Известные пути выделения сывороточных белков основаны на их физико-химических свойствах. В промышленности в настоящее время широко распространены два способа выделения белков из молочной сыворотки: кислотно-тепловой способ коагуляции при значениях рН, близких к изоэлектрической точке, и мембранные методы. Вместе с тем ведутся поиски других, более простых, надежных и технологичных способов.

Устойчивость глобул белков молочной сыворотки обусловлена конформацией частиц, определенным зарядом и наличием гидратной оболочки. Для выделения белков необходимо нарушить равновесие хотя бы двух указанных факторов устойчивости, что обычно происходит при тепловой денатурации. При изменении нативного состояния белка прежде всего нарушается его структура, то есть происходит денатурация. Процесс денатурации сопровождается изменением конфигурации, гидратации и агрегатного состояния частиц. Белковая глобула в результате денатурации становится менее устойчивой.

Введение в растворы белков некоторых веществ способствует тепловой денатурации. Например, при добавлении кислот и щелочей реакция среды доводится до изоэлектрической точки белков, разрушаются солевые связи его частиц. Степень тепловой денатурации зависит от температуры и продолжительности нагревания.

С учетом целесообразности извлечения и использования белков коагуляцию сывороточных белков необходимо закрепить во избежание обратного процесса, а также с целью максимально возможного снижения распада образующихся агрегатов.

В подсырной сыворотке при температуре денатурации термолабильных фракций (90°С) в результате нарушения агрегативной устойчивости глобул белка происходит их частичное (20 — 25%) выделение. При температуре, превышающей 100 °С, степень выделения белков увеличивается незначительно. Для усиления тепловой денатурации в подсырную сыворотку необходимо вводить реагенты-коагулянты, которые сдвигают реакцию среды в кислую сторону. Оптимальной реакцией среды при подкислении сыворотки является рН 4,4 — 4,6, что совпадает с изоэлектрической точкой лактоальбуминовой фракции белков молочной сыворотки. Степень выделения белков в этом случае составляет около 40%, что на 10 — 15% выше, чем без подкисления сыворотки. Далее путем повышения рН среды (более 6) можно дополнительно выделить некоторое количество белка. Таким образом, для максимального выделения белков из подсырной сыворотки необходимо применять тепловую денатурацию белков в сочетании с кислотно-щелочной коагуляцией.

После коагуляции сывороточные белки концентрируют либо методом отстоя, либо центробежным способом на специальных сепараторах.

Усвояемость денатурированных белков, по данным ряда исследователей, практически такая же, как нативных. Однако явление денатурации надо учитывать при дальнейшем использовании полученных белков. При необходимости перевода в растворимое состояние их необходимо подвергать специальной обработке.

Степень коагуляции (и денатурации) белков молочной сыворотки зависит от сочетания времени и температуры выдержки, а также уровня рН.

В настоящее время разработаны так называемые комбинированные технологические процессы выделения белков из молочной сыворотки. В Германии вырабатывают продукт совместного осаждения молочных белков из смеси обезжиренного молока и молочной сыворотки (в соотношении 1:1) при рН смеси 6,5. Получаемый продукт под названием «Микора» используют в мясной промышленности в качестве белковой добавки. В нашей стране совместное осаждение белков молока используют при производстве сырной массы «Кавказ», сырной массы для плавления, сухого концентрата сывороточных белков. В сыворотку добавляют до 10 — 20% обезжиренного молока. Соотношение между казеинатом и сывороточ­ными белками в смеси, то есть между количеством обезжиренного молока и сыворотки, практически не влияет на степень осаждения белков. Однако исследования, проведенные во ВНИИКИМ, показали, что при подборе соответствующего технологического режима и определенной последовательности технологических операций совместное осаждение казеиновых фракций и сывороточных белков позволяет добиться более полного их выделения из смеси.

Следует также учитывать, что питательная ценность белковых продуктов, получаемых при совместной коагуляции белков, несколько выше, чем концентратов казеина и сывороточных белков в отдельности, за счет взаимного обогащения и более сбалансированного аминокислотного состава белковых продуктов совместного осаждения. Если принять биологическую ценность белка яйца за 100 (тест белка), то для казеина этот показатель составит 73, для концентрата сывороточных белков — 110, для комплекса молочных белков — 92. Особое значение имеет повышенное содержание в сывороточных белках лизина и триптофана. Для сравнения в таблице 3.1. приведен аминокислотный состав белков молочной сыворотки, казеина, яйца и сои.

