Минерализат молочной сыворотки - новый инновационный продукт » Строительство и ремонт: новости, статьи, обзоры

Минерализат молочной сыворотки - новый инновационный продукт

14-05-2014, 21:43

Минеральный комплекс молочной сыворотки по своей природе уникален и, безусловно, привлекает внимание исследователей в плане использования. Имеются наработки и решения от солей-плавителей до замены минеральных вод и даже «медицинских грязей».
На III Международной конференции X. Клостермайер (Германия) сделал специальное сообщение под интригующим названием, — «Минеральные вещества в сыворотке и продуктах из молочной сыворотки — просто зола или функциональная пища?». Суть этого доклада кратко излагается ниже — для информации с мотивацией интереса к тематике для исследователей и особенно практиков.
Долгое время минеральные вещества в продуктах питания рассматривались как балластные компоненты, не имеющие пищевой и энергетической ценности. Этот подход нашел отражение в стандартизации и контроле качества пищевых продуктов, для большинства которых нормируется общее содержание минеральных веществ, обозначаемых термином «зола», без детализации элементного состава.
Развитие теорий адекватного и функционального питания позволило по-новому оценить роль основным минеральных компонентов (кальция, магния, фосфора, калия, натрия, хлоридов и др.) в питании человека и отнести их к эссенциальным нутриентам. Молочная сыворотка, для различных видов которой содержание минеральных компонентов составляет от 8 до 12 % от массовой доли сухих веществ, может рассматриваться как один из существенных ресурсов эссенциальным макро- и микроэлементов.
В настоящее время в молоке идентифицированы практически все эссенциальные элементы. В связи с этим, биологическая ценность сыворотки в значительной степени определяется степенью перехода отдельных минеральных веществ. Данный показатель в значительной степени зависит от типа связи рассматриваемого элемента и его взаимодействия с различными компонентами дисперсных систем молока.
Содержание простых ионов, таких как катионы натрия и калия или хлорид-анионы относительно массовой доли сухих веществ сырья повышается, так же, как и элементов, находящихся в связанном состоянии с растворимыми комплексами, например, железа и кобальта. Распределение других минералов, преимущественно связанных с казеином — кальция, магния, марганца и цинка, очень чувствительно к pH среды. Чем ниже pH среды, тем больше минералы переходят в сыворотку.
Тепловая обработка молока может приводить к денатурации специфически связывающих ионы белков и изменению типа связи. Железо и медь, связанные с относительно термостабильными транспортными белками, переходят преимущественно в сыворотку, марганец и цинк сопутствуют магнию и кальцию.
Молочная сыворотка является своего рода моделью разработки продуктов функционального питания, обогащенных минеральными веществами в физиологически доступной форме — в комплексе биологически активными веществами. В качестве примеров можно привести комплексы «железо — лактоферрин», «кобальт — цианокобаламин».
Пищевая поваренная соль традиционно используется как источник эссенциальных микро- и ультрамикроэлементов. В последние годы производители органических продуктов предлагают потребителям для кулинарных целей концентрат морской соли, однако данный продукт не достаточно сбалансирован по содержанию минеральных веществ, В то же время более сбалансированный по составу концентрат солей молочной сыворотки не приемлем к использованию в качестве специи из-за неприятного вкуса, связанного с преобладанием калиевых солей над натриевыми (соотношение около 3:1).
Сочетание морской соли и минерализата молочной сыворотки позволяет получить продукт, сбалансированный по составу и приемлемый по органолептическим показателям. По мнению автора, данный продукт представляет собой «соль жизни», который следует отнести не к продуктам функционального питания, а к органической кулинарии. Оптимальный состав «соли жизни» представлен в табл. 17.20.

Специфическим требованием при использовании минерализата для пищевых целей являются отсутствие нитратов и других контаминирующих веществ.
К перспективным направлениям использования минерализата молочной сыворотки следует отнести получение функциональных кормовых добавок для KPC и свиней, а также включение в состав производственных питательных сред для культивирования микроорганизмов, способных ассимилировать лактозу.
Кроме того, на конференции были представлены доклады авторов С. Холт и М. Хюльман по тематике, связанной с изучением физико-химических свойств ортофосфатов кальция и их извлечением из молочной сыворотки. Коллоидный фосфат кальция при нормальных значениях pH молока на уровне 6,0 входит в состав мицелл казеина, однако при подкислении может подвергаться солюбилизации. Структура частиц фосфата кальция в настоящее время достаточно хорошо изучена. Они представляют собой нанокластеры размером приблизительно 17 нм, выполняющие структурообразующую функцию в мицеллах казеина: в типичной мицелле казеина радиусом 100 нм содержится до 800 нанокластеров фосфата кальция.
Фосфат кальция, выделяемый из молочной сыворотки приобретает все большее значение как пищевой ингредиент и БАД-нутрицевтик, имеющий ряд преимуществ по сравнению с альтернативными источниками кальция, В то же время, он не является эквивалентом фосфата кальция молока.
В табл. 17.21 представлено многообразие минеральных форм фосфата кальция, выделенных из различных биологических структур.

