Ультрафильтрация

Чтобы получить качественный продукт, необходимо прибегнуть к различным способом обработки молока. В промышленности создано большое количество методов очистки сырья. Благодаря этому пользователи не беспокоятся о качестве готовых товаров, ведь каждый из них полностью соответствует нормам и стандартам. О них мы и расскажем далее.

Тонкости обработки

Ультрафильтрация молока (УФ) – вид мембранной системы очистки при переработке цельного, сквашенного и сепарированного сырья. Благодаря процессу из жидкости выделяются белки и сыворотка. УФ распределяет коллоидные элементы в высокомолекулярные вещества размером 1–10 мкм. Очистку производят под давлением 0,1–0,5 Мпа.

Многие покупатели при осмотре упаковки интересуются, что такое ультрафильтрация и для чего используется данный метод. УФ проводят для получения сгустка молочных белков. Готовый продукт сушится и применяется при выпуске напитков, десертов, мороженого и других изделиях.

Также данную очистку делают для нормализации по белку, что востребовано производителями сыра.

Некоторые изготовители применяют метод стандартизации жидкости. При этом уменьшается концентрация белка. К такому способу прибегают, готовя сыр Фета. Во время производства последнего в концентрированную смесь добавляют закваску, после чего закрывают в таре и поддерживают необходимую температуру.

Выпуская йогурты для подготовительного насыщения сырья, также используют ультрафильтрационные системы.

УФ — процесс, приобретший популярность своей экономичностью. Специальные полупроницаемые перепонки разделяют молоко на два потока. Мембраны дают возможность очистить жидкость от микроорганизмов почти на 100%.

Кроме ультрафильтрации, существуют еще несколько видов «процеживания»:

• нанофильтрация;
• микрофильтрация;
• обратный осмос.

Первый способ используют для очистки от элементов около 1 нм. По отношению к содержанию ионов, высчитывается степень застопоривания частиц. Его применяют при деминерализации сыворотки (частичном обессоливании).

Микрофильтрация – очищение элементов от 0,1 до 1 мкм. Взвешенные и большие коллоидные частицы сохраняются в концентрате, а макромолекулы и разжиженные крупицы проходят сквозь перегородку. Применяется как прохладная стерилизация рассола для посолки сыров, обезжиренного молока и сыворотки.

Последний вид – мембраны препятствуют органическим, неорганическим молекулам и растворимым солям до 0,0005 мкм. Осмос применяется при глубокой очистке и пропускает только жидкость. Используется для концентрации практически всех компонентов сыворотки и молочного сырья.

Процесс разделения составляющих молока: что такое пермеат и ретенант

Сырье пропускается под давлением через мембраны на установках. В результате происходит его деление на фракции.

Когда скопление определенных компонентов уменьшается – это называется пермеатом (фильтратом), а увеличивается – ретентатом (концентратом).

Первый продукт является обеззараженным. При одноступенчатой очистке получается примерно 95% пермеата. При многоступенчатой обработке – до 99,5% от объема входящего обезжиренного молока.

В жидком УФ-пермеате содержатся микро- и макроэлементы, витамины и лактоза. В результате осушки получается безводный фильтрат. Последний имеет характеристики лучше сывороточного, тем самым придавая более приятный вкус изделиям.

Пермеат расходуют для нормализации в продуктах количества белка. Есть и возможность снизить показатели последнего. Также производители готовят обезжиренное стандартизированное молоко, в том числе и сухое.

Фильтрат иногда подменяет высушенную сыворотку во время изготовления некоторых пищевых продуктов.

Ретентат – это концентрат молочного белка (подсгущенная сыворотка). В веществе содержание казеина, жира и коллоидных солей увеличивается параллельно происходит удаление пермеата.

Другими словами: данный способ – это когда молоко прошло сквозь мембрану; ретентат – элементы, которые не просочились через фильтр (остались бактерии и споры).

Оставшийся концентрат смешивают со сливками и в течение нескольких секунд подвергают термообработке (120–130 °С). Тепло убивает бактерии. Далее ретентат добавляется в пермеат, и сырье попадает в пастеризатор.

Производители сыров повышают качество продукта, благодаря описанным действиям. После пастеризатора полученное вещество передается в специальные сырные ванны.

Концентрат позволяет решить проблемы при производстве творога и сыров:

• отчасти решить вопрос сезонности свойств молока;
• сделать меньше расходы сырья;
• увеличить степень использования мощностей;
• повысить выпуск и вкусовые качества творога или сыра;
• уменьшить расход молокосвертывающих органических веществ.