Молочный белок может существенно восполнить недостаток лизина в белке злаковых растений. Так, биологическая ценность смеси, состоящей из 76% молочного белка и 24% белка пшеницы, равняется 105 — 112, что превышает биологическую ценность самого молочного белка (92) и белка пшеницы (56). Увеличение биологической ценности смесей белков определяется в значительной степени наличием в них белков молочной сыворотки. В смеси с казеином она возрастает с 73 до 92, а с белком пшеницы — с 56 до 105—112. Смесь концентрата сывороточных белков с другими растительными белками дает еще больший эффект. Сывороточные белки значительно улучшают ценность белков сои. Смесь лактальбумина с белками картофеля в соотношении 7:3 имеет биологическую ценность 134.

Выделение белков молочной сыворотки с использованием мембранной техники описано в предшествующем разделе.

Другие методы (ионный обмен, гельфильтрация, лиофилизация и вымораживание, использование химических реагентов, коагуляция при повышенных температурах — 100 — 120°С и давлениях и др.) используют преимущественно в лабораторных исследованиях и в промышленных условиях распространения не получили.

Выделенные белки обрабатывают, обогащают различными добавками и используют в производстве продуктов питания в пастообразном или сухом виде.

 3.2.2. Альбуминно-творожные изделия

 3.2.2.1. Молоко альбуминное (полуфабрикат). Представляет собой концентрат молочного белка — альбумина и является полуфабрикатом, предназначенным для использования на пищевые цели: при выработке альбуминного творога, колбасных изделий и других продуктов.

Молоко альбуминное можно вырабатывать из подсырной или творожной сыворотки путем тепловой обработки его с последующим выделением альбумина в виде сгустка.

Технология производства молока альбуминного предусматривает: выделение жира; нагревание сыворотки и коагуляцию альбумина; отстаивание хлопьев молочного белка — альбумина в сыворотке (при необходимости его нейтрализацию); разлив, упаковку, маркировку, транспортировку, хранение.

От жира сыворотку очищают на сепараторах сразу после удаления из сырных ванн, не допуская остывания. Сепарирование проводят при температуре 35 — 40°С с соблюдением общих правил. После сепарирования подсырную сыворотку нагревают до 70 — 75 °С и направляют в резервуары для отваривания альбумина. После заполнения емкости сыворотку нагревают до 90 — 95 °С, подкисляют молочной или соляной кислотой и раскисляют раствором пищевой соды до кислотности 30 — 35 °Т (или рН 4,4 — 4,6), что способствует коагуляции белка. Подкисление можно произвести также добавлением кислой сыворотки, количество которой определяют по формуле

К=С(Т₂ – Т₁)/(Т₃ – Т₂)

где К — количество кислой сыворотки для подкисления, л; С — количество перерабатываемой свежей сыворотки, л; Т₁ — кислотность свежей сыворотки, °Т; Т₂ — требуемая кислотность сыворотки после подкисления, °Т; Т₃ — кислотность добавляемой кислой сыворотки, °Т.

Кислотность кислой сыворотки должна быть не ниже 150 °Т. Сыворотку заквашивают в специальном резервуаре.

Потребное количество соляной кислоты устанавливают предварительной пробой. Затем к 1 л сыворотки добавляют 1 — 3 мл со­ляной кислоты. Тщательно перемешивают и вторично определяют кислотность. Если она соответствует норме, то прибавленное количество соляной кислоты в миллилитрах принимают за необходимую дозу. В случае недостаточной (избыточной) кислотности сыворотки вычисляют дозу по формуле

К_р= К_п·К_н/К_ф

где К_р — количество соляной кислоты, необходимое для изменения кислотности сыворотки, мл; К_п — количество соляной кислоты, добавляемой при проведении пробы, мл; К_н — количество °Т, на которое необходимо повысить кислотность сыворотки; К_ф — количество °Т, на которое повысилась кислотность сыворотки в предварительной пробе.

