Глава 2. Сырье, применяемое для производства казеина

Основным сырьем при производстве казеина является обезжиренное молоко – продукт сепарирования цельного молока или сливок. Одним из важнейших условий выработки казеина является правильное сепарирование молока и получение обезжиренного молока с низким содержанием жира. От цельного, обезжиренное молоко в первую очередь отличается по содержанию жира (табл. 3), однако существуют некоторые различия в качественном и количественном составе белковых компонентов.

Таблица 3. Состав цельного и обезжиренного молока

Состав молока	Содержание компонентов, %
	Цельное молоко	Обезжиренное молоко
Вода	86,8-88,3	90,6-91,2
Белки (N×6,37)	3,08-3,70	3,2 - 3,9
Жир	3,60-3,88	0,02 - 0,10
Лактоза	4,50-4,92	4,7 – 5,1
Соли	0,67-0,81	0,70 – 0,85

Белки оболочек жировых шариков в нем присутствуют лишь вследствие некоторого разрушения жировых шариков при сепарировании сливок. Различные химический состав и плотность обезжиренного молока, полученного при сепарировании цельного молока и обезжиренного молока, полученного при сепарировании сливок, обусловлены неодинаковыми техническими условиями сепарирования, а также рядом других факторов. К ним, в частности, можно отнести солевой состав плазмы молока и сливок, от которого зависят стабильность жировых шариков и скорость их перехода под действием центробежной силы в обезжиренное молоко. Содержание казеина в обезжиренном молоке влияет на физико-химические свойства продукта (табл. 4).

Таблица 4. Примерное содержание казеина в обезжиренном молоке в зависимости от содержания сухих веществ

Содержание			Плотность, кг/м3	Вязкость, Н×с/м2	Средний размер частиц казеина, Ǻ
Казеина, %	Сухих веществ, % (в том числе и казеина)	Кальция, мг %
3,2	9,5	127	1032,5	0,00166	681,5
3,0	9,3	113	1032,0	0,00166	651,0
2,8	9,0	111	1032,0	0,00160	655,0
2,6	8,4	107	1031,5	0,00156	645,0
2,5	8.2	96	1030,0	0,00154	636,0
2,4	8,0	86	1030,0	0,00152	623,0

Уменьшение содержания казеина в обезжиренном молоке снижает содержание кальция, плотность, вязкость и средний размер частиц казеина. Данные (табл. 4) подтверждают зависимость размера частиц казеина от концентрации ионов кальция в молоке.

Для гарантии высшего качества готового продукта, обезжиренное молоко должно соответствовать определенным показателям (табл. 5).

Таблица 5. Требования к обезжиренному молоку для производства казеина

Наименование показателя	Норма
Температура пастеризации перед коагуляцией, ºC, не более	65
Титруемая кислотность, ºТ, не более	20
Общее количество бактерий в мл, не более	5 × 104
Термофильные микроорганизмы в мл, не более	1 × 103
Бактерии группы кишечных палочек в мл	не допускаются
Дрожжи и плесени в мл	не допускаются
Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, в мл	не допускаются
Содержание пенициллина	не допускается

Особое внимание необходимо уделить содержанию жира в сырье. Остаточное содержание жиров выше 0,06% приводит к снижению качества конечного продукта и практически не позволяет получить казеин высшего или первого сота, что значительно снижает цену конечного продукта. Таким образом, нормальная работа сепараторов – залог повышения прибыли при производстве казеина. Опыт показывает, что вполне реально добиться содержания жира в исходном сырье 0,02…0,03%, а значит, его содержание в конечном продукте будет менее 1%. В первую очередь такое обезжиривание обеспечивается хорошим техническим состоянием сепаратора, его работой на паспортных параметрах и равномерной подачей цельного молока на сепарирование. В отдельных случаях можно рекомендовать снижение на 1/4…1/3 его производительности.

Высокая бактериальная обсемененность исходного молока способствует развитию протеолитической активности находящихся в молоке ферментов, что придает сухому казеину различные оттенки серого цвета, ухудшает его консистенцию. Повышение оптимальной температуры пастеризации перед получением сгустка казеина приводит к химическим реакциям между белком и лактозой, что придаёт казеину желтый, а иногда и коричневый цвет. Кроме того, повышенная температура пастеризации приводит к частичному осаждению сывороточных белков на мицеллы казеина, что в данном процессе недопустимо. Для получения казеина высокой бактериологической чистоты, пригодного для использования на пищевые цели, кроме пастеризации, молоко желательно подвергать бактофугированию (рис. 2).

