دانلود مقاله آب پنیر

اختصاصی از فایلکو دانلود مقاله آب پنیر دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
تعریف: آب پنیر whey بخش آبکی و جدا شده از شیر است که معمولا بر اثر اضافه کردن اسید، حرارت دادن یا انعقاد مایع پنیری بدست می‌آید. این ماده غیر شفاف و رنگ آن زرد مایل به سبز است. براساس تعریف ارائه شده توسط فدراسیون بین المللی محصولات لبنی (IDF) تعریف پنیر بصورت زیر آمده است: « پنیر فراورده ای است تخمیری یا تخمیر نشده که بدنبال انعقاد شیر کامل، پس چرخ و مخلوط این مواد بدست می‌آید و حداقل ماده خشک آن 24% است و قسمت جدا شده از آن آب پنیر نامیده می‌شود».
در واقع پنیر از فاز امولسیون ( چربی) و سوسپانسیون مسیلی تشکیل می‌شود. این فاز در برگیرنده مواد محلول در چربی مانند ویتامین‌ها و مواد کلوئیدی همراه با کازئین است در حالیکه آب پنیر شامل فاز محلول شیر است و عمدتا حاوی لاکتوز، پروتئین یا پروتئین محلول یا پروتئین آب پنیر، مواد معدنی محلول، اسیدهای آلی و ویتامین و آنزیم است.
کل ماده جامد آب پنیر معمولا بین 5/6-6 % و BOD آن 32000 یا بیشتر می‌باشد. ترکیبات آب پنیر در جدول زیر آمده است:

جدول 1-1 ترکیبات تقریبی آب پنیر ( درصد)
ترکیبات آب پنیر حاصل از تولید پنیر
ماده خشک کل
آب
چربی
پروتئین
نیتروژن غیر پروتئینی ( NPN)
لاکتوز
خاکستر ( مواد معدنی)
کلسیم
فسفر
سدیم
پتاسیم
کلر
اسیدلاکتیک 4/6
6/93
05/0
55/0
18/0
8/4
5/0
043/0
04/0
05/0
16/0
11/0
05/0

در حدود 30 سال پیش آب پنیر در اروپا و آمریکا بعنوان ضایعات به فاضلاب منتقل می‌شد در صورتیکه می‌تواند برای تغذیه دام و انسان استفاده شود. در سالهای 1973 میلادی با استفاده از تکنولوژی پیشرفته UF و اسمز معکوس آب پنیر در صنایع غذایی، دارو سازی و صنایع شیمیایی کاربرد یافته که عبارتد از:
1- تغلیظ نمودن آب پنیر 2- جدسازی اجزا و ترکیبات شیمیایی آب پنیر
آب پنیر یکی از بزرگترین منابع پروتئین غذایی بوده که هنوز بطور وسیعی خارج از چرخه مصرف انسانی قرار دارد. مقدار تولید آب پنیر در دنیا در سال 1990 تقریبا 120 میلیون تن بوده این مقدار حاوی 7/0 میلیون تن پروتئین با ارزش نسبی بالا است، که برابر پروتئین موجود در تقریبا 2 میلیون تن سویا می‌باشد. در حالیکه هنوز بسیاری از مردم جهان از کمبود مزمن پروتئن رنج می‌برند. از کل این مقدار پروتئین سهم قابل توجه به صورت دور ریز فاضلابی به هدر می‌رود. سهم دور ریز فاضلابی آب پنیر در سال 1990-1989 میلادی 50 درصد بوده است.
جدول زیر مقایسه مقدار تولید آب پنیر و شیر در ایران و جهان را نشان می‌دهد.
