Технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013) определяет творог, как «кисломолочный продукт, произведенный с использованием заквасочных микроорганизмов (лактококков или смеси лактококков и термофильных молочнокислых стрептококков) и методов кислотной или кислотно-сычужной коагуляции молочного белка с последующим удалением сыворотки путем самопрессования, и/или прессования, и/или сепарирования (центрифугирования), и/или ультрафильтрации…» [1].

Это определение охватывает основные стадии производства творога, включая отделение творожной сыворотки, которое в значительной степени влияет на органолептические, физико-химические и микробиологические свойства готового продукта. Можно отметить, что в ТР ТС 033/2013 практически в хронологическом порядке появления приводятся три возможных варианта этой технологической операции: прессование, сепарирование и ультрафильтрация.

Отделение сыворотки прессованием после подогрева и перемешивания сгустка уже не одно десятилетие используется при выработке традиционным способом классического, «рассыпчатого» творога, на долю которого приходится большая часть продаж российского рынка. Технологический процесс производства творога традиционным способом (рис. 1, а) предусматривает подготовку и нормализацию молока-сырья, пастеризацию нормализованной смеси, охлаждение до температуры сквашивания, заквашивание, обработку сгустка и отделение сыворотки самопрессованием или прессованием. Этапы самопрессования и прессования считались одними из наиболее трудоемких, особенно до начала внедрения в 1960-х гг. новых типов оборудования, позволяющих их механизировать.

При выработке обезжиренного творога или творога раздельным способом отделение творожного сгустка осуществляется преимущественно на сепараторах-творогоотделителях. Особенность раздельного способа производства творога заключается в том, что молоко-сырье сепарируется на обезжиренное молоко и высокожирные сливки. Обезжиренное молоко проходит тепловую обработку, сквашивание, затем сгусток после подготовки направляется на сепаратор-творогоотделитель. Творог, получаемый этим методом, имеет мягкую мажущуюся консистенцию и на финальном этапе производства может быть нормализован сливками. Метод довольно широко распространен на российских предприятиях.

Творожная сыворотка (рН 4,3–4,6), образующаяся и при прессовании, и при сепарировании, составляет около 70 % от объема сырья и содержит его водорастворимые компоненты (лактозу, минеральные вещества и т.д.), казеиновую пыль, остаточный молочный жир и сывороточные белки. Сепарирование значительно сокращает уход казеиновой пыли в сыворотку [2]. Что касается сывороточных белков, то даже использование специальных методов термической обработки [3] позволяет сохранить в продукте только 50–70 % их общего количества.

Рисунок 1. Обобщенная схема выработки творога: а – традиционным и раздельным способом, б – ультрафильтрацией сгустка

Максимальный переход сывороточных белков в продукт возможно обеспечить только с помощью мембранного фракционирования сквашенной смеси. В большинстве случаев, так же как и при раздельном методе, пастеризованное обезжиренное молоко предварительно сквашивается до pH 4,6–4,8. Сгусток направляется на тепловую обработку (термизацию), а затем в ультрафильтрационную установку (рис. 1, б). Процесс проходит при температуре 45,0–50,0 °С на модулях со спиральными полимерными мембранами, которые могут дополняться при необходимости плоскорамными модулями. Также возможно использование керамических мембран. Конечная конфигурация ультрафильтрационной установки зависит в основном от вязкости конечного продукта, обусловленной его составом, в том числе содержанием жира, и массовой долей сухих веществ.

