Улучшение качественных показателей сгущенных сывороточных концентратов расширяет возможность их использования в производстве пищевых продуктов.

Основными недостатками сгущенных сывороточных концентратов являются ограниченные сроки их хранения, а также нестабильность консистенции (расслаиваемость, выпадение плотного осадка лактозы, гелеобразование), что приводит к определенным трудностям при загрузке и выгрузке, усложняется процесс дозировки, растут потери.

Для устранения этих недостатков разработаны способы кон­сервирования и стабилизации состава данных концентратов.

3.4.3.1. Консервирование. Процесс сгущения сам по себе является комбинацией различных физических методов консервирования, поэтому с повышением содержания сухих веществ в сгущенной сыворотке увеличивается предельный срок ее хранения.

Известно, что свекловичный сахар является своеобразным консервантом, внесение его в продукт значительно замедляет процесс его порчи. На основе этого свойства свекловичного сахара предложен способ производства концентрированной сыворотки с сахаром с массовой долей сухих веществ 52,5 и 65%.

Свекловичный сахар вносят в сгущенную молочную сыворотку сразу после сгущения. Далее после перемешивания концентрат быстро охлаждают до температуры 28 — 30 °С и в него вносят затравку (измельченный рафинированный молочный сахар) в количестве 0,03% с целью получения мелких кристаллов лактозы, затем охлаждают до 9±1 °С.

В качестве консерванта рекомендована также сорбиновая кислота.

3.4.3.2. Стабилизация консистенции сгущенных сывороточных консервантов. Осуществляют с целью предотвращения гелеобразования и образования плотного осадка кристаллов лактозы. Определенное стабилизирующее действие на состав сывороточных концентратов оказывает свекловичный сахар, поэтому при введении в сыворотку молочную концентрированную свекловичного сахара она в дополнительной стабилизации состава не нуждается.

Стабилизацию консистенции рекомендуется проводить в сыворотке сгущенной с массовой долей сухих веществ 40%. Гелеобразование сыворотки творожной, сгущенной предотвращают с помощью натрия фосфорнокислого двузамещенного. В исходную сыворотку вносят фосфорнокислый двузамещенный натрий в количестве 0,10% от массы сыворотки. Смесь перемешивают и направляют на сепарирование и далее на сгущение.

Для предотвращения образования плотного осадка кристаллов лактозы используют крахмал желирующий. После сгущения продукт перекачивают в ванну с мешалкой, куда вносят в сухом виде желирующий крахмал в количестве 1% от массы сгущенной сыворотки, и смесь "тщательно перемешивается.

Стабилизацию консистенции сыворотки молочной подсырной можно также проводить путем термообработки. Продукт после сгущения подвергают термообработке при температуре 93±2°С в течение 1 — 2 мин. Термообработку осуществляют в ваннах с рубашкой или в пастеризационной установке.

Рекомендуемые технологические приемы по стабилизации кон­систенции и консервированию сгущенных сывороточных концентратов достаточно просты, не требуют больших энергетических и трудовых затрат, незначительно увеличивают себестоимость продукции. Внедрение рекомендуемых методов может быть осуществлено в действующих цехах без каких-либо значительных переделок. Консервирование сгущенных сывороточных концентратов целесообразно проводить лишь там, где это обусловлено требованиями потребителей пищевой промышленности, что должно быть отмечено в годовом договоре на поставку концентратов. Сорбиновая кислота, необходимая для процесса консервирования в ко­личестве 0,05 — 0,1% на 1 т концентрата, и свекловичный сахар могут быть в этом случае представлены предприятиями пищевой промышленности — основным потребителям сорбиновой кислоты и свекловичного сахара, что должно быть отмечено в годовом договоре на поставку концентратов.

Процесс консервирования сорбиновой кислотой возможен как на предприятии-изготовителе, так и на предприятии-потребителе.

Минимальные затраты на сорбиновую кислоту, а также на технологические операции консервирования и стабилизации консистенции окупаются за счет сокращения потерь сывороточных концентратов, улучшения их технологических и потребительских свойств. Экономический эффект от стабилизации и консервирования сывороточных концентратов за счет снижения их потерь при транспортировке и хранении на 8 — 12%.

Паста «Кэндилак»

Воронежской государственной технологической академии разработан новый продукт из молочной сыворотки - паста «Кэндилак» Молочную сыворотку сепарируют для выделения жира и казеиновой пыли, затем нагревают до 90-95 ºС в емкости для отваривания альбумина. В эту же емкость вносят. 10 %-ный раствор гидрооксида натрия для уменьшения кислотности творожной сыворотки до 30-35ºТ. Происходит коагуляция сывороточных белков. Сыворотку отстаивают в течение 2,5 ч, очищенную сыворотку декантируют. Альбуминное молоко, подсырные сливки и казеиновую пыль направляют для использования по общепринятым направлениям. Очищенную от несахаров молочную сыворотку сгущают под вакуумом до массовой доли сухих веществ 65—70 %, что соответствует плотности (при 65 °С) 1300—1320 кг/м3. Для предупреждения сильного ценообразования применяют пеногасители.