جدول 2-1 مقدار تولید آب پنیر در ایران ( میلیون تن)

شیر در دنیا آب پنیر در دنیا شیر در ایران آب پنیر در ایران
1980
1982
1984
1986
19878
1993
1997
2000 460
5/483
4/500
510
516
512
529
560 583/11
843/11
749/12
154/13
990/13
5/15
42/17
812/17 61/2
83/2
52/3
91/4
10/4
35/4
2/4
5/4 21/1
3/1
32/1
48/1
62/1
72/1
74/1
76/1
نخستین استفاده از آب پنیر در تغذیه حیوانات شد و زمانی بود که انسان متوجه شد که نگهداری شیر گرم در پوست تازه گوسفند یا بز باعث می‌شود دلمه و آب پنیر بوجود آید، بز و گوسفند تقریبا 5000 سال پیش از میلاد در بین النهرین اهلی شده اند و از همان زمان دلمه شیر بصورت غذای اصلی استان در آمده پس آب پنیر را در دیگ‌های مسی می‌جوشاندند و از آن یک ماده جامد بدست آمد. این هنر هنوز هم در مناطقی از جهان که چادرنشینان زندگی می‌کنند رواج دارد.
جوانان و سالخوردگان، در مناطقی که آب پنیر به وفور یافت می‌شد از حمام آب پنیر به منظور برطرف کردن چین و چروک‌ها و نرم کردن پوست بطور یکسان لذت می‌بردند. با وجود این بشر آب پنیر را بعنوان یک عامل نشاط بخش تلقی نمی‌کرد بلکه جنبه‌های درمانی هم داشت. استفاده از آب پنیر بصورت کامل در تغذیه انسان به خصوص به منظور درمان بیماریهای مختلف به یونانیان باستان نسبت داده می‌شود. بقراط در سال 460 قبل از میلاد مسیح از آب پنیر برای درمان بیمارهای مختلف توسط پزشکان تجویز شده است. در اواسط قرن 19 با تاسیس بیش از 400 محل عرضه آب پنیر در غرب اروپا در مان با آب پنیر به سطح وسیعی گسترش پیدا کرده است. طی دهه 1940 در اروپای مرکزی با تجویز خوراکی آب پنیر حداکثر 150 گرم در روز به درمان سوء‌هاضمه ، اورمی، نقرس، بیماری کبد و کم خونی و سل مبادرت می‌ورزیدند.
در حال حاضر تکنولوژی به سمتی پیش می‌رود که آب پنیر را برای ساخت انواع محصولات جدید و با جایگزینی آن با ترکیبات گران قیمت مورد استفاده قرار می‌دهند. در عصر حاضر آب پنیر بطور مستقیم و بعنوان یک غذا کمتر مصرف می‌گردد در حالیکه آب پنیر سیال سرشار از مواد غذایی است و در آن تقریبا 52 درصد مواد غذایی شیرکامل بکار رفته برای تهیه پنیر و 73 درصد مواد غذایی شیر پس چرخ وجود دارد. ولی علی رغم این همه مواد غذایی موجود در آب پنیر و تعادل متناسب آنها مسئله پر هزینه نگهداری و گاه خنثی کردن آب پنیر است. آب پنیر باید به محض جمع آوری در اولین فرصت ممکنه تحت فرایند قرار گیرد. زیرا ترکیبات و دمای آن شرایط مناسب رشد و تکثیر سریع باکتریها را فراهم می‌آورد. در صورت عدم انجام عملیات حرارتی باید آن را به سرعت تا دمای تقریبا 5 درجه سانتی گراد خنک نمود، سرما باعث توقف رشد باکتریها می‌گردد.
در نمودار 1-1 نمونه ای از کاربردهای آب پنیر را مشاهده می‌کنید.
نمودار 2-1 فرایندهای قابل انجام بر روی آب پنیر را نشان می‌دهد.

