что такое деминерализация сыворотки молочной
«Практическая реализация процесса деминерализация молочной сыворотки»
|
В статье рассматривается практическая реализация процесса деминерализация молочной сыворотки в рамках комплексной переработки белково-углеводного сырья на Лианозовском молочном комбинате. Задача комплексной переработки белково-углеводного сырья приобретает все большее значение на фоне общей нестабильности состояния сырьевой базы и цен на рынке молочных продуктов России. Рассмотрим этот вопрос на примере молочного предприятия ОАО «Лианозовский молочный комбинат» (ЛМК) компании «Вимм-Билль-Данн» (ОАО «ВБД»). Постоянное расширение ассортимента выпускаемой продукции ЛМК и параллельное увеличение мощностей производства приводит к накоплению значительных объемов творожной сыворотки, переработка и дальнейшее использование которой должны быть экономически эффективны. Спектр белково-углеводного сырья предприятия представлен сывороткой творожной, получаемой при производстве творога сепараторным способом, сывороткой, получаемой при производстве творога зерненого, а также пермеатом, получаемым при производстве творога ультрафильтрацией. Суммарный суточный объем творожной сыворотки ЛМК превышает 400 т. При выборе наиболее эффективного пути переработки творожной сыворотки в условиях предприятия ЛМК столкнулся с проблемой высокой минерализации и кислотности сырья. Сыворотка, полученная при производстве творога сепараторным способом, имеет показатель pН в пределах 4,1–4,4. В случае длительного накопления в резервуарах и в процессе промежуточного хранения кислотность исходной сыворотки продолжает нарастать, что особенно критично проявляется в летний период. Снижение общей кислотности сырья необходимо не только для эффективного ведения дальнейших процессов переработки сыворотки (сгущение, кристаллизация, сушка), но и для обеспечения возможности использования продуктов переработки сыворотки в рецептурах молочных продуктов внутри собственного производства без существенного влияния на показатели конечных продуктов. Как известно, электродиализ остается наиболее эффективным способом деминерализации различных растворов, в том числе и в пищевой отрасли. Компания «МЕГА ПрофиЛайн» предложила внедрение электродиализного оборудования в процесс переработки творожной сыворотки на ЛМК. Сначала был реализован пилотный проект, предусматривающий все этапы переработки сыворотки и включающий мембранные процессы, который позволил принять решение руководством компании ОАО «ВБД» о внедрении на производстве крупного участка электродиализа, включающего в себя девять модулей ED (EWDU (3 + 6) × EDR-II). В производственной линии использовано высокоэффективное инновационное электродиализное оборудование компании «МЕГА», позволяющее не только стандартизировать молочное сырье по минеральному составу, но и обеспечить регулирование кислотности. Обработка на электродиализном оборудовании, предлагаемом компанией «МЕГА ПрофиЛайн», не только гарантирует получение стандартного сухого продукта с высокими качественными и органолептическими показателями по требованию потребителей, но и значительно облегчает дальнейшие технологические процессы переработки творожной сыворотки. Это помогает избежать проблем, с которыми сталкиваются предприятия при традиционной схеме переработки, повысить эффективность производства и качество продукции, снизить энергозатраты. Схема, реализуемая в настоящее время на ЛМК, предусматривает первичную обработку сыворотки на виброситах и сепараторах-очистителях в целях удаления жира и казеиновых частиц, последующую нанофильтрацию и электродиализ. Сочетание нанофильтрации и электродиализа позволяет значительно интенсифицировать процесс переработки творожной сыворотки. На этапе нанофильтрационной обработки происходит концентрирование сыворотки и частичная деминерализация сырья за счет проницаемости нанофильтрационных элементов по отношению к одновалентным ионам и режимов процесса. Минеральная часть сыворотки в ходе процесса уменьшается на 20–25 %, при этом сокращается и общий объем сырья для дальнейший переработки за счет концентрирования до содержания сухих веществ в ретентате 18–20 %. Полученный НФ-ретентат направляется на установку электродиализа, где в ходе процесса происходит дальнейшая деминерализация до уровня 70–90 % в зависимости от производственной необходимости. Таким образом, на выходе из электродиализной установки концентрат творожной сыворотки