مقاله روش های فرآوری پودر آب پنیر

بخشی از مقاله

چکیده:

آب پنیر محصول جانبی تولید پنیر یا کازئین به دلیل حجم زیاد و ترکیبات مغذی جزء بسیار مهم کارخانه جات لبنی است . به ازاء هر Kg 2-1 تولید پنیر Kg 8-9 آب پنیر به دست می آید. تخمین جهانی تولید آب پنیر در حدود 190 میلیون تن در سال می باشد که از این مقدار تنها %50 مورد فرآیند قرار می گیرد. با وجود این که آب پنیر به دلیل داشتن کاربردهای بسیار در صنعت غذا و دارو می تواند مورد توجه قرار بگیر اما گاهی به عنوان فاضلاب کارخانه جات لبنی تلقی می گردد که به دلیل بار آلی بالایی که دارد مشکلات فراوانی را به دنبال خواهد داشت. لذا می بایست با اتخاذ روش های مناسب در جهت بازیافت این ماده اقدام نموده و تدابیر لازم در این خصوص به کار بست که از آن جمله می توان به واحدهای تولید پودر آب پنیر و تولید کنسانتره پروتئینی آب پنیر با استفاده از کاربرد انواع فیلترهای غشایی و روش های کاهش املاح و خالص سازی پروتئین جهت دستیابی به انواع پودر آب پنیر با درصد متفاوت از املاح, چربی و به ویژه پروتئین - 35، 60، 80 و 90 درصد پروتئین - اشاره نمود.

آب پنیر حاوی %20 کل پروتئین و بیشترین میزان لاکتوز مواد معدنی و ویتامین های محلول در آب می باشد همچنین به دلیل بالا بودن ارزش بیولوژیکی پروتئین های آب پنیر نسبت به پروتئین های تخمه مرغ و گوشت و سویا و کازئین و ماهی و دارا بودن محتوای اسیدهای آمینه ضروری و بالا بودن میزان آن نسبت به تخم مرغ و کازئین و گوشت و سویا از اهمیت ویژه ای در مصرف غذای کودک, غذاهای رژیمی و مصرف ورزشکاران برخوردار می باشد. همچنین آب پنیر علاوه بر خواص تغذیه ای دارای خواص عملکردی بسیاری نیز می باشد, بنابراین از انواع مختلف این محصول می توان در مصرف فراورده های گوشتی, سوپ ها, فراورده های نانوایی, فراورده های قنادی شیرینی و شکلات, انواع نوشیدنی ها و انواع فراورده های لبنی به طور مثال تولید پنیرهای تقلیدی- بستنی و... استفاده نمود. لذا جهت دستیابی به هریک از خواص در محصول موردنظر نیاز به استفاده از کنسانتره و یا پودر آب پنیر با درصد متفاوت از املاح, چربی و به ویژه پروتئین می باشد که با استفاده از روش های متفاوت فرآوری به دست خواهد آمد.

واژه های کلیدی: " آب پنیر" , " فرآوری آب پنیر" , " پودر آب پنیر"

مقدمه:

آب پنیر مایع سبز متمایل به زرد محصول جانبی تولید پنیر یا کازئین به دلیل حجم زیاد و ترکیبات مغذی جزء بسیار مهم کارخانه جات لبنی است . به ازاء هر Kg 2-1 تولید پنیر Kg 8-9 آب پنیر به دست می آید. تخمین جهانی تولید آب پنیر در حدود 190 میلیون تن در سال می باشد که از این مقدار تنها %50 مورد فرآیند قرار می گیرد. با وجود این که آب پنیر به دلیل داشتن کاربردهای بسیار در صنعت غذا و دارو می تواند مورد توجه قرار بگیرد اما گاهی به عنوان فاضلاب کارخانه جات لبنی تلقی می گردد که به دلیل بار آلی بالایی که دارد مشکلات فراوانی را به دنبال خواهد داشت. . COD=100000mg/L و 300mg/lit oxygene = BOD5 - جهت تجزیه در محیط زیست نیاز به اکسیژن زیادی دارد - 2 - ، . - 10 لذا بایستی با اتخاذ روش های مناسب در جهت بازیافت این ماده اقدام نموده و تدابیر لازم در این خصوص به کار بست که از آن جمله می توان به واحدهای تولید پودر آب پنیر تولید لاکتوز و تولید کنسانتره پروتئینی آب پنیر و ...... اشاره کرد.