انواع آب پنیر
برحسب اینکه شیر از چه دامی‌بدست می‌اید، چه نوع پنیری تولید شود و تغییرات فرایند چگونه باشد طبقه بندی‌های گوناگونی از آب پنیر بدست خواهد آمد که یک نوع آن مبتنی بر قدرت اسیدی آب پنیر به شرح زیر می‌باشد:
آب پنیر شیرین
با قدرت اسیدی قابل تیتر کردن 2/0-1/0 برحسب اسید لاکتیک و pH برابر 8/5 تا 6/6 می‌باشد. این آب پنیر در واقع از پنیرهایی که توسط آنزیم مابه پنیر ( رنت) منعقد شده اند بدست می‌آید و معمولا pH آن بالاتر از 5 بوده و مقدار کلسیم موجود در آن ناچیز می‌باشد.
آب پنیر اسیدی متوسط:
با قدرت اسیدی قابل تیتر کردن برابر 4/0-2/ 0و PH برابر 5 تا 8/5
آب پنیر اسیدی:
با قدرت اسیدی قابل تیتر کردن برابر 4/ 0تا 6/0 و PH برابر 4 تا 5
آب پنیر اسیدی که در فرایند رسوب دادن کازئین بکمک اسید لاکتیک، کلریدریک و سولفوریک حاصل می‌شود، اثرات مهم و تعیین کننده ای بر روی حلالیت ترکیبات معدنی در آب پنیر دارد.
هر نوع پنیر نوع ویژه ای آب پنیر با قدرت اسیدی معین و pH مشخص تولید می‌کند به جدول 1-2 انواعی از آب پنیرهای بدست آمده از پنیر‌های مختلف مانند چدار، امانال، گرویر، ادام و گورا با یکدیگر مقایسه شده اند و مشخص می‌شود که در آب پنیر شان فقط مقدار کمی‌اسید وجود دارد مگر آنکه آب پنیر حاصل از آنها بطور نامطلوبی حمل یاانبار شود. ولی در مورد سایر پنیر‌های مایع پنیری مانند کامبرت و Picled White نسبتا مقدار اسید آب پنیر شان بالاست. عصاره مایه پنیر کازئین آب پنیری تولید می‌کند که اصولا عاری از اسیدلاکتیک توسعه یافته است. آب پنیر اسیدی سیال بدست آمده از پنیر کاتیج بعنوان یک منبع غذایی برای انسان کمتر پذیرفته شده است. زیرا اسید لاکتیک آن بالا و خشک کردن آن نیز با مشکلاتی همراه است.
ترکیب و ماهیت انواع آب پنیر
پودر آب پنیر استاندارد، سرشار از لاکتوز، پروتئین کل و مواد معدنی است. در مقایسه با پودر حاصل از آب پنیر شیرین پودر بدست آمده از آب پنیر اسیدی دارای لستین کمتر ولی اسید لاکتیک، فسفر، کلسیم، روی، آهن، و مس بیشتری است. کوشش‌های زیادی شده است که بکمک NaoH اسید لاکتیک را در پور آب پنیر اسیدی خنثی سازند اما این کار توصیه نمی‌شود زیرا پر هزینه است و مقادیر زیادی یون سدیم را در زنجیره غذایی وارد می‌کند. مثلا خنثی کردن بخشی از آب پنیر اسیدی با NaoH و رساندن pH آن به 2/5 باعث می‌شود که سطح سدیم در محصول به میزان 55% بیشتر از یک پودر خنثی نشده به میزان 100% بیشتر از پودر شیر پس چرخ برسد. همچنین خصوصیات عامل اسیدی و رایحه آن با NaoH بطور معکوس تغییر پیدا می‌کند. اگر مراقبتهای قبلی و خشک کردن آب پنیر به شکل مناسب انجام شود نیاز به خنثی کردن آب پنیر غلیظ شده از بین می‌رود.
آمینواسیدهای آزاد و پپتیدهای قابل حل، در سطح قابل توجهی در پودر آب پنیر وجود دارند و میزان آنها در پورد آب پنیر اسیدی بیشتر است ( جدول 2-2) این گونه ترکیبات نیتروژنی غیر پروتئینی از شیر کازئین، پروتئین قابل حل عصاره مایه پنیر و یاخته‌های میکروبی مشتق می‌گردند و به آب پنیر سیال وارد می‌شوند و تأثیر بالقوه و مهمی‌بر رایحه و سودمندی محصول دارند.