Расчет расхода соляной кислоты можно производить с учетом данных, приведенных ниже.

После добавления кислой сыворотки или соляной кислоты коагулированный белок выпадает в виде хлопьев, которые осаждаются на дне ванны. Для укрупнения хлопьев и их отстаивания сыворотку выдерживают в покое в течение 1,5 — 2 ч. В конце выдержки она должна быть прозрачной, светло-зеленого цвета.

После выдержки осветленную сыворотку направляют в промежуточный резервуар. Оставшуюся часть сывороточных белков (в виде альбуминного молока) охлаждают до 6 — 8°С и направляют в резервуар для хранения до реализации или дальнейшей переработки.

Для лучшего отделения частиц коагулировавшего белка целесообразно использовать саморазгружающийся сепаратор.

На всех стадиях технологического процесса при выработке молока альбуминного должны строго соблюдаться санитарно-гигиенические правила, установленные органами санитарного надзора.

Технологический, микробиологический контроль сырья и готовой продукции должна проводить лаборатория предприятия в соответствии с действующими инструкциями и стандартами на методы исследования; органолептический контроль проводится в соответствии с требованиями стандарта. Конкретные меры места отбора проб при контроле технологического процесса устанавливаются предприятием в зависимости от организации технологического процесса.

Все данные по производству молока альбуминного записывают в технологический журнал.

По химическим и микробиологическим показателям молоко альбуминное должно соответствовать следующим требованиям: кислотность — не более 60 °Т; содержание сухих веществ — не менее 7%.

Молоко альбуминное выпускают с предприятия-изготовителя на промышленную переработку во флягах молочных и автомолцистернах.

Хранение должно производиться при температуре, не превышающей 8 °С, не более 36 ч с момента получения.

3.2.2.2. Белковая масса. Производят из подсырной сыворотки. Может быть использована при выработке плавленого сыра, например «Новый», «Городской», «Дружба», кисломолочного, колбасного копченого и других сыров в количестве 7—10% массы компонентов смеси, предусмотренных по рецептуре, вместо творога обезжиренного или жирного.

Свежую сыворотку обезжиривают, сепарируют при температуре 35—40°С, нагревают до 90—95 °С и направляют в емкость для коагуляции. Для более полной коагуляции белков подсырной сыворотки рекомендуется один из следующих способов (в сочетании с тепловой обработкой):

кислотный — с подкислением сыворотки, нагретой до 95°С, ранее приготовленной кислой сывороткой (кислотностью не ме­нее 150°Т) или концентрированной соляной кислотой до 30—35°Т (РН 4,4 – 4,6);

кислотно-щелочной — с последующим раскислением сыворотки, подкисленной до 30°Т, до рН 6 — 6,5 (10 — 15°Т) путем внесения 10%-ного раствора двууглекислого натрия;

хлоркальциевый, заключающийся в добавлении (при активном перемешивании) к нагретой до 90 — 95°С сыворотке 18 — 20%-ного раствора хлористого кальция из расчета 1 % количества сыворотки (рекомендуется при использовании сыворотки кислотностью не выше 18°Т).

После коагуляции белков подсырную сыворотку фильтруют через бязь или центрифугируют на саморазгружающемся сепараторе, отделяя таким образом белки. Влажность белковой массы регулируют продолжительностью прессования (12—18 ч). Готовая масса охлаждается до 8°С на охладителе для творога.

При получении белковой массы с помощью саморазгружающегося сепаратора влажность ее регулируется временем разгрузки барабана сепаратора.

По органолептическим и физико-химическим требованиям бел­ковая масса должна иметь запах чистый, вкус свежий со специфическим альбуминным привкусом; консистенцию однородную, нежную, мажущуюся, допускается наличие крупки; цвет белый с желтоватым оттенком; содержание сухих веществ — не менее 20%; кислотность — не выше 95 °Т.

Готовый продукт фасуют по 50 кг в деревянные бочки, широкогорлые фляги, ящики из гофрированного картона с прокладкой из полимерных пленок и хранят при температуре 8°С не более 5 суток.