Важно различать слабо кристаллизованные и частично кристаллизованные фосфаты кальция, т. к. только последние могут содержать большие и хорошо оформленные кристаллы. Аморфный фосфат кальция не дает четких линий дифракции, характеризующих упорядоченный кристалл, но в нем, тем не менее, может содержаться небольшое количество, около одного или более, ионов. Между аморфными и кристаллическими веществами находятся слабо кристаллизованные вещества с незначительным количеством относительно широких дифракционных линий. Частично кристаллизованные вещества имеют узкие дифракционные линии, возникающие вследствие смешивания упорядоченных кристаллов и аморфных состояний. На практике, фосфаты могут находиться в промежуточном состоянии.
Получение фосфатов кальция из молочной сыворотки. Выделение фосфатов кальция из подсырной сыворотки основано на их осаждении путем регулирования pH растворами щелочей при температуре 50 °С. Выделяемые фракции фосфатов кальция слабо кристаллизуются, размер частиц осадка составляет порядка микрометра.
На рис. 17.15 представлена принципиальная схема управления процессом выделения фосфата кальция.
Указанная схема основана на анализе производственной ситуации (S=1 — насыщенный раствор, S>1 — пересыщенный раствор). Согласно результатам анализа, небольшое количество пересыщенной фракции направляется на выделение или повторное растворение. Циклы повторяются до тех пор, пока добавление расчетного количества выделяемого вещества не перестанет приводить к пересыщению насыщенного раствора фосфата кальция, перенасыщающим по отношению к любому твердому веществу. Представленная схема позволяет проводить моделирование технологического процесса и оптимизацию выхода целевого продукта
Наиболее быстрое и полное осаждение фосфата кальция из подсырной сыворотки достигается при pH 8, температуре 50 °С и внесении затравочных кристаллов брушита.

Сравнение с мицеллярным фосфатом кальция. Кальциевые продукты на основе сыворотки уступают кальцию молока во многих отношениях. С точки зрения пищевой ценности, может наблюдаться затруднение всасывания кальция сыворотки, являющееся результатом действия фосфопептидов. В отношении производства, особое внимание следует уделять контролю процесса разделения, размера частиц фазы и степени их кристалличности. Недостатком кальция сыворотки, как пищевого ингредиента является большой размер его частиц, что усложняет их диспергирование в жидких продуктах и снижает их стабильность в процессе хранения.
Направления совершенствования технологии фосфатов кальция молочной сыворотки.
Совершенствование технологии направлено на улучшение следующих свойств фосфатов кальция выделяемых из сыворотки: более высокая растворимость, уменьшение размеров частиц и кристалличности, стабильность и однородность продукта. Совершенствование технологии основывается в первую очередь на установлении кинетических закономерностей процесса выделения фосфата кальция.
Процесс выделения из молочной сыворотки фосфатов кальция реализован за рубежом в промышленных масштабах при производстве пищевой лактозы. Получение фосфатов кальция основано на их осаждении при указанных выше условиях с последующим центробежным разделением системы. Преобладающей фракцией является TCP (Ca3 (PO4)2). Выход сухого продукта при переработке 1000 тонн подсырной сыворотки с массовой долей сухих веществ 6% и массовой долей фосфата кальция 0,6% (360 кг в пересчете на кальций) составляет 1000 кг, что приемлемо, так как речь идет о побочном продукте при производстве лактозы пищевой.
Принципиальная схема получения сухого фосфата кальция представлена на рис. 17.16.

Следует обратить внимание, что изложенные выше исследования реализованы в линии фирмы «Вестфалия Сепаратор» (теперь GEA) по извлечению из молочной сыворотки фосфатов кальция и фосфолипидов.
Процесс DSP по удалению (получению) фосфата кальция из ультрафильтрата включает нейтрализацию раствором щелочи до pH на уровне 7,7 ед. с последующим нагреванием до 80 °C и выдержкой для образования хлопьев. Хлопья отеляются на специальной центрифуге, промываются и высушиваются. Из 1000 л ультрафильтрата получается до 24 кг сухого фосфата кальция. Необходимо подчеркнуть, что данный процесс является целесообразным как с точки зрения технологии — улучшение выхода и повышение качества молочного сахара (вынужденная операция к тепловой денатурации белков), так и для получения товарного продукта — фосфата кальция.
Процесс DPL по получению (удалению) фосфолипидов из молочной сыворотки, например перед ультрафильтрацией, включает комплекс операций физико-химического характера ноу-хау по выделению и удалению хлопьев их мелких жировых шариков и фрагментов липидов — мембраны и соединений. Для выделения осадка необходимы специальные осветлители. Основными направлениями использования сухого фосфата кальция являются:
— пищевые и диетические добавки;
— изотонические натуральные и ферментированные напитки;
— молочные продукты, обогащенные кальцием;
— хлебобулочные изделия.
В принципе процессы DSP и DPL являются нанотехнологическими операциями в технологии обработки молочной сыворотки и видимо станут типовыми при получении лактозы (молочного сахара). Нам видится проект федерального уровня с брендом «ЛактоМин» (соли молока), который при реализации решает два актуальных вопроса: очистка от балласта и получение нутриентов. В сочетании с проектами «ЛипКА», «ЭкоЛакт» и «БИКОДО» возможно оптимальное решение проблемы безотходной промышленной переработки молочной сыворотки с логистическим выделением всех ее основных компонентов.
Следует обратить внимание, что все вышеизложенные положения уже реализованы на практике. Например, комплекс минеральных веществ с брендом «Лактоваль» (Lactoval*) из молочной сыворотки предлагает фирма «Союзснаб», или лактатсодержащие пищевые добавки (натрия, калия, кальция) ГУ ВНИИПАКК.