Казеин: технология и особенности производства, оборудование

Казеин является основным белком коровьего молока и составляет около 80% от общего содержания белков, остальные 20% составляют сывороточные белки. Казеин является основным компонентом обычного сыра. В процессе изготовления сыра казеин осаждается под воздействием сычужного фермента. Образующийся сгусток состоит из казеина, сывороточных белков, жира, лактозы и минеральных веществ.

Технический казеин изготавливается из обезжиренного молока с использованием одного из двух основных способов: осаждение кислотой или коагуляция сычужным ферментом. Максимально возможное количество жира, сывороточных белков, лактозы и минеральных солей должно быть удалено в процессе многостадийной промывки водой, поскольку они снижают качество казеина, а также ухудшают его сохраняемость. Высушенный должным образом, изготовленный казеин обладает относительно высокой сохраняемостью и используется главным образом в пищевой и химической промышленности.

ВИДЫ КАЗЕИНА

Обычно казеин подразделяется на два типа:

• Сычужный казеин, получаемый ферментативным осаждением
• Кислотный казеин, получаемый подкислением обезжиренного молока до изоэлектрической точки (рН 4,6-4,7). Кроме этих двух основных типов, существуют другие важные промышленные казеиновые продукты, производимые в промышленных масштабах
• Копреципитаты, изготавливаемые нагреванием обезжиренного молока до высокой температуры с последующим осаждением придаст казеину желтую или в — наихудшем случае — коричневатую окраску.

Для производства казеина высокого бактериологического качества без высокотемпературной обработки обезжиренного молока установка для пастеризации может быть оборудована также и модулем для микрофильтрации (МФ). Для удовлетворения высоких требований к качеству казеина, предназначенного для использования в пищевой про-мышленности, необходимо не только тщательно спроектировать производственную линию, начиная от приемки молока, но обеспечить также и тщательный контроль за предварительной обработкой и транспортировкой сырья еще до начального этапа производства.

Сычужный казеин

Для производства сычужного казеина, а также других видов казеина используется пастеризованное при 72°С в течение 15-20 секунд обезжиренное молоко. Даже невысокое содержание жира отрицательно влияет на качество. Поэтому важно, чтобы молоко подвергалось эффективному сепарированию.
На рис. 1 показаны различные стадии производства сычужного казеина. Ферментация происходит под дейдением комплекса казеина и сыво-роточных белков, которое обычно осуществляется хлоридом кальция, копреципитат также содержит сывороточные и кальций. Казеинаты, обычно казеинат натрия, получаемый при растворении кислотного казеина в гидроксиде натрия.

Влияние качества сырья

Для того чтобы произвести высококачественный казеин, сырье — обезжиренное молоко должно иметь хорошее качество. Если вследствие изменения кислотности в молоке будут развиваться микроорганизмы и воз-действовать на белки в молоке, это повлияет на цвет и консистенцию казеина, который приобретает сероватую окраску и более мягкую консистенцию. Избыточное нагревание молока перед осаждением не только вызовет различные взаимодействия между лактозой, казеином и сывороточными белками, но и отсуствием сычужного фермента химозина. Молоко нагревается на короткое время, а затем охлаждается примерно до 30°С. После этого добавляется сычужный фермент. Через 15-20 минут образуется гель. Его разрезают, а сгусток перемешивается при нагревании примерно до 60°С. Высокая температура необходима для деактивации фермента. Продолжительность тепловой обработки составляет около 30 минут.

Периодическая промывка

Сыворотка сливается после достижения конечной температуры, а остающийся казеин промывается водой для удаления сывороточных белков, лактозы и солей. Промывка осуществляется в два или три этапа при температуре от 45 до 60°С. После слива воды казеин просушивается с помощью сита или сепаратора. Затем он высушивается горячим воздухом до тех пор, пока содержание воды не снизится до 12%, и, наконец, размалывается в порошок. Температура сушки зависит от используемого метода. При двухстадийном процессе высушивания температура составляет 50-55°С на первой стадии и около 65°С на второй стадии. Сычужный казеин должен быть белым или слегка желтоватым. Более темная окраска является признаком ухудшения качества и может быть вызвана слишком высоким содержанием лактозы.

Непрерывная промывка

Сычужный казеин первоначально изготавливался партиями в специальных танках для производства казеина, но сейчас используются также и непрерывные технологии. На линии для непрерывного производства слив сыворотки осуществляется перед тем, как казеин проходит через два или три промывочных резервуара с мешалками. Удаление сыворотки производится обычно в декантирующей центрифуге с целью уменьшения объема потребляемых промывочных вод. Казеин обезвоживается между стадиями промывки, или на наклонных статических ситах или в декантаторах.

После завершения этапов промывки смесь казеина с водой поступает в другой декантатор для удаления максимально возможного количества воды перед окончательной сушкой. В крупномасштабных производствах коагуляция казеина все еще осуществляется партиями в рассчитанном количестве ванн для производства казеина, которые освобождаются поочередно так, чтобы обеспечить непрерывную загрузку установок для удаления сыворотки и промывки. Промывка осуществляется по принципу противотока, что более экономично с точки зрения расхода воды по сравнению с прямоточной промывкой.

Последняя потребляет один литр воды на литр обезжиренного молока, тогда как для противоточной промывки требуется лишь около 0,3-0,4 литра воды на литр обезжиренного молока. Число стадий промывки зависит от требований, предъявляемых к продукту. Минимальное количество стадий — две. Свежая вода подается только на последней стадии. После промывки казеин обезвоживается в декантаторе до содержания СВ 45-40%. После сушки — например, в вибрационной сушилке — казеин размалывается до частиц размером 40, 50 или 80 mesh и упаковывается в мешки (mesh = число отверстий сита на дюйм; 40 mesh соответствуют 0,64 мм).

КИСЛОТНЫЙ КАЗЕИН

Кислотность молока доводится до изоэлектрической точки казеина, которая обычно соответствует рН 4,6, но может сдвигаться в присутствии нейтральных солей в растворе и располагаться в интервале от рН 4,0 до рН 4,8. Изоэлектрическая точка — это такое состояние, где концентрация ионов гидроксония нейтрализует отрицательно заряженные мицеллы казеина, что приводит к осаждению (коагуляции) казеинового комплекса. Такое подкисление может быть осуществлено биологически или добавлением неорганических кислот, например, соляной (HCI) или серной кислоты (Н SO;).

Традиционное осаждение — молочнокислый казеин

Молочнокислый казеин получается в процессе бактериального сквашивания. Молоко пастеризуется и охлаждается до 27-23°С. Далее вводится закваска, содержащая мезофильную, не образующую газов микрофлору. Снижение кислотности до требуемой величины рН занимает около 15 часов. Если процесс сквашивания будет слишком быстрым, возникнут различные проблемы — например, невысокое качество, пониженный выход казеина. Для этой операции обычно используют большие резервуары. Это означает, что для опорожнения танка может потребоваться столь долгое время, что кислотность может измениться. После достижения требуемой кислотности молоко перемешивается и нагревается до 50-55°С в пластинчатом теплообменнике. После кратковременной выдержки продукт подвергается непрерывной обработке — промывке и сушке — практически аналогично процессу обработки сычужного казеина.

Минеральное осаждение — кислотный казеин

Молоко нагревается до требуемой температуры, примерно 32°С. Затем добавляется неорганическая кислота, понижающая рН молока до 4,3-4,6. После проверки рН молоко нагревается до температуры 40-45°С в пластинчатом теплообменнике и выдерживается в течение двух минут до образования ровных агрегатов казеина. Для извлечения максимально возможного количества сыворотки перед началом промывки смесь казеина и сыворотки пропускают через декантатор. Таким образом, снижается количество воды, требующейся для промывки. На рис. 2 показана схема технологического процесса для изготовления кислотного казеина. Причем эта схема после стадии подкисления практически идентична процессу получения сычужного казеина. Перед выходом из установки сыворотка и промывочная вода удаляются, а осажденный казеин собирается в танк. После добавления раствора щелочи казеин растворяется, а затем вновь смешивается с обезжиренным молоком, предназначенным для производства казеина.

После просушки кислый казеин размалывается и упаковывается в мешки. Следует упомянуть и о технологии производства кислотного казеина, разработанной фирмой Pil-let, Франция. После подогрева до 32°С обезжиренное молоко подкисляется и поступает в установку для коагуля-ции (рис. 3). Коагуляция завершается после нагрева примерно до 45°С прямой инжекцией пара. Отделение сыворотки в декантаторе сопровождается противоточной промывкой в одной или двух специально предназначенных для этого промывочных башнях (рис. 4). Перед подачей в сушилку с псевдоожиженным слоем казеин обезвоживается в декантаторе.

Копреципитат

Копреципитат содержит практически все белковые фракции молока. После добавления небольшого количества хлорида кальция или кислоты к обезжиренному молоку эта смесь нагревается до температуры 85-95сС и выдерживается при ней в течение 1-20 минут для прохождения реакции между казеином и белками сыворотки. Затем осуществляется осаждение белков из нагретого молока путем регулируемого добавления либо раствора хлорида кальция (для получения копреципитата с высоким содержанием кальция), либо разбавленной кислоты (для получения осадка со средним или низким содержанием кальция в зависимости от количества добавленной кислоты и уровня рН образующейся сыворотки).

После этого сгусток последовательно промывается либо высушивается для получения зернистых нерастворимых копреципитатов, либо растворяется в щелочи, как описано в методике для производства казеинатов с целью получения растворимых или «диспергируемых» копреципитатов.

Казеинат

Казеинат можно охарактеризовать как химическое соединение казеина и легких металлов, например, одновалентного натрия (Na+) или двухвалентного кальция (Са++). Казеинаты можно получать из свежеосажденного («влажного») сгустка кислотного казеина или из сухого кислотного казеина по реакции с разбавленным раствором любой щелочи, как показано на рис. 5.

Казеинат натрия

Наиболее широко используемой щелочью для производства казеината натрия является раствор гидроксида натрия (NaOH) с концентрацией 2,5М или 10%. Количество NaOH, требуемое для достижения конечного значения рН около 6,7, обычно составляет 1,7-2,2% от веса твердого казеина. Можно использовать также и другие соединения натрия — например, бикарбонат натрия или фосфаты натрия, но их расход и стоимость выше, чем для NaOH.

Обычно они используются только для специфических целей, например, для производства цитрата казеинатов. Высокая вязкость растворов казеината натрия с умеренными концентрациями, предназначенных для распылительной сушки, приводит к ограничению содержания в них твердых компонентов до 20%. Рассматривая операции обработки, необходимо отметить, что продолжительность растворения непосредственно связана с размером частиц, поэтому уменьшение размеров частиц до добавления гидроксида натрия, а не после, приводит к ускорению процесса. Следовательно, сгусток перед добавлением щелочи следует пропускать через коллоидную мельницу.

После окончательной промывки казеина его можно высушить до содержания твердых веществ около 45%, а затем перед подачей в коллоидную мельницу вновь смешать с водой (до 25-30% твердых веществ). Температура смеси должна быть ниже 45°С, так как размолотый сгусток может вновь агломерировать при более высоких темперажен иметь постоянную вязкость. Обычно вязкость снижают путем предварительного подогрева раствора до 90-95°С непосредственно перед распылительной сушкой.

