Производство молочных белков (протеинов)
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 сахар (лактоза)
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):
● Молочный сахар (лактоза)
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 ☺):
● Молочный сахар (лактоза)
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:
● Молочный сахар (лактоза)
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.