KIERUNKI ZAGOSPODAROWANIA SERWATKI

Serwatka jest produktem ubocznym, który powstaje podczas produkcji serów, twarogów, kazeiny lub innych preparatów białek mleka. Stanowi od 65-80% objętości mleka przerobowego.

Zależnie od technologii przetwarzania do serwatki przechodzi od 50-60% składników suchej masy mleka. Średnio do serwatki przechodzi:

95% albumin 95% globulin do 33% kazeiny (w tym część koagulatu) 96% laktozy 8% tłuszczu 81% związków mineralnych

Wyróżnia się następujące rodzaje serwatki:

serwatkę podpuszczkową, która bywa określana także mianem słodkiej

serwatkę kwasową, nazywaną również kwaśną

O wartości biologicznej serwatki decyduje obecność białek, laktozy, soli mineralnych i witamin. Najważniejsze białka występujące w serwatce to laktoglobuliny, laktoalbuminy, imunnoglobuliny, proteozo- peptony i laktoferryny. W grupie witamin duże znaczenie mają witamina C oraz witaminy grupy B m.in. ryboflawina (B2) która nadaje serwatce zielonkawą barwę czy pirydoksyna (B6) która w całości przechodzi z mleka do serwatki.

To właśnie atrakcyjny skład suchej masy serwatki jest uzasadnieniem celowości jej wykorzystania w technologii żywności. Należy tu jednak wspomnieć, że duża zawartość wody – ok. 94% oraz krótki okres trwałości spowodowany obecnością mikroflory wprowadzanej z zakwasem to niekorzystne aspekty jej przetwórstwa. Przetwarzanie serwatki musi być więc poprzedzone jej utrwaleniem. W tym celu najczęściej stosowana jest pasteryzacja krótkotrwała, a następnie schłodzenie do 5-8°C.

Zagospodarowanie serwatki(dane z przełomu 2000/2001)

Wśród kierunków przetwarzania serwatki do najważniejszych zaliczyć można:

produkcję koncentratów białek serwatkowych i laktozy

produkcję koncentratu serwatki i proszku serwatkowego

ZAGĘSZCZANIE I SUSZENIE SERWATKI

Zagęszczanie serwatki przeprowadza się w urządzeniach wyparnych lub za pomocą metod membranowych, przy czym najczęściej używaną metodą jest odwrócona osmoza. Otrzymane koncentraty znajdują zastosowanie m.in. przy produkcji żywności i pasz, ale głównym kierunkiem ich wykorzystania jest produkcja proszku serwatkowego. Zagęszczanie jest także niezbędnym etapem przy produkcji laktozy.

Czasami przez zagęszczaniemw urządzeniach wyparnych stosuje się najpierw odwróconą osmozę lub ultrafiltrację serwatki. Pozwala to na otrzymywanie koncentratów o różnej proporcji białka do laktozy i zmniejszenie zawartości związków mineralnych. Dzięki możliwości regulowania zawartości laktozy w zagęszczonej serwatce można uzyskać wyższy stopień koncentracji innych składników, głównie białek.

Stopień zagęszczenia serwatki w urządzeniach wyparnych zależy m.in. od zawartości laktozy. Jeśli jej koncentracja przekracza 25% następuje łatwa krystalizacja tego cukru, co jest związane z jego niską rozpuszczalnością. Aby wyprodukować niezbrylający się proszek serwatkowy, trzeba zadbać o dobranie odpowiednich parametrów krystalizacji laktozyw zagęszczonej serwatce, mianowicie czasu, temperatury i intensywności mieszania roztworu.

Podobnie jak w przypadku mleka, serwatka także jest suszona metodą rozpryskową. Ale dla tego typu surowca niezbędne jest dobranie odpowiednich parametrów technologicznych. W czasie suszenia serwatki występuje niepożądane zjawisko zlepiania się cząstek proszku. O predyspozycjach serwatki do zbrylania się decydują przede wszystkim: temperatura, kwasowość oraz stopień konwersji laktozy bezpostaciowej do α-laktozy. Ważnym czynnikiem jest również zawartość wilgoci w relacji do temperatury powietrza suszącego.