Казеинат кальция

Технология казеината кальция повторяет основные этапы производства казеината натрия, за исключением нескольких важных отличий. Растворы казеината кальция склонны к дестабилизации при нагревании, особенно при значениях рН ниже 6. Было установлено, что в процессе растворения реакция между кислотным казеиновым коагулятом и гидроксидом кальция протекает значительно медленнее, чем между коагулятом и гидроксидом натрия. Для ускорения реакции между казеином и гидроксидом кальция казеин следует предварительно полностью растворить в гидроксиде аммония. Затем добавляют раствор гидроксида кальция в сахарозе, подают раствор казеината кальция на вальцовую сушилку. Большая часть аммиака во время этого процесса испаряется.

Прочие казеинаты

В литературе имеются только краткие упоминания о казеинате магния. Соединения казеина с алюминием были получены для медицинских целей, а также в качестве эмульгаторов для мясных продуктов. Производные казеина с тяжелыми металлами используются, главным образом, в терапевтических целях — в частности, казеинаты серебра, ртути, железа и висмута. Казеинаты железа и меди получают ионообменным способом для использования в качестве детских и диетических продуктов питания.

КАЗЕИНАТ НАТРИЯ, ПОЛУЧЕННЫЙ МЕТОДОМ ЭКСТРУЗИИ

Казеинат натрия можно получать из казеина в присутствии ограниченного количества воды методом экструзии. Некоторые европейские компании, использующие в производстве метод экструзии, — Вернер и Пфайдерер ГМбХ (Werner & Pfleiderer GmbH, Германия), Клекстраль (Clextral, Франция), и другие — сообщают о хороших результатах получения казеината натрия методом экструзии с пропа-риванием. В большей части опубликованной информации сообщается об использовании в качестве исходного сырья сухого казеина. Вода и щелочь добавляются для получения смеси для экструзии. Смесь казеина с водой имеет влагосодержание 10-30%. Метод экструзии, используемый для производства казеинатов, скорее всего, станет конкурентоспособным по отношению к традиционному способу периодического производства. Обычно смесь собирают в танк с рубашкой, оборудованный высокопроизводительной мешалкой, включенный в систему циркуляции, оснащенную насосом с большой мощностью.

Добавление разбавленной щелочи следует проводить при тщательном контроле уровня рН в целях достижения его конечного значения около 6,7. Предпочтительнее всего дозировать щелочь в линии рециркуляции непосредственно перед насосом. После добавления щелочи к массе важно как можно быстрее поднять температуру до 60-75°С для снижения вязкости. Продолжительность растворения приготовленного периодическим способом казеината натрия обычно равно 30-60 мин.

Таблица 1 Типичный состав казеина, казеинатов и копреципитатов

Стандарты для кислотного казеина в зависимости от сорта
Показатель	Экстра	Стандартный
Влажность (макс)	10%	12%
Жир (макс)	1,50%	2%
Свободные кислоты (макс)	0,20 мл	0,27 мл
Минеральный остаток (макс)	2,20%	2,20%
Содержание белка в сухом продукте	95%	90%
Общее количество бактерий/г (макс)	30 000	100 000
Бактерии группы кишечных палочек (макс), 0,1 г	0	0
Стандарты для кислотного казеина
Показатель	Экстра	Стандартный
Влажность (макс)	12%	13%
Жир (макс)	1,00%	1,50%
Зола (макс)	7,50%	7,00%
Цвет	А	С
	Типичный состав казеинатов
	Казеинат натрия	Казеинат кальция
Влага	3.8%	3,80%
Белок (N х 6,38)	91,40%	91,20%
Минеральный остаток	3,60%	3,80%
Лактоза	0,10%	0,10%
Жир	1.1%	1,10%
Натрий	1,2-1,4%	<0,1%
Кальций	0,10%	1.3-1,6%
Железо	3-20 мг/кг	10-40 мг/кг
Медь	1-2 мг/кг	1,2 мг/кг
Свинец	<1 мг/кг	<1 мг/кг
РН	6,5-6,9	6,8-7,0

Для эффективного распыления раствор казеината натрия при подаче в распылительную сушилку также опробована на производстве кислотного казеина из обезжиренного молока. Пилотные испытания провели Дж. Фиктали (J. Fichtali) и Ф.Р. ван дер Ворт (F.R. van der Vort) на установке в Колледже Мак-Доналд Университета Мак-Гилл в Квебеке (Канада). Они резюмировали резуль-таты своих испытаний (1990 г.) следующим образом: «-Наша первоначальная работа по производству кислотного коагулята из СОМ (сухого обезжиренного молока) методом экструзии показала, что наиболее значительные усилия следует сосредоточить на разработке процесса для получения качественного продукта. Соединенные Штаты, Канада и Европейское Экономическое Сообщество испытывают хроническое перепроизводство молока, значительная часть которого перерабатывается на сухое обезжиренное молоко.

Изменяя условия проведения процесса экструзии, изучая коагуляцию высокомолекулярных соединений и оптимизируя этапы коагуляции и промывки с использованием данной технологии, можно получать кислотный казеин приемлемого качества. Этот процесс является непрерывным, регулируемым, использует сухие вещества СОМи позволяет снизить затраты рабочей силы и уменьшить необходимые производственные площади по сравнению с традиционной технологией. Данный материал может служить исходным сырьем для дальнейшей переработки в казеинаты натрия с использованием процесса экструзии, который мы обсудим в следующей статье.

Применение казеина и казеинатов. Сычужный казеин

Сычужный казеин отличается от кислотного казеина. В промышленности он используется в основном при производстве пластических масс. Сополимер казеина с формалином известен как галалит, а синтетическое волокно из казеина как ланитал. Несмотря на большой выбор различных пластических масс, прямо конкурирующих с галалитом, спрос на казеин для производства галалита все еще сохраняется. Небольшие количества сычужного казеина используются также как сырье при производстве плавленого сыра. Сычужный казеин нерастворим в воде.

Таблица 2 Примерный аналитический состав гранулированного копреципитата и казеина

	Казеин, выработанный с применением молочной и серной кислоты	С высоким содержанием кальция	Копреципитат cо средним содержанием кальция	Кислотный
Влага (%)	11,5	9,5	9,5	9,5
Жир (%)	1,4	0,5	0,7	0,9
Минеральный остаток (%)	1,8	7,7	3,7	2,4
Белок:
— N х 6,38 (%)	85,0	81,7	85,6	86,7
— в сухом остатке (%)	96,0	90,3	94,5	95,8
Лактоза (%)	0,1	0,5	0,5	0,5
Кальций(%)	<0,1	2,81	1,13	0,54
РН	4,6-5,4	6,5-7,2	5,6-6,2	5,4-5,8
рН сыворотки после отделения коагулята	4,3-4,6	5,8-5,9	5,1-5,3	4,9-5,1

Кислотный казеин

Кислотный казеин преобладает на мировом рынке. Он используется в химической промышленности в качестве добавки в производстве бумаги — для глянцевания бумаги высшего качества. Для применения при производстве бумаги особенно важно, чтобы казеин не содержал жира и частиц посторонних или подгоревших веществ, которые могут образовывать пятна на бумаге. Для достижения исключительно низкого содержания жира в обезжиренном молоке его необходимо подвергать микрофильтрации (МФ). совмещенной с пастеризацией. В каждой отрасли промышленности существуют определенные строгие требования к качеству. Производство красителей и косметики также является крупным потребителем казеина.

Казеинат натрия

Всевозрастающую важность приобретает применение казеина в качестве сырья для производства казеината натрия. Казеин легко растворяется в разбавленной щелочи, и эта жидкость затем высушивается путем распылительной сушки. Сухой казеин лучше растворяется, чем казеин и все больше используется в пищевой промышленности. Он часто применяется в качестве эмульгатора для мясных продуктов, а также при производстве ряда новых продуктов, таких как заменители молока и сливок. Раствор казеината натрия характеризуется очень высокой вязкостью, причем максимально достижимая концентрация равна 20% при 55-60°С.

Казеинат кальция

В некоторых случаях вместо казеината натрия используют казеинат кальция, и одной из причин этого является необходимость снизить содержание натрия в продукте до минимума. Вязкость казеината кальция несколько ниже, чем казеината натрия при той же концентрации.

Копреципитат кальция

Этот продукт также можно растворить в щелочи и подвергнуть распылительной сушке, и он находит применение в тех же областях, что и казеинат, с той лишь разницей, что в производстве копреципитата кальция можно регулировать цвет, растворимость и содержание золы в тесном соответствии с требованиями потребителя. Одним из важнейших преимуществ казеина и казеината с точки зрения питательности является относительно высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина. Более того, испытания показали, что при отсутствии лактозы лизин сохраняется намного дольше. Это предполагает, что молочные белки удобнее хранить в форме казеина и казеинатов, чем в виде сухого молока.

Казеин, производимый для промышленных целей, должен удовлетворять давно установленным требованиям в отношении химической чистоты. Новые тенденции показывают, что казеин и копреципитат являются промежуточными веществами, которые находят все больше применения в производстве пищевых продуктов и, следовательно, должны соответствовать строгим требованиям в отношении как бактериологической, так и химической чистоты. Технологические линии следует проектировать и устанавливать таким образом, чтобы они отвечали гигиеническим требованиям, предъявляемым к производству. Так как казеин является сезонным продуктом в значительно большей степени, чем другие молочные продукты, необходимо обеспечить возможность работы технологической линии в несколько смен без излишнего использования физического труда; потребление воды также должно выдерживаться в разумных пределах.

Следовательно, в этих условиях представляет интерес планирование непрерывных производственных линий, включающих, например, центробежные установки для обезвоживания казеина и рекуперацию потерь казеина из сыворотки и промывочных вод.

promf.com

Производство казеина | MilkLife

Технологический процесс выработки различных видов казеина имеет много одинаковых технологических операций. Отличия заключаются в видах коагулянтов белка и режимах технологических операций.

Производство казеина кислотным способом

Состоит из следующих операций: приемка и подготовка сырья; приготовление коагулянта; осаждение казеина и постановка зерна; обработка зерна; промывка и обезвоживание зерна; измельчение белковой массы; сушка казеина; расфасовка и упаковка готового продукта.

Обезжиренное молоко пастеризуют при 72 – 74°С, охлаждают до 35 – 37°С (если коагуляцию будут проводить кислой сывороткой, то до 38 – 40°С). Для осаждения белка используют 1н НСl (из расчета 4 % от объема) или кислую сыворотку (180 – 200°Т), или бактериальную закваску. Для подготовки кислой сыворотки используют натуральную свежую сыворотку от производства кислотного казеина или творога нежирного, которую нагревают до 38 – 40°С и заквашивают чистыми культурами молочнокислых палочек (3 – 5 %). Продолжительность сквашивания составляет 36 – 48 ч.

Обезжиренное молоко подкисляют до рН 4,4 – 4,2. Коагулированный казеин перемешивают 3 – 5 мин для получения однородного зерна. После достижения кислотности сыворотки 50 – 55°Т зерно казеина вымешивают в течение 10 – 15 мин для уплотнения и доведения его размера до 3 – 5 мм. Дальнейшую обсушку зерна проводят в более кислой сыворотке (70 – 75°Т) в течение 25 – 30 мин. Для этого необходимо добавить еще кислой сыворотки. Скорость вращения мешалки при обсушке зерна должна быть в пределах 14 – 16 об/мин. Более медленное вращение мешалки приводит к образованию комков, а более быстрое – к образованию белковой пыли.