УФ используется при переработке сыворотки и молока. Установка позволяет отделить лактозу, минералы и сосредоточить белки. Заблаговременная концентрация с помощью УФ делает больше долю сухих веществ, примерно от 12,5% до 16% и может увеличить в два раза производительность следующих стадий.

Функции УФ-обработки

Как уже сообщалось, процесс ультрафильтрации избавляет молоко от микроорганизмов. Из продукта удаляются возбудители, которые приведут к порче. Специальные установки оснащены фильтрами с микроскопическими отверстиями. УФ-стерилизация помогает сохранить вкусовые качества и пищевую ценность итоговых продуктов.

Специалисты сообщают, что важно соблюдать условия для получения хороших концентратов по микробиологическим показателям:

• нельзя использовать плохое сырье;
• на процесс должно тратиться минимально времени;
• температура мембранной обработки не способствует развитию бактерий.

Для уничтожения микроорганизмов подойдет 10°С или более 50°С. В большинстве случаев отдается предпочтение последнему температурному режиму, при нем обеспечивается высокая производительность установок. УФ проводят на молочном сырье, прошедшем тепловую обработку в течение 15-20 минут на 65°С или 74 ± 2°С за 15–20 с.

К функциям фильтрации относят фракционирование (ректификацию). Таким способом жидкость делится с помощью мембран на 2 вида: пермеат и ретентат.

Фракционирование — это многостадийная и последовательная операция, которая проводится для разбора:

• бактерий;
• белков молочного, растительного и животного происхождения;
• части лактозы;
• витаминов и других веществ.

Также вследствие УФ на мембранах сгущается молочный жир. Фильтрацию делают для получения концентрированного молока и сывороточного белка. Содержание последнего в сухом веществе колеблется в пределах от 34 до 85%.

Во время ультрафильтрации при сгущении жидкости получается концентрат с высоким содержанием белка. Произведенные продукты, с различным содержанием протеинов, высушиваются и реализуются в сухом виде. Такой концентрат становится основой в изготовлении напитков, мороженого и молочных десертов.

После термических процессов, УФ-технологии помогают удалить из жидкости кальций. Фильтрат просушивается на установках обратного осмоса или нанофильтрации. Далее фосфат убирают в ультрафильтрационных приборах.

После этого приборы УФ удаляют часть лактозы. Следующий этап — добавление фермента (лактаза), убирающего остатки указанных углеводов до 0,01%. Сладость полученной жидкости становится меньше.

Безлактозное молоко употребляется людьми, страдающими непереносимостью данного углевода. При этом изготовители стараются придерживаться технологий, обеспечивающих сохранение вкуса.

Направления использования

УФ включает в себя несколько методов обработки. Они используются для:

1. Подсырной сыворотки, пахты, цельного, а также обезжиренного сырья. Плюсы: экономичный расход энергоресурсов, высокое качество жидкости из-за прекрасной изоляции белков от сыворотки, совпадение объемов полученного «отстоя» с периодом наибольшего употребления напитков, правильное пользование углеводов.
2. Творожной сыворотки. Плюсы: заменяет сахарозу в разных продуктах (сгущенке, мороженом и др.), снижает вероятность заболевания кариесом, удешевляет приготовленные изделия.

Также существуют направления использования ретентата при обработке:

• цельного молока (фактор концентрации > 2). Преимущества: увеличивается выход готовой продукции примерно до 3%, экономичность молокосвертывающего фермента до 80%, стабильность операций при выпуске сыров, улучшение густоты и профилактика появления сыворотки, уровень пищевой ценности становится выше;
• цельного и обезжиренного молока (фактор концентрации < 2). Плюсы: поднимается процент выхода до 20%, получается менее кислая сворачиваемая жидкость;
• сыворотки достигается густота при низкой жирности, улучшается вкус при эксплуатации компонентов, повышается ценность (биологическая и пищевая) молочного напитка;
• пахты насыщенность вкуса становится более отчетливой, сохраняется аромат сливочного масла.

С помощью специальных приборов и мембран производится очистка молока (цельного, обезжиренного, сквашенного) и сыворотки. В результате под разным давлением жидкость делится на пермеат и ретентат. Первый – практически полностью очищен от бактерий, а второй – содержит микроорганизмы, которые могут привести к порче продукта. Ретентат после обработки смешивают с пермеатом.

Также молочное сырье подвергается фракционированию, отделяя бактерии от белков и витаминов. Кроме того, из жидкости почти полностью удаляется кальций, а затем лактоза. Последний углевод исключают для людей, страдающих его непереносимостью.