Производство молочных белков (протеинов)
Привет, друзья!
Сегодня поговорим с вами о том, как производятся молочные белки.
Все начинается с молока. По природе своей молоко состоит из 87% воды и 13% сухого вещества или сухого молочного остатка (СМО). В свою очередь эти 13% СМО делятся на:
●
Молочный жир - 3,7%
●
Молочный белок (сывороточный белок + казеин) - 3,5%.
●
Молочный сахар (лактоза) - 4,8%
●
Минеральные вещества -
0,7%
Из всех перечисленных компонентов именно 3,5% молочного белка (протеина) и являются базой для производства основных молочных протеинов – сывороточного и казеина. В молоке казеин составляет 80% от общего содержания молочного белка. Сывороточный белок составляет 20%.
Для получения этих продуктов в сухом концентрированном виде используют такие технологии как микрофильтрация (МФ), ультрафильтрация (УФ). В обоих случаях происходит прогон вещества под давлением через сетку (мембрану) с микроскопическими отверстиями. Более мелкие частицы сквозь мембрану проходят, а нужные (более крупные частицы) задерживаются на ее поверхности. Мембраны, используемые для УФ и МФ, отличаются размерами пропускаемых частиц:
●
Микрофильтрация (МФ) – размер задерживаемых
частиц 0,05-10 мкм
● Ультрафильтрация (УФ) – размер задерживаемых частиц 0,001-0,05 мкм
Для понимания дальнейшего описания важно знать, что частицы разных составляющих молока имеют разные размеры.
В порядке убывания это будет выглядеть следующим образом:
● Молочный жир
● Казеин
● Сывороточный белок
● Молочный сахар (лактоза)
●
Минеральные вещества
● Вода
Теперь возвращаемся к переработке
молока и к способам выделения из него белков -
сывороточного протеина и казеина с использованием вышеописанных
технологий Микрофильтрации и Ультрафильтрации.
1. Основной способ – получение сывороточного
белка посредством переработки подсырной сыворотки.
При основном, самом
распространенном способе получения сывороточного протеина в качестве сырья
используется не само молоко, а продукт, отделяемый от молока при производстве
сыра - подсырная сыворотка. Не вдаваясь
в глубоко в технологии - в процессе сырного производства из молока в сыр
расходуются жир и казеин, после чего остается подсырная сыворотка - жидкая
фракция, содержащая все остальные части молока, а именно (в порядке убывания
размера частиц):
● Сывороточный белок
● Молочный сахар (лактоза)
●
Минеральные вещества
● Вода
Далее подсырную сыворотку отправляют на Ультрафильтрацию. В процессе фильтрации более крупные частицы подсырной сыворотки – в данном случае это будет сывороточный белок – задерживаются на решетке мембраны, а более мелкие – лактоза, минеральные вещества и вода (всё вместе называется фильтратом) сливаются в отдельную емкость. Схематично это будет выглядеть примерно так:
Таким образом из подсырной сыворотки будет выделен Сывороточный белок. Далее белок, все еще содержащий большое количество жидкости,- отправляется на распылительную сушку, где он превращается в порошок. Нужно понимать, что в любом случае добиться идеального разделения молока на составляющие невозможно и в полученном продукте, помимо сывороточного белка, пусть в очень небольших количествах, но останутся прочие составляющие молока. Содержание чистого сывороточного белка в зависимости от используемых оборудования и технологии может быть разное. Соответственно разными будут и получаемые в итоге типы сывороточного белка, о чем мы подробнее поговорим в следующих статьях. Также, хоть это и довольно очевидно, нужно подчеркнуть, что при использовании данного метода мы можем извлечь из молока только сывороточный белок, но не казеин. Почему? Потому, что казеин уже потрачен ранее при производстве сыра и в подсырной сыворотке практически отсутствует.
2. Получение сывороточного белка и казеина непосредственно
из молока.
При данном способе молоко,
предварительно обезжиренное, и содержащее все свои компоненты (кроме,
соответственно, жира ☺):
● Казеин
● Сывороточный белок
● Молочный сахар (лактоза)
●
Минеральные вещества
● Вода
отправляется сначала на
микрофильтрацию, т.е. прогоняется через мембрану с более крупной, по сравнению
с ультрафильтрацией, ячейкой. Решетка
мембраны пропустит все частицы молока, кроме самых крупных (см. выше) – в данном
случае это будут частицы казеина, которые задержатся на решетке. Здесь опять же
отметим, что это не будет 100% казеин. Содержание казеина в полученном веществе
будет зависеть от используемой технологии. Помимо казеина здесь будут присутствовать другие, не прошедшие
через решетку составляющие молока, в основном (около 8%), сывороточный белок.
Соответственно мы имеем смесь, где главными компонентами являются казеин и
сывороточный белок. Поэтому данный продукт иногда, совершенно корректно, называют концентратом
молочного белка (казеина и сывороточного). Однако наиболее часто такая смесь
будет называться просто Казеин - по
процентному содержанию основного вещества. После фильтрации его отправляют на
распылительную сушку и превращают в порошок.
Прошедший через сито фильтрат
будет содержать следующие компоненты:
● Сывороточный белок
● Молочный сахар (лактоза)
●
Минеральные вещества
● Вода
Далее он будет отправлен на
Ультрафильтрацию. Процесс Ультрафильтрации будет точно такой же, как описанный
выше для переработки подсырной сыворотки (способ 1). Соответственно, в
результате получим Сывороточный белок,
который затем высушим в распылительной сушке, а все остальные составляющие
уйдут в фильтрат.
3. Получение Концентрата молочного белка
(смесь казеина и сывороточного белка) непосредственно из молока.
Способ
является аналогичным вышеописанному. Сырьем для производства также является
обезжиренное молоко. Только в данном случае молоко идет на Ультрафильтрацию
сразу (минуя стадию Микрофильтрации). Как вы помните, ячейка мембраны при
Ультрафильтрации меньше чем при Микрофильтрации. Соответственно в процессе
фильтрации на решетке задержатся как частицы казеина так и частицы
сывороточного белка. Все остальное уйдет в фильтрат. Полученная смесь будет в
основном (но не на 100%) состоять из двух типов белков в стандартном для молока
сочетании - Казеин 80%, Сывороточный белок 20%. Такую смесь называют Концентрат молочного белка, что
соответствует ее сути – из молока выделен весь его белок, но не разделен на
типы. В смеси также в небольших количествах будут присутствовать и другие
компоненты молока, а процент содержания собственно белков в смеси будет
зависеть от применяемой технологии.
Далее, для получения порошка, смесь отправляют на распылительную сушку.
Напомним, что Концентрат молочного белка с таким сочетанием компонентов также
называют Казеин по процентному
содержанию основного вещества. Подробнее об этом мы также поговорим в следующих
статьях.
Команда M2G