При осаждении казеина молочной кислотой, которая образуется в молоке под действием бактериальной закваски, процесс ведут в следующей последовательности. Молоко подогревают до 30 – 32°С (зимой) или 28 – 30°С (летом), а затем вносят бактериальную закваску в количестве 1 – 5 %. Количеством внесенной закваски можно регулировать продолжительность процесса сквашивания в пределах 8 – 12 ч. Процесс сквашивания длится до нарастания кислотности в сыворотке 80 – 90°Т. Полученный сгусток разрезают на кубики с размером ребра 2 см.

Казеиновое зерно подвергают тепловой обработке. Это способствует дальнейшей обсушке зерна и снижению бактериальной обсемененности. Смесь сыворотки и казеинового зерна медленно нагревают до 60°С при постоянном перемешивании и выдерживают при этой температуре около 10 мин. Если коагуляцию казеина проводили кислой сывороткой, то продолжительность обработки при 60°С увеличивают до 15 мин. Качество обработки зерна оценивают визуально. При хорошей обсушке сжатое в ладони зерно должно легко рассыпаться.

После тепловой обработки проводят трехкратную промывку зерна для удаления примесей лактозы, минеральных солей, органических кислот и молочного жира. Температура промывной воды зависит от способа коагуляции казеина:

— при коагуляции казеина кислой сывороткой температуре первой промывной воды 61 – 63°С; температура второй промывной воды 20 – 24°С; температура третьей промывной водя 20°С и ниже;

— при коагуляции казеина соляной и молочной кислотой температура воды при первой промывке 35 – 40°С, при второй промывке 22 – 25°С и при третьей 20°С и ниже.

Продолжительность выдержки казеина в воде при каждой промывке должна составлять 15 – 20 мин. Расход промывной воды составляет 25 – 30 % от массы перерабатываемого молока. Промытое казеиновое зерно с массовой долей влаги 80 % обезвоживают до 60 – 62 % путем прессования или центрифугирования. Прессование проводят в помещениях с температурой 14 – 18°С.

Обезвоженное казеиновое зерно измельчают (дробят) для получения однородного зерна с размером 4 – 7 мм. Подготовленное зерно сушат в камерных, тоннельных или вихревых сушилках. Температура воздуха при сушке казеина:

• в камерных сушилках в начале процесса 40 – 45°С, в конце 55 – 60°С;
• в сушилках тоннельного типа 50 – 55°С и 70 – 75°С соответственно;
• в сушилках с вихревым псевдоожиженным слоем температуру поступающего воздуха 120 – 130°С, температуру отходящего воздуха 60 – 70°С.

Массовая доля влаги в сухом казеине должна быть не более 12%.

Производство казеина сычужным способом

Состоит из следующих технологических операций: приемка и подготовка обезжиренного молока; приготовление сычужного фермента и раствора хлористого кальция; осаждение казеина и постановка зерна; тепловая обработка зерна; промывка казеина и обезвоживание; дробление обезвоженного казеина; сушка готового продукта.

Подготовка молока к свертыванию не имеет принципиальных отличий от его подготовки при кислотном способе осаждения белка. Сычужный фермент или пепсин вносится в молоко в виде 1%-ного раствора. Раствор сычужного фермента готовят на кипяченой и охлажденной до 35°С воде за 10 – 15 мин до использования. Раствор пепсина готовят на кислой осветленной сыворотке, охлажденной до 30 – 35°С за 6 – 8 ч до использования.

Хлористый кальций вносят в виде 30 – 40 %-го водного раствора в количестве 400 г безводной соли на 1000 кг обезжиренного молока.

В пастеризованное и охлажденное до 33 – 35°С обезжиренное молоко вносят хлористый кальций, смесь перемешивают, добавляют сычужный фермент или пепсин и продолжают перемешивать еще 3 – 5 мин. После этого смесь оставляют в покое до начала коагуляции казеина. С появлением в молоке хлопьев казеина, начинают медленное вымешивание. По мере укрупнения хлопьев белка скорость перемешивания увеличивают и регулируют таким образом, чтобы поставит зерно размером не более 2 – 4 мм. Более мелкое зерно по сравнению с кислотным способом обеспечивает более эффективную его промывку. Показателем окончания процесса коагуляции казеина является зеленовато-желтый цвет сыворотки и ее прозрачность.

После осаждения казеина и постановки зерна продолжают вымешивание в течение 8 – 10 мин, что способствует закреплению зерна. Общая продолжительность постановки и обработки зерна составляет 15 – 20 мин. Остановив перемешивание, зерну дают осесть на дно ванны, сливают 25 – 30% сыворотки, вновь приступают к перемешиванию и тепловой обработке. Смесь зерна и сыворотки медленно нагревают до 60°С. Общая продолжительность нагревания до 60°С не должна превышать 25 – 30 мин. Продолжительность обработки зерна при температуре 60°С составляет 10 – 15 мин. Готовому зерну дают осесть на дно ванны, сливают сыворотку и приступают к его промывке. Промывка, обезвоживание, дробление и сушка казеина проводится по тем же режимам, что и при выработке кислотного казеина.

Производство казеина непрерывным способом

Осуществляют на линиях В2-ОКЛ (в качестве коагулянта используют соляную кислоту) и Я9-ОКЛ (в качестве коагулянта используют сквашенную молочную сыворотку).

Технологические операции: приемка и подготовка обезжиренного молока; подготовка коагулянта; коагуляция казеина; отделение сыворотки и формование зерна; подготовка промывной воды; промывка казеинового зерна; тепловая обработка казеинового зерна; дробление и гранулирование казеина-сырца; сушка казеина-сырца; фасовка и упаковка готового продукта.

Обезжиренное молоко кислотностью не выше 21°Т охлаждают до 8 – 12°С и хранят до переработки. Сквашенную сыворотку готовят так же, как и при кислотном способе производства казеина. Сыворотка, используемая для коагуляции казеина, должна иметь кислотность не менее 230°Т. Расход коагулянта составляет 25 – 30 % от объема перерабатываемого молока. При использовании в качестве коагулянта соляной кислоты концентрация её в растворе должна быть в пределах 1,3 – 1,4 н. Осаждение белка слабыми растворами кислоты приводит к образованию мелкого и мягкого зерна. Более высокая кислотность затрудняет равномерное распределение коагулянта в обезжиренном молоке, что приводит к образованию наряду с мелкими зернами и крупного комкующегося зерна, промывка которого затруднена.

Коагуляцию казеина проводят путем смешивания охлажденного молока с коагулянтом и быстрого нагрева до температуры коагуляции с помощью парового инжектора и выдержки сгустка с сывороткой в трубчатом выдерживателе. При коагуляции белка кислой сывороткой температуру обезжиренного молока поддерживают 10 – 20°С, сквашенной сыворотки – 20 – 40°С. При этом температура смеси составит 16 – 25°С, что обеспечивает получение зерна с хорошими структурно-механическими свойствами и минимальными потерями его в виде белковой пыли. Оптимальной температурой смешивания обезжиренного молока и высококонцентрированного коагулянта является 7 – 12°С.

Из трубчатого выдерживателя сыворотку с зерном направляют на отделитель сыворотки. При этом одновременно происходит и формирование зерна. Для промывки зерна на специальной установке, входящей в состав линии, готовят промывную воду. Для этого воду подогревают до 37 – 47°С и подкисляют серной кислотой до рН 3,5 – 4,5. Промывку казеинового зерна осуществляют в потоке с использованием двух сообщающихся промывочных отделений. Продолжительность промывки должна быть не менее 30 мин.

Тепловая обработка казеинового зерна в промывной воде обеспечивает получение продукта стандартного по микробиологическим показателям. Проводят её в потоке после окончания второй промывки в той же промывной воде в специальном теплообменнике. Режим тепловой обработки: температура 70 – 74°С, выдержка 15 – 20 с. После тепловой обработки зерно охлаждают до температуры прессования 37 – 47°С, отделяют от промывной воды на сетчатом отделителе и обезвоживают на установке Р3-ОСК1 до массовой доли влаги 60 – 62 %. Перед сушкой обезвоженное зерно измельчают на грануляторах, входящих в комплект сушилок, или волчках. Сушат готовый продукт на сушилках непрерывного действия различных типов.

Пищевой кислотный ферментированный казеин

Можно производить в непрерывном потоке на линиях Я9-ОКЛ. Используют казеин пищевой кислотный ферментированный для получения пищевых казеинатов натрия, в детском и диетическом питании, а также в медицинской промышленности. Технологический процесс состоит из следующих операций: получение обезжиренного молока и подготовка его к коагуляции; подготовка коагулянта – сквашенной молочной сыворотки; подготовка рабочего раствора фермента и внесение его в коагулянт; коагуляция, ферментация казеина и формирование сгустка; отделение сыворотки; подготовка промывной воды; промывка казеинового зерна; тепловая обработка казеинового зерна; обезвоживание зерна; дробление и гранулирование казеина-сырца; сушка готового продукта; расфасовка и упаковка.

Принципиальное отличие в производстве ферментированного казеина заключается в подготовке ферментного препарата и его использовании. Коагулянт в количестве 25 % от объема, необходимого для сменной работы линии, заливают в емкость, снабженную устройством для принудительной циркуляции. Фермент растворяют в небольшом объеме сыворотки, тщательно перемешивают до получения однородной консистенции, вносят в подготовленный коагулянт и продолжают перемешивать еще в течение 20 мин. Полученный рабочий раствор фермента вносят в подготовленный раствор коагулянта с помощью дозирующего устройства.

Коагуляцию и ферментацию казеина, а также формирование сгустка проводят путем смешивания охлажденного обезжиренного молока со сквашенной молочной сывороткой и рабочим раствором фермента в насосе-смесителе. Полученную смесь подогревают до температуры коагуляции с помощью парового инжектора и выдерживают в трубчатом выдерживателе. Процесс коагуляции, ферментации казеина и формирования сгустка проводят при режимах: температура исходного обезжиренного молока 8 – 12°С; температура коагулянта 37 – 41°С; температура коагуляции и ферментации казеина 40 – 46°С; рН коагуляции и ферментации 4,4 – 4,6; продолжительность ферментации и выдержки казеинового сгустка при температуре коагуляции 1,0 – 1,5 мин. Дальнейшие операции: подготовка промывной воды, промывка казеинового зерна, тепловая обработка в промывной воде, обезвоживание, дробление казеина-сырца и сушка готового продукта принципиальных отличий не имеют и проводятся по выше описанным режимам при выработке казеина непрерывным методом.

Казеин технический кислотный особых кондиций

Вырабатывают на линии непрерывным способом. Казеин улучшенного качества обладает практически полной растворимостью, его можно использован в тех случаях, когда требуется сырье с меньшим содержанием небелковых компонентов, поэтому технологический процесс направлен на снижение содержания жира, золы и кислотности в готовом продукте.

Обезжиренное молоко подвергают дополнительной обработке для более глубокого обезжиривания. Обработку проводят путем введения в молоко 0,5 н NaOH в потоке с последующим выделение продуктов реакции путем сепарирования. При дозировании едкого натра необходимо соблюдать соотношение исходного сырья и едкого натра 1 : 25 – 1 : 30 для доведения рН до 8,0 – 8,5. Выделение продуктов реакции проводят путем однократного или двукратного сепарирования на саморазгружающихся сепараторах при температуре 35 – 45°С. При однократном сепарировании степень выделения жира из обезжиренного молока достигает 65 %, а при двукратном – 72 %. Это обеспечивает получение готового продукта с пониженной массовой долей жира.

Для снижения содержания золы в качестве коагулянта используют соляную кислоту с концентрацией 1,3 – 1,4 н, так как она обладает значительной кислотной диссоциацией и обеспечивает большую степень деминерализации по сравнению с другими коагулянтами. Большое влияние на дополнительную деминерализацию казеинового сгустка оказывает его промывка. Промывку проводят водой с рН 4,4 – 4,6 и температурой 37 – 47°С. Обычно применяют двустадийную противоточную промывку в объеме воды 80 – 100 % по отношению к исходному сырью в течение 30 мин. Применение перечисленных дополнительных операций и использование линий В2-ОКЛ позволяет получить готовый продукт, отвечающий требованиям технических условий на казеин технический кислотный особых кондиций.

milklife.by

4. Технология пищевого казеина и казеината натрия в условиях мини-производств

При высвобождении на мини-производстве значительных объемов обезжиренного молока целесообразно перерабатывать его на казеин. Казеин вырабатывают кислотным, сычужным, сычужно-кислотным способами. Для мини-производств экономически выгодным является выработка казеина кислотным способом, который производят обычным сквашиванием, эжекторным отвариванием и зернением.

При обычном способе в ОМ жирностью не более 0,05% и температурой 30-35°С вносят 3-4% бакзакваски лактококков и оставляют до образования сгустка. Длительность сквашивания обезжиренного молока от 6 до 12 часов, в зависимости от дозы бакзакваски и температуру сквашивания.

Сгусток разрезают лирами на кубики размером граней 10·10 мм и сразу, при непрерывном вымешивании, нагревают до 60-65°С и вымешивают 10-15 минут. Затем зерно отделяют от сыворотки на буратах (ситах) или центрифугах. Зерно ссыпают в мешки и подвергают прессованию.

При эжекторном способе верхний слой сгустка удаляют, а остальную массу отваривают и дробят в эжекторе (паровом струйном насосе). Получаемое мелкое казеиновое зерно отделяют от сыворотки и прессуют. Температура эжектирования не должна превышать 60°С из-за возможного ухудшения способности казеина к растворению в щелочах.

Зерненый казеин осаждают кислой сывороткой. Обезжиренное молоко нагревают до 34-35°С и непрерывно приливают кислую сыворотку с такой же температурой до образования хлопьев казеина в прозрачной сыворотке. Вымешивают пульпу 10-15 мин, после чего удаляют большую часть сыворотки и добавляют, при помешивании, кислую сыворотку до получения кислотности 62-70°Т для обсушки зерна. В конце обработки рН казеина должен быть 4,5-4,8.

При производстве технического казеина вместо кислой сыворотки используют растворы других кислот — соляной, серной, уксусной, лимонной.

После удаления казеиновой сыворотки отделенное зерно трижды промывают водой, которая не должна содержать гнилостной микро­флоры, солей железа (не более 2 мг на 1 л воды по Fе₂О₃), солей магния, кальция и др.

Вначале промывают теплой (30-35°С) водой, а в конце – холодной. Промывку каждый раз проводят по 10 минут. Воду удаляют, а казеиновое зерно обезвоживают в центрифугах или прессованием.

Отпрессованный казеин растирают в казеинодробилках на частички 3-5 мм, сушат в паровых или электрических сушилках. При незначительных объемах производства казеин сушат на рамах с натянутой марлей на воздухе (солнечная сушка). В последнем случае казеин получается белее.

Высушенный казеин разминают и просеивают, разделяя по разме­ру на фракции. Упаковывают в мешки по 50 кг (эжекторный по 40 кг).

Пищевой казеин должен иметь кислотность — 50°Т, Массовая доля, %, не более: влаги — 12; жира — 1,5; золы — 2 (в/с) и 2,5 (1 с).

Казеин нерастворим в воде, что не позволяет его использовать в составе пищевых продуктов. Поэтому была разработана растворимая форма — казеинат натрия. При осаждении казеина кислотой образуется казеиновая кислота, которая при обработке двууглекислым натрием (содой) становится растворимой.

Казеинат натрия можно изготавливать двумя способами: молочнокислым и солянокислым.

Дозу соды рассчитывают по формуле:

С = А (К — 40)·0,084 ,

где С — масса двууглекислого натрия, г;

А — масса казеина-сырца для нейтрализации, кг;

К — кислотность казеина-сырца, °Т;

0,084 — доза соды, для нейтрализации кислотности 1 кг казеина на 1 °Т.

Казеин с содой смешивают в творогомесильных мешалках до получения однородного, без белых вкраплений, казеинового зерна. После нейтрализации казеинат натрия дробят до размеров частичек 3-4 мм и сушат не более 4 ч при температуре не выше 60°С. Сухой казеинат натрия должен иметь влаги не более 13%, жира 2% и до 6,5% золы. Кислотность 5 %-ного водного раствора казеината не выше 15°Т.

ЛЕКЦИЯ 3.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СОУСОВ В УСЛОВИЯХ МИНИ-ПРОИЗВОДСТВ

1. Технология соуса майонез в условиях мини-производств.

2. Технология горчичного соуса в условиях мини-производств.

3. Технология кетчупа в условиях мини-производств.

Соус – дополнительный компонент пищи с полужидкой консистенцией, служащий для улучшения вкуса и повышения усвояемости продуктов, а также в качестве добавки к пищевым продуктам при их изготовлении.

Наиболее популярными и всемирно известными являются соус эмульсионного типа майонез Провансаль и его производные, кетчуп, горчичный соус и др. Мини-производства по выработке соусов организовывают мощностью 150, 300, 600, 1000 кг/ч.

Соуса в условиях мини-производств должны вырабатываться в соответствии с требованиями ТУ и ГОСТОВ, с соблюдением санитарных правил для предприятий консервной промышленности.

studfiles.net

Из чего делают казеиновый протеин

Все особенности казеинового источника белка в рационе спортсменов. Из чего его производят, как его лучше употреблять.

Для многих бодибилдеров казеиновый протеин – это один из лучших источников белка. С его помощью можно не только наполнить мышцы необходимыми аминокислотами, но и защитить организм от такого неприятного проявления, как катаболизм. При этом мало кто знает, из чего производится данный вид спортивного питания, в чем его особенности. Давайте выясним истинный секрет происхождения.

Немного теории

Казеин представляет собой сложный протеин, который образуется в процессе превращения молока в привычный для нас творог. Само вещество казеин (в переводе с латинского языка – «сыр») делают из молока, в котором он находится в связанном виде. Процесс свертывания осуществляется при воздействии нескольких основных факторов – кислот (к примеру, в желудке), молочными бактериями, при непосредственном добавлении кислоты (для образования «технического» белка).

Интересен тот факт, что казеиновый протеин присутствует в таких распространенных продуктах питания, как творог, сыры и прочая «молочка». К примеру, в молоке коровы содержится около 80-85% казеина, а в молоке женщины – около 40%. При попадании в желудок белок начинает разрушаться, подпитывая мышечные волокна целым набором полезных элементов.

В составе протеина есть полный спектр незаменимых аминокислот, который в большинстве своем не синтезируются в организме. После «сушки» казеин превращается в обычный порошок белого цвета. Такой протеин особенен полным отсутствием запаха и вкуса. После попадания в ЖКТ казеин образует осадок, который расщепляется в течение длительного времени. При этом незаменимую помощь в расщеплении оказывает пепсин.

Особенность молока, да и всей молочной продукции в том, что они имеет уникальный набор полезных и хорошо усваиваемых организмов элементов. И в большей части основной этому является «медленный» казеин. К преимуществам данного вида белка стоит отнести наличие в достаточном объеме фосфора и кальция, которые так необходимы организму спортсмена.

Интересные исследования

По поводу столь популярного вида белка было проведено множество исследований, в результате которых всплыл ряд очень интересных фактов:

1. Сегодня часто сравнивают два вида протеина – сывороточный и казеин. Основное их отличие – скорость усваивания организмом. При этом не совсем понятно, какой из вариантов больше подходит для спортсменов – «быстрый» (сывороточный) белок или «медленный» (казеин).
   Эксперимент был прост. Группа добровольцев разбивалась на два состава, каждый из которых пил свой протеин. Естественно, во время исследования употребление стероидов и прочих анаболических средств было запрещено. Итог оказался предсказуемым. Если в организм попадал сывороточный белок, объем аминокислот достигал своего пика где-то через час-полтора после приема. Во 2-ой группе уровень аминокислот оставался высоким даже через 5-6 часов после приема спортивной добавки. После этого эксперимента все сомнения в отношении свойств такой добавки, как казеиновый протеин, отпали сами собой.
2. Было несколько исследований по поводу того, как сывороточный протеин и казеин влияют на рост мышечной массы. К примеру, доказано, что однократное употребление порции сывороточного белка много эффективнее, чем ее постепенно введение небольшими порциями. Кроме этого, последний вид белка более эффективен для людей престарелого возраста в плане восстановления мышечных волокон. В 2012 году было доказано, что казеин не так эффективен в вопросе активизации синтеза мышечного протеина. Хотя, было и множество других экспериментов, которые не смогли подтвердить данное предположение.
3. Известно, что казеиновый протеин очень хорош при похудении, ведь после его приема эффективно подавляется аппетит. Достаточно выпить порцию за полчаса до еды, чтобы получить ожидаемый результат. Следовательно, для спортсменов, желающих сбросить лишний вес – это лучший помощник.

Особенности применения

Казеин хорошо известен не только, как спортивная добавка. Его активно применяют в медицинской практике. К слову, при парентальном питании ему попросту нет полноценной замены. Мы уже упоминали основное преимущество данного белка – мощный аминокислотный состав, что делает, как сывороточный, так и казеиновый протеин незаменимыми помощниками в тренировочном процессе. При этом последний чаще всего принимается на ночь (из-за своего свойства более длительно расщепляться в желудке).

Кроме этого, казеин часто применяется для производства краски, пластмасс или даже клея, чем сывороточный белок похвастаться не может.

Выводы

Таким образом, каких-либо загадок производства таких полезных добавок, как сывороточный белок и казеин нет. И теперь вы знаете, из чего делают столь необходимое для полноценного развития спортивное питание. Удачи.

22 декабря 2014

proteinfo.ru

Казеин

ГОСТ 17626-81

Цвет:	от белого до желтого.
Консистенция:	тонкодисперсный порошок, допускается наличие комочков, легко рассыпающихся при механическом воздействии.
Массовая доля влажности:	не более 12 %.
Массовая доля жира:	не более 1,5 %.
Кислотность вещества:	не более 50?Т.
Индекс растворимости:	не более 0,2 мл сырого осадка.
Чистота казеина:	диск А.
Массовая доля протеина в пересчете на сухое вещество:	95 %.
Массовая доля золы в казеине:	не более 2,5 %
Общее число микроорганизмов:	не более 100 000 в 1 г.
Степень измельчения:	30, 60, 90, 110 меш.
Упаковка:	многослойные бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами, масса нетто – 25 кг.
Производство:	Россия.

 

Области применения сывороточного казеина
Молочная промышленность:	производство казеинатов натрия, кальция; плавленые сыры.
Промышленность:	в промышленности казеин используется в качестве водостойкого вещества для обеспечения адгезии клея на склеиваемых поверхностях, как связующее вещество (при производстве клеевых красок и склеивании бумаги), также обладает стабилизирующими свойствами (в разнообразных эмульсиях). При обработке сывороточного казеина формальдегидом получается пластик, который раньше служил основой для изготовления пуговиц и щёток.

 

Пищевой казеин

Если Вам необходимо купить в Москве пищевой казеин – обращайтесь в компанию ТАГРИС. Мы предлагаем высококачественные сухие молочные и сывороточные белки, гарантируя быстрые поставки казеина в необходимом объеме для предприятий пищевого производства и прочих отраслей промышленности. Предусмотрена возможность заказа как оптом, так и в розницу.

Согласно научным данным, около 80% белков, которые содержатся в молоке, приходится на казеин, а оставшиеся 15% — сывороточные протеины. Переработанное сырье выдает сухой концентрат в качестве плотного пористого зерна в диаметре до 5мм. Порошок (молочного и сывороточного протеина) по массе и цвету обладает однородной структурой, при этом, согласно нормативам допускается присутствие небольших, но без труда рассыпающихся комочков.

Технологии производства сухого казеина.

Исходя из способа получения, выделяют 2 типа продукта:

• Сычужный;
• Кислотный.

Оба варианта предполагают использование пастеризованного обезжиренного молока.

Чтобы получить сычужный белок используется метод ферментативного осаждения, как действующие препараты выступают пепсин, химозин и, конечно же, сычужный фермент. Изготовления кислотного технического казеина подразумевает процесс коагуляции обрата с воздействием соляной/молочной кислоты.

Непременная составляющая обеих технологий — очистка, которая позволяет удалить лактозу, сывороточный белок и соли. Происходит это благодаря периодической или непрерывной промывки водой. После того, как количество сывороточного протеина и других примесей в сычужном казеине минимизировано, наступает черед просушивания. Последний этап производства — перемалывание однородного сухого порошка.

Свойства этого продукта определяют его востребованность в самых разных отраслях производства:

• В пищевой промышленности — для восполнения нехватки белка в молоке в процессе изготовлении сыра/творога;
• В животноводстве — в качестве добавки в кормах.
• Спортивное питание.

Порошок казеина не растворим в воде, что дает возможность для его использования в процессе производства производстве клея и клеевых красок. Получаемый продукт водостойкий и обеспечивает отличную адгезию.

www.tagris.org

Казеин: технология и особенности производства, оборудование

Казеин является основным белком коровьего молока и составляет около 80% от общего содержания белков, остальные 20% составляют сывороточные белки. Казеин является основным компонентом обычного сыра. В процессе изготовления сыра казеин осаждается под воздействием сычужного фермента. Образующийся сгусток состоит из казеина, сывороточных белков, жира, лактозы и минеральных веществ.

Технический казеин изготавливается из обезжиренного молока с использованием одного из двух основных способов: осаждение кислотой или коагуляция сычужным ферментом. Максимально возможное количество жира, сывороточных белков, лактозы и минеральных солей должно быть удалено в процессе многостадийной промывки водой, поскольку они снижают качество казеина, а также ухудшают его сохраняемость. Высушенный должным образом, изготовленный казеин обладает относительно высокой сохраняемостью и используется главным образом в пищевой и химической промышленности.

ВИДЫ КАЗЕИНА

Обычно казеин подразделяется на два типа:

• Сычужный казеин, получаемый ферментативным осаждением
• Кислотный казеин, получаемый подкислением обезжиренного молока до изоэлектрической точки (рН 4,6-4,7). Кроме этих двух основных типов, существуют другие важные промышленные казеиновые продукты, производимые в промышленных масштабах
• Копреципитаты, изготавливаемые нагреванием обезжиренного молока до высокой температуры с последующим осаждением придаст казеину желтую или в — наихудшем случае — коричневатую окраску.

Для производства казеина высокого бактериологического качества без высокотемпературной обработки обезжиренного молока установка для пастеризации может быть оборудована также и модулем для микрофильтрации (МФ). Для удовлетворения высоких требований к качеству казеина, предназначенного для использования в пищевой про-мышленности, необходимо не только тщательно спроектировать производственную линию, начиная от приемки молока, но обеспечить также и тщательный контроль за предварительной обработкой и транспортировкой сырья еще до начального этапа производства.

Сычужный казеин

Для производства сычужного казеина, а также других видов казеина используется пастеризованное при 72°С в течение 15-20 секунд обезжиренное молоко. Даже невысокое содержание жира отрицательно влияет на качество. Поэтому важно, чтобы молоко подвергалось эффективному сепарированию.
На рис. 1 показаны различные стадии производства сычужного казеина. Ферментация происходит под дейдением комплекса казеина и сыво-роточных белков, которое обычно осуществляется хлоридом кальция, копреципитат также содержит сывороточные и кальций. Казеинаты, обычно казеинат натрия, получаемый при растворении кислотного казеина в гидроксиде натрия.

Влияние качества сырья

Для того чтобы произвести высококачественный казеин, сырье — обезжиренное молоко должно иметь хорошее качество. Если вследствие изменения кислотности в молоке будут развиваться микроорганизмы и воз-действовать на белки в молоке, это повлияет на цвет и консистенцию казеина, который приобретает сероватую окраску и более мягкую консистенцию. Избыточное нагревание молока перед осаждением не только вызовет различные взаимодействия между лактозой, казеином и сывороточными белками, но и отсуствием сычужного фермента химозина. Молоко нагревается на короткое время, а затем охлаждается примерно до 30°С. После этого добавляется сычужный фермент. Через 15-20 минут образуется гель. Его разрезают, а сгусток перемешивается при нагревании примерно до 60°С. Высокая температура необходима для деактивации фермента. Продолжительность тепловой обработки составляет около 30 минут.

Периодическая промывка

Сыворотка сливается после достижения конечной температуры, а остающийся казеин промывается водой для удаления сывороточных белков, лактозы и солей. Промывка осуществляется в два или три этапа при температуре от 45 до 60°С. После слива воды казеин просушивается с помощью сита или сепаратора. Затем он высушивается горячим воздухом до тех пор, пока содержание воды не снизится до 12%, и, наконец, размалывается в порошок. Температура сушки зависит от используемого метода. При двухстадийном процессе высушивания температура составляет 50-55°С на первой стадии и около 65°С на второй стадии. Сычужный казеин должен быть белым или слегка желтоватым. Более темная окраска является признаком ухудшения качества и может быть вызвана слишком высоким содержанием лактозы.

Непрерывная промывка

Сычужный казеин первоначально изготавливался партиями в специальных танках для производства казеина, но сейчас используются также и непрерывные технологии. На линии для непрерывного производства слив сыворотки осуществляется перед тем, как казеин проходит через два или три промывочных резервуара с мешалками. Удаление сыворотки производится обычно в декантирующей центрифуге с целью уменьшения объема потребляемых промывочных вод. Казеин обезвоживается между стадиями промывки, или на наклонных статических ситах или в декантаторах.

После завершения этапов промывки смесь казеина с водой поступает в другой декантатор для удаления максимально возможного количества воды перед окончательной сушкой. В крупномасштабных производствах коагуляция казеина все еще осуществляется партиями в рассчитанном количестве ванн для производства казеина, которые освобождаются поочередно так, чтобы обеспечить непрерывную загрузку установок для удаления сыворотки и промывки. Промывка осуществляется по принципу противотока, что более экономично с точки зрения расхода воды по сравнению с прямоточной промывкой.

Последняя потребляет один литр воды на литр обезжиренного молока, тогда как для противоточной промывки требуется лишь около 0,3-0,4 литра воды на литр обезжиренного молока. Число стадий промывки зависит от требований, предъявляемых к продукту. Минимальное количество стадий — две. Свежая вода подается только на последней стадии. После промывки казеин обезвоживается в декантаторе до содержания СВ 45-40%. После сушки — например, в вибрационной сушилке — казеин размалывается до частиц размером 40, 50 или 80 mesh и упаковывается в мешки (mesh = число отверстий сита на дюйм; 40 mesh соответствуют 0,64 мм).

КИСЛОТНЫЙ КАЗЕИН

Кислотность молока доводится до изоэлектрической точки казеина, которая обычно соответствует рН 4,6, но может сдвигаться в присутствии нейтральных солей в растворе и располагаться в интервале от рН 4,0 до рН 4,8. Изоэлектрическая точка — это такое состояние, где концентрация ионов гидроксония нейтрализует отрицательно заряженные мицеллы казеина, что приводит к осаждению (коагуляции) казеинового комплекса. Такое подкисление может быть осуществлено биологически или добавлением неорганических кислот, например, соляной (HCI) или серной кислоты (Н SO;).

Традиционное осаждение — молочнокислый казеин

Молочнокислый казеин получается в процессе бактериального сквашивания. Молоко пастеризуется и охлаждается до 27-23°С. Далее вводится закваска, содержащая мезофильную, не образующую газов микрофлору. Снижение кислотности до требуемой величины рН занимает около 15 часов. Если процесс сквашивания будет слишком быстрым, возникнут различные проблемы — например, невысокое качество, пониженный выход казеина. Для этой операции обычно используют большие резервуары. Это означает, что для опорожнения танка может потребоваться столь долгое время, что кислотность может измениться. После достижения требуемой кислотности молоко перемешивается и нагревается до 50-55°С в пластинчатом теплообменнике. После кратковременной выдержки продукт подвергается непрерывной обработке — промывке и сушке — практически аналогично процессу обработки сычужного казеина.

Минеральное осаждение — кислотный казеин

Молоко нагревается до требуемой температуры, примерно 32°С. Затем добавляется неорганическая кислота, понижающая рН молока до 4,3-4,6. После проверки рН молоко нагревается до температуры 40-45°С в пластинчатом теплообменнике и выдерживается в течение двух минут до образования ровных агрегатов казеина. Для извлечения максимально возможного количества сыворотки перед началом промывки смесь казеина и сыворотки пропускают через декантатор. Таким образом, снижается количество воды, требующейся для промывки. На рис. 2 показана схема технологического процесса для изготовления кислотного казеина. Причем эта схема после стадии подкисления практически идентична процессу получения сычужного казеина. Перед выходом из установки сыворотка и промывочная вода удаляются, а осажденный казеин собирается в танк. После добавления раствора щелочи казеин растворяется, а затем вновь смешивается с обезжиренным молоком, предназначенным для производства казеина.