3.2.2.3. Альбумин молочный пищевой. Вырабатывают из молочной обезжиренной сыворотки соленой или несоленой, получаемой при производстве сыров и творога. Используют в колбасном производстве, при приготовлении паштетов, а также для выработки других пищевых продуктов. Альбумин молочный пищевой выпускают двух видов — свежий и замороженный.

Технология альбумина молочного пищевого включает подготовку к осаждению альбумина, выдержку альбуминного молока и нейтрализацию, фильтрацию альбумина, охлаждение или замораживание, фасовку и хранение.

Обезжиренную сыворотку нагревают в пастеризаторах любого типа до 70 °С, затем в емкостях (ванна ВДП, резервуар, творожная ванна)—от 92 до 95°С. Поскольку сывороточные белки осаждаются при рН сыворотки от 4,5 до 4,6, то для достижения этих значений сыворотку подкисляют молочной или соляной кислотой до выпадения хлопьев альбумина.

Для образования зерна альбумина сыворотку выдерживают при температуре 92 — 95 °С в течение 20—30 мин, что способствует хорошей стойкости продукта при длительном хранении. После выдержки сыворотку нейтрализуют 10%-ным раствором питьевой соды до кислотности 35—20 °Т и отделяют. Полученный сырой альбумин раскладывают на фильтр-ткань на 1—2 ч для стока сыворотки до содержания сухих веществ не менее 16%, затем охлаждают на охладителе для творога до температуры, не превышающей 8°С, или замораживают в алюминиевых или луженых формах до толщины слоя альбумина не более 5 см при температуре—5 °С.

Физико-химические показатели альбумина молочного пищевого следующие: содержание сухих веществ — 6%, поваренной соли — 1,5%; кислотность — 60°Т. Наличие патогенных микроорганизмов не допускается. Консистенция охлажденного альбумина однородная, нежная, мажущаяся; для замороженного — замороженные брикеты толщиной не более 5 см. Допускается незначительное количество крупки. Запах чистый, вкус солоноватый, свежий, свойственный альбумину, цвет молочно-белый.

Альбумин молочный пищевой охлажденный хранят при температуре, не превышающей 8 °С, не более 48 ч с момента выпуска; замороженный — при температуре —5°С не более 10 дней с момента выпуска.

3.2.2.4. Творог альбуминный. Вырабатывают из молочной сыворотки, сквашенной заквасками, приготовленными на чистых культурах молочнокислых стрептококков (кислотность — 80— 85°Т) и на чистых культурах ацидофильной палочки (кислотность— 90—100°Т). Предназначен для непосредственного потребления в пищу.

Творог альбуминный содержит влаги не более 74%, кислотность его — не более 140 °Т, температура — не более 8°С. Имеет чистый кисломолочный вкус с характерным привкусом альбумина, консистенцию однородную, допускается крупитчатость, цвет белый с сероватым оттенком.

Фасовка, упаковка, маркировка, транспортирование и хранение творога альбуминного те же, что и творога из молока.

Альбуминный творог должен храниться не более 36 ч с момента окончания технологического процесса при температуре не более 8 °С, в том числе на предприятии-изготовителе — не более12 ч.,

3.2.2.5. Творог альбуминный «Надуги».^* Вырабатывают из сыворотки, получаемой при производстве сычужных сыров, с добавлением или без добавления вкусовых наполнителей. Предназначен для непосредственного употребления в пищу. Творог альбуминный «Надуги» может выпускаться с мятой. Технология производства творога состоит из приема и подготовки сырья, нагрева и подкисления сыворотки, приготовления кислой сыворотки, получения альбуминного творога, приготовления замеса, охлаждения творога, упаковки и маркировки, до охлаждения и хранения.

Свежую подсырную сыворотку нагревают до 93 — 95 °С и вносят в нее кислую сыворотку из расчета повышения кислотности до 30 — 35 °Т. Полученную смесь выдерживают при этой температуре 1 — 2 ч, затем охлаждают до 30 — 40 °С, после чего осветленную сыворотку сливают. Выделившиеся хлопья белка выкладывают в бязевые или лавсановые мешочки. Продолжительность самопрессования — 3—4 ч (до содержания влаги не более 74%).При выработке творога «Надуги» с мятой к отпрессованному творогу добавляют поваренную соль, свежую или сухую измельченную мяту.