تاریخچه: آب پنیر حدود 3000 سال پیش کشف شد. به جز قرن 17 و 18 که آب پنیر به عنوان درمان استفاده می شد عمدتا آب پنیر به عنوان یک ماده زائد کارخانه جات لبنی مورد توجه قرار می گرفت بنابراین به عنوان ارزان ترین فاضلاب شناخته شد. در قرن 20 قوانین مانع از دفع آب پنیر فرآیند نشده شد. در همان زمان شناسایی ارزش ترکیبات آب پنیر شدت گرفت. دانش جدید راز پروتئین های آب پنیر و بقیه اجزاء آن را حل کرد و ارزش تغذیه ای و عملکردی آن را منتشر کرد. به طور همزمان توسعه تکنولوژی از این دانش بنیادی بهره برداری کرد و نحوه فرآوری آب پنیر آشکار شد، با کامل شدن تکنولوژی تولید عمق پیشرفت مابین دهه 1980 و 1990 اتفاق افتاد و تا به امروز ادامه یافت . - 10 -

اهمیت پروتئین های آب پنیر:

·    آب پنیر حاوی %20 کل پروتئین و بیشترین میزان لاکتوز مواد معدنی و ویتامین های محلول در آب می باشد.

·    بالا بودن ارزش بیولوژیکی پروتئین های آب پنیر نسبت به پروتئین های تخمه مرغ و گوشت و سویا و کازئین و ماهی.

·    بالا بودن خواص تغذیه ای وعملکردی بسیار.

·    دارا بودن محتوای اسیدهای آمینه ضروری و بالا بودن میزان آن نسبت به تخم مرغ و کازئین و گوشت و سویا.

·    بالا بودن اسید های آمینه گوگرد دار - متیونین - سیستئین - نسبت به گوشت و کازئین.

در طول 25 سال گذشته بیشترین محدودیت در استفاده وسیع از پروتئین های آب پنیر به دلیل تناقض و عدم اطمینان از عملکرد آن ها در سیستم های مواد غذایی بوده است. این چالش باعث شناخت بهتر اساس مولکولی آب پنیر گردید و از طریق کاربرد علم مدرن و تکنولوژی سبب بهره برداری از این دانش گردید. تحقیقات در سراسر جهان در آمریکا، استرالیا، نیوزلند و اروپا برای فهم بهتر صرف گردید: - - i اثر گرما و فرآیند برشی بر روی عملکرد پروتئین آب پنیر. - - ii تنوع در اجزاء کوچکتر و بزرگتر آب پنیر و تعامل بین آن ها و اثر دوره ای و فرآیند نمودن بر روی عملکرد. - - iii رفتار فیزیکی و شیمیایی اجزاء کلیدی عملکردی - پروتئین و لیپید و مواد معدنی - در آب پنیر - 3، 9، . - 10

عملکرد این محققان و سایرین منجر به ایجاد زیربنایی برای ایجاد اطمینان و ثبات در محصولات با پایه آب پنیر گردید که این روزها به عنوان استاندارد قرار داده شده است 5 - ، 10، . - 12 همگام با پیشرفت در زمینه ی فرآوری آب پنیر مایع، پیشرفت در زمینه ی حذف آب از آب پنیر نیز حاصل گردید، به ویژه در زمینه ی روش اسپری درایر، همچنین توسعه و پیشرفت مهندسی به ویژه در زمینه ی خشک نمودن آب پنیر و کنسانتره آب پنیر و پرمیت به وسیله اسپری درایر های طویل یک و دومرحله ای و خشک کن های فیلتردار آشکار شد. تحولات کلیدی خشک کن ها شامل:

- i - بهبود بستر سیال و پیشرفت روش ها برای ایجاد تراکم - agglomeration - منجر به تولید پودرهای با حلالیت بالا و قابلیت پخش پذیری بالا و جریان آزاد گردید.

- ii - راندمان انرژی منجر به انجام عملیات مقرون به صرفه تری گردید.

- iii - شیوه های جدید خشک کردن مایعات چالش برانگیز حاصل شده از آب پنیر فرآیند شده - به طور مثال پرمیت ناشی از عملیات فیلتراسیون - 10 - ، 13، . - 14

مواد و روش ها:

انواع محصولات پودر آب پنیر شامل موارد ذیل می باشد:

·    پودر آب پنیر کامل - - whole whey powder

·    پودر آب پنیر بدون املاح - - Demineralized - Desalinated whey powder

·    پودر کنسانتره پروتئین آب پنیر - %35-30 - WPC

·    پودر کنسانتره پروتئین آب پنیر %60-50 - WPC -

·    پودر کنسانتره پروتئین آب پنیر %80-70 - WPC -

·    پودر ایزوله پروتئینی آب پنیر - %85 < - WPI

روش های خالص سازی پروتئین آب پنیر با استفاده از فیلترهای غشائی به شرح ذیل می باشد: جداسازی غشائی - - Membrane separation که شامل روش های NF - RO - UF - DF - MF می باشد. ترکیب کنسانتره پروتئین آب پنیر به خصوصیات غشاء - تعداد دفعات فیلتراسیون - و استفاده از آب بستگی دارد. کاربرد اصلی اسپری درایر در کارخانه جات پنیر در واقع خشک کردن آب پنیر است. آب پنیر به عنوان یک ماده ی خام برای انجام فرآیندهای بعدی رفتار و مراقبتی شبیه شیر نیاز دارد.

روش پیشنهادی شامل:

·    سرد کردن آن تا زیر 10œC بلافاصله بعد از خروج آب پنیر از پنیر برای کاهش فعالیت باکتریایی می باشد.

·    همچنین قویا توصیه شده است که اصطلاحا خورده های پنیر به وسیله ی کلاریفایر و چربی اضافه به وسیله ی سانتریفوژ کردن از آب پنیر حذف گردند، به این دلیل که باقی مانده ی هردو در انجام فرآیند بعدی تاثیر می گذارند. کوتاهی در انجام عملیات باعث بالا رفتن اسیدیته و کاهش کیفیت محصول نهایی خواهد شد و باعث ایجاد مشکلاتی در طول خشک کردن می گردد.

·    پاستوریزاسیون

·    تغلیظ سازی به وسیله ی اوپراتورهای تحت خلا

·    خشک نمودن به وسیله ی فرآیند اسپری درایینگ و کریستالیزاسیون . - 13 -

خشک کردن بیشتر این محصولات دشوار است و به تکنولوژی ها و تجهیزات خاصی احتیاج دارد. انواع گوناگونی از اسپری درایرها در خشک کردن آب پنیر مورد استفاده قرار می گیرند؛ از ساده ترین نوع خشک کردن تک مرحله ای - SDP - تا دو مرحله ای و حتی سیستم های خشک کن سه مرحله ای - SDI, CDI, MSD,TFD - و نهایتا تا .FMD انتخاب نوع خشک کن برای محصول مورد نظر بستگی به کیفیت نهایی محصول دارد؛ به عبارت دیگر محصول پیچیده تر و با کیفیت بالاتر نیازمند خشک کن پیچیده تری است . - 13 -

خط اصلی برای انجام فرآیند بر روی آب پنیر تغلیظ نمودن و خشک نمودن به وسیله اسپری درایر برای تولید پودر آب پنیر می باشد، کیفیت بر اساس نوع فرآیند و تجهیزات می باشد، پودری با دارابودن حالتی بین پودر غبار مانند جاذب رطوبت - هیگروسکوپیک - و پودر با دانه های ریز غیر کلوخه ای. تولید پودر آب پنیر با چربی و پودر آب پنیر بدون املاح با تکنولوژی و تجهیزات یکسان انجام می پذیرد . - 13 - روش تولید پودر آب پنیر کامل: ابتدا آب پنیر پاستور می گردد و خورده های کازئین و چربی در صورت زیاد بودن جدا می گردند. خورده های کازئین به وسیله جداکننده های سانتریفوژی و صافی های چرخان و چربی ها نیز به وسیله جداکننده سانترریفوژی جدا می شوند.

برای خشک کردن بایستی ماده خشک از حدود 6 تا %45 توسط اوپراتور تغلیظ شود. سپس آب پنیر تغلیظ شده به روش خشک کن پاششی خشک می شود. این روش آسان است، اما به دلیل نیاز به فرایند حرارتی به وسیله ی اوپراتور مصرف انرژی بالا می باشد، همچنین میزان محتوای خاکستر و لاکتوزی که در کنسانتره باقی می ماند زیاد است، علاوه بر این عملیات حرارتی می تواند خصوصیات اجزاء آب پنیر به خصوص ویژگی های عملکردی و تغذیه ای پروتئین ها را تغییر دهد. با این وجود پودر آب پنیر یک ترکیب کامل از لاکتوز، چربی، پروتئین، مواد معدنی و غیره می باشد 3 - ، . - 4 روش تولید آب پنیر بدون املاح: ابتدا آب پنیر پاستور می گردد و خورده های کازئین و چربی در صورت زیاد بودن جدا می گردند. خورده های کازئین به وسیله جداکننده های سانتریفوژی و صافی های چرخان و چربی ها نیز به وسیله جداکننده سانترریفوژی جدا می گردند. سپس آب پنیر وارد یک