Technologia: Serki bez odczerpywania serwatki

Podstawowym asortymentem oferty mlecznych przetworów na rynku polskim są twarogi i serki twarogowe. Szacuje się, że średnio 1/5 wydatków poniesionych na mleczne produkty stanowią koszty związane z zakupem przetworów twarogowych. Popularność tych produktów jest efektem tradycji, przyzwyczajeń konsumenta i dostępności cenowej. Spożycie twarogów w Polsce jest wyższe w porównaniu do pozostałych państw Unii Europejskiej, co przekłada się na istotny wkład tej grupy produktów w dochód zakładów mleczarskich działających na terenie naszego kraju.

Tradycyjny proces produkcji twarogu oparty jest na koagulacji kwasowej białek mleka, gdzie obecność kwasów uzyskiwana jest poprzez rozwój mezofilnych bakterii fermentacji mlekowej. W efekcie koagulacji białka tworzą skrzep, który w kolejnym etapie jest krojony i dogrzewany w celu uzyskania masy twarogowej. Otrzymaną masę twarogową separuje się od serwatki (odczerpuje się serwatkę), następnie formuje, prasuje, chłodzi i pakuje. Uzyskana serwatka kwasowa jest produktem ubocznym (odpadowym), w skład wchodzi około 60% składników suchej masy mleka, w tym składników cennych żywieniowo dla organizmu człowieka. Wartość odżywcza serków twarogowych zależy bezpośrednio od technologii produkcji, a w szczególności etapu obróbki termicznej oraz metody koagulacji. Najwyższą gęstość żywieniową twarogu uzyskuje się metodami, które pozwalają na zatrzymanie w skrzepie jak największego udziału białek serwatkowych. Ogrzewanie mleka w temperaturze powyżej 70°C powoduje denaturację białek serwatkowych, przede wszystkim ß-laktoglobuliny i α-laktoalbuminy, a także ich polimeryzację oraz interakcje z micelami kazeinowymi. Termiczne kompleksy białkowe wydzielane są z mleka w czasie procesu koagulacji (wytrącaniu kwasowym białek mleka). Najczęściej stosowaną metodą separacji serwatki jest metoda wirówkowa, z użyciem materiałów filtracyjnych lub perforowanych – jest to niestety metoda o najniższej skuteczności odzyskiwania białek mleka z surowca (na poziomie 75%).

Efektywniejszą pod tym względem metodą odczerpywania serwatki jest technika ultrafiltracji, która pozwala na odzyskanie nawet do 99% białek z surowca do masy serowej. Na etapie koagulacji z powodzeniem stosowana jest również metoda wapniowo-termiczno-kwasowa. Metoda ta polega na wzbogacaniu surowca (mleka) w jony wapnia (chlorek wapnia), następnie realizacji wysokiej pasteryzacji mleka (95°C) i przeprowadzeniu koagulacji białek w procesie ukierunkowanej fermentacji mezofilnej. W efekcie końcowym ta metoda koagulacji pozwala na etapie odczerpywania serwatki podwyższyć poziom odzyskania białek do ok. 80%. Serki twarogowe produkowane z mleka wzbogaconego w jony wapniowe i poddanego wysokiej obróbce termicznej wykazują wyższą wartość żywieniową w porównaniu do uzyskanych metodą tradycyjną. Zwiększony udział białek serwatkowych w masie twarogowej, ale także udział jonów wapnia i magnezu, wpływają na skład chemiczny i w konsekwencji na cechy fizykochemiczne, sensoryczne i żywieniowe produktu finalnego. Coraz większe zastosowanie, ze względu na wykorzystanie białek serwatkowych surowca w procesie koagulacji, ma enzym transglutaminaza. Wszystkie opisane metody wytrącania białek mleka konkurują ze sobą w kwestii stopnia odzysku białek serwatkowych i innych cennych żywieniowo składników mleka traconych wraz z odczerpywaną serwatką. Serwatka, ze względu na skład, stanowi wysokie zagrożenie środowiskowe. Średnie pięciodniowe biochemiczne zapotrzebowanie na tlen dla serwatki wynosi 40 000 g O2/l, podczas gdy ogólnie dla ścieków mleczarskich wartość ta średnio wynosi 1500 g O2/l. Obciążenie środowiska tym produktem odpadowym wiąże się z degradacją naturalnych ekosystemów, dlatego konieczne jest poszukiwanie nowych rozwiązań technologicznych ukierunkowanych na minimalizację produkcji serwatki lub na jej środowiskową neutralizację.

Jedną z najciekawszych propozycji, modyfikujących proces produkcji serków twarogowych, jest technologia eliminująca etap odczerpywania serwatki po koagulacji białek mleka. W efekcie nie produkuje się odpadu, którym jest serwatka, a co za tym idzie nie pozbywa się cennych dla organizmu człowieka składników: białek serwatkowych i mineralnych. Efekt ten można uzyskać poprzez zwiększenie zawartości suchej masy w mleku przerobowym, co jednocześnie pozwala na zwiększenie zdolności produkcyjnej zakładu. W celu minimalizacji zjawiska synerezy i zwiększenia stabilności układu w układzie suchej masy należy uwzględnić udział hydrokoloidów. Zwiększenie zawartości suchej masy można osiągnąć kilkoma metodami. Podstawową jest dodatek odpowiedniej ilości proszku mlecznego lub regeneracja proszku mlecznego określonym udziałem wody. Inny sposób to częściowe zastąpienie proszku mlecznego frakcjami białek mleka lub hydrokoloidami spożywczymi. Dobór proszku mlecznego lub frakcji białek mleka powinien odbywać się na podstawie cech hydratacyjnych (wodochłonnych) oraz skutków sensorycznych w produkcie finalnym. Obróbka termiczna prowadzona na proszkach mlecznych przekłada się na ich właściwości strukturotwórcze. Najwyższe właściwości technologiczne wykazują proszki nisko- i średniodogrzewane, które zachowują największą zdolność do stabilizacji struktury masy twarogowej. Dobór i proporcja mleka w proszku i frakcji białek mleka bezpośrednio przekładają się na maskowanie posmaku proszku mlecznego w produkcie finalnym. Mieszanki proszków białek mleka tworzyć można na bazie szerokiej oferty kazeinianów, białczanów, serwatki, koncentratów lub izolatów białek mleka.