Во Всемирный День молока мы решили разобраться...
Казалось бы, что может быть проще молока? Налил в стакан — и пей. Но если заглянуть внутрь этой белой жидкости, окажется, что по сложности устройства она не уступает иному высокотехнологичному продукту. А современные методы переработки молока и вовсе напоминают работу лаборатории точных наук.
Разберёмся вместе с экспертом ВГУИТ, профессором кафедры технологии продуктов животного происхождения Екатериной Богдановой, из чего на самом деле состоит молоко и как с помощью мембранной фильтрации учёные и технологи «разбирают» его на компоненты.
Что скрывается в капле молока
Молоко — это сложная дисперсная система. Не пугайтесь термина: по сути это означает, что разные вещества в нём не просто смешаны, а распределены особым образом, каждое — в своём состоянии.
Главный компонент молока — вода. В ней растворены минеральные соли, молочный сахар (лактоза), витамины, органические кислоты и небелковые азотистые соединения. Но это ещё не всё.
В этом же водном растворе «плавают» белки и соли кальция — но не в растворённом виде, а в коллоидном состоянии (это когда мельчайшие частицы равномерно распределены в жидкости, но не выпадают в осадок).
А ещё в молоке равномерно распределены жировые шарики разного диаметра. Чтобы они не слипались друг с другом, природа предусмотрела тонкую защитную оболочку — белково-липидную плёнку вокруг каждого шарика.
Самое интересное — все компоненты молока чётко различаются по размеру:
- Самые крупные — жировые шарики.
- Примерно в десять раз меньше — мицеллы казеина (основного белка молока).
- Ещё мельче — сывороточные белки.
- И самые маленькие — молекулы лактозы, минеральных солей, витаминов и, конечно, воды.
Именно это различие в размерах и позволяет учёным и технологам «разбирать» молоко на составные части с помощью мембранной фильтрации.
Мембранная фильтрация: сито для молекул
Принцип мембранной фильтрации прост и гениален, как сито. Только вместо дырочек разного калибра используются полупроницаемые мембраны со строго определённым размером пор.
Как это работает:
- Частицы и молекулы, размер которых меньше размера пор, свободно проходят через мембрану.
- Вещества, превышающие размер пор, задерживаются на поверхности мембраны и концентрируются.
Раствор, который остаётся перед мембраной, называется концентрат или ретентат. Раствор, прошедший сквозь мембрану, — фильтрат или пермеат. Просто, но за этим скрываются огромные технологические возможности.
Четыре уровня фильтрации
Мембранные процессы делят по размеру пор на четыре основных типа. И каждый решает свои задачи.
Микрофильтрация — поры самые крупные. С её помощью можно:
- выделить молочный жир из общей дисперсной системы (это используется в технологиях белковых изолятов);
- разделить казеин и сывороточные белки — так получают концентрат мицеллярного казеина.
Ультрафильтрация — поры помельче. Она используется для:
- выделения и концентрирования всех белков молока или сыворотки;
- получения концентратов и изолятов молочных и сывороточных белков.
Именно с помощью ультрафильтрации делают популярное сегодня «фильтрованное молоко» с повышенным содержанием белка.
Нанофильтрация — поры ещё мельче. Она позволяет:
- концентрировать лактозу в фильтратах молочного сырья;
- частично удалять минеральные вещества;
- получать, например, деминерализованную молочную сыворотку.
Обратный осмос — мембраны с самыми мелкими порами. Применяется для:
- концентрирования всех сухих веществ молока;
- фактически это способ мягко удалить воду, сохранив все полезные компоненты.
Зачем это нужно
На первый взгляд может показаться, что все эти технологии — из разряда «наука для науки». Но на самом деле мембранная фильтрация молока сегодня — это основа целой индустрии.
Благодаря этим процессам мы получаем:
- Спортивное питание — концентраты и изоляты молочных и сывороточных белков.
- Детские смеси, максимально приближённые по составу к грудному молоку.
- Продукты для людей с непереносимостью лактозы.
- «Фильтрованное» молоко с увеличенным сроком хранения и сохранённым вкусом.
- Специализированное питание для больниц и реабилитационных центров.
Получается, что современные технологии не «портят» молоко, как иногда думают, а напротив — позволяют использовать его компоненты с максимальной пользой и точностью. Молоко остаётся тем же природным продуктом, но теперь мы научились работать с ним как ювелиры — аккуратно, точно и без лишних потерь. Подробнее о разработке наших учёных в области глубокой переработки молока здесь.