Глава 9. Технология производства продуктов из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки

При сепарировании молока, производстве сметаны, сливочного масла, натуральных сыров, творога и молочного белка по традиционной технологии получаются побочные продукты – обезжиренное молоко, пахта и молочная сыворотка, которые называют вторичным молочным сырьем. При разделении молока нетрадиционными методами получают ультрафильтрат и бесказеиновую фазу, которые по аналогии причисляют к молочной сыворотке.

При производстве 1 т сливочного масла получают до 20 т обезжиренного молока и 1, 5 т пахты; при производстве 1 т сыра и творога до 9 т молочной сыворотки. Обезжиренное молоко получают также при нормализации цельного молока по жиру. Химический состав обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки приведен в таблица 15.

Таблица 15 - Содержание основных составных частей в обезжиренном и цельном молоке, пахте и молочной сыворотке таблица 15.

В обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку переходит от 50 до 75 % сухих веществ молока. Степень перехода сухих веществ цельного молока составляет соответственно в обезжиренное молоко, пахту и сыворотку 70, 4 %; 72, 8 % и 52 %. При этом почти полностью переходит молочный сахар (98, 5 %; 97, 5 % и 96, 0 %). Белки переходят в обезжиренное молоко и пахту практически полностью (97, 5 % и 98, 0 %), а степень перехода их в молочную сыворотку составляет 24, 3 %. Если в обезжиренном молоке и пахте содержатся все молочные белки (степень перехода их составляет соответственно 97, 5 % и 98, 0 %), то в молочную сыворотку переходят 22, 5 % казеина и 95 % сывороточных белков.

Молочный жир переходит в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку в небольших количествах, степень перехода жира составляет соответственно 1, 4 %; 14 % и 5, 5 %. Отличительной особенностью этого жира является высокая степень его дисперсности, размер жировых шариков составляет от 0, 5 до 1, 0 мкм.

Минеральные вещества цельного молока почти полностью переходят в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку. Степень перехода их составляет соответственно 98 %; 97, 5 % и 96 %. В молочной сыворотке минеральных веществ содержится несколько меньше, чем в обезжиренном молоке и пахте, так как некоторая часть солей переходит в основной продукт (сыр, творог, казеин). В молочную сыворотку переходят также и те соли, которые используются при выработке основного продукта.

Кроме основных частей цельного молока, в обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку попадают фосфатиды, небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны и другие соединения. Среди фосфатидов особое значение имеет лецитин как регулятор холестеринового обмена, его особенно много содержится в пахте. В пахту переходят до 75 % фосфолипидов. Пахта содержит минимальное количество холестерина (10 мг в 100 г) (таблица 16).

Таблица 16 - Содержание витаминов в обезжиренном молоке, пахте и молочной сыворотке

Следует отметить значительное снижение содержания жирорастворимых витаминов во вторичном молочном сырье в сравнении с цельным молоком (табл.). Это следует учитывать при переработке обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки, обогащая продукты из них витаминами A, D, Е. В то же время содержание пиридоксина (B₆), холина и рибофлавина (B₂) в молочной сыворотке превышает показатели в молоке, что обусловлено жизнедеятельностью молочнокислых бактерий.

Состав обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки свидетельствует о том, что это полноценные виды сырья, по своей биологической ценности они практически не уступают цельному молоку. Однако энергетическая ценность обезжиренного молока и пахты почти в 2 раза, а сыворотки в 3, 5 раза ниже, чем цельного.

Это обусловливает целесообразность использования обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки в производстве продуктов диетического питания. Данные по энергетической ценности обезжиренного молока, пахты и сыворотки приведены в таблице 17.

Таблица 17 – Энергетические ценности обезжиренного молока, пахты и сыворотки

При переработке обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки следует учитывать, что некоторые их физико-химические свойства отличаются от цельного молока.