Консистенция творога альбуминного «Надуги» однородная, нежная, мажущаяся, запах чистый, вкус с легким, характерным для альбумина привкусом. Для «Надуги» с мятой — вкус с выраженным привкусом и ароматом мяты. Цвет «Надуги» — молочно-белый с кремовым оттенком, для «Надуги» с мятой — обусловленный цветом мяты, равномерный по всей массе. Кислотность — не выше 90°Т. Содержание патогенных микроорганизмов не допускается. Содержание влаги — не более 74% (для «Надуги» без мяты) или 75% (для «Надуги» с мятой).

Готовый продукт хранят при температуре, не превышающей 8°С, не более 36 ч с момента окончания технологического процесса.

3.2.2.6. Сырки альбуминные. Вырабатывают из альбуминного творога или смеси творога альбуминного и из коровьего молока с добавлением вкусовых и ароматических веществ. В зависимости от применяемого сырья сырки альбуминные выпускают следующих видов: жирные сладкие; жирные сладкие с какао; жирные сладкие с изюмом; альбуминно-творожные полужирные сладкие с корицей; альбуминно-творожные полужирные соленые.

Для приготовления сырков применяют альбуминный творог с содержанием влаги не более 80% и кислотностью не выше 140°Т, вырабатываемый из молочной сыворотки путем отваривания, а также жирный творог из коровьего молока с содержанием жира не менее 18% и влаги не более 65%.

Основные физико-химические показатели сырков альбуминных приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Физико-химические показатели сырков альбуминных

Сырки альбуминные выпускаются в фасованном виде по 50 и 100 г. Условия хранения следующие: при температур не выше 6 °С — не более 36 ч с момента их выработки.

3.2.2.7. Молочно-белковый концентрат «Круц». Вырабатывают в Армении из смеси сыворотки и пахты. Выпускают двух видов: молочно-белковый концентрат «Круц» 2%-ной жирности с изюмом и без изюма.

Для приготовления концентрата смесь подогревают до 80 — 85 °С и подают в специальную ванну для дополнительной пастеризации, куда добавляют обезжиренное молоко, нагретое до той же температуры. Готовую смесь нагревают до 95 — 96 °С с выдержкой 10 — 15 мин до полной коагуляции белков. Осевшую массу белков оставляют в покос на 1,5—2 ч, что придает продукту ореховый вкус. Затем белковую массу подвергают самопрессованию в течение 8 — 10 ч в бязевых мешочках в пресс-тележке. В белковую массу с 70%-ным содержанием влаги вносят изюм, после чего продукт фасуют.

Физико-химические показатели продукта следующие: содержание жира — 2%, влаги — 70, изюма —5%; кислотность — 140° Т.

3.2.2.8. Новая лечебно-питательная кисломолочная альбуминная паста, обогащенная чистыми культурами молочнокислых стрептококков. Для их приготовления используют штаммы, обладающие высокими антимикробными свойствами и способностью накапливать в среде некоторые витамины группы В (рибофлавин, тиамин, фолиевую кислоту), а также аскорбиновую кислоту, что придает продукту кисломолочный вкус и аромат.

3.2.2.9. Паста детская. Вырабатывают из альбуминного творога с добавлением сметаны, вкусовых и ароматических веществ. В зависимости от применения этих веществ пасту детскую выпускают с шиповником, с витамином С и плодово-ягодную.

Технология изготовления продукта включает прием и подготовку сырья, внесение наполнителей и перемешивание, фасовку, упаковку, маркировку, охлаждение и хранение.

Пасту детскую фасуют на порции массой 50, 100, 200 и 250 г в стеклянные банки, полимерные или бумажные банки, стаканы с нанесением покрытий, разрешенных Министерством здравоохранения. Готовый продукт хранят при температуре, не превышающей 8 °С, не более 36 ч с момента выпуска.

Паста детская имеет однородную, нежную консистенцию, чистый запах, кисломолочный вкус с выраженным привкусом и ароматом внесенных вкусовых и ароматических веществ, цвет ровный с кремовым оттенком; для пасты плодово-ягодной — обусловленный цветом введенного сиропа. Физико-химические пока­затели пасты детской следующие: содержание жира — 6%, сахарозы — 18, влаги — 65%, аскорбиновой кислоты — 40 (в пасте с витамином С) или 12 мг% (в пасте с шиповником).

