Требования к качеству казеина

Показатели	Нормы
высший сорт	первый сорт
Массовая доля влаги, %, не более
Массовая доля жира, %, не более	1,5	2,0
Массовая доля золы, %, не более	2,5	3,0
Соли олова, мг/кг
Соли меди, мг/кг
Соли свинца	Не допускаются
Кислотность, °Т, не более
Индекс растворимости, см3 сырого осадка	0,1	0,2

 

При отклонении от технологии и особенно низком качестве исходного сырья в готовом продукте могут наблюдаться пороки.

Повышенная массовая доля жира приводит к прогорканию казеина.

Высокая вязкость требует усиления промывки.

Повышенная зольность – результат неполного освобождения ККФК от минеральных компонентов и недостаточной промывки.

Посторонний (гнилостный, затхлый) запах возникает при хранении продукта во влажном помещении и промывке казеиновых зерен недоброкачественной водой.

Неполная растворимость связана с денатурацией белка при высоких температурах сушки. Одновременно изменяется и цвет продукта, особенно при наличии лактозы в результате слабой промывки (меланоидинообразование). Темный и серый цвета появляются при длительном хранении и повышенной температуре.

С использованием мембранной техники, физико-химических и биотехнологических способов разработана технология получения казеина в нативном виде.

Ультрафильтрация позволяет направленно выделять казеин из обезжиренного молока в виде белковой массы (концентрата) с повышением концентрации казеина в 2–5 раз. Однако при этом в белковую массу переходит значительное количество других компонентов молока (лактозы, минеральных солей).

Диафильтрация (разбавление и ультрафильтрация белковой массы) позволяет несколько очистить белок, однако при этом усложняется процесс, повышаются энергозатраты.

Концентрат натурального казеина. В ИОНЭС РАН и НИИКИМ теоретически обоснована и разработана технология разделения обезжиренного молока полисахаридами – биополимерами (рис.), в частности пектином, с получением концентрата натурального (нативного) казеина (КНК), средний состав которого приведен ниже.

 

Содержание сухих веществ, %	19,2 1,0
в т.ч. белка	13,5 1,0
углеводов	3,6 0,1
золы	1,8 0,1
жира	0,25 0,05
кальция, мг%	400 10
фосфора, мг%	250 10
Кислотность
активная (рН), ед.	6,3 0,2
титруемая, °Т	50 2
Плотность, кг/м3	1060 15

 

Состав и функциональные свойства КНК позволяют использовать его для введения в традиционные и новые виды молочных продуктов (технология БИО-ТОН), применять для обогащения пищевых продуктов.

Получаемая в процессе разделения бесказеиновая фаза (БФ) содержит пектин (0,7%), характеризуется улучшенными в сравнении с молочной сывороткой функциональными свойствами: кратность пены (%) – 218 и 176, стойкость пены (ч) – 46,5 и 6,4 соответственно. На основе БФ путём технологической обработки получен концентрат структурирующий пищевой (КСП) для обогащения продуктов функционального питания.

Казеинаты пищевые. Сущность технологии казеинатов сводится к переводу казеина в растворимую форму, что значительно расширяет возможности его использования. Используя способность молекулы казеина замещать кислотную группу (–СООН) щелочными или щелочноземельными металлами с образованием солей, разработана и реализована в промышленных масштабах технология получения новых молочных продуктов - казеинатов и казецитов, которые широко используются в пищевых отраслях АПК (обогащение молочных, мясных и пищевых продуктов, детское и диетическое питание). Теоретически процесс замещения можно представить следующим образом:

 

[R]–СООН + Me(ОН) ¾® [R]–СООМе + Н₂0

казеин щелочь казеинат

 

Применяя различные щелочи (NaOH, КОН), соли (Nа₂СО₃) и их смеси, можно получить соответствующие казеинаты натрия, калия, аммония, которые отличаются составом и функциональными свойствами.

Технологический процесс производства казеинатов включает следующие операции: подготовка исходного казеина-сырца, реагентов (щелочи, соли) и вспомогательных материалов; растворение казеина-сырца с обработкой реагентами; сушка раствора казеината; охлаждение, фасование, упаковвывание и хранение.

В настоящее время вырабатываются следующие виды казеинатов:

­ казеинат натрия обычный и ферментированный, получаемый растворением пищевого кислотного казеина в щелочном растворе, направленной биотехнологической обработкой и последующей распылительной сушкой раствора;

­ обычный и специальный казецит, получаемый из свежеосажденного молочнокислотного казеина путем его растворения в смеси солей (гидрокарбоната натрия и цитратов калия, натрия, магния).