پروتئین‌های آب پنیر
به ترکیبات پروتئینی که بعد از رسوب کازئین در حضور اسید یا رنین، در آب پنیر باقی می‌مانند، پروتئین محلول یا پروتئین آب پنیر می‌گویند. این پروتئین‌ها از نوع کروی بوده، در مقابل آنزیم مقاوم می‌باشند و در مقایسه با کازئین دارای حالت میسلی نیستند.
ساختار پروتئین نوع دوم و سوم دارند که موجب افزایش حساسیت پذیری آنها نسبت به دناتوراسیون حرارتی می‌گردد. پروتئین‌های آب پنیر شامل:
بتا لاکتوگلوبولین ایمنوگلوبولین‌ها لاکتوز فرین
آلفا لاکتوآلبومین پروتئوز پپتون مواد ازته غیر پروتئینی
بتا لاکتوگلوبولین مهمترین پروتئین آب پنیر است و در فرایندهای جدا سازی و استفاده از پروتئین‌ها دارای مهمترین نقش می‌باشد. مهمترین نوع آن، نوع A است که در pH خنثی یک دیمر تشکیل می‌دهد. این پروتئین در برابر حرارت حساس تر از آلفا لاکتالبومین است و در درجه حرارتهای بیش از 3درجه سانتیگراد دیمر به منومر تجزیه می‌شود.
آلفا لاکتالبومین بدلیل قابلیت هضم و جذب آسان به منظور متعادل کردن پروتئین غذاهای کودکان اضافه می‌شود و در سنتز لاکتوز شرکت دارد و در برابر حرارت از سایر پروتئین‌های آب پنیر مقاوم تر بوده است.
تأثیر حرارت بر روی پروتئین‌ها (دناتوراسیون) یک فرایند دو مرحله ای است. در مرحله اول با ایجاد تغییرات در ساختمان دوم و سوم پروتئین‌ها دناتوراسیون انجام می‌شود و در مرحله دوم مولکولهای پروتئین به یکدیگر اتصال می‌یابند. تأثیر حرارت بر روی پروتئین‌های خالص و یا سیستمی‌متشکل از چندین نوع پروتئین با توجه به اثر متقابل پروتئین‌ها بر روی یکدیگر متفاوت می‌باشد.
نخستین مرحله دناتوراسیون لاکتوگلوبولین تغییر شکل از حالت دیمر به منومر با افزایش دما از 25 تا 40 درجه سانتیگراد می‌باشد. همچنین در دمای بالاتر از 40 درجه چرخش نوری آنها معکوس می‌شود که این تغییر برگشت پذیر است.
از نتایج پژوهشها چنین بر می‌آید که کل مواد جامد) (TS آب پنیر بر دناتوراسیون پروتئین‌ها اثر دارد و هر چه T.S افزایش یابد دناتوراسیون بتا لاکتوگلوبولین‌ها کاهش و دناتوراسیون آلفا لاکتالبومین افزایش می‌یابد.
همچنین افزایش لاکتوز به جهت تشکیل کمپلکس در درجه حرارتهای بالا سبب کاهش دناتوراسیون بتا لاکتوگلبولین و آلفا لاکتالبومین می‌گردد. افزایش کلسیم تا حد 4 mg منجر به کاهش دناتوراسیون پروتئین‌های آب پنیر می‌شود. جدول 3-2 مقدار پروتئین‌ها در آب پنیر و ویژگیهای حرارتی آنها را نشان می‌دهد.
