответ на вопрос, смогут ли такие продукты выдержать сравнение с точки зрения качества, и найдут ли спрос на рынке описанные питательные достоинства.

Что касается нанофильтрации, то в молочной промышленности ее используют для концентрирования молочной сыворотки до 18 – 22% сухих веществ; частичной деминерализации молочной сыворотки – удаление минеральных веществ до 30%; концентрирования пермеата /36/.

Обратный осмос применяют для концентрирования молочной сыворотки до 10 – 20%, обезжиренного молока, пермеата и получения чистой воды. Ретентат содержит повышенное содержание сухих веществ, из него можно произвести концентрат молочной сыворотки, сухую молочную сыворотку, молочную сыворотку частично деминерализованную. Пермеат представляет собой чистую воду, но может содержать небольшое количество небелкового азота и золу /36/.

Электродиализ – это разделение веществ, основанное на их электролитической диссоциации и переносе образовавшихся ионов через мембрану под действием разности потенциалов, создаваемой в растворе по обе сторону от мембраны. Применяется для регулирования минерального состава, кислотности, сушки молочной сыворотки с снижением времени кристаллизации переработки кислой сыворотки (казеиновой творожной), удаления радиоактивных элементов из сыворотки. Cхема электродиализа представлена в приложении Б 3 /36/.

Из всех мембранных методов применяемых при производстве творога наибольшее распространение получила УФ. В Германии, например, до 30% выпускаемого столового творога производится с использованием ультрафильтрации.

Творог, изготовленный с применением процесса мембранной фильтрации, отличается от традиционных продуктов своей структурой и большей кремовой консистенцией. Его вкусовые качества намного лучше, чем в твороге, изготовленном традиционным способом с одинаковым содержанием жира.

Важным достоинством новой технологии является то, что при получении творога из обезжиренного молока за счёт повышенного содержания белков его вкусовые и питательные качества выше даже по сравнению с творогом, полученным традиционным способом из нормализованного по жиру молока. Из-за сохранения сывороточных белков выход продукции увеличивается, так как в фильтрат переходят только вода, лактоза и соли (при содержании сухих веществ в твороге 18–20% на 1 кг творога расходуется 3–3,2 л молока) /24/.

При производстве творога методом фильтрации из восстановленного молока выход продукции, вкусовые и питательные качества творога, внешний вид не отличается от творога полученного тем же методом из цельного молока. Уникальная технология ультрафильтрации при производстве творога позволяет максимально сохранить в получаемом твороге нативные сывороточные белки, что определяет его особые биологические и питательные свойства, такой творог содержит оптимальное количество кальция и фосфора.

При традиционных методах получения творога с сывороткой уходят сывороточные белки, которые относятся к биологически активным продуктам, а также часть казеиновых белков. Новая технология получения творога, основанная на ультрафильтрации сквашенного молока, обеспечивает сохранение в получаемом твороге сывороточных белков в нативном состоянии, и полное выделение казеиновых белков. При таком способе производства творога возможно также применение в качестве сырья сухого молока без дополнительных потерь и заметного ухудшения качества /29/.

Также творог, полученный таким методом, можно использовать в качестве исходного сырья для производства масс, творожных сырков, плавленых сыров и пр.

2.3 Показатели качества творога

Творог – кисломолочный продукт, изготовляемый с использованием заквасочных микроорганизмов лактококков или смеси лактококков и термофильных молочнокислых стрептококков при помощи методов кислотной или кислотно-сычужной коагуляции белков с последующим удалением сыворотки самопрессованием и/или прессованием, и/или центрифугированием, и/или ультрафильтрацией, при этом общее содержание заквасочных микроорганизмов в готовом продукте в конце срока годности составляет не менее 106 КОЕ в 1 г продукта /1/.

Творог обладает высокой пищевой и энергетической ценностью, содержит в своем составе значительные количества незаменимых нутриентов, что видно из таблицы 1.1 Приложения А 1. Кроме того, творог имеет лечебно- профилактическое значение и диетическую ценность, обладает высокой перевариваемостью и усвояемостью. В среднем содержание основных нутриентов в твороге составляет в 100 граммов продукта: белков - 9,00–18,00%, углеводов – 1,00–2,80% (в плодово-ягодных видах творога достигает 12,5%), жиров – 0,60–18,00%, минеральных веществ – 1,00–1,20% /21/.

Основным углеводом творога является уникальный молочный сахар – лактоза – дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы. В плодово-ягодных творогах углеводов значительно больше, что связано с содержанием в них сахарозы (11,50%). Лактоза по сравнению с сахарозой менее сладкая и хуже растворяется в воде. Усваиваемость лактозы составляет 99%, однако всасываемость ее стенками кишечника и желудка происходит медленно, так как она стимулирует жизнедеятельность бактерий, продуцирующих молочную кислоту, которая подавляет развитие гнилостной микрофлоры. Энергетическая ценность лактозы 15,7 кДж или 3,75 ккал /17/.

В твороге без плодово-ягодных наполнителей содержится от 14,00% до 18,00% белков. Белки творога имеют высокие показатели биологической ценности и усваиваются на 98%. В нежирном твороге белка значительно больше (18,00%), чем в рыбе и многих видах мяса. Белки творога частично связаны с солями кальция и фосфора, что способствует их лучшему перевариванию в желудке и кишечнике, поэтому творог так хорошо усваивается организмом. При подагре и других заболеваниях, когда белки мяса и рыбы противопоказаны, их заменяют молочными белками. Энергетическая ценность 1 грамма белков творога составляет 4,0 ккал или 16,7 кДж /16, 18/.

Белки содержат полный набор оптимально сбалансированных аминокислот. В соответствии с таблицей 1.2 Приложения А 2 больше всего в составе белков творога содержится из незаменимых кислот – лейцина (1282–1850 мг на 100 г), лизина (1008-1450 мг на 100 г) и валина (838–990 на 100 г) [10]. Лейцин применяют при болезнях печени и анемий. Лизин необходим для роста, восстановления тканей, производства антител, гормонов и ферментов в организме, оказывает противовирусной действие. Валин является одним из главным компонентов в росте и синтезе тканей тела. Вместе с лейцином и изолейцином служит источником энергии в мышечных клетках, препятствуют снижению уровня серотонина. Больше всего незаменимых кислот содержится в белках нежирных сортов творога /22/.

Белки творога также содержат большое количество заменимых аминокислот (8115 – 10270 мг на 100 г). Среди них наибольший удельный вес занимают глутаминовая кислота (2457–3300 мг на 100 г) и пролин (1310–2000), образующийся в организме из этой кислоты. Глутаминовая кислота играет важную роль в азотном обмене. Меньше всего белки творога содержат серосодержащую кислоту цистин (48–150 мг на 100 г) и триптофана. В среднем триптофана содержится около 196 мг %, но очень сильно им богат творог 9%-й жирности, в котором содержание этой аминокислоты достигает 724 мг на 100 грамм продукта. Недостаток триптофана в организме человека приводит к функциональным и органическим расстройствам. Также творог богат метионином, который оказывает липотропное действие, в некоторой степени способствует снижению содержания холестерина в крови, уменьшению отложения жира в печени и улучшению ее функций, может оказывать умеренное антидепрессивное действие /21, 22/.

Молочный жир творога представлен триглицеридами, фосфолипидами и холестерином. Молочный жир находится в частично эмульгированном состоянии и отличается высокой степенью дисперсности. В силу этого его усвояемость требует существенно меньших напряжений пищеварительного аппарата (ферментативной активности, синтеза желчи и ее секреции в кишечник) и составляет 95%. Внешне молочный жир представлен в виде жирных шариков, окруженных лецитино – белковой оболочкой, которая стабилизирует эмульсию жира /17/.