4 Технология казеина

Технологический процесс выработки различных видов казеина имеет много одинаковых технологических операций. Отличия заключаются в видах коагулянтов белка и режимах технологических операций.

Производство казеина кислотным способом состоит из следующих операций: приемка и подготовка сырья; приготовление коагулянта; осаждение казеина и постановка зерна; обработка зерна; промывка и обезвоживание зерна; измельчение белковой массы; сушка казеина; расфасовка и упаковка готового продукта.

Обезжиренное молоко пастеризуют при 72 – 74 ⁰С, охлаждают до 35 – 37 ⁰С (если коагуляцию будут проводить кислой сывороткой, то до 38 – 40 ⁰С). Для осаждения белка используют 1 н НС1 (из расчета 4 % от объема) или кислую сыворотку (180 – 200 ⁰Т), или бактериальную закваску. Для подготовки кислой сыворотки используют натуральную свежую сыворотку от производства кислотного казеина или творога нежирного, которую нагревают до 38 – 40 ⁰С и заквашивают чистыми культурами молочнокислых палочек (3 – 5 %). Продолжительность сквашивания составляет 36 – 48 ч.

Обезжиренное молоко подкисляют до рН 4,4 – 4,2. Коагулированный казеин перемешивают 3 – 5 мин для получения однородного зерна. После достижения кислотности сыворотки 50 – 55 ⁰Т зерно казеина вымешивают в течение 10 – 15 мин для уплотнения и доведения его размера до 3 – 5 мм. Дальнейшую обсушку зерна проводят в более кислой сыворотке (70 – 75 ⁰Т) в течение 25 – 30 мин. Для этого необходимо добавить еще кислой сыворотки. Скорость вращения мешалки при обсушке зерна должна быть в пределах 14 – 16 об/мин. Более медленное вращение мешалки приводит к образованию комков, а более быстрое – к образованию белковой пыли.

При осаждении казеина молочной кислотой, которая образуется в молоке под действием бактериальной закваски, процесс ведут в следующей последовательности. Молоко подогревают до 30 – 32 ⁰С (зимой) или 28 – 30 ⁰С (летом), а затем вносят бактериальную закваску в количестве 1 – 5 %. Количеством  внесенной закваски можно регулировать продолжительность процесса сквашивания в пределах 8 – 12 ч. Процесс сквашивания длится до нарастания кислотности в сыворотке 80 – 90 ⁰Т. Полученный сгусток разрезают на кубики с размером ребра 2 см.

Казеиновое зерно подвергают тепловой обработке. Это способствует дальнейшей обсушке зерна и снижению бактериальной обсемененности. Смесь сыворотки и казеинового зерна медленно нагревают до 60 ⁰С при постоянном перемешивании и выдерживают при этой температуре около 10 мин. Если коагуляцию казеина проводили кислой сывороткой, то продолжительность обработки при 60 ⁰С увеличивают до 15 мин. Качество обработки зерна оценивают визуально. При хорошей обсушке сжатое в ладони зерно должно легко рассыпаться.

После тепловой обработки проводят трехкратную промывку зерна для удаления примесей лактозы, минеральных солей, органических кислот и молочного жира. Температура промывной воды зависит от способа коагуляции казеина:

- при коагуляции казеина кислой сывороткой температуре первой промывной воды  61 – 63 ⁰С; температура второй промывной воды 20 – 24 ⁰С; температура третьей промывной водя 20 ⁰С и ниже;

- при коагуляции казеина соляной и молочной кислотой температура воды при первой промывке 35 – 40 ⁰С, при второй промывке 22 – 25 ⁰С и при третьей 20 ⁰С и ниже.

Продолжительность выдержки казеина в воде при каждой промывке должна составлять 15 – 20 мин. Расход промывной воды составляет 25 – 30 % от массы перерабатываемого молока. Промытое казеиновое зерно с массовой долей влаги 80 % обезвоживают до 60 – 62 % путем прессования или центрифугирования. Прессование проводят в помещениях с температурой 14 – 18 ⁰С.

Обезвоженное казеиновое зерно измельчают (дробят) для получения однородного зерна с размером 4 – 7 мм. Подготовленное зерно сушат в камерных, тоннельных или вихревых сушилках. Температура воздуха при сушке казеина:

- в камерных сушилках в начале процесса 40 – 45 ⁰С, в конце 55 – 60 ⁰С;

- в сушилках тоннельного типа 50 – 55 ⁰С и 70 – 75 ⁰С соответственно;

- в сушилках с вихревым псевдоожиженным слоем температуру поступающего воздуха 120 – 130 ⁰С, температуру отходящего воздуха 60 – 70 ⁰С.

Массовая доля влаги в сухом казеине должна быть не более 12 %.

Производство казеина сычужным способом состоит из следующих технологических операций: приемка и подготовка обезжиренного молока; приготовление сычужного фермента и раствора хлористого кальция; осаждение казеина и постановка зерна; тепловая обработка зерна; промывка казеина и обезвоживание; дробление обезвоженного казеина; сушка готового продукта.

