Использование заменителей молочного жира в производстве молочных продуктов является одним из самых спорных и обсуждаемых вопросов молочной отрасли на протяжении последних лет. Тем не менее молочно-жировые и сывороточно-жировые концентраты активно включают в свой ассортимент как российские, так и мировые производители [1], поскольку такой подход позволяет им обеспечивать безотходную переработку сырья и выпускать востребованные на рынке продукты. Основными поставщиками подобных продуктов на мировом рынке являются Новая Зеландия, Европейский союз, Аргентина, Австралия и Соединенные Штаты Америки [2]. Главным образом это сухие продукты, предназначенные для экспорта в страны с дефицитом молочных продуктов [1]. Российский рынок также представлен главным образом сухими продуктами. Жидкие и сгущенные продукты, как правило, ориентированы на местные рынки.
Процесс сушки вызывает ряд структурных и физико-химических изменений, которые, в свою очередь, влияют на показатели качества, срок хранения, процесс восстановления и реологические свойства сухих продуктов. В этом контексте первостепенное значение приобретает понимание параметров, которые влияют на потребительские свойства концентратов на основе молочного сырья, особенно получаемых в сухом виде.
В зависимости от используемого сырья можно выделить несколько категорий продуктов с заменителями молочного жира пищевой и кормовой категорий качества, выпускаемых мировыми и отечественными производителями:
• молочно-жировые концентраты (fat-filled milk), вырабатываемые на основе обезжиренного молока; • сывороточно-жировые концентраты (fat-filled whey), вырабатываемые на основе молочной сыворотки;
• молочные белково-жировые концентраты, в которых в качестве сырья используются молочной основы, рецептуры которых включают обезжиренное молоко, сыворотку, белковые добавки.
Массовая доля жиров в концентратах различных производителей сильно варьируется и может достигать 80 %. В большинстве случаев содержание жировой фазы составляет порядка 30 %, это связано как с технологическими параметрами производства, так и с требованиями нормативных документов стран-производителей [3, 4]. Кроме того, сушка высокожирных смесей может потребовать значительных конструкционных изменений сушильного оборудования [5].
При выработке пищевой категории продуктов обычно используются заменители молочного жира. Согласно ГОСТ 31648-2012, это продукты «с массовой долей жира не менее 99,5 %, изготавливаемые из натуральных и (или) модифицированных растительных масел путем регулируемого структурирования в процессе охлаждения в сочетании с механической обработкой, с добавлением или без добавления пищевых добавок и других ингредиентов», которые используются в рецептурах пищевых продуктов «с целью частичной или полной замены молочного жира» [6]. Для их производства применяются различные виды растительных масел: соевое, горчичное, кукурузное и т.д., требования к которым, в свою очередь, определены соответствующими нормативными документами [7].
Животные жиры используются главным образом в рецептурах кормовых продуктов – заменителей цельного молока для выпаивания молодняка сельскохозяйственных животных.
Предприятие может включать в рецептуры готовые композиции, которые предлагаются компаниями – производителями жировых ингредиентов [8], либо формировать жировые композиции самостоятельно. В последнем случае появляется возможность оперативно изменять соотношение компонентов жировой фазы, что делает технологию более гибкой. С другой стороны, требуется четкое понимание того, что состав жировой композиции должен соответствовать назначению готового продукта.
Немолочные жиры могут присутствовать в эмульгированной и инкапсулированной форме.
Иногда в рецептуры жировых концентратов включаются дополнительно пищевые добавки, состав которых обосновывается спецификой их дальнейшего использования. Например, заменители цельного молока пищевой категории качества, предназначенные для непосредственного использования в пищу, обогащаются витаминноминеральными комплексами, включающими, помимо прочего, витамины А, D, E. Кормовые концентраты могут обогащаться растительными белками, моноглицеридами, премиксами, содержащими минеральные вещества, аминокислоты и т.д.
Можно выделить несколько направлений использования жировых концентратов на основе молочного сырья:
- Производство кормовых продуктов как основы для заменителей цельного и обезжиренного молока.
- Производство пищевых продуктов различными отраслями промышленности:
- молочной промышленностью (цельномолочная продукция, спреды, сметанные продукты, творога и творожные изделия, йогурты, мороженное, сгущенное молоко, плавленые сыры и напитки). Использование концентратов способствует улучшению текстуры, вкуса, вязкости, повышению питательной ценности, предотвращению синерезиса, понижению точки замерзания мороженого, позволяет придать кремовую структуру;
- кондитерской промышленностью (мучные и сахаристые кондитерские изделия, шоколадные пасты, начинки конфет и разнообразные глазури);
- пищеконцентратной промышленностью (продукты быстрого приготовления, супы и соусы, сухие смеси);
- мясной промышленностью;
- хлебопекарной и макаронной промышленностью (хлебобулочные изделия, макаронные изделия).
Технология производства жировых концентратов на основе молочного сырья включает несколько базовых этапов (рис. 1):
1. Подготовку молочного сырья (тепловая и механическая обработка, концентрирование, сгущение).
2. Подготовку жировой фазы продукта.
3. Подготовку белкового наполнителя.
4. Смешивание компонентов.
5. Гомогенизацию смеси.
6. Сушку продукта.
Рисунок 1. Обобщенная блок-схема процесса производства жировых концентратов на основе молочного сырья
Молочная сыворотка, в отличие от молока, является более проблемной основой для производства концентратов. Состав сыворотки очень вариабелен и зависит как от вида сыворотки (подсырная, творожная, казеиновая), так и от технологических режимов, использующихся на предприятии при выработке соответствующих продуктов. Поэтому при подготовке сыворотки требуются тщательный анализ входного сырья, подбор методов тепловой обработки, применение мембранных методов концентрирования, возможно, деминерализации и/или корректировка уровня активной кислотности [8].
На данном этапе очень важно сохранить как можно больший процент сывороточных белков в неденатурированном виде для получения продукта высокого качества, с высоким индексом растворимости и пониженным содержанием свободного жира в продукте.
Свободный жир продукта является причиной возникновения пороков сухих жиросодержащих молочных консервов [10]. Появление свободного незащищенного жира на поверхности сухих частиц объясняется пористостью самих сухих частиц и оболочек жировых шариков, в результате которой жир под действием капиллярных сил мигрирует из центра частицы к ее внешней поверхности, образуя на ней локальные жировые скопления.
Молоко-сырье содержит жировые шарики, образующиеся в результате секреции молочных желез. Оболочка такого жирового шарика представляет собой комплексное соединение фосфолипидов с белками (рис. 2), что позволяет называть молоко практически идеальной эмульсией.
Жиры, вносимые в концентраты, не имеют такой «природной» оболочки, устойчивость жировой фазы в этом случае обеспечивается белками молочного сырья и внесением в систему специальных компонентов – эмульгаторов.
Рисунок 2. Строение жирового шарика молока
В последнее время в качестве ингредиента, понижающего количество свободного жира, также используются мальтодекстрины. Мальтодекстрины – это продукты неполного гидролиза крахмала, которые позволяют повысить растворимость конечного продукта и имеют небольшую стоимость [9]. Помимо эмульгаторов, в состав рецептуры могут быть включены стабилизаторы консистенции и антиокислители, разрешенные к применению в пищевых/ кормовых продуктах.
Белковый наполнитель может вноситься в целях обогащения и повышения пищевой ценности конечного продукта. Кроме того, белки способствуют укреплению белковой мембраны поверхности жировых шариков, что позволяет придать смеси дополнительную коллоидно-химическую стабильность. Особенно это актуально для молочной сыворотки, в которой, в отличие от обезжиренного молока, содержание белков составляет порядка 10 % в сухом веществе.
Подготовка белкового наполнителя заключается в восстановлении сухих высокобелковых компонентов, таких как концентраты сывороточных и молочных белков, изоляты растительных белков, также может применяться обезжиренное молоко. Все компоненты вносятся в расплавленный жир с температурой 60–65 °С. Для подготовки жировой фазы используются жироплавительные установки, для транспортировки расплавленного жира – трубопроводы с подогревом.
Затем сыворотка, или обезжиренное молоко, или смесь обезжиренного молока и сыворотки, сгущенные до массовой доли сухих веществ 30–50 %, соединяются с подготовленной жировой фазой. Для хорошего перемешивания всех компонентов смеси в линии используется насосдиспергатор. Данный прием позволяет добиться устойчивой эмульсии с равномерным распределением всех компонентов смеси. Температура смешивания компонентов не должна быть ниже 60 °С.
Для повышения стабильности, снижения содержания свободного жира смесь гомогенизируют, при этом может использоваться двухстадийная гомогенизация. Гомогенизация предотвращает повреждение оболочки жировых шариков, вызывающее окисление жира и порчу продукта при хранении, а также снижает риск налипания продукта в сушильной башне при сушке. После гомогенизации полученная смесь направляется на распылительную сушилку. При использовании в качестве сырья молочной сыворотки перед смешиванием с жировой эмульсией и гомогенизацией может проводиться процесс направленной кристаллизации лактозы в сгущенной сыворотке.
При выработке жировых концентратов с массовой долей жира около 50 % предварительная кристаллизация сыворотки с последующим нагревом положительно влияет на процесс распылительной сушки смеси.
При комплектации распылительной сушилки следует отдавать предпочтение форсуночным распылителям, которые способны распылять высоковязкие смеси жировых концентратов. Также хорошо себя зарекомендовали сушильные комплексы, снабженные системой рукавной фильтрации отработанного рабочего воздуха. Рукавный фильтр оказывает меньшее механическое воздействие на частицы жировых концентратов в отличие от циклонных отделителей, что, в свою очередь, снижает нагрузку на протеиновую оболочку жирового шарика, а значит, уменьшает количество свободного жира в готовом продукте.
Немаловажную роль играет охлаждение готового продукта, что позволяет стабилизировать жировую фазу, уменьшить риск комкования сухого продукта [10].
После процесса сушки основного компонента в соответствии с рецептурой могут вноситься дополнительные компоненты: витамины, наполнители, ароматизаторы и т.д. Для этого используют линии дозировки и сухого смешивания компонентов.
Стоит отметить, что для получения качественного продукта, востребованного на рынке, необходим комплексный подход к формированию производственной линии, начиная от линейки продуктов и заканчивая подбором оборудования в технологическую цепочку. Компания ДМП совместно с Vzduchotorg специализируется на разработке и реализации комплексных технологических решений в полном соответствии с требованиями заказчика к конечному продукту. Многолетний опыт специалистов позволяет нам реализовывать крупномасштабные проекты от этапа проработки концепции до отладки технологического процесса и выпуска качественного продукта на рынок.
Список литературы
- European Commission market observatory [REPORT]. – URL: https://ec.europa.eu/agriculture/ sites/agriculture/files/market- observatory/milk/ reports/2017-09-26-report_en.pdf
- Dairy Ingredients Market to Grow Swiftly Due to Rising Awareness About Benefits of Healthy & Nutritious Diet Till 2024 | Million Insights. – URL: https://www.prnewswire.com/ news-releases/dairy-ingredients-market-togrow-swiftly-due-to-rising-awareness-aboutbenefits-of-healthy–nutritious-diet-till-202–- million-insights-684558631.html
- ГОСТ Р 54340-2011. Продукты молочные и молочные составные сквашенные. Общие технические условия.
- CODEX ALIMENTARIUS. Milk and Milk Products. Second edition. – URL: http://www. fao.org/docrep/015/i2085e/i2085e00.pdf
- Pisecky J. Handbook of milk powder manufacture. Niro A/S, Copenhagen, Denmark, 1997.
- ГОСТ 31648-2012. Заменители молочного жира. Технические условия.
- Капранчиков В.С. Сывороточно-жировой концентрат: перспективы, особенности технологии / В.С. Капранчиков, Е.В. Фёдорова // Сыроделие и маслоделие. – 2016. – № 3. – С. 63–64. – ISSN 2073–4018
- О переработке молочной сыворотки и внедрении наилучших доступных технологий / М.С. Золоторёва, Д.Н. Володин, В.К. Топалов, И.А. Евдокимов, Б.В. Чаблин // Переработка молока. – 2016. – № 7. – С. 17–19.
- Vega C., Roos Y.H. Invited Review: SprayDried Dairy and Dairy-Like Emulsions. – J Dairy Sci. 2006 Feb; 89 (2):383-401.
- Гридин А.С. Современные решения для производства сухих молочных продуктов / А.С. Гридин // Переработка молока. – 2017. – № 7. – С. 33–37