Выделение белка с помощью ультрафильтрации

Концентрат нативного белка имеет очень хороший спектр аминокислот с высокими степенями содержания доступного лизина и цистеина.

Концентрат сывороточных белков (КСБ) – это порошок, получаемый при высушивании ретентата, образующегося при ультрафильтрации сыворотки. Он описывается с точки зрения содержания белка, при этом доля белка в сухих веществах колеблется от 35 до 85%. Для того чтобы содержание белка в продукте составляло 35%, жидкую сыворотку необходимо сконцентрировать в 6 раз до достижения уровня содержания сухих веществ 9%.

Пример:из 100 кг сыворотки образуется 17 кг ретентата и 83 кг пермеата при концентрировании в 6 раз (5,88). В таблице 15.3 приведен состав сыворотки и получаемых ретентата и пермеата.

Таблица 15.3

Состав сыворотки и получаемых ретентата и пермеата

Компонент Содержание в 100 кг Содержание в 17 кг Содержание

обычной сыворотки ретентата в 83 кг

пермеата

кг % кг % кг %

Белок 0,55 0,55 0,55 3,24 0 0

Лактоза 4,80 4,80 0,82 4,82 3,98 4,80

Зола 0,80 0,80 0,14 0,82 0,66 0,80

NPN* 0,18 0,18 0,03 0,18 0,15 0,18

Жир 0,03 0,03 0,03 0,18 0 0

Всего сухих веществ: 6,36 6,36 1,57 9,24 4,79 5,78

* Небелковые азотистые соединения

с экономической точки зрения для производства. Затем необходимо провести диафильтрацию концентрата, чтобы удалить как можно больше лактозы и золы и увеличить концентрацию белка относительно содержания сухих веществ в продукте. Диафильтрация – это процедура, при которой во время фильтрации в продукт добавляется вода, чтобы вымыть низкомолекулярные вещества, обычно лактозу и минеральные соли, которые пройдут через мембрану.

Содержание белка (%) в сухом остатке, вычисленное по данным таблицы 15.3:

Большая часть протеина, обычно >99%, остается вместе практически 100%-ного жира. Концентрация лактозы, небелковых азотистых соединений и минеральных веществ в ретентате и пермеате практически такие же, как и в исходной сыворотке, за исключением незначительного снижения их содержания. Конечные концентрации в разделяемых растворах во многом зависят от:

•Типа мембраны

•Параметров потока

•Типа исходной сыворотки (разбавленная водой, предварительно концентрированная после деминерализации и т.д.).

Для получения концентрации протеина 85%-ная жидкая сыворотка сначала концентрируется в 20–30 раз путем ультрафильтрации до содержания твердых веществ 25%; такая концентрация считается наиболее приемлемой

1 Установка для ультрафильтрации

2 Танк для сбора пермеата

3 Буферный танк для сывороточного ретентата

4 Вакуум

5 Сушилка

6 Расфасовывание

Таблица 15.4

Состав некоторых сухих концентратов сывороточного белка в %

Продукт 1 2 3 4

Белок в сухом остатке 35 50 65 80

Вода 4,6 4,3 4,2 4,0

Неочищенный белок (Nх6,38) 36,2 52,1 63,0 81,0

Чистый белок 29,7 40,9 59,4 75,0

Лактоза 46,5 30,9 21,1 3,5

Жиры 2,1 3,7 5,6 7,2

Минеральные вещества 7,8 6,4 3,9 3,1

Молочная кислота 2,8 2,6 2,2 1,2

Спецификация продукта:

1Заменитель обезжиренного молока, 35% белка в сухом остатке

2Протеиновая добавка в другие пищевые продукты, 50% белка в сухом остатке

3Практический предел концентрации белка при использовании только ультрафильтрации, 65% белка в сухом остатке

4Продукт, полученный при использовании ультрафильтрации и дополнительной диафильтрации, 80% белка в сухом остатке

Сыворотка и сывороточный ретентат

Сгущенный сухой ретентат

Пермеат

Конденсат

Пар

Испарения

100 x 0,55 1,57 = 35

В таблице 15.4 приведены составы некоторых типичных сухих концентратов сывороточных белков.

Линия по производству сухого белка при помощи ультрафильтрации. Около 95% белка переходит в пермеат, при этом в сухом продукте концентрация белка достигает 80–85% (в расчете на содержание сухих веществ). Дополнительная информация по использованию ультрафильтрации приведена в главе 6.4.