جدول 3-2 مقدار و ویژگیهای حرارتی پروتئین‌های آب پنیر

پروتئین مقدار گرم در لیتر دمای دناتوراسیون حساسیت به ترسیب حرارتی
لاکتالبومین
لاکتوگلوبولین
سرم آلبومین
ایمنو گلوبولین‌ها
پروتئوزپپتون
سایر پروتئین‌ها 7/1-6/0
4-2
4/0-2/0
1-5/0
4/0-2/0
1/0 61
82
66
72 تقریبا پایدار
حساس
بسیار حساس
شدیدا حساس
پایدار

فوائد پروتئین‌های آب پنیر
پروتئین‌های آب پنیر با میزان سیتئین (Cystein) بالا، یک ماده غذایی با کیفیت برای مصرف انسانی می‌باشند. پروتئین‌های آب پنیر از نظر ترپتوفان، لوسین، ترئونین و لیزین نسبت به کازئین غنی تر می‌باشند. و فقط در صد فنیل آلانین آنها کمتر است. این پروتیئن‌ها دارای حداقل قابل قبولی از اسیدهای آمینه گوگرد دار می‌باشند. بطور کلی می‌توان گفت که پروتئین‌های آب پنیر دارای ارزش بیولوژیکی بالایی هستند که در اینجا به برخی از فوائد آن اشاره می‌شود.
1- در ایجاد قدرت بدنی مؤثر است، پروتئین آب پنیر بعنوان بهترین پروتئین استاندارد برای ورزشکاران حرفه‌ای و افرادی که به سختی ورزش می‌کنند شناخته شده است. این افراد در رژیم غذایی روزانه خودشان به پروتئین بیشتری نیاز دارند و در بعضی مواقع دو برابر میزان توصیه شده افراد کم تحرک به پروتئین نیازمندند. بنابر این پروتئین آب پنیر که یک پروتئین طبیعی کامل است یعنی شامل همه اسیدهای آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی می‌باشد، توصیه می‌گردد. نوع اسیدهای آمینه نیز بسیار مهم می‌باشد، زیرا پس از متابولیزه شدن، مستقیما وارد بافت عضلانی می‌شوند و اولین ماده مورد استفاده بدن در طی دوره‌های ورزشی و فعالیتهای بدنی سنگین می‌باشند. به عنوان مثال اسید آمینه لوسین برای ورزشکاران بسیار حائز اهیمت است، زیرا در توقف ساختن پروتئین غضلات و رشد غضلانی نقش کلیدی دارد.
2- در کنترل وزن نقش دارد، مطالعات نشان داده اند که رسیدن و حفظ وزن مطلوب به پیشگیری از عوارض مربوط به چاقی شامل دیابت، سرطان و بیماریهای قلبی کمک می‌کند. پروتئین خالص آب پنیر منبع بدون چربی و کربوهیدارت می‌باشد. این پروتئین کامل کننده یک رژیم غذایی کم کربوهیدات است بنابر این به ثبات سطح قند خون کمک می‌کند و جذب قند خون توسط جریان خون را کم می‌کند. پروتئین اینکار را از طریق کاهش احساس گرسنگی و متعاقبا کاهش ترشح انسولین انجام می‌دهد و به این ترتیب سوخت چربیها در بدن راحت تر انجام می‌گیرد.
3- حفظ سلامت سیستم قلبی – عروقی، پروتئین آب پنیر می‌تواند بعنوان بخشی از رژیم غذایی مغذی نقش مهمی‌داشته باشد. هیپرتانسیون ( افزایش فشار خون) یکی ازعلل اصلی بیمارها و حملات قلبی می‌باشد. مطالعات نشان داده است که پروتئین آب پنیر می‌تواند در مبارزه با هیپرتانسیون به بدن کمک کند. از دیگر عوامل دخیل در بروز بیماریهای قلبی- عروقی افزایش کلسترول خون می‌باشد، مطالعات نشان داده است که پروتئین آب پنیر سطح کلسترون خون را کاهش می‌دهد.