Uproszczony schemat czynnościowy proszku serwatkowego

DEMINERALIZACJA SERWATKI

Duża zawartość związków mineralnychw serwatce będzie wywierała wpływ na smak koncentratów z niej otrzymanych. Fosforany wapnia oraz chlorki sodu i potasu to związki, które występują w największych ilościach i to właśnie one przyczyniają się do wyczuwalnego smaku słonego zarówno w zagęszczonej serwatce, jak i proszku serwatkowym. Pojawienie się słonego smaku ograniczania możliwości wykorzystania koncentratów serwatkowych w produkcji np. odżywek dla niemowląt, laktozy lub słodkich koncentratówz serwatki.

Metody demineralizacji

• Wymiana jonowa

Metoda polega na tym, żew kolumnach jonowymiennychw pierwszym etapie usuwa się kationy np. Na+ zamieniając je na H+, a następnie usuwa się aniony. Aby usprawnić demineralizację, zamiast procesu okresowego stosuje się zestaw dwóch lub trzech par kolumn jonowymiennych, co umożliwia prowadzenie procesu systemem ciągłym.

• Elektrodializa

W procesie elektrodializy jony są usuwane z serwatkiw układzie naprzemiennie ustawionych membran kationo- i anionoprzepuszczalnych umieszczonych w polu elektrycznym.

Serwatkę po demineralizacji zagęszcza się i suszy metodą rozpryskową. Otrzymany proszek jest przede wszystkim stosowany do produkcji żywności dietetycznej, np. odżywek dla niemowląt i dzieci. Ponadto znajduje zastosowanie w produkcji sosów, napojów itp.

PRODUKCJA LAKTOZYW skali przemysłowej laktozę wydziela się z serwatki słodkiej, ale obecnie coraz częściej do produkcji laktozy wykorzystuje się także permeat po ultrafiltracji mleka lub serwatki. Tradycyjnie w technologii produkcji laktozy z serwatki uwzględnia się następujące etapy:

odbiałczanie,zagęszczanie,krystalizację,wirowanie,rafinację,suszenie,mielenie,pakowanie.

Proces produkcji laktozy1. Odbiałczanie: w temp. 93-95°C, kwasowość powinna wynosić

9-12°SH. Do odbiałczania można zastosować AlCl3,FeCl3 bądź też proces ultrafiltracji.

2. Zagęszczanie: do uzyskania koncentracji laktozy ok. 50-55%.3. Krystalizacja: w zbiornikach zaopatrzonych w mieszadła

i płaszcze, umożliwiające regulację temperatury od 2 do 70°C. Najczęściej proces ten rozpoczyna się w temperaturze 65°C i trwa kilka godzin. Następnie koncentrat ochładza się do temperatury 30°C lub niższej. Ochładzanie koncentratu serwatki decydujeo wydajności krystalizacji.

4. Wirowanie: kryształy laktozy oddziela się od syropu w wirówkach wyposażonych w cylindryczny bęben zatrzymujący laktozę,a przepuszczający ług pokrystalizacyjny.

5. Rafinacja6. Suszenie: gorącym powietrzem o temperaturze 55-60°C.7. Mielenie: w młynach kulowych lub udarowych8. Pakowanie

Zastosowanie laktozy

Laktoza jest produktem dość powszechnie stosowanym w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Jest surowcem do produkcji galaktozy, laktulozy, laktobionianu wapnia lub magnezu.

Fakt, iż laktoza jest cukrem o małej słodkości i rozpuszczalności, jest trudno dostępna dla mikroflory stosowanej przemyśle fermentacyjnym, a także jest przyczyną nietolerancji pokarmowej ogranicza jej wykorzystanie. Hydroliza laktozy daje możliwość zwiększenia zastosowania laktozy. Laktozę można hydrolizować stosując enzym: β-D-galaktozydazę, w środowisku stężonych kwasów bądź też z wykorzystaniem kationitów.

Laktuloza powstaje po epimerycznej przemianie laktozy pod wpływem kwasów lub zasad w temperaturze powyżej 100°C. Laktuloza wykazuje różnorodne działanie fizjologiczne i z tego względu jest stosowana leczniczo lub jako składnik żywności funkcjonalnej. Nie ulega hydrolizie i wchłanianiu w jelicie cienkim, co odróżnia ją od innych cukrów. Migruje natomiast do jelita grubego, gdzie stymuluje rozwój bakterii z rodzaju Bifidobacterium.

CHARAKTERYSTYKA, WYDZIELANIEI PRZETWARZANIE BIAŁEK

SERWATKOWYCHBiałka serwatkowe różnią się od kazeiny zarówno pod względem składu jak i właściwości. Są to białka heterogenne, które występują w postaci licznych frakcjii podfrakcji, wykazujące znaczną wrażliwość cieplną. Ostatnia z wymienionych cech jest przyczyną, dla którejw technologii produkcji preparatów białkowych z serwatki dobiera się takie warunki, które pozwolą na otrzymanie preparatów o wysokiej koncentracji białek nie zdenaturowanych.

Preparaty białek serwatkowych znajdują zastosowaniew produkcji odżywek dla niemowląt lub do wzbogacania żywności pochodzenia roślinnego. Wysoka wartość biologiczna białek serwatkowych i bardzo korzystne właściwości funkcjonalne np. zdolności emulgacyjne, pianotwórcze i żelifikujące, decydują o ich przydatności w produkcji pieczywa, przetworów ziemniaczanych, przetworów mięsnych, makaronów, lodów oraz wyrobów cukierniczych.

PRODUKCJA NAPOJÓW Z SERWATKI

Odbiałczoną serwatkę można stosować do produkcji piwa, napojów chłodzących, szampanów, itp. Trzeba mieć jednak na uwadze, że laktoza nie jest wykorzystywana przez klasyczne drożdże piwowarskie i winiarskie, dlatego też konieczne są pewne zmianyw technologii oraz dobór szczepu drożdży wykazujących zdolność biokonwersji laktozy.

W technologii piwa serwatką można zastąpić ok. 30% słodu. W ten sposób można uzyskać piwo o podobnym smaku, a także o podobnych właściwościach.

Z odbiałczonej serwatki (najczęściej rozcieńczonej wodą) z dodatkiem sacharozy produkuje się napoje musujące. W Polsce znana jest technologia produkcji szampana serwatkowego. W wielu krajach z serwatki produkuje się napoje musujące typu oranżady oraz niegazowane napoje owocowe.

BIOTECHNOLOGICZNE KIERUNKI PRZETWARZANIA SERWATKI

•produkcja drożdży,•produkcja alkoholu etylowego,•otrzymywanie kwasu mlekowego,•otrzymywanie kwasu propionowego,•otrzymywanie kwasu cytrynowego,•otrzymywanie butanolu•otrzymywanie mikrobiologicznych

polisacharydów

WYKORZYSTANIE SERWATKI W ŻYWIENIU ZWIERZĄT

Serwatka nieprzetworzona Serwatka przetworzona

• Zastosowanie serwatki w żywieniu przeżuwaczy

• Zastosowanie serwatkiw żywieniu trzody

• Najczęściej stosuje się serwatkęw postaci zagęszczonej lub suszonej jako dodatek do pasz.

• Innym przykładem jest zastosowanie serwatki w technologii preparatów mlekozastępczych. Serwatkę stosuje się równieżw produkcji probiotyków.

Podsumowanie

Optymalne zagospodarowanie składników serwatki tj. wydzielenie oraz utrwalenie preparatów białek serwatkowych, laktozy, soli mineralnych i witamin lub jej wykorzystanie bez frakcjonowania (np. proszek serwatkowy) daje realne możliwości zmniejszenia kosztów produkcji serów, twarogów lub innych koncentratów białkowych z mleka. Ponadto sprzyja ochronie środowiska – nie powoduje zanieczyszczenia wód.

Literatura:• Chojnowski W., Dec B., Zastosowanie maślanki i serwatki w

produkcji preparatów mlekozastępczych dla młodych cieląt, Przegląd Mleczarski, 06, 2003

• Kroll J., Budzyński J., Zastosowanie procesów membranowych w przetwórstwie serwatki, Przegląd Mleczarski, 02, 2001

• Leman J., Laktuloza – prozdrowotny cukier z serwatki, Przegląd Mleczarski, 07, 2000

• Minakowski D.,Lipiński K., Tywończuk J., Warmińska – Radyko I., Suszona serwatka w żywieniu zwierząt, Przegląd Mleczarski, 04, 1998

• Oziemkowski P., Zastosowanie techniki ultrafiltracji w technologii wykorzystania serwatki, Przemysł Spożywczy, 08, 2003

• Pluta A., Kratochwil A., Domańska E., Porównanie otrzymywania i zagospodarowania serwatki podpuszczkowej i kwasowej w aspekcie ochrony środowiska, Przegląd Mleczarski, 10, 2002

• MLECZARSTWO zagadnienia wybrane pod red. Stefana Ziajki, t. II, Olsztyn, 1997, Wydawnictwo ART