Обезжиривание концентрата сывороточных белков (КСБ)

Обезжиренный сухой концентрат сывороточных белков, в сухом остатке которого содержится 80–85% белка, является крайне интересным для использования в некоторых производствах – например, в качестве заменителя яичного белка во взбиваемых пищевых продуктах типа меренги – и может также использоваться как ценный ингредиент в пищевых продуктах и фруктовых напитках.

Образующийся в результате сыворотки ретентат обрабатывают на установке для микрофильтрации, при этом в готовом продукте, сухом концентрате сывороточных белков (80–85% сухих веществ), содержание жира снижается с 7,2% до менее 0,4%. В ретентате, полученном при микрофильтрации, концентрируются жировые шарики и бактериальные клетки; его собирают и хранят отдельно. После микрофильтрации обезжиренный пермеат направляется для дальнейшего концентрирования на вторую ультрафильтрационную установку, после чего на диафильтрацию. Сыворотка предварительно нагревается (1) и сепарируется (2) для выделения максимально возможного количества жира в виде 25–30%-ных сливок. Эти сливки могут в дальнейшем использоваться для нормализации молока, используемого для изготовления сыра. При сепарировании нерастворимые частицы также удаляются. После этого сыворотка пастеризуется (1) и охлаждается примерно до 55–60°С перед подачей в танк для промежуточного хранения. После сбора сыворотка перекачивается в первую установку для ультрафильтрации (4), где ее концентрация повышается примерно в 3 раза. Ретентат перекачивается в установку для микрофильтрации (5), в то время как пермеат направляется в бак для сбора после регенеративного охлаждения (1).

Ретентат, который содержит большую часть жиров и бактерий, после микрофильтрации собирается отдельно, а обезжиренный пермеат направляется далее на установку для ультрафильтрации и диафильтрации (6). Образующийся КСБ с содержанием сухих веществ 20–25% перед расфасовкой высушивается в распылительной сушилке для снижения содержания влаги максимум до 4%.

Выделение денатурированных сывороточных белков

В основном сывороточные белки не осаждаются при воздействии сычужного фермента или кислоты. Тем не менее возможно осаждение сывороточных белков с помощью кислоты, если они предварительно были подвергнуты термическому денатурированию. Процесс разделяется на две стадии:

•Осаждение (денатурация) белка при одновременной термической обработке и регулировке рН

•Концентрирование белков с использованием центробежного сепарирования.

Денатурированные сывороточные белки могут быть смешаны с молоком, предназначенным для производства сыра перед сычужным свертыванием; они захватываются пространственной структурой, образованной молекулами казеина при коагуляции. Это открытие способствовало активному поиску метода осаждения и отделения сывороточных белков так же, как и технологии производства сыра с повышенным выходом продукта, сохраняющим характерный аромат и текстуру сыра.

Технологическая линия Centri-Whey для производства денатурированных сывороточных белков. После регулирования уровня рН сыворотка перекачивается через промежуточный танк (1) в пластинчатый теплообменник (2) для регенеративного нагрева. Температура сыворотки поднимается прямым впрыском пара (3) до 90–95°С, после чего она проходит через трубчатую секцию выдержки (4) со временем выдержки 3–4 мин. На этой стадии для снижения уровня рН вводится кислота. Кислота может быть как органической, так и неорганической (например, молочная кислота или пищевая хлористоводородная /соляная/ кислота). Белки модифицируются под действием тепла в трубчатой секции выдержки (4) в течение 60 сек. После регенеративного охлаждения примерно до 40°С осажденные белки отделяются от жидкой фракции в очистителе (6), где удаляются все нерастворимые частицы. Очиститель разгружается с интервалами около 3 мин. Собранный белок представляет собой 12–15%-ный концентрат с содержанием чистого белка 8–10%. Этот метод позволяет выделить 90–95% коагулированных белков.

Добавление концентрированных сывороточных белков в молоко, предназначенное для производства сыра (особенно в производстве мягких и полутвердых сыров), вызывает незначительные изменения в характеристиках коагуляции. Структура сгустка улучшается и становится более однородной, чем при обычных методах. Обработанные сывороточные белки являются более гидрофильными, чем казеин. При производстве сыра Камамбер, например, отмечено увеличение выхода продукта на 12%.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: