Безотходные и малоотходные технологии в молочной промышленности (стр. 6 из 8)
4.2.3 Консервирование
Под консервированием понимается такая обработка молочных продуктов, в результате которой они сохраняются длительное время без разложения входящих в них белков, жиров, углеводов и других компонентов. Важно также полное сохранение природных свойств продукта при наименьших затратах.
Для сохранения качества молочной сыворотки при производстве молочного сахара можно применять формалин и перекись водорода. Формалин (формальдегид) вводится в количестве 0,025% 40% -ного раствора, перекись водорода - в количестве 0,03% 30% -ного раствора.
Известно, что (перекись водорода разлагается через 45 - 50 ч хранения сыворотки (с этого момента начинает увеличиваться ее кислотность). Формалин сохраняется в сыворотке более трех суток. При производстве молочного сахара перекись водорода инактивируется на стадии очистки сыворотки, а формалин отходит с межкристальной жидкостью (мелассой). Готовый продукт не содержит консервантов.
Возможно консервирование натуральной и сгущенной молочной сыворотки сорбиновой кислотой. В качестве консерванта можно использовать хлористый натрий (поваренную соль), который задерживает развитие основной микрофлоры сыворотки при концентрации 5-10%, а также этиловый спирт при концентрации 10%, сернистый ангидрид, аммиак и другие вещества.
Известны способы консервирования сыворотки путем сгущения и сушки. Аналогичные способы консервирования могут быть использованы для обезжиренного молока и пахты [4].
4.3 Биологические методы обработки вторичного молочного сырья
Целесообразность биологической обработки обезжиренного молока, пахты и в особенности молочной сыворотки обусловлена возможностью повышения питательной ценности этого сырья за счет обогащения полезными веществами. Основные направления биологической обработки: синтез белковых веществ дрожжами, использующими для своего роста и развития лактозу; гидролиз лактозы протеолитическими ферментами до более сладких моноз; микробный синтез витаминов, жира, ферментов и антибиотиков; переработка лактозы и молочную кислоту и этиловый спирт; расщепление молочных белков до свободных аминокислот [4].
4.3.1 Обработка микроорганизмами
Использование микроорганизмов является основным методом биологической обработки молочного сырья. На этом методе основано производство широкого ассортимента диетических кисломолочных продуктов (кефир, ацидофилин, простокваши, йогурт, кумыс, творог, напитки из пахты и сыворотки), (полуфабрикатов для пищевых целей (сыворотка сгущенная сброженная), кормовых (сыворотка обогащенная, закваска для силосования кормов, Био-ЗЦМ) и технических (этиловым спирт, молочная кислота, столовый уксус, низин и др.) продуктов.
При изготовлении молочнокислых продуктов в молочное сырье вносятся различные закваски, которые готовят на чистых культурах соответствующих видов микроорганизмов (молочнокислые бактерии, уксуснокислые бактерии, дрожжи). В результате молочнокислого брожения происходит расщепление лактозы до глюкозы и галактозы и далее до молочной 'кислоты:
С12Н22О11 + Н2О = 4СН3СНОНСООН
Лактоза Молочная кислота
Параллельно с молочнокислым брожением, как правило, протекают побочные процессы, которые обусловливают накопление продуктов распада лактозы - летучих кислот, спиртов, диацетила. Брожение прекращается самопроизвольно, когда микроорганизмы расщепляют лишь часть (около 20%) лактозы, поскольку образующаяся молочная кислота губительно действует на их дальнейшее развитие.
При внесении в молочное сырье вместе с молочнокислой закваской дрожжей идет спиртовое брожение, которое в общем виде можно представить следующим уравнением:
С12Н22О11 + Н2О = 4СН3СН2ОН + 4СО2
Лактоза Этиловый спирт Углекислота
Если протекают другие виды брожения (маслянокислое, углекислое, пропионовокислое), то они вызывают пороки молочного продукта.
Закваски - основная составная часть первичной микрофлоры кисломолочных продуктов.
Производится она в специализированных лабораториях. В настоящее время разработаны прогрессивные методы непрерывного культивирования молочнокислых бактерий с целью накапливания биомассы для приготовления концентрированных заквасок.
Принципиальная схема производства кисломолочных продуктов состоит из ряда общих технологических операций (схема 2).
Схема 2
Для приготовления некоторых кисломолочных налитков используют концентраты молочной сыворотки или белковые сывороточные концентраты, которые ускоряют процесс сквашивания, улучшают питательную ценность, органолептические и диетические свойства продуктов.
Для производства белково-углеводного концентрата (БУК) производится обработка подсырной сыворотки специальной закваской из штамма ацидофильной палочки 12б.
Сбражившше сыворотки проходит в ферментерах в течение 5 - 6 ч до кислотности 60 - 70°Т. Сброженная сыворотка досгущается до массовой доли сухих веществ 40 или 60%. БУК применяют при выпечке хлеба и хлебобулочных изделий.
Под действием молочнокислых микроорганизмов лактоза может сбраживаться до молочной кислоты. Молочная кислота может производиться из любого вида молочной сыворотки (подсырной, творожной, казеиновой). Технология молочной кислоты включает приготовление затора и закваски, сбраживание сыворотки, нейтрализацию, разложение лактата кальция, очистку и фильтрацию, отстой и декантацию молочной сыворотки.
