Публикация ДМП в журнале «Молочная промышленность»
Авторы:
Кандидат технических наук Д.Н. Володин,
В.К. Топалов,
кандидат технических наук А.С.Бессонов,
А.С.Гридин
Доктор технических наук И.А. Евдокимов
Сегодня связка мембранного оборудования, включающая микро-, ультра-, нанофильтрацию и обратный осмос, является классическим решением при организации технологического цикла безотходного использования молочного сырья [1]. Комбинирование процессов мембранной обработки дает предприятию возможность концентрировать и частично деминерализовать сырье, отделять сывороточные и молочные белки, жир, возвращать воду в производственный цикл и т.д.
С точки зрения реализации мембранных технологий в промышленных масштабах микрофильтрация относительно нова для молочной отрасли. При микрофильтрации молочного сырья используются мембранные модули (см. рисунок), оснащенные полимерными или керамическими мембранами с размером пор в диапазоне от 0,05 до 10 мкм, при давлении 0,5–2 бар и температурном режиме от 5 до 50 °С [2].
Наиболее часто микрофильтрация применяется для «холодной стерилизации» молочного сырья, при которой клетки вегетативных и споровых форм микроорганизмов, соматические клетки удаляются практически на 99,9 % [2]. Также микрофильтрация может использоваться для холодного обеззараживания рассола, применяемого при посолке сыров. Микрофильтрация является реальной альтернативой термообработке рассола и использованию консервантов, которые практикуются на некоторых сыродельных заводах. Что касается фракционирования молочного сырья, то одним из перспективных направлений является получение концентрата мицеллярного казеина. Мицеллярный казеин – это медленно усвояемая белковая добавка, позволяющая сохранять уровень аминокислот, являющихся ключевыми в синтезе мышечного белка, в течение нескольких часов [4]. Именно поэтому он становится все более популярным ингредиентом для спортивного питания. Также мицеллярный казеин используется в качестве добавки при производстве сыров, кисломолочных продуктов, сухих супов и т.д. за счет технологических свойств: термостабильности, хорошей диспергируемости, придания продуктам «сливочного вкуса», повышения вязкости и т.д.
Технологически процесс производства концентрата мицеллярного казеина привлекателен тем, что в отсутствие термолабильных белков концентрат остается стабильным даже при температуре около 80 °С, что облегчает последующее концентрирование белка путем выпаривания. Сконцентрированная фракция мицеллярного казеина при низкой температуре образует термоустойчивый гель, который при нагревании легко переходит в жидкое состояние, что, в свою очередь, положительно сказывается на процессе сушки продукта [3].
Микрофильтрационный пермеат молока, который часто называют «идеальной/нативной сывороткой», содержит растворимые сывороточные белки сырья с размером молекул 2–10 нм. В отличие от сывороточных пермеатов он не содержит остаточного жира, микроорганизмов, ферментных препаратов, гликомакропептида и других продуктов ферментного и микробного гидролиза компонентов молочного сырья, образующихся при сычужном свертывании молока.
Если микрофильтрационный пермеат подвергается дальнейшей ультрафильтрации в сочетании с диафильтрацией, то образуется концентрат/изолят сывороточных белков молока с массовой долей белка в сухом веществе порядка 90 %. Полученный продукт затем сгущается до 36–37 % сухих веществ и высушивается.
В отличие от белковых концентратов, полученных из подсырной и творожной сыворотки, концентраты «идеальной сыворотки» имеют чистый вкус, большую растворимость, пенообразующую и эмульгирующую способность. При восстановлении дают прозрачные растворы, даже при высоком содержании сухих веществ [4]. За счет высокой доброкачественности такие концентраты имеют преимущества при использовании в рецептурах сухих смесей для детского питания при коррекции белкового состава.
С другой стороны, «идеальная сыворотка» является идеальной основой для создания комбинации молочных смесей с заданным белковым составом. Процесс может быть осуществлен путем сочетания микро-, ультра- и нанофильтрации молока (см. рисунок) [5].
Обезжиренное молоко подвергается микрофильтрации, после чего пермеат концентрируется, деминерализуется, досгущается и высушивается на распылительной сушилке [6]. Перед сушкой в продукт вводится концентрат мицеллярного казеина, полученный при микрофильтрации, для того чтобы соотношение казеина и сывороточных белков было таким же, как и в женском молоке, т.е. составляло 60:40 соответственно.
Таким образом, микрофильтрация, как и другие мембранные процессы, является одним из необходимых технических этапов при формировании линий производства молочных продуктов нового поколения, премиум-класса с новыми функциональными возможностями. Как показывает опыт ООО «ДМП» и компании «Вздухоторг», использование современного высокотехнологичного оборудования на заключительных технологических этапах – пленочных выпарных установок и распылительных сушильных аппаратов, обеспечивает высокую рентабельность и качество готовых продуктов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Золоторева, М.С. Преимущества мембранных технологий в процессах обеспечения микробиологической безопасности молочного сырья и продуктов / М.С.Золоторева [и др.] // Молочная промышленность. № 5. 2018. С. 56–57.
2. Евдокимов, И.А. Обработка молочного сырья мембранными методами / И.А.Евдокимов [и др.] // Молочная промышленность. 2012. № 2. С. 34–37.
3. Micellar Casein Concentrate. 2015 U.S. Dairy Export Council | WW017E. Режим доступа: USA dairy.org/products/milk-proteins
4. Kimberlee, K.J. Burrington. Technical Report: Milk Fractionation Technology and Emerging Milk Protein Opportunities. Режим доступа: https://www.usdairy.com/~/media/usd/public/tecnicalreportmilkfraction ationtechnologypdf.pdf.
5. Patent WO 2013/068653 A2, 16.05.2013. Method for producing a milk product // World International Property # 068653, A2 2013, 16.05.2013 / Tikanmäki R., Harju M.E., Tossavainen O.
6. Patent WO 00/30461 02.06.2000. Method for preparing a protein composition and an infant formula containing same // World International Mп Property # 00/30461, 02.06.2000 / Jost R., ec.