4- کاربرد پروتئین آب پنیر در درمان سرطان، مطالعات نشان داده اند که پروتئین‌های آب پنیر غنی از اسید آمینه ی سیستئین می‌باشد که منجر به کاهش رشد سلولهای سرطانی می‌گردد. محققان دریافتند که کنسانتره پروتئینی آب پنیر منجر به تمام شدن میزان گلوتاتیون سلوهای سرطانی و در نتیجه افزایش حساسیت این گونه سلولها به روشهای درمانی نظیر اشعه و شیمی‌درمانی می‌گردد. علاوه بر این پروتئین‌های آب پنیر سبب تقویت سیستم ایمنی بدن و کاهش خطر بروز بیمارهای عفونی می‌شود.
5- کاربرد پروتئین آب پنیر در تغذیه نوزادان پروتئین‌های آب پنیر حاوی مقادیر زیادی از اجزا شیر مادر می‌باشد و به همین دلیل یکی از اجزا کلیدی است که در محدوده وسیعی از فرمول تغذیه شیر در بکار می‌رود این پروتئین‌ها اغلب به کاهش دل درد و کولیک نوزادان کمک می‌کند. علاوه بر این پروتئین‌های آب پنیر برای مادرانی که نیاز به افزایش میزان پروتئین دریافتی داشته باشند بسیار مفید است.
6- نقش پروتئین‌های آب پنیر در حفظ سلامتی در سالمندی، در سالمندی ماهیچه‌ها تحلیل می‌روند و عوارض منفی و مضر سلامتی افزایش می‌یابند، تغذیه خوب و دریافت مقادیر کافی از پروتئین با کیفیت بالا مانند پروتئین‌های آب پنیر می‌تواند به حفظ قدرت ماهیچه‌ها در طی دوران پیری کمک کند، مخصوصا اگر با ورزش و برنامه تمرینی قدرت بدنی همراه باشد مفید تر است.

مصارف پروتئین‌های آب پنیر
با روشهای رسوب سازی اسیدی- حرارتی پروتئین آب پنیر بصورت غیر طبیعی ( ناتوره شده) بدست می‌آید که دارای قابلیت انطباق کمتری است. پروتئین آب پنیر تازه که به روش حرارتی رسوب کرده دارای ظرفیت آبگیری (WHC) خوبی است و می‌تواند بعنوان جانشین پنیر معمولی در تولید پنیر‌های فراوری شده بکار رود.
پروتئین لاکتالبومین غیر محلول، که در نیوزیلند به طریق حرارتی رسوب کرده و سپس خشک می‌شود، دارای ظرفیت آبگیری کمی‌است و برای مقاصد غیر اصلی مثل تقویت پروتئینی Pasta و حبوبات صبحانه بکار می‌رود. پنیر ریکوتا یک پنیر از پروتئین جدا شده آب پنیر یا رسوب کازئین پروتئین آب پنیر است که بوسیله رسوب سازی حرارتی از آب پنیر شیرین یا مخلوط آب پنیر شیرین و شیر ساخته می‌شود.
پروتئین‌های آب پنیر که به طریق حرارتی راسب شده اند، در فرآیندی بنام آب پنیر سانتری Centri-whey در پنیر نیمه نرم ترکیب می‌شوند. با روش حرارتی، تا حد 93 درصد پروتئین حقیقی آب پنیر رسوب داده می‌شود که بوسیله سانتریفوژ بازیابی شده و با شیر ترکیب شده و باعث می‌شود میزان محصول تا حدود 15 درصد افزایش یابد این تکنیک به طور موفقیت آمیز برای پنیر سخت یا نرم بکار گرفته نشده است و برای پنیر نیمه نرم هم با UF تعویض شده است.
پروتئین‌های آب پنیر که خواص اصلی خود مانند حلالیت، قابلیت ژله ای شدن، لغزش و امولسیون شدن را حفظ کرده اند، می‌توان بوسیله رسوب سازی شیمیایی، تبادل یونی و فرایند غشایی بدست آورد.
استفاده از رسوب سازهای شیمیایی بعلت مقدار زیاد خاکستر و باقیمانده رسوب ساز در پروتئین جدا شده، محدود شده است. پروتئین آب پنیر که با CMC راسب شده در ساندویچ سازی، محصولات آبکی و لغزان بکار رفته است.