3.2.2.10. Напиток «Альбус». Вырабатывают из сквашенного альбуминного молока, выделенного из подсырной или творожной сыворотки, в смеси с различными соками. Предназначен для непосредственного потребления в пищевых целях.

Напиток «Альбус» производят следующих видов: сладкий; с яблочно-виноградным соком; с яблочно-алычевым соком; с яблочно-красносмородиновым соком; с вишневым соком; с малиновым соком; с виноградным соком.

Напиток должен соответствовать следующим требованиям:

Расход основных компонентов на выработку 1 т напитка приведен в таблице 3.3.

Таблица 3.3. расход основных компонентов сырья на выработку напитка «Альбус», кг на 1 т

Производство напитка включает следующие процессы: прием и подготовку сырья; измельчение альбуминного молока; заквашивание и сквашивание альбуминного молока; внесение фруктовых наполнителей, охлаждение; фасовку, хранение, реализацию.

Для производства используют альбуминное молоко с массовой долей сухих веществ 8,5±0,5%. Измельчают альбуминное молоко с помощью гомогенизатора при температуре 75±10°С и давлении 20 МПа или шестеренчатого насоса НШМ-10 под давлением 0,01 — 0,1 МПа с рециркуляцией в течение не менее 15мин.

Рисунок 3.3.

Рисунок 3.3. – Схема технологической линии производства напитка «Альбус»: I – реагент-коагулянт; II – сыворотка молочная; III – альбуминное молоко; IV – напиток «Альбус»; V – закваска; VI – наполнители; 1 – резервуар для реагента; 2 – насос; 3 – ванна для отваривания альбумина; 4 – насос шестеренчатый; 5 – резервуар для сквашивания; 6 – расфасовочный автомат; 7 – резервуар для наполнителей

Измельченное молоко охлаждают до температуры 31±2,5°С и направляют в емкость для заквашивания. В альбуминное молоко вносят сахарный сироп в соответствии с рецептурой и 3 — 4% бактериальной закваски. Смесь тщательно перемешивают в течение 20 — 25 мин. Сквашивают при температуре 31±2,5°С в течение 14 — 16 ч до кислотности 80±10°Т для напитка из подсырной сыворотки и 100±10°Т — для напитка из творожной сыворотки. В сквашенную смесь вносят по рецептуре фруктовые на­полнители, тщательно перемешивают в течение 15 мин и охлаждают до температуры 4 — 8°С.

Готовый продукт расфасовывают в стеклянные бутылки, бумажные пакеты с полимерными покрытиями либо в другую мелкую тару, вместимостью 0,5 л, разрешенную Министерством здравоохранения.

Срок хранения напитка при температуре 4—8 °С до 48 ч с момента окончания технологического процесса, в том числе на предприятии-изготовителе, — не более 18 ч.

Схема технологической линии производства напитка «Альбус» показана на рисунке 3.3.

3.2.2.11. Альбуминный ацидофилин «ХИЖ» (молозиво). По своему составу близок к коровьему молозиву и является ценным продуктом для детского питания. Осажденные сывороточные белки не прессуют, а пропускают в горячем виде через фильтр из бязи до получения альбуминно-белковой массы с содержанием сухих веществ 15 — 16% и кислотностью не более 70° Т.

Альбуминно-белковую массу пастеризуют при 60 — 65 °С с выдержкой 30 мин, охлаждают до 35 — 38 °С. Добавляют пастеризованные, гомогенизированные и охлажденные до 35 — 38 °С сливки жирностью 30 — 35% и сухое обезжиренное молоко. В полученную смесь вносят 2 — 3% закваски, состоящей из культуры ацидофильной палочки. Продолжительность сквашивания —5—6 ч.

Сквашенную и охлажденную до 20 °С смесь тщательно перемешивают и фасуют в стеклянную или полимерную тару массой 100, 200 и 250 г. Фасованный продукт охлаждают в холодильной камере до 1 — 4 °С в течение 5 — 6 ч. За это время продукт приобретает более выраженный вкус и аромат.