Изменение некоторых свойств подсырной и творожной сыворотки в процессе выпаривания под вакуумом

При выпаривании молочной сыворотки и повышения, тем самым, концентрации сухих веществ, изменяются свойства раствора, в частности температура его кипения, теплопроводность, вязкость и прочие свойства, что отражается и на режиме работы выпарного аппарата.

При выпаривании молочной сыворотки и повышения, тем самым, концентрации сухих веществ, изменяются свойства раствора, в частности температура его кипения, теплопроводность, вязкость и прочие свойства, что отражается и на режиме работы выпарного аппарата.
По мере выпаривания раствора при неизменном давлении температура кипения молочной сыворотки повышается на (0,5-3,5)К. Тепловая обработка молочной сыворотки сопровождается, в той или иной степени, денатурацией сывороточных белков. Тепловой порог денатурации находится в области (50-65)°С. При этом несколько изменяются вязкость и оптические свойства, показатели седиментации сыворотки.
Тепловая обработка сыворотки, как и молока, воздействует на соли, находящиеся в растворенном и коллоидном состояниях. Эти изменения начинаются уже при 60°С. Происходит уменьшение содержания ионизированного кальция и фосфора, дикальцийфосфат переходит в нерастворимый трикальцийфосфат.
Температурное воздействие на сыворотку в процессе сгущения проявляется с одновременным увеличением массовой доли сухих веществ и кислотности.
Плотность, кислотность и массовая доля сухих веществ продукта находятся в прямой зависимости от кратности сгущения,
В натуральной подсырной сыворотке с массовой долей сухих веществ 6,2% содержится около 60% связанной влаги. В сыворотке с массовой долей сухих веществ (15,5-19,5)% содержится (45-48)% связанной влаги; в сыворотке с массовой долей сухих веществ 30,2% связанной влаги (43-45)%; в сыворотке с массовой долей сухих веществ 39% - связанной влаги (47-50)%.
Изменение общего количества связанной влаги происходит за счет изменения (удаления) осмотически связанной, на что влияет преимущественно состояние и количество молочных белков. При концентрации сухих веществ в исходной сыворотке (6-40)% относительное содержание адсорбционно связанной влаги колеблется в пределах (20-28)%.
Состав готового продукта формируется в полном соответствии с кратностью концентрирования. Независимо от кратности сгущения молочный жир остается в состоянии эмульсии.
Температурное воздействие на сыворотку в процессе сгущения приводит к частичной потере витаминов и изменению количественного соотношения некоторых аминокислот. Так при нагревании снижается содержание аланина, лейцина, аргинина, глицина и несколько увеличивается содержание фенилаланина, аспарагиновой и глутаминовой кислот, что объясняется неодинаковой тепловой стойкостью фракций сывороточных белков.
На изменение консистенции молочной сыворотки в целом в значительной степени влияет агрегатное состояние лактозы. Различают три основных состояния сгущенной молочной сыворотки по консистенции: текучая, пастообразная и твердая (блок). Текучую консистенцию сгущенная сыворотка сохраняет при массовой доле сухих веществ до (65±5)% и температуре (60-70)°С.
При большей концентрации сухих веществ она приобретает пастообразную консистенцию, с трудом вытекает из вакуум-аппарата. В ней может начаться кристаллизация лактозы, особенно при понижении температуры. При увеличении массовой доли сухих веществ сыворотки до 75% и более с последующим ее охлаждением она приобретает твердообразное состояние (блоки, брикеты, гранулы). Выпаривание сыворотки сопровождается изменением цвета готового продукта. Накапливаются красящие вещества, обуславливающие желтовато-зеленоватый цвет сыворотки. В частности, наличие в сыворотке рибофлавина (лактофлавина) определяет цвет ее, так как лактофлавин флуоресцирует характерным желто-зеленым цветом.
В соответствии с кратностью сгущения и изменениями концентрации лактозы и минеральной части сыворотки формируется вкус продукта, который характеризуется как сладко-соленый, кисло-сывороточный, солоноватый. Кроме того, вкус сгущенной сыворотки зависит от количества карбонильных соединений, которые образуются в результате воздействия высокой температуры на лактозу.
При сгущении сыворотки под воздействием температуры и увеличения массовой доли сухих веществ происходят и другие физико-химические изменения как в целом системы, так и ее отдельных компонентов. Изменяются ее кислотность, плотность, вязкость, текучесть, криоскопическая температура.
Титруемая кислотность подсырной сыворотки при сгущении в 2,5 раза достигает оптимальной величины (30-35)°Т, при которой происходит интенсивная коагуляция сывороточных белков. Соответствующим образом изменяется и активная кислотность. В процессе сгущения в результате уменьшения объема сыворотки, сближения частиц белка и минеральных компонентов в сочетании с тепловым воздействием создаются предпосылки для их агрегации. Они коагулируют с образованием сложных белково-минеральных комплексов.
При производстве сгущенных концентратов из творожной сыворотки зачастую наблюдается загустевание продукта, что приводит к потере текучести готового продукта даже в интервале (40-55)% массовой доли сухих веществ. Непосредственное влияние на устойчивость коллоидной системы сыворотки оказывают сывороточные белки, их способность агрегировать с образованием сетчатой структуры и небольших комплексов. В начале разрушаются нековалентные связи и происходит активация SH-групп, необходимая для образования дисульфидных мостиков.
При содержании сывороточного белка 2% и более, нагревании сгущенной сыворотки с массовой долей сухих веществ более 40% до температуры выше 72°С более 5 мин. может образоваться стабильный, не расслаивающийся гель, в котором не происходит синерезис.
С точки зрения сохранения нативных компонентов молочной сыворотки желательным является минимальная температура сгущения. Исходя из термической устойчивости компонентов молочной сыворотки и удовлетворительной интенсивности процессов сгущения с минимальными потерями продукта и затрат тепловой энергии оптимальной температурой сгущения считается (55-60)°С.

Список литературы:

1. Переработка и использование молочной сыворотки: Технологическая тетрадь / А.Г. Храмцов, В.А. Павлов, П.Г. Нестеренко и др. - М.: Росагропромиз-дат, 1989. - 271 с.
2. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка. - 2-е, изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1990. - 240 с.
3. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г., Чеботарев Е.А. Производство сгущенных концентратов молочной сыворотки: Учебное пособие. - Ставрополь: Институт развития образования, 1998. - 80 с.

Чеботарев ЕА, Дубиков ДА, Варданян А.Г.
Северо-Кавказский государственный технический университет, г. Ставрополь
Нестеренко П.Г.
ФГУП НИИКИМ, г. Ставрополь

30.01.2024
В России наметилась устойчивая тенденция сокращения поголовья коров: их количество снижается ежегодно, а в 2023 году достигло исторического минимума. The DairyNews обсудил с экспертами отрасли причины уменьшения молочного стада в России. Участники рынка поделились мнением о происходящем и рассказали, как избежать катастрофических последствий для производства молока, молочных продуктов и говядины.
Читать полностью