Подготовка молока к свертыванию не имеет принципиальных отличий от его подготовки при кислотном способе осаждения белка. Сычужный фермент или пепсин вносится в молоко в виде 1 %-ного раствора. Раствор сычужного фермента готовят на кипяченой и охлажденной до 35 ⁰С воде за 10 – 15 мин до использования. Раствор пепсина готовят на кислой осветленной сыворотке, охлажденной до 30 – 35 ⁰С за 6 – 8 ч до использования.

Хлористый кальций вносят в виде 30 – 40 %-го водного раствора в количестве 400 г безводной соли на 1000 кг обезжиренного молока.

В пастеризованное и охлажденное до 33 – 35 ⁰С обезжиренное молоко вносят хлористый кальций, смесь перемешивают, добавляют сычужный фермент или пепсин и продолжают перемешивать еще 3 – 5 мин. После этого смесь оставляют в покое до начала коагуляции казеина. С появлением в молоке хлопьев казеина, начинают медленное вымешивание. По мере укрупнения хлопьев белка скорость перемешивания увеличивают и регулируют таким образом, чтобы поставит зерно размером не более 2 – 4 мм. Более мелкое зерно по сравнению с кислотным способом обеспечивает более эффективную его промывку. Показателем окончания процесса коагуляции казеина является зеленовато-желтый цвет сыворотки и ее прозрачность.

После осаждения казеина и постановки зерна продолжают вымешивание в течение 8 – 10 мин, что способствует закреплению зерна. Общая продолжительность постановки и обработки зерна составляет 15 – 20 мин. Остановив перемешивание, зерну дают осесть на дно ванны, сливают 25 – 30 % сыворотки, вновь приступают к перемешиванию и тепловой обработке. Смесь зерна и сыворотки медленно нагревают до 60 ⁰С. Общая продолжительность нагревания до 60 ⁰С не должна превышать 25 – 30 мин. Продолжительность обработки зерна при температуре 60 ⁰С составляет 10 – 15 мин. Готовому зерну дают осесть на дно ванны, сливают сыворотку и приступают к его промывке. Промывка, обезвоживание, дробление и сушка казеина проводится по тем же режимам, что и при выработке кислотного казеина.

Производство казеина непрерывным способом осуществляют на линиях В2-ОКЛ (в качестве коагулянта используют соляную кислоту) и Я9-ОКЛ (в качестве коагулянта используют сквашенную молочную сыворотку).

Технологические: приемка и подготовка обезжиренного молока; подготовка коагулянта; коагуляция казеина; отделение сыворотки и формование зерна; подготовка промывной воды; промывка казеинового зерна; тепловая обработка казеинового зерна; дробление и гранулирование казеина-сырца; сушка казеина-сырца; фасовка и упаковка готового продукта.

Обезжиренное молоко кислотностью не выше 21 ⁰Т охлаждают до 8 – 12 ⁰С и хранят до переработки. Сквашенную сыворотку готовят так же, как и при кислотном способе производства казеина. Сыворотка, используемая для коагуляции казеина, должна иметь кислотность не менее 230 ⁰Т. Расход коагулянта составляет 25 – 30 % от объема перерабатываемого молока. При использовании в качестве коагулянта соляной кислоты концентрация её в растворе должна быть в пределах 1,3 – 1,4 н. Осаждение белка слабыми растворами кислоты приводит к образованию мелкого и мягкого зерна. Более высокая кислотность затрудняет равномерное распределение коагулянта в обезжиренном молоке, что приводит к образованию наряду с мелкими зернами и крупного комкующегося зерна, промывка которого затруднена.

Коагуляцию казеина проводят путем смешивания охлажденного молока с коагулянтом и быстрого нагрева до температуры коагуляции с помощью парового инжектора и выдержки сгустка с сывороткой в трубчатом выдерживателе. При коагуляции белка кислой сывороткой температуру обезжиренного молока поддерживают 10 – 20 ⁰С, сквашенной сыворотки – 20 – 40 ⁰С. При этом температура смеси составит 16 – 25 ⁰С, что обеспечивает получение зерна с хорошими структурно-механическими свойствами и минимальными потерями его в виде белковой пыли. Оптимальной температурой смешивания обезжиренного молока и высококонцентрированного коагулянта является 7 – 12 ⁰С.

Из трубчатого выдерживателя сыворотку с зерном направляют на отделитель сыворотки. При этом одновременно происходит и формирование зерна. Для промывки зерна на специальной установке, входящей в состав линии, готовят промывную воду. Для этого воду подогревают до 37 – 47 ⁰С и подкисляют серной кислотой до рН 3,5 – 4,5. Промывку казеинового зерна осуществляют в потоке с использованием двух сообщающихся промывочных отделений. Продолжительность промывки должна быть не менее 30 мин.