تغلیظ شده‌های مرغوب پروتئین آب پنیر که به وسیله تبادل یونی یا فرایند غشایی تهیه شده اند دارای کاربردهای زیادی هستند، جانشین شیر بدون چربی در نان، مارگارین، بستنی، شیرینی جات، پنیر‌های فراینده ای و ماست، بعنوان جانشین تخم مرغ در محصولات طبخ شده ارزان، بعنوان نگهدارنده و پخش کننده در گوشت‌های فرایندی و در غذای کودک خصوصا تغلیظ شده‌های غنی بتالاکتالبومین و برای تقویت نوشابه‌های نرم ( با الکل پائین) و غذاهای سرپایی ( Fast food) با پروتئین مرغوب بکار می‌رود.

روشهای حذف و بکارگیری آب پنیر
در دنیا آب پنیر به شیوه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد وطی آن یا آب پنیر مستقیما به مواد قابل استفاده تبدیل می‌شود و یا طی فرایندهایی به صورت غیر مستقیم به مواد قابل مصرف تبدیل می‌گردد.
الف) موادی که مستقیما از آب پنیر بدست می‌آید:
1- پودر آب پنیر
2- کود
3- خوراک حیوانی ( خوراک اوره لاکتوزیل، خوراک لاکتات آمونیوم، لاکتوز توده ای)
4- پودر لاکتوز کاهش یافته
5- لاکتوز
6- کنسانتره پروتئینی آب پنیر WPC
7- فراوردهای دیگر
ب) موادی که بطور غیر مستقیم از آب پنیر بدست می‌آیند.
طی فرایندهای فرمانتاسیون Bio Mass ، فرایند حرارتی، فرایند فیلتراسیون، الکترودیالیز و تغییر یونی و فرایند جداسازی املاح، مواد گوناگونی جهت مصارف انسانی، حیوانی و گیاهی و صنعتی و در مواردی دارویی از آب پنیر بدست می‌آید که می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
1- انواع پروتئین تک یاخته (SCP)
2- الکل، متانول، استن، بوتانول، آلدئید
3- خوراک انسانی و حیوانی
4- کود گیاهی
5- پودر آب پنیر بدون املاح و با املاح
6- تولید گلوکز، گالاکتوز و لاکتوز تصفیه شده ( لاکتوز USP ) و لاکتوز املاح دار
7- بیشتر فرایندهایی که در حالت مستقیم بدست می‌آید در این حالت نیز بدست می‌آید و موارد دیگر که برای مصارف آزمایشگاهی و دارایی تولید می‌شوند.
فرایندهای تولید مواد از آب پنیر به دو دسته فرایندهای تخمیری و غیر تخمیری تقسیم می‌شوند که طی فرایندهای غیر تخمیری، تنها از طریق تغییرات شیمیایی و فیزیکی در ماهیت آب پنیر مواد آن یا جدا شده یا تبدیل به مواد دیگر می‌شود. روشهای مختلف تغلیظ شامل اواپراسیون، اولترافیلتراسیون، اسمز معکوس جهت تولید محصولات گوناگونی مانند پودر آب پنیر، کنسانتره پروتئینی آب پنیر و بکمک تبلور جهت جداسازی لاکتوز استفاده می‌گردد.
ولی در فرآیندهای تخمینی که بیشتر در بیوتکنولوژی مورد بررسی قرار می‌گیرند،انواعی از میکروارگانیسم‌ها در سوبسترای آب پنیر رشد نموده و با توجه به گونه میکروارگانیسم‌ها و شرایط محیط کشت یک یا چند محصول از این سوبسترا بدست می‌آید،
که می‌توانند، یا مستقیما در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد و یا اینکه به مواد ثانویه دیگری تبدیل گردد.