при содержании сухих веществ 17–19 % имеет титруемую кислотность не выше 18 ○T, значение активной кислотности при этом находится в диапазоне 6,3–6,8. Полученный полуфабрикат сыворотки может успешно использоваться в производстве таких продуктов, как йогурты «питьевые» и «ложковые», творожные десерты, свежий сыр, молочные напитки на этапе нормализации смеси в целях оптимизации состава и снижения затрат на молочное сырье. Менее половины всего объема сыворотки на ЛМК возвращается в собственное производство для выработки молочной продукции, остальное направляется на производство сухой деминерализованной сыворотки. Кроме того, объемы перерабатываемого сырья, а также использование мембранных процессов позволяют проводить более глубокую переработку сыворотки с получением отдельных компонентов и их производных (лактоза, глюкозо-галактозные сиропы – ГГС, минеральные вещества молочной природы и др.) В планах компании стоит производство высокоочищенных с применением электродиализа ГГС и фруктовых наполнителей на их основе для производства различных молочных десертов и йогуртов. Электродиализ обеспечивает почти полное удаление одновалентных ионов и значительной части двухвалентных, таких как кальций и магний и позволяет удалить до 90 % нежелательных компонентов из сырья, сохраняя содержание лактозы неизменным. Таким образом, благодаря электродиализной обработке можно получить ГГС с улучшенными органолептическими показателями и технологическими свойствами, расширить направления применения ГГС, используя его в производстве продуктов без добавок, маскирующих вкус и запах. Планируется также производство группы освежающих сывороточных напитков на основе мембранных процессов. ОАО «ВБД» создана схема параллельной переработки солевого концентрата, полученного в ходе деминерализации. Комплекс процессов последовательной нанофильтрационной и электродиализной обработки позволяет получать концентрат молочных солей с модифицируемым составом, содержащий органическую часть, представленную главным образом лактозой, органическими кислотами и белком. Проведенные исследования по влиянию качественного и количественного состава органической части солевого концентрата на его технологические и органолептические свойства создают предпосылки для использования концентрата в производстве продуктов питания. Концентрат солей в сгущенном и сухом виде был успешно протестирован в качестве частичной рецептурной замены поваренной соли в производстве продуктов снековой группы (чипсы натуральные, чипсы ароматизированные). Деминерализация сыворотки посредством электромембранных процессов открывает новые перспективы для ее переработки в условиях крупного предприятия и позволяет эффективно использовать ее в рецептурах традиционных и современных молочных продуктов, а также кросс-категорийных проектах. Сухая молочная сыворотка: состав и польза продукта, область использованияСыворотка молочная сухая подсырная ― белый порошок, получаемый в результате переработки сыра и молока. Процесс состоит из четырех этапов и включает очистку, пастеризацию, сгущение, на последней стадии производится сушка. Продукт полезен наличием в составе белков и лактозы, он имеет повышенную биологическую ценность, используется, в том числе для производства спортивного питания, так как позволяет быстро наращивать мышечную массу. Сыворотка не относится к генномодифицированным продуктам, в ее составе присутствуют только натуральные элементы, в процессе изготовления большинство витаминов не теряются, оставаясь в составе. По вкусу различают сырный, творожный и казеиновый продукт.
СоставСыворотка состоит на более чем 90% из воды, также в ней содержится масса полезных компонентов. Согласно требованиям ГОСТ, в химический состав должны входить такие элементы: Пищевая ценность продукта на 100 г: калорийность ― 20 ккал, углеводы ― 2,4%, белки ― до 1%, жиры ― до 0,5%. Особенности производстваПроизводство сухой молочной сыворотки осуществляется в соответствии с техническими условиями и состоит из нескольких этапов. Сначала выполняется приемка сырья. Затем оно охлаждается до температуры в 5―7⁰C и направляется на промежуточное резервирование. После этого продукт очищают от пыли и обезжиривают, для этого используют сывороточные сепараторы и вибрационные сита. Затем продукция направляется на пастеризацию и потом сыворотка проходит процесс концентрирования, при котором удаляется до 70% воды, при этом белки не теряют своих свойств.