После просушки кислый казеин размалывается и упаковывается в мешки. Следует упомянуть и о технологии производства кислотного казеина, разработанной фирмой Pil-let, Франция. После подогрева до 32°С обезжиренное молоко подкисляется и поступает в установку для коагуля-ции (рис. 3). Коагуляция завершается после нагрева примерно до 45°С прямой инжекцией пара. Отделение сыворотки в декантаторе сопровождается противоточной промывкой в одной или двух специально предназначенных для этого промывочных башнях (рис. 4). Перед подачей в сушилку с псевдоожиженным слоем казеин обезвоживается в декантаторе.

Копреципитат

Копреципитат содержит практически все белковые фракции молока. После добавления небольшого количества хлорида кальция или кислоты к обезжиренному молоку эта смесь нагревается до температуры 85-95сС и выдерживается при ней в течение 1-20 минут для прохождения реакции между казеином и белками сыворотки. Затем осуществляется осаждение белков из нагретого молока путем регулируемого добавления либо раствора хлорида кальция (для получения копреципитата с высоким содержанием кальция), либо разбавленной кислоты (для получения осадка со средним или низким содержанием кальция в зависимости от количества добавленной кислоты и уровня рН образующейся сыворотки).

После этого сгусток последовательно промывается либо высушивается для получения зернистых нерастворимых копреципитатов, либо растворяется в щелочи, как описано в методике для производства казеинатов с целью получения растворимых или «диспергируемых» копреципитатов.

Казеинат

Казеинат можно охарактеризовать как химическое соединение казеина и легких металлов, например, одновалентного натрия (Na+) или двухвалентного кальция (Са++). Казеинаты можно получать из свежеосажденного («влажного») сгустка кислотного казеина или из сухого кислотного казеина по реакции с разбавленным раствором любой щелочи, как показано на рис. 5.

Казеинат натрия

Наиболее широко используемой щелочью для производства казеината натрия является раствор гидроксида натрия (NaOH) с концентрацией 2,5М или 10%. Количество NaOH, требуемое для достижения конечного значения рН около 6,7, обычно составляет 1,7-2,2% от веса твердого казеина. Можно использовать также и другие соединения натрия — например, бикарбонат натрия или фосфаты натрия, но их расход и стоимость выше, чем для NaOH.

Обычно они используются только для специфических целей, например, для производства цитрата казеинатов. Высокая вязкость растворов казеината натрия с умеренными концентрациями, предназначенных для распылительной сушки, приводит к ограничению содержания в них твердых компонентов до 20%. Рассматривая операции обработки, необходимо отметить, что продолжительность растворения непосредственно связана с размером частиц, поэтому уменьшение размеров частиц до добавления гидроксида натрия, а не после, приводит к ускорению процесса. Следовательно, сгусток перед добавлением щелочи следует пропускать через коллоидную мельницу.

После окончательной промывки казеина его можно высушить до содержания твердых веществ около 45%, а затем перед подачей в коллоидную мельницу вновь смешать с водой (до 25-30% твердых веществ). Температура смеси должна быть ниже 45°С, так как размолотый сгусток может вновь агломерировать при более высоких темперажен иметь постоянную вязкость. Обычно вязкость снижают путем предварительного подогрева раствора до 90-95°С непосредственно перед распылительной сушкой.

Казеинат кальция

Технология казеината кальция повторяет основные этапы производства казеината натрия, за исключением нескольких важных отличий. Растворы казеината кальция склонны к дестабилизации при нагревании, особенно при значениях рН ниже 6. Было установлено, что в процессе растворения реакция между кислотным казеиновым коагулятом и гидроксидом кальция протекает значительно медленнее, чем между коагулятом и гидроксидом натрия. Для ускорения реакции между казеином и гидроксидом кальция казеин следует предварительно полностью растворить в гидроксиде аммония. Затем добавляют раствор гидроксида кальция в сахарозе, подают раствор казеината кальция на вальцовую сушилку. Большая часть аммиака во время этого процесса испаряется.

Прочие казеинаты

В литературе имеются только краткие упоминания о казеинате магния. Соединения казеина с алюминием были получены для медицинских целей, а также в качестве эмульгаторов для мясных продуктов. Производные казеина с тяжелыми металлами используются, главным образом, в терапевтических целях — в частности, казеинаты серебра, ртути, железа и висмута. Казеинаты железа и меди получают ионообменным способом для использования в качестве детских и диетических продуктов питания.

КАЗЕИНАТ НАТРИЯ, ПОЛУЧЕННЫЙ МЕТОДОМ ЭКСТРУЗИИ

Казеинат натрия можно получать из казеина в присутствии ограниченного количества воды методом экструзии. Некоторые европейские компании, использующие в производстве метод экструзии, — Вернер и Пфайдерер ГМбХ (Werner & Pfleiderer GmbH, Германия), Клекстраль (Clextral, Франция), и другие — сообщают о хороших результатах получения казеината натрия методом экструзии с пропа-риванием. В большей части опубликованной информации сообщается об использовании в качестве исходного сырья сухого казеина. Вода и щелочь добавляются для получения смеси для экструзии. Смесь казеина с водой имеет влагосодержание 10-30%. Метод экструзии, используемый для производства казеинатов, скорее всего, станет конкурентоспособным по отношению к традиционному способу периодического производства. Обычно смесь собирают в танк с рубашкой, оборудованный высокопроизводительной мешалкой, включенный в систему циркуляции, оснащенную насосом с большой мощностью.

Добавление разбавленной щелочи следует проводить при тщательном контроле уровня рН в целях достижения его конечного значения около 6,7. Предпочтительнее всего дозировать щелочь в линии рециркуляции непосредственно перед насосом. После добавления щелочи к массе важно как можно быстрее поднять температуру до 60-75°С для снижения вязкости. Продолжительность растворения приготовленного периодическим способом казеината натрия обычно равно 30-60 мин.

Таблица 1 Типичный состав казеина, казеинатов и копреципитатов

Стандарты для кислотного казеина в зависимости от сорта
Показатель	Экстра	Стандартный
Влажность (макс)	10%	12%
Жир (макс)	1,50%	2%
Свободные кислоты (макс)	0,20 мл	0,27 мл
Минеральный остаток (макс)	2,20%	2,20%
Содержание белка в сухом продукте	95%	90%
Общее количество бактерий/г (макс)	30 000	100 000
Бактерии группы кишечных палочек (макс), 0,1 г	0	0
Стандарты для кислотного казеина
Показатель	Экстра	Стандартный
Влажность (макс)	12%	13%
Жир (макс)	1,00%	1,50%
Зола (макс)	7,50%	7,00%
Цвет	А	С
	Типичный состав казеинатов
	Казеинат натрия	Казеинат кальция
Влага	3.8%	3,80%
Белок (N х 6,38)	91,40%	91,20%
Минеральный остаток	3,60%	3,80%
Лактоза	0,10%	0,10%
Жир	1.1%	1,10%
Натрий	1,2-1,4%	<0,1%
Кальций	0,10%	1.3-1,6%
Железо	3-20 мг/кг	10-40 мг/кг
Медь	1-2 мг/кг	1,2 мг/кг
Свинец	<1 мг/кг	<1 мг/кг
РН	6,5-6,9	6,8-7,0

Для эффективного распыления раствор казеината натрия при подаче в распылительную сушилку также опробована на производстве кислотного казеина из обезжиренного молока. Пилотные испытания провели Дж. Фиктали (J. Fichtali) и Ф.Р. ван дер Ворт (F.R. van der Vort) на установке в Колледже Мак-Доналд Университета Мак-Гилл в Квебеке (Канада). Они резюмировали резуль-таты своих испытаний (1990 г.) следующим образом: «-Наша первоначальная работа по производству кислотного коагулята из СОМ (сухого обезжиренного молока) методом экструзии показала, что наиболее значительные усилия следует сосредоточить на разработке процесса для получения качественного продукта. Соединенные Штаты, Канада и Европейское Экономическое Сообщество испытывают хроническое перепроизводство молока, значительная часть которого перерабатывается на сухое обезжиренное молоко.

Изменяя условия проведения процесса экструзии, изучая коагуляцию высокомолекулярных соединений и оптимизируя этапы коагуляции и промывки с использованием данной технологии, можно получать кислотный казеин приемлемого качества. Этот процесс является непрерывным, регулируемым, использует сухие вещества СОМи позволяет снизить затраты рабочей силы и уменьшить необходимые производственные площади по сравнению с традиционной технологией. Данный материал может служить исходным сырьем для дальнейшей переработки в казеинаты натрия с использованием процесса экструзии, который мы обсудим в следующей статье.

Применение казеина и казеинатов. Сычужный казеин

Сычужный казеин отличается от кислотного казеина. В промышленности он используется в основном при производстве пластических масс. Сополимер казеина с формалином известен как галалит, а синтетическое волокно из казеина как ланитал. Несмотря на большой выбор различных пластических масс, прямо конкурирующих с галалитом, спрос на казеин для производства галалита все еще сохраняется. Небольшие количества сычужного казеина используются также как сырье при производстве плавленого сыра. Сычужный казеин нерастворим в воде.

Таблица 2 Примерный аналитический состав гранулированного копреципитата и казеина

	Казеин, выработанный с применением молочной и серной кислоты	С высоким содержанием кальция	Копреципитат cо средним содержанием кальция	Кислотный
Влага (%)	11,5	9,5	9,5	9,5
Жир (%)	1,4	0,5	0,7	0,9
Минеральный остаток (%)	1,8	7,7	3,7	2,4
Белок:
— N х 6,38 (%)	85,0	81,7	85,6	86,7
— в сухом остатке (%)	96,0	90,3	94,5	95,8
Лактоза (%)	0,1	0,5	0,5	0,5
Кальций(%)	<0,1	2,81	1,13	0,54
РН	4,6-5,4	6,5-7,2	5,6-6,2	5,4-5,8
рН сыворотки после отделения коагулята	4,3-4,6	5,8-5,9	5,1-5,3	4,9-5,1

Кислотный казеин

Кислотный казеин преобладает на мировом рынке. Он используется в химической промышленности в качестве добавки в производстве бумаги — для глянцевания бумаги высшего качества. Для применения при производстве бумаги особенно важно, чтобы казеин не содержал жира и частиц посторонних или подгоревших веществ, которые могут образовывать пятна на бумаге. Для достижения исключительно низкого содержания жира в обезжиренном молоке его необходимо подвергать микрофильтрации (МФ). совмещенной с пастеризацией. В каждой отрасли промышленности существуют определенные строгие требования к качеству. Производство красителей и косметики также является крупным потребителем казеина.

Казеинат натрия

Всевозрастающую важность приобретает применение казеина в качестве сырья для производства казеината натрия. Казеин легко растворяется в разбавленной щелочи, и эта жидкость затем высушивается путем распылительной сушки. Сухой казеин лучше растворяется, чем казеин и все больше используется в пищевой промышленности. Он часто применяется в качестве эмульгатора для мясных продуктов, а также при производстве ряда новых продуктов, таких как заменители молока и сливок. Раствор казеината натрия характеризуется очень высокой вязкостью, причем максимально достижимая концентрация равна 20% при 55-60°С.

Казеинат кальция

В некоторых случаях вместо казеината натрия используют казеинат кальция, и одной из причин этого является необходимость снизить содержание натрия в продукте до минимума. Вязкость казеината кальция несколько ниже, чем казеината натрия при той же концентрации.