Казеинаты обычный и ферментированный. Схема технологической линии производства казеинатов натрия приведена на рис..

Для получения казеината обычного используют казеин пищевой (свежеосажденный, сырец, сухой) или творог обезжиренный. Измельченный казеин растворяют в горячей воде с температурой 60–65°С из расчета получения раствора концентрацией 20 ± 2 %. В горячую воду предварительно вносят гидроксид натрия или гидрокарбонат натрия концентрацией около 10% в количестве 1,7–2,2 кг на каждые 100 кг казеина в пересчете на сухой продукт. Смесь нагревают до 70–75°С и выдерживают при этой температуре в течение 25–30 мин при постоянном и эффективном перемешивании. Для уменьшения пенообразования в процессе растворения казеина, особенно при использовании гидрокарбоната натрия, поверхность раствора орошают небольшим количеством воды. Для снижения вязкости раствора щелочи добавляют постепенно. Образование гелеобразной пленки на поверхности раствора исключают интенсивным механическим перемешиванием. Для более полного и тщательного перемешивания (диспергирования) рекомендуется использовать коллоидную мельницу. Активная кислотность раствора в конце процесса должна составлять 6,2–6,9 ед.

При использовании нежирного творога в емкость подают воду с температурой не выше 25°С, вносят щелочи и творог. Смесь вымешивают в течение 15–20 мин. Нагревание при этом недопустимо, что исключает коагуляцию белка. Затем смесь нагревают до 30–35°С, обрабатывают на коллоидной мельнице и собирают в емкость. Активная кислотность раствора должна составлять 6,5–6,9 ед. После этого смесь нагревают до 70–75°С и выдерживают при этой температуре 30–35 мин.

Перед сушкой раствор казеината натрия для уменьшения вязкости нагревают до 70–78°С. Сушат раствор в распылительной сушилке. Температура воздуха на входе в сушильную башню 165 ± 15ºС, на выходе 77,5 ± 2,5°С. Для отечественных прямоточных сушилок допускается температура на входе 190° С, на выходе 95°С.

Фасование, упаковывание и хранение казеината натрия аналогичны сухому молоку распылительной сушки.

Состав и свойства казеинатов характеризуются следующими данными:

массовая доля влаги, %, не более	8,0
массовая доля белка, %	78,0-86,0
массовая доля лактозы, %	2,0-8,0
зольность, %, не более	10,0
массовая доля жира, %, не более	2,0
активная кислотность (рН)	6,3-7,0
Индекс растворимости, см3 сырого осадка, не более	0,4
микробиологические показатели (в 1 г) клеток, не более

 

С целью интенсификации процесса производства казеинатов и повышения их качества (растворимости) используют биотехнологические приемы в т.ч. ферментативный катализ протеазами, например, протосубтилином Г20Х активностью 70 ед/г и дозой 0,1% от массы исходного казеина. Сущность процесса заключается в направленном гидролизе казеина, что повышает растворимость и биологическую ценность готового продукта. При этом несколько изменяется схема растворения казеина. Фермент вносят в раствор при рН не более 7,5 ед. Процесс растворения казеина и ферментации протекают одновременно. Для инактивации фермента раствор подогревают до 80–85°С и выдерживают при этой температуре 30 мин. Получаемый продукт обладает хорошей пенообразующей способностью и может служить заменителем яичного меланжа. При производстве ферментированного казеината натрия массовая доля сухих веществ перед сушкой достигает 24–25 %, что позволяет увеличить производительность сушилки на 12–15%. Сокращается расход пара, исключается перегрев поверхностей теплообмена, что облегчает мойку оборудования.

Известен казеинат кальция, однако его получение связано с трудностью растворения. Для ускорения процесса растворения казеина используют раствор аммиака, который удаляется при сушке. В литературе имеются упоминания о казеинатах аллюминия для медицины и мясных продуктов; казеинатах серебра, меди, железа и висмута для медицины; казеинатов меди и железа для детского и диетического питания в качестве пищевых добавок. Сообщается о возможности получения казеинатов экструзионной обработкой щелочных растворов казеина концентрацией 10–30%.

Перспективным является обогащение казеинатов сывороточными белками молока за счет использования для их производства молочного белка и получение йодированного казеина.