Вода вторичного молочного сырья по формам связи с сухим веществом отличается от воды цельного молока. Прежде всего воды в этих видах молочного сырья несколько больше, чем в цельном молоке. Кроме того, она связана с сухим веществом более энергоемко, что отражается на эффективности процессов удаления влаги (выпаривание, сушка).

В связи с незначительным содержанием жира плотность обезжиренного молока и пахты выше плотности цельного молока, а вязкость меньше вязкости цельного молока примерно на 8–15 %. Из-за низкого содержания сухих веществ плотность и вязкость молочной сыворотки меньше, чем цельного молока (таблице 18).

Таблица 18 - Физические и химические свойства обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки.

В случае необходимости хранения обезжиренного молока его охлаждают до 4-8 ^°С. Оптимальным способом сохранения качества обезжиренного молока является пастеризация и охлаждение.

При необходимости хранения пахты способы обработки выбираются в зависимости от ее вида. При производстве сливочного масла способом сбивания сливок пахта получается с температурой 12-16^°С. Для ее хранения необходимо охлаждение до 6-8^°С. При производстве сливочного масла способом преобразования высокожирных сливок пахту получают с температурой 70-85^°С. Ее следует охладить до 6-8^°С и хранить в закрытых резервуарах до переработки или транспортирования. Необходимо исключить попадание в пахту промывных вод, особенно при сбивании сливок в маслоизготовителях периодического действия. Для контроля можно использовать метод определения плотности, т.к. попадание воды снижает этот показатель. Вода снижает качество пахты и затрудняет ее переработку.

Следует отметить, что молочная сыворотка в процессе производства основного продукта значительно обсеменяется молочнокислыми бактериями, а в процессе сбора, хранения и дальнейшей обработки – различной посторонней микрофлорой. К тому же из основного производства сыворотка поступает с температурой 30°С, что соответствует оптимальному режиму жизнедеятельности микроорганизмов. Вследствие развития микроорганизмов во время сбора и хранения состав и свойства молочной сыворотки могут изменяться, а качественные показатели ухудшаться.

Так, лактоза подвергается молочнокислому брожению с образованием молочной кислоты, что приводит к повышению титруемой кислотности и потерям лактозы. Кроме того, происходит гидролиз белков и жира, изменяется вкус сыворотки, могут накапливаться нежелательные и даже вредные вещества. В результате хранения без обработки в течение 12 ч молочную сыворотку практически нецелесообразно использовать для производства молочного сахара. Поэтому молочную сыворотку рекомендуется перерабатывать в течение 1–3 ч после ее получения.

Если переработка задерживается, то для сохранения исходных свойств молочной сыворотки ее подвергают специальной обработке (тепловой обработке, консервированию).

Тепловую обработку молочной сыворотки проводят при температуре (72±2)°С (тепловой порог денатурации сывороточных белков), с последующим охлаждением до (6±2 º С. После такой обработки сыворотка может храниться в течение 24–36 ч.

Кроме того, применяют различные консерванты: 30 %-ный раствор пероксида водорода в количестве 0, 03 %, 40 %-ный раствор формальдегида в количестве 0, 025 %, хлорид натрия 5–10 %-ной концентрации. В ряде случаев можно использовать этиловый спирт, сорбиновую кислоту и др.

Известны три основные направления промышленной переработки обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки:

­ полное использование всех компонентов сырья (напитки, сгущенные и сухие продукты, ЗЦМ);

­ раздельное использование компонентов сырья (извлечение молочного жира, белков, лактозы);

­ получение производных составных частей молочного сырья (гидролизаты казеина и сывороточных белков, глюкозо-галактозные сиропы, этиловый спирт, лактулоза, лактитол и др.).

