Serwatka – aspekty teoretyczne
3. Przetwarzanie serwatki: Zastosowanie i główne produkty
Ultrafiltracja (UF): UF to proces filtracji membranowej zachodzący pod ciśnieniem, który przeprowadza się w celu oddzielenia składników mieszaniny złożonej z faz stałych i płynnych. Membrany używane do ultrafiltracji serwatki przepuszczają rozpuszczalne w wodzie mikrocząsteczki, takie jak laktoza i minerały, natomiast nie przepuszczają białek (makrocząsteczek). Za pomocą UF produkuje się WPC o zawartości białka od 35% do 85%.
SERWATKA
PROCES UF
RETENTAT (makrocząsteczki takie jak białka)
Membrana polimerowa
PERMEAT (laktoza i minerały)
Rysunek 3.4. Ultrafiltracja (UF).
tworu laktozy. Skład permeatu serwatkowego różni się w zależności od rodzaju mleka, sera i warunków przetwarzania; niemniej jednak, jego podstawowym składnikiem jest laktoza. Przeciętny skład tego permeatu to 65-85% laktozy, 3-8% białka, 8-20% minerałów, 1,5% tłuszczu i 3-5% wilgoci. Permeat serwatkowy może być wykorzystywany do nadawania brązowego odcienia różnego rodzaju żywności przetworzonej i produktom piekarniczym, zarówno produktom gotowym jak i w trakcie okresu przechowywania. Demineralizacja (usuwanie minerałów): Wymiana jonowa i elektrodializa to metody powszechnie stosowane w celu przeprowadzenia demineralizacji. Demineralizacja serwatki, z której za pomocą UF usunięto białka stanowi obowiązkową obróbkę wstępną. Proces demineralizacji przeprowadzany jest przy produkcji serwatki o obniżonej zawartości minerałów oraz serwatki demineralizowanej. Serwatka demineralizowana jest używana powszechnie w żywności dla niemowląt. Membrana kationowymienna Katoda
Membrana anionowymienna Anoda
Termin permeat odnosi się do części, która przedostaje się przez membranę kiedy serwatka pompowana jest do systemu UF. Retentat to część nieprzechodząca przez membranę. Permeat serwatkowy: W trakcie ultrafiltracji i diafiltracji białka serwatkowe zatrzymywane są na membranie, a związki takie jak laktoza i minerały o mniejszej masie cząsteczkowej tworzą permeat przenikający przez filtr. Materiał pozostały i zgromadzony po usunięciu białek nazywamy „filtratem” lub „permeatem serwatkowym”. Następnie, po usunięciu minerałów przeprowadza się krystalizację pozostałego roz-
42
Rysunek 3.5. Urządzenie do elektrodializy
43