Тепловая обработка казеинового зерна в промывной воде обеспечивает получение продукта стандартного по микробиологическим показателям. Проводят её в потоке после окончания второй промывки в той же промывной воде в специальном теплообменнике. Режим тепловой обработки: температура 70 – 74 ⁰С, выдержка 15 – 20 с. После тепловой обработки зерно охлаждают до температуры прессования 37 – 47 ⁰С, отделяют от промывной воды на сетчатом отделителе и обезвоживают на установке Р3-ОСК1 до массовой доли влаги 60 – 62 %. Перед сушкой обезвоженное зерно измельчают на грануляторах, входящих в комплект сушилок, или волчках. Сушат готовый продукт на сушилках непрерывного действия различных типов.

Пищевой кислотный ферментированный казеин можно производить в непрерывном потоке на линиях Я9-ОКЛ. Используют казеин пищевой кислотный ферментированный для получения пищевых казеинатов натрия, в детском и диетическом питании, а также в медицинской промышленности. Технологический процесс состоит из следующих операций: получение обезжиренного молока и подготовка его к коагуляции; подготовка коагулянта – сквашенной молочной сыворотки; подготовка рабочего раствора фермента и внесение его в коагулянт; коагуляция, ферментация казеина и формирование сгустка; отделение сыворотки; подготовка промывной воды; промывка казеинового зерна; тепловая обработка казеинового зерна; обезвоживание зерна; дробление и гранулирование казеина-сырца; сушка готового продукта; расфасовка и упаковка.

Принципиальное отличие в производстве ферментированного казеина заключается в подготовке ферментного препарата и его использовании. Коагулянт в количестве 25 % от объема, необходимого для сменной работы линии, заливают в емкость, снабженную устройством для принудительной циркуляции. Фермент растворяют в небольшом объеме сыворотки, тщательно перемешивают до получения однородной консистенции, вносят в подготовленный коагулянт и продолжают перемешивать еще в течение 20 мин. Полученный рабочий раствор фермента вносят в подготовленный раствор коагулянта с помощью дозирующего устройства.

Коагуляцию и ферментацию казеина, а также формирование сгустка проводят путем смешивания охлажденного обезжиренного молока со сквашенной молочной сывороткой и рабочим раствором фермента в насосе-смесителе. Полученную смесь подогревают до температуры коагуляции с помощью парового инжектора и выдерживают в трубчатом выдерживателе. Процесс коагуляции, ферментации казеина и формирования сгустка проводят при режимах: температура исходного обезжиренного молока 8 – 12 ⁰С; температура коагулянта 37 – 41 ⁰С; температура коагуляции и ферментации казеина 40 – 46 ⁰С; рН коагуляции и ферментации 4,4 – 4,6; продолжительность ферментации и выдержки казеинового сгустка при температуре коагуляции 1,0 – 1,5 мин. Дальнейшие операции: подготовка промывной воды, промывка казеинового зерна, тепловая обработка в промывной воде, обезвоживание, дробление казеина-сырца и сушка готового продукта принципиальных отличий не имеют и проводятся по выше описанным режимам при выработке казеина непрерывным методом.

Казеин технический кислотный особых кондиций вырабатывают на линии непрерывным способом. Казеин улучшенного качества обладает практически полной растворимостью, его можно использован в тех случаях, когда требуется сырье с меньшим содержанием небелковых компонентов, поэтому технологический процесс направлен на снижение содержания жира, золы и кислотности в готовом продукте.

Обезжиренное молоко подвергают дополнительной обработке для более глубокого обезжиривания. Обработку проводят путем введения в молоко 0,5 н NaOH в потоке с последующим выделение продуктов реакции путем сепарирования. При дозировании едкого натра необходимо соблюдать соотношение исходного сырья и едкого натра 1 : 25 – 1 : 30 для доведения рН до 8,0 – 8,5. Выделение продуктов реакции проводят путем однократного или двукратного сепарирования на саморазгружающихся сепараторах при температуре 35 – 45 ⁰С. При однократном сепарировании степень выделения жира из обезжиренного молока достигает 65 %, а при двукратном – 72 %. Это обеспечивает получение готового продукта с пониженной массовой долей жира.

Для снижения содержания золы в качестве коагулянта используют соляную кислоту с концентрацией 1,3 – 1,4 н, так как она обладает значительной кислотной диссоциацией и обеспечивает большую степень деминерализации по сравнению с другими коагулянтами. Большое влияние на дополнительную деминерализацию казеинового сгустка оказывает его промывка. Промывку проводят водой с рН 4,4 – 4,6 и температурой 37 – 47 ⁰С. Обычно применяют двустадийную противоточную промывку в объеме воды 80 – 100 % по отношению к исходному сырью в течение 30 мин. Применение перечисленных дополнительных операций и использование линий В2-ОКЛ позволяет получить готовый продукт, отвечающий требованиям технических условий на казеин технический кислотный особых кондиций.