Обезжиренное молоко широко используется для производства продуктов питания, кормовых средств, медицинских препаратов и технических полуфабрикатов. Наиболее рациональной является переработка обезжиренного молока в молочные продукты для непосредственного потребления. Ассортимент продуктов из обезжиренного молока включает питьевое нежирное молоко и напитки, кисломолочные напитки нежирные, сыры нежирные, белковые кисломолочные продукты нежирные, молочные консервы нежирные, молочно-белковые концентраты, заменители молока для молодняка сельскохозяйственных животных.

Наибольший интерес с точки зрения пищевой ценности представляют молочные продукты с полным использованием сухих веществ обезжиренного молока – напитки, особенно кисломолочные и с наполнителями.

Особое значение имеет получение из обезжиренного молока молочно-белковых концентратов – молочного белка и казеина. В связи с уникальными свойствами молочного белка и широким спектром его использования технология этих продуктов изложена ниже более подробно. Видная роль в разработке теории и практики получения белков из молока принадлежит проф. П.Ф. Дьяченко и его ученикам.

Отдельной группой продуктов из обезжиренного молока являются кормовые средства и, прежде всего, заменители цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных в жидком, сгущенном и сухом видах.

Пищевая и диетическая ценность пахты обуславливает необходимость ее полного сбора и использования исключительно для производства продуктов питания. Следует подчеркнуть принципиальное отличие пахты от обезжиренного молока по содержанию жира (примерно в 10 раз) и содержанию БАВ (например, фосфатидов в 11 раз

Основные направления промышленной переработки пахты можно сформулировать следующим образом. Пахту, полученную при производстве сладкосливочного масла, полученного методом сбивания и преобразования высокожирных сливок, желательно использовать при:

­ нормализации цельномолочной продукции, производстве напитков, в т.ч. кисломолочных и с наполнителями;

­ производстве белковых продуктов (творог, сыр);

- производстве сгущенной и сухой пахты;

­ выделении компонентов пахты ультрафильтрацией.

Пахту, полученную при производстве кислосливочного масла используют по тем же направлениям за исключением сгущения и сушки, что связано с повышенной кислотностью исходного сырья.

Ассортимент продуктов из пахты насчитывает несколько десятков наименований (более 50) и постоянно расширяется. Поиск в этом направлении не закончен, особенно для продуктов на основе ультрафильтрации и микробиологического синтеза.

Технология продуктов из пахты аналогична цельному и обезжиренному молоку. Однако технологические параметры обработки имеют специфические особенности. В настоящее время наиболее рациональным и экономически целесообразным является использование пахты для нормализации молока по жиру.

Молочная сыворотка, являясь побочным продуктом при производстве сыров, творога и казеина, относится к ценному пищевому сырью, из которого возможно получение целой гаммы диетически полноценных молочных продуктов и полуфабрикатов. Полное использование всех компонентов молочной сыворотки позволяет вырабатывать продукты как для непосредственного потребления, так и для длительного хранения.

Раздельное использование компонентов дает возможность извлекать молочный жир, комплекс белков или их отдельные фракции, лактозу и минеральные соли.

Неограниченные возможности при реализации этого направления промышленной переработки молочной сыворотки представляются за счет использования методов молекулярно-ситовой фильтрации: ультрафильтрация, гельфильтрация, ионный обмен, электродиализ и сорбция.

Оригинальным направлением является физико-химическая и биологическая обработка молочной сыворотки с целью получения производных компонентов: конверсия лактозы в лактулозу, получение ангиогенина, таурина, гидролиз лактозы до моноз, протеолиз белков ферментами, микробный синтез белков, органических кислот, этилового спирта, антибиотиков, витаминов и жира.

Ассортимент продуктов из молочной сыворотки насчитывает более 1000 наименований и постоянно расширяется. Классификационной таблицы продуктов из молочной сыворотки пока так же не создано.

Исходя из основных направлений промышленной переработки и группировки продуктов по ассортиментному признаку, можно привести следующий перечень: использование жира молочной сыворотки, производство белковых продуктов, напитков, сгущенной и сухой сыворотки, молочного сахара и его производных: лактулоза, этанол.