Сыворотка должна быть переработана как можно быстрее после ее получения, так как благодаря ее
составу в ней начинают быстро размножаться бактерии. В противном случае необходимо немедленно
охладить сыворотку до температуры 5°С, чтобы временно остановить рост бактерий.
Если разрешено законом, можно консервировать сыворотку путем добавления бисульфита натрия
обычно в концентрации 0,4%, считая как двуокись серы (SO2), или перекиси водорода (H2O2) – обычно
в концентрации 0,2%, исходя из 30%-ного раствора H2O2.
В сыворотке всегда присутствуют казеиновые частицы. Они отрицательно воздействуют на выделение
жира, поэтому их следует удалить из сыворотки в первую очередь. Для этого можно использовать
различные типы сепарирующих устройств – например, циклоны, центробежные сепараторы или
вращающиеся фильтры.
Жир отделяется с помощью центробежных сепараторов.
Отделенные частицы часто спрессовывают, подобно сыру, после этого их можно использовать
при производстве плавленого сыра и после созревания также при приготовлении пищи.
Содержание жира в подсырных сливках в основном составляет 25–30%. Их можно повторно
использовать для нормализации молока при производстве сыра, а также для производства
специальных продуктов с повышенным содержанием жира.
Сыворотка, которую до обработки предполагается хранить, должна быть охлаждена или
пастеризована сразу после отделения жира. При кратковременном хранении (10–15 часов)
для снижения активности бактерий охлаждения обычно достаточно. При более продолжительном
хранении необходимо произвести пастеризацию сыворотки.
Сгущение сыворотки обычно производится в вакууме в выпарном аппарате с падающей пленкой
жидкости с двумя или более корпусами. До середины семидесятых годов, чтобы сократить расходы
энергии, использовались выпарные аппараты, имеющие до семи корпусов. В большинстве таких
аппаратов стали использовать термическое и механическое сжатие испарений, чтобы
дополнительно снизить расходы на выпаривание.
На многих заводах были также установлены аппараты обратного осмоса трубчатой конструкции
для предварительного концентрирования сыворотки перед отправкой обратно фермерам
или окончательным концентрированием в выпарном аппарате.
После концентрирования до 45–65% содержания твердых веществ концентрат быстро
охлаждают до температуры около 30°С в пластинчатом теплообменнике и перемещают
в изолированный танк с рубашкой для дальнейшего охлаждения до 15–20°С при постоянном
перемешивании. Эта процедура может занять 6–8 часов, чтобы образовавшиеся кристаллы имели
как можно меньший размер, благодаря чему сухой продукт будет негигроскопичным.
Сгущенная сыворотка представляет собой перенасыщенный раствор лактозы, и при
определенных условиях температуры и концентрации она может начать кристаллизоваться до того,
как покинет выпарной аппарат. При концентрациях твердых веществ свыше 65% продукт
становится настолько вязким, что теряет текучесть.
Обычно сыворотку сушат так же, как молоко, то есть в барабанных или распылительных сушилках.
При использовании барабанных сушилок возникает проблема: сложно снять слой сухой
сыворотки с поверхности барабана. Поэтому перед сушкой с сывороткой смешивается
наполнитель – например, пшеничные или ржаные отруби, чтобы облегчить процесс удаления
сухого продукта со стенок барабана.
Распылительная сушка сыворотки является наиболее широко используемым методом.
Перед сушкой концентрат сыворотки обрабатывается, как описано ранее, для того чтобы в нем образовались небольшие кристаллы лактозы, благодаря этому продукт становится
негигроскопичным и не образует комков при впитывании влаги.
Кислую сыворотку, которая образовалась при производстве домашнего сыра и казеина, сложно
высушивать из-за высокого содержания молочной кислоты. Она агломерируется и образует комки
при распылительной сушилке. Сушка может быть облегчена путем нейтрализации и введения
добавок, например, обезжиренного молока и зерновых продуктов, но этот тип сыворотки сейчас
не перерабатывается.
Выделение белка
Ранее для выделения сывороточных белков использовали различные технологии осаждения,
но сегодня в дополнение к технологиям осаждения и комплексообразования используется
мембранное и хроматографическое разделение (фракционирование). Процесс, который чаще всего
использовался для выделения белков из сыворотки,– это термическая денатурация. Осажденные
в ходе этого процесса белки являются либо нерастворимыми, либо слаборастворимыми –
в зависимости от условий денатурации – и называются термически осажденными сывороточными
белками (ТОСБ).
Финк (Fink) и Кесслер (Kessler) (1988) установили, что максимальная степень денатурации
сывороточных белков составляет 90% для всех денатурируемых фракций. Протеозопептонная
фракция, составляющая около 10% сывороточных белков, считается неденатурируемой.
Нативные белки сыворотки, являющиеся составной частью сухой сыворотки, могут быть легко
получены путем ее тщательной сушки. Из-за неподходящего состава они находят лишь ограниченное
применение в производстве продуктов питания (содержание белков, высших молочных сахаров
и золы составляет около 11%). По этой причине была разработана технология выделения нативных
белков сыворотки в чистом виде. Нативные сывороточные белки, полученные методом мембранного
разделения или с помощью ионообменной технологии, имеют хорошие функциональные показатели
растворимости, пенообразования, эмульгирования и гелеобразования.
Выделение белка с помощью ультрафильтрации
Концентрат нативного белка имеет очень хороший спектр аминокислот с высокими степенями
содержания доступного лизина и цистеина.
Концентрат сывороточных белков (КСБ) – это порошок, получаемый при высушивании ретентата,
образующегося при ультрафильтрации сыворотки. Он описывается с точки зрения содержания белка,
при этом доля белка в сухих веществах колеблется от 35 до 85%. Для того чтобы содержание белка
в продукте составляло 35%, жидкую сыворотку необходимо сконцентрировать в 6 раз до достижения
уровня содержания сухих веществ 9%.
Обезжиренный сухой концентрат сывороточных белков, в сухом остатке которого
содержится 80–85% белка, является крайне интересным для использования в некоторых
производствах – например, в качестве заменителя яичного белка во взбиваемых
пищевых продуктах типа меренги – и может также использоваться как ценный ингредиент
в пищевых продуктах и фруктовых напитках.
Образующийся в результате сыворотки ретентат обрабатывают на установке для
микрофильтрации, при этом в готовом продукте, сухом концентрате сывороточных
белков (80–85% сухих веществ), содержание жира снижается с 7,2% до менее 0,4%.
В ретентате, полученном при микрофильтрации, концентрируются жировые шарики
и бактериальные клетки; его собирают и хранят отдельно. После микрофильтрации
обезжиренный пермеат направляется для дальнейшего концентрирования на вторую
ультрафильтрационную установку, после чего на диафильтрацию.