В ультрафильтрационной установке используется принцип тангенциальной фильтрации, при котором поток направляется по касательной к поверхности мембраны, предотвращая образование осадка на ее поверхности. Движущей силой процесса является давление, которое «продавливает» сквозь мембрану компоненты с размером меньшим, чем поры мембран, формируя низкоконцентрированный поток – пермеат. Пермеат содержит низкомолекулярные компоненты, в том числе небелковый азот, лактозу, минеральные вещества. В концентрированной фракции остаются как частицы коагулированного казеина, так и сывороточные белки. Сравнение усредненного состава творожной сыворотки и пермеата сквашенной смеси (рис. 2) показывает, что практически 100 % сывороточных белков остаются в продукте. В пермеат переходят только низкомолекулярные пептиды и небелковые азотистые соединения. Удержание в процессе ультрафильтрации сывороточных белков, включающих оптимальный набор жизненно необходимых для организма аминокислот, с одной стороны, повышает пищевую ценность продукта, а с другой – увеличивает выход продукта с единицы сырья [4]. Полученная фракция с массовой долей сухих веществ 20–30 % имеет мягкую пастообразную консистенцию и фактически является готовым продуктом – мягким творогом, который проходит тепловую обработку, затем направляется на фасовку. Кроме того, мягкий творог может служить основой для самого широкого спектра творожных десертов, которые обладают привлекательным рыночным потенциалом, в первую очередь за счет популяризации у потребителей как продукта здорового питания.

Рисунок 2. Сравнение состава кислой творожной сыворотки и УФ-пермеата сквашенного сгустка

Помимо ультрафильтрации сгустка, можно выделить еще одно перспективное направление использования мембранной фильтрации в технологии творога. Как и при производстве сыров [4], ультрафильтрация может использоваться для стандартизации сырья по массовой доле белка. Обезжиренное молоко обрабатывается на УФ-установке до повышения содержания белка в среднем в 1,25 раза. В этом случае дальнейшая переработка сырья проводится с использованием традиционного оборудования, повышая эффективность его работы, минимизируя потери белка и увеличивая выход готового продукта [2].

При выработке творога, как и любого белкового продукта, всегда возникает вопрос об использовании фракций, образующихся при концентрировании сырья и / или отделении сгустка. Как было отмечено, основным побочным продуктом при использовании методов прессования и сепарирования является кислая творожная сыворотка. Опыт ООО «ДМП» показывает, что переработка кислой сыворотки связана с определенными трудностями. В частности, при получении концентрата сывороточных белков затруднена работа УФ установок, выход продукта – низкий, и получаемый при этом концентрат имеет низкое качество. По этой причине творожная сыворотка не рекомендуется для производства концентратов сывороточных белков 80 % и более.

В то же время пермеат, образующийся как при ультрафильтрации молока, так и при ультрафильтрации сгустка, может быть переработан в стандартный продукт, например сухой пермеат, с применением комплекса мембранных технологий [5].

Таким образом, интеграция мембранных процессов в технологию производства творога открывает новые возможности для интенсификации производства перспективного и маржинального на современном рынке продукта, а также позволяет организовать переработку вторичных молочных ресурсов на принципах безотходного производства, что повышает в целом рентабельность производства.

Список литературы

1. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013) (с изменениями на 10 июля 2020 г.).
2. Cassano Alfredo & Drioli Enrico (2014). Integrated Membrane Operations: In the Food Production. 10.1515/9783110285666.
3. Schulz-Collins D., Senge B. Acid- and acid/rennet-curd cheeses part A: Quark, cream cheese and related varieties. – Editor(s): Patrick F. Fox, Paul L.H. McSweeney, Timothy M. Cogan, Timothy P. Guinee, Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology, Academic Press, V. 2. – 2004. P. 301–328. ISSN 1874-558X, ISBN 9780122636530, https://doi.org/10.1016/ S1874-558X(04)80049-6.
4. Володин Д.Н. Стандартизация молока по белку в технологии производства сыров / Д. Н. Володин [и др.] // Сыроделие и маслоделие. –2021. – № 5. – С. 62–63.
5. Володин Д.Н. Эффективная технология переработки лактозосодержащего сырья: пути повышения качества пермеата распылительной сушки / Д. Н. Володин [и др.] // Переработка молока. – 2018. – № 8. – С. 14–16.