Для придания продукту высокого качества он проходит процесс деминерализации, затем в дело вступает вакуум-выпарный аппарат, выполняется досгущение смеси, после которого массовая доля сухих веществ в сыворотке молочной должно составлять 60%. На последних этапах проводится процесс кристаллизации и сушка. В окончательном варианте доля влаги составляет не более 5%. Польза и вред продуктаНесмотря на массу полезных свойств, продукт может и негативно влиять на здоровье. Но обо всем по порядку, сначала мы расскажем о пользе:
Если говорить о пользе для женщин, то сухая сыворотка избавит от кольпита и молочницы, а вот мужчины часто используют этот продукт в спорте для наращивания мышечной массы и употребляют его для остановки процесса облысения. Отдельно выделим пользу для беременных женщин: сыворотка оказывает общеукрепляющее действие, восстанавливает работу пищеварительной системы, укрепляет как свои кости, так и скелет ребенка и, вообще, делает протекание беременности более легкой. Учитывайте, что если вы решили серьезно улучшить свое здоровье, то пить сыворотку надо не разово, а курсами по 3―4 недели.
Вред от сыворотки минимальный, но он есть. Она не рекомендуется людям с невосприимчивостью к молочному белку, слишком большие объемы приводят к расстройству желудка, а употребление неправильно приготовленного или испорченного продукта может привести к отравлению. Как и где используетсяМногие задают вопрос, как развести сухую молочную сыворотку. Самая популярная пропорция: на одну часть сыворотки добавить 10―12 частей воды при температуре 35―45 0 C и напиток готов к употреблению. При добавлении сухой сыворотки в тесто ее используют в количестве 1―1,5% к общей массе. При приготовлении конфет берут 10% от веса добавляемого сахара. Область применения сыворотки:
Отмечаем также, что сыворотка используется во многих диетах для похудения, кроме того, она выводит шлаки и некоторые виды ядов. Но и не забываем ее пользу для общего укрепления здоровья. Сухая сыворотка ― это дешевый и полезный продукт, давно популярный в нашей стране. Отмечаем, что важно использовать только правильно приготовленные сывороточные порошки, чтобы избежать проблем со здоровьем. Например, такие, как продает ТД «Milk-West». Предприятие гарантирует качество, соблюдает санитарные нормы и технологию производства. Кроме этого мы реализуем колбасы, сыры, молочку оптом по доступным ценам. Имеем собственный цех и бренд «Антон Палыч», продаем также продукцию лучших российских и белорусских производителей. Деминерализованная сыворотка
Следует отметить, что, несмотря на значительные успехи, достигнутые в переработке молочной сыворотки на пищевые цели, все же область использования этого ценного белково-углеводсодержащего сырья ограничена. В первую очередь, это связано с высоким содержанием в сыворотке минеральных солей, наличие которых затрудняет разработку технологии молочных и пищевых продуктов и обуславливает органолептические и видовые пороки. Молочную сыворотку разделяют на следующие виды: подсырную (сладкую), получаемую при производстве твердых сыров, в основе которой лежит сычужная коагуляция белков молока; творожную (кислую), получаемую при производстве творога, домашнего сыра и некоторых видов мягких сыров на основе кислотно-сычужной или кислотной коагуляции белков молока; казеиновую, получаемую при производстве казеина. Перечисленные виды сыворотки различаются между собой по составу и физико-химическим показателям: Кислотность, град. Т Из данных таблицы можно заключить, что в молочной сыворотке содержится большое количество минеральных веществ в виде макро- и микроэлементов. Для их удаления возможно применение двух эффективных вариантов — использование электродиализа и использование диализа на нанофильтрационных мембранах. Основная задача электродиализной обработки сыворотки заключается в ее деминерализации, тогда как при диализе на нанофильтрационных мембранах, по мимо деминерализации возможно и концентрирование сыворотки. Удаление солей в процессе электродиализа позволяет получить обессоленный раствор лактозы, переработка которого дает возможность вырабатывать молочный сахар повышенной чистоты, а также открывает новые возможности для переработки деминерализованного лактозного раствора. Следует также отметить, что незначительное содержание солей в сгущенном растворе лактозы способствует более быстрой кристаллизации ее и интенсифицирует производство молочного сахара. При проведении электродиализной обработки сыворотки скорость снижения содержания ионов минеральных веществ в ходе обессоливания различна. Причиной этому является ионная подвижность, которая зависит от степени диссоциации минеральных солей. Кроме того, часть солей находится в виде комплексов или в нерастворимой форме, что, естественно, сказывается на скорости деминерализации. По многочисленным экспериментальным данным, в начале электродиализной обработки удаляются только однозарядные ионы (К+, Nа+, Cl- ), а ионы, имеющие более высокий заряд, удаляются только после 50%-ного уровня деминерализации. Противоположная картина наблюдается в процессе удаления микроэлементов. Массовая доля таких микроэлементов, как Fe, Cu, Zn, Mn в процессе электродиализа меняется незначительно. Поэтому их процентное содержание в сухом веществе обессоленной сыворотки не только не снижается, но даже увеличивается. Следовательно, эти металлы не восприимчивы к электродиализу. Примерно такая же картина наблюдается при проведении диафильтрации на нанофильтрационной мембране, т.