И молочной сыворотке, 5

Компонент	Содержание
	в молоке	в молочной сыворотке
Сухие вещества	11,0–13,0	4,5–7,2
Белки	3,0–4,0	0,5–1,1
Жиры	2,8–5,0	0,3–0,5
Сахара	4,5–5,0	3,9–4,9
Минеральные вещества	0,7–0,8	0,3–0,8

При производстве творога и сыров в готовый продукт переходит только половина сухих веществ, содержащихся в молоке, другая половина остается в сыворотке. Технология производства сливочного масла предусматривает использование лишь жировой части, остальные компоненты остаются в обезжиренном молоке и пахте.

Молочная сыворотка – ценное пищевое сырье, включающее все компоненты молока. Состав углеводов молочной сыворотки аналогичен составу углеводов молока: моносахариды (глюкоза, галактоза и др.), их производные, дисахарид – лактоза и более сложные олигосахариды. Основной углевод – лактоза.

В сыворотку переходят сывороточные белки молока (-лактальбумин, β-лактоглобулин, иммуноглобулины). Это наиболее ценная часть белков молока, так как они содержат больше незаменимых аминокислот, чем казеин. Кроме того, сыворотка имеет в своем составе 0,1–0,6% казеиновой пыли. Это частицы казеина размером менее 1 мм, образующиеся при дроблении сырного зерна. В следовых количествах в сыворотке присутствуют ферменты.

Содержание жира в сыворотке зависит от вида вырабатываемого сыра, от исходного сырья и режимов технологического процесса. Молочный жир в сыворотке находится в более диспергированном состоянии, чем в молоке, что положительно влияет на его усвояемость.

Минеральные вещества сыворотки находятся в растворимом, коллоидном и нерастворимом состоянии. Из катионов преобладают: K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺. Из органических кислот присутствуют молочная, лимонная и летучие кислоты – уксусная, муравьиная, пропионовая, масляная.

В молочную сыворотку из молока в большей степени переходят водорастворимые витамины, чем жирорастворимые. Специфический желтовато-зеленый цвет сыворотки обусловлен наличием рибофлавина. При хранении сыворотки содержание витамина резко снижается.

Энергетическая ценность сыворотки составляет 36% энергетической ценности молока, однако биологическая ценность примерно такая же.

Количество сыворотки с учетом потерь составляет около 80% перерабатываемого молока. Только в Республике Беларусь ежегодно образуется около 1 млн. т сыворотки. По свидетельству Международной молочной федерации, до 50% молочной сыворотки сливается в канализацию.

8.2.2. Основные направления использования молочной сыворотки

Можно выделить 4 основных направления использования молочной сыворотки:

– использование в натуральном виде, без обработки;

– переработка и использование в виде концентратов;

– выделение и использование наиболее ценных компонентов;

– биотехнологическая переработка.

Использование натуральной сыворотки. Значительная часть сыворотки без обработки возвращается на сельскохозяйственные предприятия, ее применяют в качестве добавки к кормам. Это позволяет несколько повысить биологическую ценность кормов, однако транспортирование сыворотки не окупается приростом сельскохозяйственной продукции.

Натуральную сыворотку используют в хлебопечении. При этом хлеб и хлебобулочные изделия обогащаются полноценным белком, улучшается внешний вид изделий, замедляется черствение. Натуральную сыворотку применяют в производстве кондитерских изделий (вафель, печенья, пряников), что позволяет уменьшить в рецептуре этих изделий количество сахара.

Использование концентратов сыворотки. Сгущение и сушка – наиболее рациональный способ сохранения сыворотки с целью ее дальнейшего применения в производстве пищевых продуктов. В сгущенную и сухую сыворотку переходят практически полностью все ценные компоненты. Ультрафильтрация является более рациональным способом сгущения, чем вакуум-упаривание, поскольку при этом полнее сохраняются биологически активные вещества сыворотки.

Концентраты сыворотки используются в производстве хлебобулочных, кондитерских, колбасных и мясных изделий, плавленых сыров, напитков, комбикормов.

Выделение ценных компонентов. Наиболее ценные компоненты сыворотки, представляющие интерес для выделения, – белки, молочный жир, лактоза.

Белки можно выделить из сыворотки разными методами. Традиционный – тепловая коагуляция с последующим отстаиванием и подпрессовкой, второй метод – сепарирование. Полученные белковые массы используют в качестве белкового обогатителя других продуктов, для получения белковых гидролизатов.