Для регулирования дальнейшего процесса кристаллизации готовый сироп перед выгрузкой из вакуум-аппарата нагревают до температуры 70-75 °С, повышая давление в аппарате, и направляют в кристаллизатор-охладитель с мешалкой.

Кристаллизацию лактозы можно регулировать по следующему режиму: вначале сироп охлаждают до 37—45 °С со скоростью снижения температуры 5—7 °С/ч в течение 6-8 ч, затем выдерживают при данной температуре 14,5—19 ч. По окончании температурной выдержки сироп доохлаждают при скорости 5-7 ºС/ч до конечной температуры 14-18 ºС. Охлаждение и доохлаждение сиропа выполняют при интенсивном перемешивании. Таким образом, общая продолжительность процесса получения пасты составляет 25—30 ч. Далее пасту фасуют и упаковывают. Готовая паста содержит 20-25 % кристаллов с максимальным размером не более 70 мкм.

Полученная паста «Кэндилак» имеет следующий химический состав (в % от сухих веществ): белок — 10, углеводы (лактоза) -56—65, минеральные вещества — 5,7—6,0, вода - 30-35. Она содержит витамины А, Е, РР, С, группы В. Массовая доля мак­роэлементов (в мг на 100 г продукта) составляет: натрий - 641,6, калий — 525,0, кальций — 116,61. В пасте присутствуют все аминокислоты сывороточного белка.

Таким образом, благодаря своему химическому составу паста «Кэндилак» обладает высокой пищевой и биологической ценностью. Основные компоненты пасты — лактоза и минеральные вещества, что позволяет использовать, ее в качестве соле- и сахарозаменителей при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий. Токсикологические исследования показали ее безвредность и возможность использования при производстве пищевых продуктов. Микробиологические исследования показали высокую ее сохраняемость. Продукт может храниться в обычных условиях (20—25 °С) без изменений в течение 6 мес.

3.4.3.4. Концентраты молочной сыворотки с промежуточной влажностью. Новый вид сывороточных концентратов с промежуточной влажностью разработан в СевКавГТУ.

В зависимости от используемого сырья концентраты вырабатываются следующих видов:

- концентрат подсырной сыворотки с промежуточной влажностью (КПС ПВ);

- концентрат творожной сыворотки с промежуточной влажностью (КТС ПВ);

- концентрат осветленной сыворотки с промежуточной влажностью, получаемой при производстве концентрата альбуминно-казеинового (КСА ПВ);

- концентрат осветленной сыворотки с промежуточной влажностью, получаемой при производстве сырной массы «Кавказ» (КСК ПВ).

Технологический процесс производства концентратов с промежуточной влажностью состоит из следующих основных операций: молочную сыворотку сгущают в вакуум-аппарате до массовой доли сухих веществ (61 1) % и направляют в емкостной аппарат с термостатирующей рубашкой и перемешивают устройством. При перемешивании в емкость вносят структурообразователь (метилцеллюлозу) в количестве (2,5 0,05) % от массы сгущенной сыворотки. Перемешивание полученной смеси осуществляется в течении 25 минут при температуре (70 2) ^оС. Затем продукт в горячем виде расфасовывают в мешки с полиэтиленовыми вкладышами или ящики для сливочного масла с полиэтиленовыми вкладышами. Упаковка должна обеспечивать герметичность.

Физико-химические показатели концентратов представлены в таблице 3.29.

Таблица 3.29. - Физико-химические показатели концентратов с промежуточной влажностью.

Продукт хранится при температуре не выше 20^оС не менее 6 месяцев с момента выработки. Концентраты предназначены для не пользования в хлебопекарной и кондитерской промышленности, в производстве безалкогольных напитков и кормопроизводства.

Технологическая схема производства концентратов молочной сыворотка с промежуточной влажностью представлено на рисунке 3.21.

Рисунок 3.21.

Рисунок 3.21. - Технологическая схема производства концентратов молочной сыворотка с промежуточной влажностью:1 – резервуар; 2 – насос центробежный; 3 – пастеризационно-охладительная установка; 4 – сепаратор; 5 – вакуум-выпарная установка; 6 – насос ротационный; 7 – емкостной аппарат; 8 – машина для фасования

Условные обозначения:- I – сыворотка исходная; II – сыворотка очищенная; III – сыворотка пастеризованная; IV – сыворотка сгущенная; V – метилцеллюлоза; VI – концентрат; VII – сливки; VIII – казеиновая пыль

3.4.3.5. Концентрат молочной сыворотки с пластичной структурой. Во ВНИМИ проведены исследования по влиянию концентрации и температуры на конформационные изменения сывороточных белков с целью получения из молочной сыворотки концентрата с пластичной незатвердевающей структурой без внесения посторонних загустителей. Нижний предел был выбран равным 45 %, верхний предел 59 %.