к. нанофильтрационная мембрана (НФМ) с легкостью пропускает однозарядные ионы, создавая достаточно большую помеху движению двух и более зарядных ионов. Предполагается, что микроэлементы существуют в неионной форме и связаны с белковыми веществами. Вместе с тем, следует обратить внимание, что при электродиализе и диализе НФМ из сыворотки практически полностью удаляются ионы хлора. Следовательно, при деминерализации сыворотки хорошо удаляются анионы неорганических кислот. Что же касается удаления органических кислот, то согласно данным по молочной кислоте, они выводятся со скоростью, промежуточной между таковой у одно- и двух-зарядных неорганических анионов (это очень важный параметр, для безреагентного снижения кислотности сыворотки). Массовые доли сывороточных белков, лактозы и витаминов в процессе электродиализа и нанофильтрации молочной сыворотки практически не подвержены каким-либо качественным и количественным изменениям. Потери белков в ходе этого процесса составляют всего 2 — 3 %, количество небелковых азотистых веществ снижается на 25 %, а содержание лактозы при уровне деминерализации 90 % уменьшается всего на 6%. Снижение массовой доли небелковых азотистых веществ, происходит за счет удаления диссоциированных ионов мочевины, содержащейся в исходной молочной сыворотке. Уменьшение содержания минеральных солей сыворотки в процессе электродиализа, естественно, приводит к снижению ее титруемой кислотности. Для подсырной сыворотки при уровне деминерализации 58 и 90 % степень раскисления составляет соответственно 29 и 60 %, а для творожной сыворотки при уровне деминерализации 50 — 33 %. Однако, не последнюю роль в этом процессе играет удаление анионов неорганических и органических кислот. Важное значение, при определении путей переработки деминерализованной молочной сыворотки имеет неизменность величины рН в процессе электродиализной обработки. Исходя из этого, деминерализованную творожную сыворотку в связи с ее низкими значениями рН необходимо раскислять смешиванием с пищевым сырьем, имеющим нейтральную величину рН. В процессе же диализа на НФМ, происходит естественная коррекция pH, за счет нейтральной воды и вымывания низкомолекулярных кислот. Что такое деминерализация сыворотки молочнойНАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЫВОРОТКА МОЛОЧНАЯ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННАЯ Demineralized dairy whey. Specifications Дата введения 2016-07-01 1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным научным учреждением «Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности» (ФГБНУ «ВНИМИ»), Федеральным государственным автономным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Северо-Кавказский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет») 2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии 1 Область применения2 Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ OIML R 76-1 Государственная система обеспечения единства измерений. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания ГОСТ 8.579 Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к количеству фасованных товаров в упаковках любого вида при производстве, расфасовке, продаже и импорте ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования ГОСТ 12.1.005 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности ГОСТ 12.4.009 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание ГОСТ 12.4.021 Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные. Общие требования ГОСТ 61 Реактивы. Кислота уксусная. Технические условия ГОСТ 450 Кальций хлористый технический. Технические условия ГОСТ 1770 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия ГОСТ 3118 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия ГОСТ 3626 Молоко и молочные продукты. Методы определения влаги и сухого вещества ГОСТ 4207 Реактивы. Калий железистосинеродистый 3-водный. Технические условия ГОСТ 4232 Реактивы. Калий йодистый. Технические условия ГОСТ 4461 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия ГОСТ 5037 Фляги металлические для молока и молочных продуктов. Технические условия ГОСТ 5823 Реактивы. Цинк уксуснокислый 2-водный. Технические условия ГОСТ 5867 Молоко и молочные продукты. Методы определения жира ГОСТ 6709 Вода дистиллированная. Технические условия ГОСТ 9147 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия ГОСТ 9218 Цистерны для пищевых жидкостей, устанавливаемые на автотранспортные средства. Общие технические условия ГОСТ 10163 Реактивы. Крахмал растворимый. Технические условия ГОСТ 10354 Пленка полиэтиленовая. Технические условия ГОСТ 10444.12 Продукты пищевые. Метод определения дрожжей и плесневых грибов ГОСТ 12026 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия ГОСТ 14919 Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия ГОСТ 15846 Продукция, отправляемая в районы Крайнего Севера и приравненные к ним местности. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение ГОСТ 16337 Полиэтилен высокого давления. Технические условия ГОСТ 18677 Пломбы. Конструкция и размеры ГОСТ 18680 Детали пломбирования. Общие технические условия ГОСТ 19360 Мешки-вкладыши пленочные. Общие технические условия ГОСТ 19908 Тигли, чаши, стаканы, колбы, воронки, пробирки и наконечники из прозрачного кварцевого стекла. Общие технические условия ГОСТ 23285 Пакеты транспортные для пищевых продуктов и стеклянной тары. Технические условия ГОСТ 23327 Молоко и молочные продукты. Метод измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка ГОСТ 23452 Молоко и молочные продукты. Методы определения остаточных количеств хлорорганических пестицидов ГОСТ 23651 Продукция молочная консервированная. Упаковка и маркировка ГОСТ 25336 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры ГОСТ 26663 Пакеты транспортные. Формирование с применением средств пакетирования. Общие технические требования ГОСТ 26754 Молоко. Методы измерения температуры ГОСТ 26809.1 Молоко и молочная продукция. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу. Часть 1. Молоко, молочные, молочные составные и молокосодержащие продукты ГОСТ 26927 Сырье и продукты пищевые. Методы определения ртути ГОСТ 26929 Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения токсичных элементов ГОСТ 26930 Сырье и продукты пищевые. Методы определения мышьяка ГОСТ 26932 Сырье и продукты пищевые. Методы определения свинца ГОСТ 26933 Сырье и продукты пищевые. Методы определения кадмия ГОСТ 27068 Реактивы. Натрий серноватистокислый (натрия тиосульфат) 5-водный. Технические условия ГОСТ 27752 Часы электронно-механические кварцевые настольные, настенные и часы-будильники. Общие технические условия ГОСТ 28498 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний ГОСТ 29169 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой ГОСТ 29227 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования ГОСТ 29245 Консервы молочные. Методы определения физических и органолептических показателей ГОСТ 29246 Консервы молочные сухие. Методы определения влаги ГОСТ 29247 Консервы молочные. Методы определения жира ГОСТ 30178 Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов ГОСТ 30305.1 Консервы молочные сгущенные. Методики выполнения измерений массовой доли влаги ГОСТ 30305.4 Продукты молочные сухие. Методика выполнения измерений индекса растворимости ГОСТ 30347 Молоко и молочные продукты. Методы определения Staphylococcusaureus ГОСТ 30538 Продукты пищевые. Методика определения токсичных элементов атомно-эмиссионным методом ГОСТ 30648.2 Продукты молочные для детского питания. Методы определения общего белка ГОСТ 30711 Продукты пищевые. Методы выявления и определения содержания афлатоксинов B и М ГОСТ 31502 Молоко и молочные продукты. Микробиологические методы определения наличия антибиотиков ГОСТ 31659 Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella ГОСТ 32031 Продукты пищевые. Методы выявления бактерий Listeriamonocytogenes ГОСТ 32161 Продукты пищевые. Метод определения содержания цезия-137 ГОСТ 32163 Продукты пищевые. Метод определения содержания стронция-90 ГОСТ 32164 Продукты пищевые. Метод отбора проб для определения стронция-90 и цезия-137 ГОСТ 32219 Молоко и молочные продукты. Иммуноферментные методы определения наличия антибиотиков ГОСТ 32254 Молоко. Инструментальный экспресс-метод определения антибиотиков ГОСТ 32901 Молоко и молочная продукция. Методы микробиологического анализа |
В настоящее время в странах с развитой молочной промышленностью все более широко применяется электродиализная и нанофильтрационная обработка сыворотки. Использование этих процессов в технологии молока дает возможность получить дополнительный источник углевод-содержащего сырья, при правильной переработке которого можно значительно повысить эффективность работы молокоперерабатывающей предприятий, организовать безотходное производство молочного сырья, а также расширить ассортимент вырабатываемых продуктов. Можно выделить следующие основные направления переработки и использования деминерализованной молочной сыворотки на основе электродиализа: детское питание, молочно-белковые концентраты, сиропы, напитки, лечебные и диетические продукты, продукты спортивного питания, мороженое и др.