Рис 2. Схема бактериальной очистки обезжиренного молока

1 - ёмкость для хранения и резервирования; 2, 6, 8 – насосы; 3 - пластинчатый теплообменник; 4 – бактофуга; 5 - ёмкость для приёма бактериального концентрата; 7 - приёмочная ёмкость для очищенного обезжиренного молока

Обезжиренное молоко в пластинчатом теплообменнике нагревают до 55…60ºС. В бактофугах его сепарируют с целью отделения бактерий. Полученный бактериальный концентрат – фугат, в количестве 2…3 % от исходного сырья, подается на специальную переработку. Очищенное от бактерий молоко охлаждается до необходимой температуры и направляется в резервуар, из которого передается на линию производства казеина.

Более современным и более качественным процессом является микрофильтрация. Суть этого процесса заключается в том, что микроорганизмы, имея размеры большие, чем поры мембраны, задерживаются ею и остаются в ретентате. Кроме удаления клеток и спор при микрофильтрации происходит дополнительное удаление жира, что особенно важно для казеина, направляемого на производство бумаги. Бактофугирование и микрофильтрация особенно эффективны для удаления споровых микроорганизмов, которые не инактивируются при низкотемпературной пастеризации.

Вспомогательные вещества.

Вода для промывки должна соответствовать СТБ 1188, СанПиН 10 124 РБ. По стандарту международной Молочной федерации IDF №117/1979 она должна иметь:

первоначальную кислотность,

рН 6,5-7,5

общую жесткость,

не более 90 мг/л (ppm)

свободных хлоридов,

не более 1 мг/л

железа,

не более 0,2 мг/л

магния,

не более 0,5 мг/л

При промывке кислотного казеина в целях недопущения его растворения воду подкисляют.

Для осаждения казеина необходимо к обезжиренному молоку добавить раствор кислоты. ГОСТ 17626-81 "Казеин технический" допускает использование молочной и соляной кислот. CODEX STAN А-18-1995, rev 1-2001 "CODEX STANDARRD FOR EDIBLE CASEIN PRODUCTS" (или EU VO 83/417, IDF 68А 1977) допускает использование молочной, соляной, серной, фосфорной (ортофосфорной), лимонной и уксусной кислот.

Соляную кислоту обычно поставляют концентрацией 36%, серную – 96-98%

Таблица 6. Свойства кислот, используемых при производстве казеина

Наименование	Формула	Молекулярный вес	Внешний вид и плотность, кг/м3	t плавления, 0С	t кипения, 0С	Растворимость
Молочная кислота	CH3CHOHCOOH (α-оксипропионовая кислота, 2-оксипропановая кислота)	90	бесцветные гигроскопичные кристаллы или бесцветная жидкость, (1249 относительная плотность)	18	122 при давлении 15 мм. рт.ст.	легко растворима в воде, этаноле, эфире и бензоле
Соляная кислота	HCl×Н2О HCl×2Н2О HCl×3Н2О	54,5 72,5 90,5	бесцветная жидкость, 1480	-15,35 -17,70 -24,40	разложение	хорошо растворима в холодной и горячей воде
Серная кислота	Н2SО4	98	бесцветная вязкая жидкость, 1834	10,37	330	растворяется и смешивается с водой во всех соотношениях
Фосфорная кислота	Н3РО4 (ортофосфорная кислота)	98	бесцветная вязкая жидкость, 1834	42,35	213	548 г на 100 мл холодной воды, в горячей воде хорошо растворима
Уксусная кислота	CH3COOH (этановая кислота)	60,05	бесцветная жидкость, 1049	16,6	118,1	растворяется и смешивается с водой, этанолом во всех соотношениях
Лимонная кислота	С6Н8О7 (2-окси-1,2,3-пропантрикарбоновая кислота; β-окситрикарбаллиловая кислота)	192,13	бесцветные ромбические кристаллы, 1542	153 (для безводной кислоты)	разложение	133 г на 100 мл воды 116 г на 100 мл этанола 2,26 г на 100 мл эфира

Для получения казеинового сгустка используются растворы кислот с концентрацией 1,2…1,4 Н (1200…1400ºТ). Часто для коагуляции белка применяется предварительно заквашенная до 200…230ºТ казеиновая или творожная сыворотка. Содержание молочной кислоты в ней достигает 1,8…2,1%.

При производстве казеинатов используют аммиак, гидроокись натрия и гидроокись кальция. Гидроокись кальция рекомендуется применять в смеси с гидроокисью натрия. Все используемые вещества должны быть по качеству не хуже чем "химически чистые".