Копреципитат кальция

Этот продукт также можно растворить в щелочи и подвергнуть распылительной сушке, и он находит применение в тех же областях, что и казеинат, с той лишь разницей, что в производстве копреципитата кальция можно регулировать цвет, растворимость и содержание золы в тесном соответствии с требованиями потребителя. Одним из важнейших преимуществ казеина и казеината с точки зрения питательности является относительно высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина. Более того, испытания показали, что при отсутствии лактозы лизин сохраняется намного дольше. Это предполагает, что молочные белки удобнее хранить в форме казеина и казеинатов, чем в виде сухого молока.

Казеин, производимый для промышленных целей, должен удовлетворять давно установленным требованиям в отношении химической чистоты. Новые тенденции показывают, что казеин и копреципитат являются промежуточными веществами, которые находят все больше применения в производстве пищевых продуктов и, следовательно, должны соответствовать строгим требованиям в отношении как бактериологической, так и химической чистоты. Технологические линии следует проектировать и устанавливать таким образом, чтобы они отвечали гигиеническим требованиям, предъявляемым к производству. Так как казеин является сезонным продуктом в значительно большей степени, чем другие молочные продукты, необходимо обеспечить возможность работы технологической линии в несколько смен без излишнего использования физического труда; потребление воды также должно выдерживаться в разумных пределах.

Следовательно, в этих условиях представляет интерес планирование непрерывных производственных линий, включающих, например, центробежные установки для обезвоживания казеина и рекуперацию потерь казеина из сыворотки и промывочных вод.

promf.com

Казеин: технология и особенности производства, оборудование

Казеин является основным белком коровьего молока и составляет около 80% от общего содержания белков, остальные 20% составляют сывороточные белки. Казеин является основным компонентом обычного сыра. В процессе изготовления сыра казеин осаждается под воздействием сычужного фермента. Образующийся сгусток состоит из казеина, сывороточных белков, жира, лактозы и минеральных веществ.

Технический казеин изготавливается из обезжиренного молока с использованием одного из двух основных способов: осаждение кислотой или коагуляция сычужным ферментом. Максимально возможное количество жира, сывороточных белков, лактозы и минеральных солей должно быть удалено в процессе многостадийной промывки водой, поскольку они снижают качество казеина, а также ухудшают его сохраняемость. Высушенный должным образом, изготовленный казеин обладает относительно высокой сохраняемостью и используется главным образом в пищевой и химической промышленности.

ВИДЫ КАЗЕИНА

Обычно казеин подразделяется на два типа:

• Сычужный казеин, получаемый ферментативным осаждением
• Кислотный казеин, получаемый подкислением обезжиренного молока до изоэлектрической точки (рН 4,6-4,7). Кроме этих двух основных типов, существуют другие важные промышленные казеиновые продукты, производимые в промышленных масштабах
• Копреципитаты, изготавливаемые нагреванием обезжиренного молока до высокой температуры с последующим осаждением придаст казеину желтую или в — наихудшем случае — коричневатую окраску.

Для производства казеина высокого бактериологического качества без высокотемпературной обработки обезжиренного молока установка для пастеризации может быть оборудована также и модулем для микрофильтрации (МФ). Для удовлетворения высоких требований к качеству казеина, предназначенного для использования в пищевой про-мышленности, необходимо не только тщательно спроектировать производственную линию, начиная от приемки молока, но обеспечить также и тщательный контроль за предварительной обработкой и транспортировкой сырья еще до начального этапа производства.

Сычужный казеин

Для производства сычужного казеина, а также других видов казеина используется пастеризованное при 72°С в течение 15-20 секунд обезжиренное молоко. Даже невысокое содержание жира отрицательно влияет на качество. Поэтому важно, чтобы молоко подвергалось эффективному сепарированию.
На рис. 1 показаны различные стадии производства сычужного казеина. Ферментация происходит под дейдением комплекса казеина и сыво-роточных белков, которое обычно осуществляется хлоридом кальция, копреципитат также содержит сывороточные и кальций. Казеинаты, обычно казеинат натрия, получаемый при растворении кислотного казеина в гидроксиде натрия.

Влияние качества сырья

Для того чтобы произвести высококачественный казеин, сырье — обезжиренное молоко должно иметь хорошее качество. Если вследствие изменения кислотности в молоке будут развиваться микроорганизмы и воз-действовать на белки в молоке, это повлияет на цвет и консистенцию казеина, который приобретает сероватую окраску и более мягкую консистенцию. Избыточное нагревание молока перед осаждением не только вызовет различные взаимодействия между лактозой, казеином и сывороточными белками, но и отсуствием сычужного фермента химозина. Молоко нагревается на короткое время, а затем охлаждается примерно до 30°С. После этого добавляется сычужный фермент. Через 15-20 минут образуется гель. Его разрезают, а сгусток перемешивается при нагревании примерно до 60°С. Высокая температура необходима для деактивации фермента. Продолжительность тепловой обработки составляет около 30 минут.

Периодическая промывка

Сыворотка сливается после достижения конечной температуры, а остающийся казеин промывается водой для удаления сывороточных белков, лактозы и солей. Промывка осуществляется в два или три этапа при температуре от 45 до 60°С. После слива воды казеин просушивается с помощью сита или сепаратора. Затем он высушивается горячим воздухом до тех пор, пока содержание воды не снизится до 12%, и, наконец, размалывается в порошок. Температура сушки зависит от используемого метода. При двухстадийном процессе высушивания температура составляет 50-55°С на первой стадии и около 65°С на второй стадии. Сычужный казеин должен быть белым или слегка желтоватым. Более темная окраска является признаком ухудшения качества и может быть вызвана слишком высоким содержанием лактозы.

Непрерывная промывка

Сычужный казеин первоначально изготавливался партиями в специальных танках для производства казеина, но сейчас используются также и непрерывные технологии. На линии для непрерывного производства слив сыворотки осуществляется перед тем, как казеин проходит через два или три промывочных резервуара с мешалками. Удаление сыворотки производится обычно в декантирующей центрифуге с целью уменьшения объема потребляемых промывочных вод. Казеин обезвоживается между стадиями промывки, или на наклонных статических ситах или в декантаторах.

После завершения этапов промывки смесь казеина с водой поступает в другой декантатор для удаления максимально возможного количества воды перед окончательной сушкой. В крупномасштабных производствах коагуляция казеина все еще осуществляется партиями в рассчитанном количестве ванн для производства казеина, которые освобождаются поочередно так, чтобы обеспечить непрерывную загрузку установок для удаления сыворотки и промывки. Промывка осуществляется по принципу противотока, что более экономично с точки зрения расхода воды по сравнению с прямоточной промывкой.

Последняя потребляет один литр воды на литр обезжиренного молока, тогда как для противоточной промывки требуется лишь около 0,3-0,4 литра воды на литр обезжиренного молока. Число стадий промывки зависит от требований, предъявляемых к продукту. Минимальное количество стадий — две. Свежая вода подается только на последней стадии. После промывки казеин обезвоживается в декантаторе до содержания СВ 45-40%. После сушки — например, в вибрационной сушилке — казеин размалывается до частиц размером 40, 50 или 80 mesh и упаковывается в мешки (mesh = число отверстий сита на дюйм; 40 mesh соответствуют 0,64 мм).

КИСЛОТНЫЙ КАЗЕИН

Кислотность молока доводится до изоэлектрической точки казеина, которая обычно соответствует рН 4,6, но может сдвигаться в присутствии нейтральных солей в растворе и располагаться в интервале от рН 4,0 до рН 4,8. Изоэлектрическая точка — это такое состояние, где концентрация ионов гидроксония нейтрализует отрицательно заряженные мицеллы казеина, что приводит к осаждению (коагуляции) казеинового комплекса. Такое подкисление может быть осуществлено биологически или добавлением неорганических кислот, например, соляной (HCI) или серной кислоты (Н SO;).

Традиционное осаждение — молочнокислый казеин

Молочнокислый казеин получается в процессе бактериального сквашивания. Молоко пастеризуется и охлаждается до 27-23°С. Далее вводится закваска, содержащая мезофильную, не образующую газов микрофлору. Снижение кислотности до требуемой величины рН занимает около 15 часов. Если процесс сквашивания будет слишком быстрым, возникнут различные проблемы — например, невысокое качество, пониженный выход казеина. Для этой операции обычно используют большие резервуары. Это означает, что для опорожнения танка может потребоваться столь долгое время, что кислотность может измениться. После достижения требуемой кислотности молоко перемешивается и нагревается до 50-55°С в пластинчатом теплообменнике. После кратковременной выдержки продукт подвергается непрерывной обработке — промывке и сушке — практически аналогично процессу обработки сычужного казеина.

Минеральное осаждение — кислотный казеин

Молоко нагревается до требуемой температуры, примерно 32°С. Затем добавляется неорганическая кислота, понижающая рН молока до 4,3-4,6. После проверки рН молоко нагревается до температуры 40-45°С в пластинчатом теплообменнике и выдерживается в течение двух минут до образования ровных агрегатов казеина. Для извлечения максимально возможного количества сыворотки перед началом промывки смесь казеина и сыворотки пропускают через декантатор. Таким образом, снижается количество воды, требующейся для промывки. На рис. 2 показана схема технологического процесса для изготовления кислотного казеина. Причем эта схема после стадии подкисления практически идентична процессу получения сычужного казеина. Перед выходом из установки сыворотка и промывочная вода удаляются, а осажденный казеин собирается в танк. После добавления раствора щелочи казеин растворяется, а затем вновь смешивается с обезжиренным молоком, предназначенным для производства казеина.

После просушки кислый казеин размалывается и упаковывается в мешки. Следует упомянуть и о технологии производства кислотного казеина, разработанной фирмой Pil-let, Франция. После подогрева до 32°С обезжиренное молоко подкисляется и поступает в установку для коагуля-ции (рис. 3). Коагуляция завершается после нагрева примерно до 45°С прямой инжекцией пара. Отделение сыворотки в декантаторе сопровождается противоточной промывкой в одной или двух специально предназначенных для этого промывочных башнях (рис. 4). Перед подачей в сушилку с псевдоожиженным слоем казеин обезвоживается в декантаторе.

Копреципитат

Копреципитат содержит практически все белковые фракции молока. После добавления небольшого количества хлорида кальция или кислоты к обезжиренному молоку эта смесь нагревается до температуры 85-95сС и выдерживается при ней в течение 1-20 минут для прохождения реакции между казеином и белками сыворотки. Затем осуществляется осаждение белков из нагретого молока путем регулируемого добавления либо раствора хлорида кальция (для получения копреципитата с высоким содержанием кальция), либо разбавленной кислоты (для получения осадка со средним или низким содержанием кальция в зависимости от количества добавленной кислоты и уровня рН образующейся сыворотки).

После этого сгусток последовательно промывается либо высушивается для получения зернистых нерастворимых копреципитатов, либо растворяется в щелочи, как описано в методике для производства казеинатов с целью получения растворимых или «диспергируемых» копреципитатов.

Казеинат

Казеинат можно охарактеризовать как химическое соединение казеина и легких металлов, например, одновалентного натрия (Na+) или двухвалентного кальция (Са++). Казеинаты можно получать из свежеосажденного («влажного») сгустка кислотного казеина или из сухого кислотного казеина по реакции с разбавленным раствором любой щелочи, как показано на рис. 5.