Молочную сыворотку сгущают в 2-2,6 раза для того, чтобы содержание молочного сахара возросло до 10-12%. После пастеризации и охлаждения до 45°С затор засевают специальными видами молочнокислых бактерий, сбраживающих лактозу. Образующаяся в результате брожения молочная кислота периодически нейтрализуется известью или мелом, в результате чего получается лактат кальция:
2СН3СООНСООН + СаСО3 = Са (С3Н5О3) + Н2О + СО2.
Процесс брожения длится 2-2,5 суток. Сброженную сыворотку нейтрализуют известью, фильтруют и сгущают в 2-5 раз и зависимости от необходимой концентрации молочной кислоты (10 - 45%), после чего добавляют серную кислоту для разложения лактата кальция и выделения молочной кислоты:
Са (С3H5O3) + Н2SO4 = 2СН3CНОНСООН + СаSO4.
Процесс ведут при температуре 40-45°С. Затем молочную кислоту подвергают очистке активированным углем и фильтруют от гипса и активированного угля на специальном фильтре под вакуумом.
Получение этилового спирта из молочной сыворотки основано на сбраживании лактозы сыворотки специальными видами дрожжей до спирта и углекислоты:
С12Н22О11 + Н2О ® СН3СНОН + 4СО2
На спирт расходуется до 95% молочного сахара, а 5% идет на образование дрожжевых клеток и побочных продуктов спиртового брожения. Суть технологии состоит в том, что исходную молочную сыворотку очищают от белков, вносят дрожжи и ведут процесс брожения при 33 - 34°С в течение 48-72 ч. Затем дрожжи отделяют от бражки, а последнюю подвергают дисцилляции. Выход спирта в условиях промышленного производства составляет 84%.
Побочными продуктами процесса получения спирта являются сывороточные белки, которые могут использоваться на пищевые цели, а также послеспиртовая бражка, которая может использоваться на корм сельскохозяйственным животным. Наряду с многими направлениями промышленного использования этиловый спирт может быть применен и в качестве сырья при производстве столового уксуса.
Производство обогащенной молочной сыворотки (кормовой добавки), использующейся для профилактики против желудочно-кишечных заболеваний молодняка сельскохозяйственных животных, основано на сквашивании сыворотки 3% -ной закваской ацидофильной палочки (штамм 12б), приготовленной на обезжиренном молоке. Культивирование указанной заквасочной культуры в сыворотке проводится в ферментерах 4-6 ч до кислотности 60-90°Т. В течение этого времени в сыворотке идет интенсивный рост биомассы молочнокислых бактерий, увеличивается количество их метаболитов и других биологически активных веществ, повышающих ее антагонистическую активность. Положительное действие обогащенной сыворотки на рост и развитие животных основано на том, что ацидофильная палочка способна легко приживаться в пищеварительном тракте животных и тормозить развитие гнилостных бактерий.
Бактериальная закваска для силосования кормов вырабатывается из молочной сыворотки путем введения специальной материнской бактериальной закваски, культивации при 30-32°С в течение 12-16 ч и охлаждения до 8-10°С. В результате применения бактериальной закваски при силосовании повышается питательная ценность кормов, их органолептические, физико-химические и микробиологические показатели. За счет активного развития молочнокислого процесса в силосе подавляется развитие маслянокислых и гнилостных микроорганизмов, а также бактерий группы кишечной палочки и плесеней.
В рецептуре Био-ЗЦМ главным компонентом является молочная сыворотка. На молочной сыворотке культивируется специальный штамм дрожжей, способный к быстрому росту и дающий высокий выход биомассы. Белок дрожжей, выращенных на молочной сыворотке, сходен с белком молока не только по наличию незаменимых аминокислот, но и по их содержанию. Важным свойством таких дрожжей является то, что они одинаково хорошо растут на всех видах сыворотки.
Для того чтобы полученная биомасса по своему составу приближалась к молочному белку, в сыворотку вносят минеральные соли: сернокислый аммоний, двузамещенный фосфорнокислый аммоний, двузамещенный фосфорнокислый калий, хлористый магний и мочевину. В процессе роста дрожжи, используя в качестве источника энергии лактозу сыворотки и молочную кислоту, превращают минеральные азотсодержащие соли в полноценный клеточный белок. При культивировании в молочной сыворотке дрожжи обогащают ее не только белком, но и витаминами группы В, провитамином D, микроэлементами и рядом других биологически активных веществ. По содержанию белка такая сыворотка приближается к обезжиренному молоку, а по содержанию витаминов и микроэлементов превосходит его. Обогащенная микробным белком и витаминами молочная сыворотка является основой Био-ЗЦМ для телят. Для дрожжевания применяют свежую творожную или подсырную сыворотку. Для лучших условий дрожжевания из нее удаляют белки, нагревая до 92-96°С. Процесс ферментации осуществляют в аппаратах, снабженных мешалкой и барбатером, при постоянном поступлении воздуха до полного использования лактозы. По окончании процесса молочная сыворотка содержит до 2,3% белка. Далее ее подвергают температурной обработке для инактивации живых клеток, сгущают до содержания сухих веществ 44-46% и попользуют при производстве Био-ЗЦМ [4].