Молочный жир из сыворотки выделяют сепарированием в виде подсырных сливок. Они отличаются по составу и свойствам от обычных, применяются при выработке сыров, мороженого, масла.

Лактозу выделяют с выработкой нескольких видов продукции в зависимости от степени очистки: молочный сахар-сырец, кристаллизат, рафинированный, фармакопейный.

Биотехнологическая переработка молочной сыворотки

Получение сброженной и гидролизованной сыворотки. На рис. 48 приведена схема получения сброженной и гидролизованной сыворотки. В результате молочнокислого брожения повышается пищевая, биологическая и кормовая ценность сыворотки либо увеличивается ее усвояемость вследствие гидролиза лактозы. Вместе с тем эти процессы требуют высоких затрат энергии и распространения не получили.

Получение молочной кислоты. Практический интерес представляет производство молочной кислоты (рис. 49) в связи с широким применением ее в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Натуральная молочная сыворотка подвергается концентрированию в 2–3 раза с последующим сбраживанием лактозы молочнокислыми бактериями. При сбраживании в ферментационную среду добавляют мел или известь для связывания молочной кислоты. Брожение проводят до остаточной концентрации лактозы 0,2–0,5%. По окончании брожения бражку подогревают и осуществляют окончательную нейтрализацию кислоты. Образовавшийся лактат кальция разлагают серной кислотой с освобождением молочной кислоты и образованием гипса. Обработкой активированным углем удаляют красящие вещества. Гипс и активированный уголь отфильтровывают, фильтрат после осветления отстаиванием используют для получения товарной молочной кислоты.

Рис. 48. Схема получения сброженной и гидролизованной сыворотки

Рис. 49. Схема получения молочной кислоты

Получение этилового спирта. Способностью сбраживать лактозу обладает ограниченное количество микроорганизмов. Для получения этилового спирта сбраживанием сыворотки применяют дрожжи: Torulla cremoris, Candida pseudotropicalis, Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces marxianus. Из 1 т сыворотки можно получить 20 л этилового спирта (в пересчете на абсолютный). Предварительное сгущение сыворотки до массовой доли лактозы 10–12% позволяет более эффективно использовать оборудование и уменьшить количество образующегося отхода – послеспиртовой барды. Из 1 т концентрированной сыворотки получают 50 л спирта. Микробиологическая переработка требует предварительной подготовки сыворотки (рис. 50).

Рис. 50. Технологическая схема получения этанола из молочной сыворотки:

1 – сборник сыворотки; 2 – теплообменник; 3 – сепаратор; 4 – сборник обезжиренной сыворотки; 5 – паровый эжектор; 6 – сборник подготовленной сыворотки; 7 – головной бродильный аппарат; 8 – хвостовой бродильный аппарат; 9 – дрожжанка; 10 – сборник бражки

Сыворотку хранят при температуре 6–8С. Подогретую до 45С для снижения вязкости сыворотку направляют на сепаратор для отделения молочного жира. Обезжиренную сыворотку подогревают сначала до 70–75С в теплообменнике, затем – до 90–95С – в паровом эжекторе для коагуляции белков, которые отделяются сепарированием. Растворенные белки могут быть выделены из сыворотки без предварительной термообработки методом ультрафильтрации.

Часть подготовленной сыворотки после пастеризации используют в отделении чистой культуры для размножения дрожжей, оставшееся количество охлаждают до температуры 30–32С и направляют в бродильный аппарат. Длительность сбраживания натуральной сыворотки – 16–24 ч, содержание спирта в бражке – 2%, при сбраживании концентрированной сыворотки в течение 48–72 ч в бражке накапливается до 6% этанола. Отсепарированные дрожжи возвращают в бродильный аппарат, бражку направляют на ректификацию. Спирт выделяют из бражки в периодически действующей тарельчатой колонне с последовательным отбором фракций: головной, промежуточной (возвращается на ректификацию), технического этанола. Сивушные спирты остаются в кубовой фракции. Технический этанол очищают повторной ректификацией.

Спирт этиловый из сыворотки соответствует ГОСТ 5962-67 по всем требуемым показателям и характеризуется значительно более низким содержанием альдегидов и сивушных спиртов, но несколько более высоким – эфиров по сравнению со спиртом, полученным из зернокартофельного сырья.

В Республике Беларусь технология переработки сыворотки в этанол реализована на Пружанском молочном комбинате Брестской области, Шумилинском сырзаводе Витебской области и Минском гормолзаводе № 3.