Казеинат натрия

Наиболее широко используемой щелочью для производства казеината натрия является раствор гидроксида натрия (NaOH) с концентрацией 2,5М или 10%. Количество NaOH, требуемое для достижения конечного значения рН около 6,7, обычно составляет 1,7-2,2% от веса твердого казеина. Можно использовать также и другие соединения натрия — например, бикарбонат натрия или фосфаты натрия, но их расход и стоимость выше, чем для NaOH.

Обычно они используются только для специфических целей, например, для производства цитрата казеинатов. Высокая вязкость растворов казеината натрия с умеренными концентрациями, предназначенных для распылительной сушки, приводит к ограничению содержания в них твердых компонентов до 20%. Рассматривая операции обработки, необходимо отметить, что продолжительность растворения непосредственно связана с размером частиц, поэтому уменьшение размеров частиц до добавления гидроксида натрия, а не после, приводит к ускорению процесса. Следовательно, сгусток перед добавлением щелочи следует пропускать через коллоидную мельницу.

После окончательной промывки казеина его можно высушить до содержания твердых веществ около 45%, а затем перед подачей в коллоидную мельницу вновь смешать с водой (до 25-30% твердых веществ). Температура смеси должна быть ниже 45°С, так как размолотый сгусток может вновь агломерировать при более высоких темперажен иметь постоянную вязкость. Обычно вязкость снижают путем предварительного подогрева раствора до 90-95°С непосредственно перед распылительной сушкой.

Казеинат кальция

Технология казеината кальция повторяет основные этапы производства казеината натрия, за исключением нескольких важных отличий. Растворы казеината кальция склонны к дестабилизации при нагревании, особенно при значениях рН ниже 6. Было установлено, что в процессе растворения реакция между кислотным казеиновым коагулятом и гидроксидом кальция протекает значительно медленнее, чем между коагулятом и гидроксидом натрия. Для ускорения реакции между казеином и гидроксидом кальция казеин следует предварительно полностью растворить в гидроксиде аммония. Затем добавляют раствор гидроксида кальция в сахарозе, подают раствор казеината кальция на вальцовую сушилку. Большая часть аммиака во время этого процесса испаряется.

Прочие казеинаты

В литературе имеются только краткие упоминания о казеинате магния. Соединения казеина с алюминием были получены для медицинских целей, а также в качестве эмульгаторов для мясных продуктов. Производные казеина с тяжелыми металлами используются, главным образом, в терапевтических целях — в частности, казеинаты серебра, ртути, железа и висмута. Казеинаты железа и меди получают ионообменным способом для использования в качестве детских и диетических продуктов питания.

КАЗЕИНАТ НАТРИЯ, ПОЛУЧЕННЫЙ МЕТОДОМ ЭКСТРУЗИИ

Казеинат натрия можно получать из казеина в присутствии ограниченного количества воды методом экструзии. Некоторые европейские компании, использующие в производстве метод экструзии, — Вернер и Пфайдерер ГМбХ (Werner & Pfleiderer GmbH, Германия), Клекстраль (Clextral, Франция), и другие — сообщают о хороших результатах получения казеината натрия методом экструзии с пропа-риванием. В большей части опубликованной информации сообщается об использовании в качестве исходного сырья сухого казеина. Вода и щелочь добавляются для получения смеси для экструзии. Смесь казеина с водой имеет влагосодержание 10-30%. Метод экструзии, используемый для производства казеинатов, скорее всего, станет конкурентоспособным по отношению к традиционному способу периодического производства. Обычно смесь собирают в танк с рубашкой, оборудованный высокопроизводительной мешалкой, включенный в систему циркуляции, оснащенную насосом с большой мощностью.

Добавление разбавленной щелочи следует проводить при тщательном контроле уровня рН в целях достижения его конечного значения около 6,7. Предпочтительнее всего дозировать щелочь в линии рециркуляции непосредственно перед насосом. После добавления щелочи к массе важно как можно быстрее поднять температуру до 60-75°С для снижения вязкости. Продолжительность растворения приготовленного периодическим способом казеината натрия обычно равно 30-60 мин.

Таблица 1 Типичный состав казеина, казеинатов и копреципитатов

Стандарты для кислотного казеина в зависимости от сорта
Показатель	Экстра	Стандартный
Влажность (макс)	10%	12%
Жир (макс)	1,50%	2%
Свободные кислоты (макс)	0,20 мл	0,27 мл
Минеральный остаток (макс)	2,20%	2,20%
Содержание белка в сухом продукте	95%	90%
Общее количество бактерий/г (макс)	30 000	100 000
Бактерии группы кишечных палочек (макс), 0,1 г	0	0
Стандарты для кислотного казеина
Показатель	Экстра	Стандартный
Влажность (макс)	12%	13%
Жир (макс)	1,00%	1,50%
Зола (макс)	7,50%	7,00%
Цвет	А	С
	Типичный состав казеинатов
	Казеинат натрия	Казеинат кальция
Влага	3.8%	3,80%
Белок (N х 6,38)	91,40%	91,20%
Минеральный остаток	3,60%	3,80%
Лактоза	0,10%	0,10%
Жир	1.1%	1,10%
Натрий	1,2-1,4%	<0,1%
Кальций	0,10%	1.3-1,6%
Железо	3-20 мг/кг	10-40 мг/кг
Медь	1-2 мг/кг	1,2 мг/кг
Свинец	<1 мг/кг	<1 мг/кг
РН	6,5-6,9	6,8-7,0

Для эффективного распыления раствор казеината натрия при подаче в распылительную сушилку также опробована на производстве кислотного казеина из обезжиренного молока. Пилотные испытания провели Дж. Фиктали (J. Fichtali) и Ф.Р. ван дер Ворт (F.R. van der Vort) на установке в Колледже Мак-Доналд Университета Мак-Гилл в Квебеке (Канада). Они резюмировали резуль-таты своих испытаний (1990 г.) следующим образом: «-Наша первоначальная работа по производству кислотного коагулята из СОМ (сухого обезжиренного молока) методом экструзии показала, что наиболее значительные усилия следует сосредоточить на разработке процесса для получения качественного продукта. Соединенные Штаты, Канада и Европейское Экономическое Сообщество испытывают хроническое перепроизводство молока, значительная часть которого перерабатывается на сухое обезжиренное молоко.

Изменяя условия проведения процесса экструзии, изучая коагуляцию высокомолекулярных соединений и оптимизируя этапы коагуляции и промывки с использованием данной технологии, можно получать кислотный казеин приемлемого качества. Этот процесс является непрерывным, регулируемым, использует сухие вещества СОМи позволяет снизить затраты рабочей силы и уменьшить необходимые производственные площади по сравнению с традиционной технологией. Данный материал может служить исходным сырьем для дальнейшей переработки в казеинаты натрия с использованием процесса экструзии, который мы обсудим в следующей статье.

Применение казеина и казеинатов. Сычужный казеин

Сычужный казеин отличается от кислотного казеина. В промышленности он используется в основном при производстве пластических масс. Сополимер казеина с формалином известен как галалит, а синтетическое волокно из казеина как ланитал. Несмотря на большой выбор различных пластических масс, прямо конкурирующих с галалитом, спрос на казеин для производства галалита все еще сохраняется. Небольшие количества сычужного казеина используются также как сырье при производстве плавленого сыра. Сычужный казеин нерастворим в воде.

Таблица 2 Примерный аналитический состав гранулированного копреципитата и казеина

	Казеин, выработанный с применением молочной и серной кислоты	С высоким содержанием кальция	Копреципитат cо средним содержанием кальция	Кислотный
Влага (%)	11,5	9,5	9,5	9,5
Жир (%)	1,4	0,5	0,7	0,9
Минеральный остаток (%)	1,8	7,7	3,7	2,4
Белок:
— N х 6,38 (%)	85,0	81,7	85,6	86,7
— в сухом остатке (%)	96,0	90,3	94,5	95,8
Лактоза (%)	0,1	0,5	0,5	0,5
Кальций(%)	<0,1	2,81	1,13	0,54
РН	4,6-5,4	6,5-7,2	5,6-6,2	5,4-5,8
рН сыворотки после отделения коагулята	4,3-4,6	5,8-5,9	5,1-5,3	4,9-5,1

Кислотный казеин

Кислотный казеин преобладает на мировом рынке. Он используется в химической промышленности в качестве добавки в производстве бумаги — для глянцевания бумаги высшего качества. Для применения при производстве бумаги особенно важно, чтобы казеин не содержал жира и частиц посторонних или подгоревших веществ, которые могут образовывать пятна на бумаге. Для достижения исключительно низкого содержания жира в обезжиренном молоке его необходимо подвергать микрофильтрации (МФ). совмещенной с пастеризацией. В каждой отрасли промышленности существуют определенные строгие требования к качеству. Производство красителей и косметики также является крупным потребителем казеина.

Казеинат натрия

Всевозрастающую важность приобретает применение казеина в качестве сырья для производства казеината натрия. Казеин легко растворяется в разбавленной щелочи, и эта жидкость затем высушивается путем распылительной сушки. Сухой казеин лучше растворяется, чем казеин и все больше используется в пищевой промышленности. Он часто применяется в качестве эмульгатора для мясных продуктов, а также при производстве ряда новых продуктов, таких как заменители молока и сливок. Раствор казеината натрия характеризуется очень высокой вязкостью, причем максимально достижимая концентрация равна 20% при 55-60°С.

Казеинат кальция

В некоторых случаях вместо казеината натрия используют казеинат кальция, и одной из причин этого является необходимость снизить содержание натрия в продукте до минимума. Вязкость казеината кальция несколько ниже, чем казеината натрия при той же концентрации.

Копреципитат кальция

Этот продукт также можно растворить в щелочи и подвергнуть распылительной сушке, и он находит применение в тех же областях, что и казеинат, с той лишь разницей, что в производстве копреципитата кальция можно регулировать цвет, растворимость и содержание золы в тесном соответствии с требованиями потребителя. Одним из важнейших преимуществ казеина и казеината с точки зрения питательности является относительно высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина. Более того, испытания показали, что при отсутствии лактозы лизин сохраняется намного дольше. Это предполагает, что молочные белки удобнее хранить в форме казеина и казеинатов, чем в виде сухого молока.

Казеин, производимый для промышленных целей, должен удовлетворять давно установленным требованиям в отношении химической чистоты. Новые тенденции показывают, что казеин и копреципитат являются промежуточными веществами, которые находят все больше применения в производстве пищевых продуктов и, следовательно, должны соответствовать строгим требованиям в отношении как бактериологической, так и химической чистоты. Технологические линии следует проектировать и устанавливать таким образом, чтобы они отвечали гигиеническим требованиям, предъявляемым к производству. Так как казеин является сезонным продуктом в значительно большей степени, чем другие молочные продукты, необходимо обеспечить возможность работы технологической линии в несколько смен без излишнего использования физического труда; потребление воды также должно выдерживаться в разумных пределах.

Следовательно, в этих условиях представляет интерес планирование непрерывных производственных линий, включающих, например, центробежные установки для обезвоживания казеина и рекуперацию потерь казеина из сыворотки и промывочных вод.

promf.com