Было установлено, что структура сгущенного продукта с последующей термообработкой имитирует структуру продукта, имеющего на 5-7% сухих веществ больше.

На рис.3.22. представлена зависимость продолжительности струк-турообразования от массовой доли сухих веществ продукта без термообработки и с термообработкой. При массовой доле сухих веществ менее 55 % нетермообработанная сыворотка не загустевает и постепенно расслаивается, верхний слой - жидкость, средний - белок, нижний — кристаллы лактозы.

Рисунок 3.22.

Рисунок 3.22. - Зависимость продолжительности загустевания продукта от массовой доли сухих веществ: 1 - без термообработки; 2 - с термообработкой при 64± 2 ^оС

На рис. 3.23. представлена зависимость температуры массовой кристаллизации лактозы от массовой доли сухих веществ в сгущенном и термообработанном продукте.

Рисунок 3.23.

Рисунок 3.23. - 3ависимость температуры массовой кристаллизации лактозы от массовой доли сухих веществ в сгущенной сыворотке, прошедшей термообработку при 64 ± 2 ^оС

На рис.3.24.показана микроструктура КМС (видна полученная коагуляционная сетка).

Рисунок 3.24.

Рисунок 3.24. – Микроструктура восстановленного концентрата молочной сыворотки

Пробелы в сетке в готовом продукте заполнены кристаллами лактозы, которые в процессе восстановления КМС до массовой доли сухих веществ исходной сыворотки растворяются.

Белковая коагуляционная сетка препятствует диффузии молекул лактозы, что ограничивает размеры ее кристаллов. Образующиеся кристаллы размером 40-80 мкм удерживаются этой сеткой во взвешенном состоянии, поэтому структура продукта получается однородной и пластичной.

Результаты исследования позволили разработать технологический процесс производства КМС схема которого приведена на рис3.25. Для производства концентрата используют любую молочную сыворотку без предварительного сепарирования с целью освобождения от жира или белков. Лишь для устойчивой работы вакуум-аппарата отфильтровывают через марлевый или лавсановый фильтр крупные частицы казеина. Отфильтрованную сыворотку собирают в накопительном танке.

Рисунок 3.25.

Рисунок 3.25. – Технологическая линия производства концентрата молочной сыворотки: 1 – танк для молочной сыворотки; 2 – насос; 3 – вакуум-выпарная установка; 4 – ванна с мешалкой

Сгущение до массовой доли сухих веществ 50±2 % происходит в вакуум-аппарате. После сгущения для термообработки сыворотку подают в ванну с рубашкой и мешалкой, где ее сначала подогревают до температуры 64±2 °С, затем охлаждают до 8-10 ^оС. Охлажденный продукт оставляют на 8-10 ч для структурирования белков и лак­тозы, после чего разливают. Тарой могут служить фляги, полиэтиленовые ведра с крышкой и т.д. КМС можно хранить продолжительное время без ухудшения качества. Благодаря тому что в ходе технологического процесса происходят конформационные изменения сывороточных белков, т.е. высвобождаются связи, поддерживающие глобулярную структуру молекул, КМС имеет несколько отличные от натуральной сыворотки функциональные свойства. Во-первых, он легко связывает влагу и также легко отдает ее, т.е. он может быть полуфабрикатом при производстве гранулированной сыворотки. Во-вторых, структурно-механические свойства денатурированных сывороточных белков в 1,5 раза превышают таковые яичного альбумина. В-третьих, КМС обладает достаточно высокими эмульгирующими и желеобразующими свойствами. Перечисленные качества позволяют использовать КМС при производстве хлебобулочных, кондитерских, макаронных изделий, майонеза, мороженого и т.д. Добавление 1-4 % КМС к весу муки при производстве хлебобулочных изделий помимо их обогащения белками животного происхождения, витаминами, минеральными веществами оказывает воздействие на следующие показатели: увеличиваются объемный выход, припек, эластичность и пористость мякиша, срок хранения в свежем виде. Кроме того, за счет молочной кислоты сокращается на 0,5—1,5 ч продолжительность брожения теста и снижается вероятность заболеваний хлеба «картофельной» болезнью. При производстве майонеза, макаронных изделий, мороженого КМС используют как заменитель сухого обезжиренного молока и яичного порошка.

Производство КМС по предлагаемому способу осуществляет Сибирский филиал ВНИМИ с 1999 г.