Казециты обычные и специальный получают аналогично казеинатом из свежеосажденного кислотного казеина пищевых кондиций после тщательной промывки обсушенного зерна доброкачественной водой. Растворение казеина осуществляют в щелочном растворе с цитратами солей натрия, калия или магния.

Обычный казицит получают путем растворения свежеосажденного казеина гидрокарбонатом натрия, цитратами натрия и калия с последующей сушкой раствора распылением.

Специальный казицит отличается от обычного использованием для растворения солей цитрата магния.

Массовая доля сухих веществ должна быть 18–20%, активная кислотность (рH) – 6,6 ед. Раствор пастеризуют при 70–75 °С с выдержкой 20–30 мин и сушат распылительным способом.

Готовый продукт по составу аналогичен казеинатам. Отличительной особенностью является пониженная бакобсемененность – общее количество клеток должно быть не более 25000 в 1 г продукта.

Казециты используют при производстве продуктов детского и диетического питания в качестве легкорастворимых белковых добавок с целью повышения пищевой и биологической ценности.

Ангиогенин. ИНБИ РАН, МГУПБ разработана технология выделения биологически активного вещества – ангиогенина из молочного сырья (акад. И.А. Рогов, проф. А.М. Шалыгина, д.б.н. Г.С. Комолова, д.т.н. Н. А. Тихомирова).

Ангиогенин – специфическая рибонуклеаза, являющаяся активным фактором роста кровеносных сосудов и основой создания лекарственных препаратов для лечения ран различного генезиса. Одним из источников ангиогенина является молочное сырьё. По имеющимся данным его содержание в различных видах молочного сырья составляет (мг/г):

молоко цельное 2,3-9,0 0,07

молоко обезжиренное 1,7-5,0 0,09

сыворотка молочная 0,5-1,2 0,05

пахта 0,09-0,9 0,03

ультрафильтрат 0,18-0,8 0,005

Технология извлечения ангиогенина из молочного сырья в виде биологически активной добавки «Милканг» включает следующие операции: приёмку и оценку качества сырья; подготовку сырья – хроматографическую очистку, диализ, микрофильтрацию и стабилизацию системы сублимационной сушкой. Физико-химические показатели БАД после диализа:

сухих веществ, % 4,0±0,002

рН, ед 6,9± 0,02

вязкость, Па·с·10^-3 1,03± 0,005

Аминокислотный скор БАД имеет дефицит только по валину и изолейцину, что свидетельствует о высокой биологической ценности. Содержание ангиогенина в белковой СМ-фракции составляет в водном растворе 0,1-0,3 мг/мл, в сухом препарате 0,5-1,8 мг/г. Кроме ангиогенина продукт содержит лизоцим, панкреатическую РНК и полипептиды.

Текстурированный молочный белок. Используя известные методы текстурирования – прядение, экструзия, криоконцентрирование и др., можно получить на основе белков молока текстураты необходимой макро- и микроструктуры и желательными функциональными свойствами. В ряде зарубежных стран, например в Польше, на этой основе проведены разработки специальных технологий, создано оборудование, имеется практический опыт промышленного внедрения.

В нашей стране ИНЭОС РАН предложил принципиально новый способ текстурирования – бесфильерное формование. Двухфазная система казеин-пектин-вода приобретает в потоке при деформации анизатропную структуру, которая фиксируется быстрым переводом обеих фаз в гелеобразное состояние. Хорошими прядильными свойствами обладает кислотный казеин в смеси с низкоэтерефицированным свекловичным пектином. При рН 6,5-7,0 и соотношением 10:1 в воде при температуре 70-80°C образуется двухфазная система. В процессе экструзии образуются волокна, которые фиксируются на барабане, обрабатываются 2%-ным раствором CaCl₂ при 90°С в течение 10 мин, выдерживаются в горячей воде с температурой 80-90°С в течение 10 минут и прессуются. Текстурат казеина представляет волокна светло-кремового цвета без вкуса и запаха, прочные, эластичные с рН 5,8-6,0, диаметром 0,5-0,8 мм и длиной 15-20 мм. Химический состав текстуратов приведен ниже:

 

массовая доля сухих веществ, %	37,86±4,8
массовая доля в сухом веществе, %: белка	81,24±2,1
золы	2,66±0,24
лактозы	0,54
кальция	1,06±0,15
жира	1,25±0,24
пектина	6,3

Полученный продукт испытан с положительным эффектом при производстве мясных изделий с заменой 10-30 % основного сырья.