ИТС 45-2017 Производство напитков, молока и молочной продукции

     2.7. Переработка молочной сыворотки

Молочная сыворотка - побочный продукт переработки молока, полученный при производстве сыра (подсырная), творога (творожная) или казеина (казеиновая) характеризующийся высоким содержанием белка, углеводов и минеральных солей.

Состав и свойства молочной сыворотки колеблются в широком диапазоне, что определяется составом молока, технологическими особенностями производства творога, сыра и казеина.

Так, в зависимости от способа посолки сырного зерна подсырная сыворотка бывает несоленой (сладкой) и соленой. Состав творожной сыворотки зависит от способа производства творога: кислотного или сычужного, с отвариванием или без отваривания.

Казеиновая сыворотка имеет состав, близкий к составу творожной сыворотки при биологическом способе коагуляции казеина или подсырной сыворотки при сычужном способе коагуляции казеина. При осаждении казеина соляной кислотой или хлористым кальцием сыворотка будет иметь свои отличительные особенности [30].

В сыворотку переходит более половины сухих веществ молока (таблица 2.6).

Таблица 2.6 - Степень перехода основных компонентов молока в сыворотку

Промышленные технологии переработки молочной сыворотки основаны на использовании как традиционных, так и инновационных способов. К традиционным способам относится производство молочного сахара с кристаллизацией лактозы из пересыщенных растворов (см. рисунок 2.23).

     
Рисунок 2.23 - Технологическая схема производства молочного сахара-сырца традиционным способом

Частные технологические операции

Очистку сыворотки проводят с использованием комбинированных сепараторов, конструкция которых позволяет извлекать казеиновую пыль в виде белковой массы, а также выделять молочный жир в виде сливок.

Сгущение сыворотки проводят в вакуум-выпарных аппаратах циркуляционного типа. Желательная степень сгущения сыворотки определяется коэффициентом пересыщения.

Кристаллизация лактозы осуществляется с учётом качества сиропа по длительному (35 ч) или ускоренному (до 15 ч) режимам. Оптимальная температура охлаждения сиропов лактозы при кристаллизации соответствует 10-15°С.

Разделение кристаллизата молочного сахара на кристаллы и межкристальную жидкость обеспечивается пороговыми центрифугами. После центрифугирования в кристаллах остаётся от 4 до 15% влаги. Для получения продукта требуемой влажности 0,5-2,5% кристаллы молочного сахара подвергаются сушке на сушильных установках с псевдоожиженным слоем. Оптимальный режим сушки кристаллов молочного сахара в кипящем слое осуществляется при следующих параметрах: скорость движения воздуха 1,1-1,3 м/с; начальная температура воздуха 135-140°С. После сушки кристаллы молочного сахара охлаждают и при необходимости размалывают. Упаковывают продукт в крафт-мешки с полиэтиленовым вкладышем.

К инновационным способам переработки молочной сыворотки относятся мембранные технологии - ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос и электродиализ [30, 31]. Эти методы обработки позволяют фракционировать сыворотку на молекулярном и ионном уровне как многокомпонентную систему, направленно регулируя состав и свойства получаемых продуктов. Мембранные технологии особенно эффективно используются для переработки видов сыворотки, характеризующихся повышенной кислотностью и минерализацией.

Технологическая схема производства продуктов из молочной сыворотки с использованием мембранных методов представлена на рисунке 2.24.

Частные технологические операции

Ультрафильтрацию применяют для выделения белков из сыворотки. В результате ультрафильтрации получается белковый концентрат и фильтрат (пермеат) - раствор лактозы, минеральных солей и других низкомолекулярных соединений. Белковый концентрат используют в жидком или сухом видах для обогащения пищевых продуктов белком. Пермеат используется для получения пищевой лактозы. Для этого пермеат сгущают и сушат на распылительных сушильных установках. Сгущение пермеата осуществляют в два этапа. На первом этапе целесообразно применять нанофильтрацию или обратный осмос. Использование этих методов позволяет снизить затраты на процесс удаления влаги выпариванием, а также существенно сократить тепловые выбросы в окружающую среду. Концентрирование сыворотки нанофильтрацией и обратным осмосом проводят до 18-24% сухих веществ. На втором этапе влагу удаляют выпариванием с помощью вакуум-выпарных установок. С целью удаления минеральных солей из молочной сыворотки применяют электродиализ. В процессе деминерализации творожной сыворотки электродиализом происходит удаление до 90% минеральных веществ. При этом титруемая кислотность снижается на 70% за счёт удаления молочной кислоты. В результате электродиализной обработки органолептические показатели молочной сыворотки значительно улучшаются.

    
Рисунок 2.24 - Технологическая схема производства молочного сахара и лактозы пищевой с использованием мембранных методов

Сгущённый пермеат сушат на распылительных сушилках.