در آمریکا در حدود 50% از کل آب پنیر تولید شده خشک شده و یا در فرایندهای بعدی مانند پروتئین تغلیظ شده آب پنیر، لاکتوز و دیگر محصولات برای استفاده غذایی انسان و خوراک حیوانی مورد استفاده قرار می‌گیرد و الباقی آب پنیر ، مخصوصا آب پنیر کارخانجات کوچک به عنوان کود در زمینه‌های کشاورزی به مصرف می‌رسد.

کاربردهای آب پنیر
از جمله کاربردهایی که برای آب پنیر می‌توان برشمرد موارد زیر است:
1- تهیه لاکتوز
2- کاربرد آب پنیر در اسیدلاکتیک
3- کاربرد پودر آب پنیر در بستنی
4- تهیه پروتئین تک یاخته ( SCP)
5- تولید نوشابه‌های گاز دار از آب پنیر
6- غنی سازی ارزش غذایی کاه گندم

1- تهیه لاکتوز از آب پنیر
لاکتوز جز اصلی تشکیل دهنده آب پنیر می‌باشد. بنابر این استخراج آن بیشترین اهمیت اقتصادی را داراست برحسب نوع ماده اولیه 2 روش اساسی برای بازیابی لاکتوز وجد دارد که عبارتند از:
الف- کریستالیزاسیون لاکتوز در آب پنیر تصفیه شده
ب- کریستالیزاسیون لاکتوز در آب پنیری که پروتئین آن توسط UF یا بعضی از روشهای دیگر حذف شده باشد.
شکل 1-3 خط تولید لاکتوز را نشان می‌دهد
اول آب پنیر را توسط تبخیر کننده تا غلظت 55% -50 تغلیظ می‌کنند و بعد به تانک کریستالیزاسیون منتقل می‌کنند در این تانک به محلول، دانه‌های کریستالی اضافه می‌کنند سپس محلول حاوی کریستال ‌های تشکیل شده را به سانتریفوژ منتقل می‌کنند تا کریستال‌ها را جدا کنند بعدا کریستال‌های بدست آمده را به صورت پودر خشک کرده وبسته بندی می‌کنند.
مراحل فرایند
الف) کریستالیزاسیون:
برای اینکه کریستالهای لاکتوز به طور ساده و موثری از محلول آب پنیر موجود جدا شود، بایستی فرآیند کریستالیزاسیون را طوری کنترل کرد که اندازه کریستال‌های تشکیل شده از 100 میکرون بزرگتر باشد هر چه اندازه کریستال‌ها بزرگتر باشد جداسازی آنها بهتر انجام می‌گیرد. در واقع میزان تبدیل لاکتوز به لاکتوز تعیین کننده درجه کریستالیزاسیون می‌باشد به این دلیل بایستی سرد نمودن و تغلیظ کردن محلول را، طوری کنترل کرد که میزان تشکیل فرم مطلوب آلفا لاکتوز به نقطه اپیتیمم خود برسد.
لاکتوز در آب پنیر به 2 صورت آلفا لاکتوز و بتا لاکتوز وجود دارد. تناسب نسبی در حدود 40% آلفا لاکتوز و 60 % بتا لاکتوز می‌باشد. در یک محلول فوق اشباع به صورت کریستال در آمده و میزان کریستالیزاسیون با کاهش درجه حرارت محلول افزایش می‌یابد. آلفا لاکتوز به صورت آلفا لاکتوز منوهیدرات کریستالیزه شده که در واقع شکل غیر جاذب رطوبت می‌باشد. تا آنجا که ممکن است وجود لاکتوز در پودر باید به شکل هیدارت کریستالی بوده تا پودر حاصل از خواص عدم جذب رطوبت و غیر مخمری شکل برخوردار شود. وجود لاکتوز آبدار در پودر موجب بروز خواص جذب رطوبت زیاد و در نتیجه مانع مصرف آن می‌گردد.
در طی فرآیند تغلیظ وخشک کردن کنسانتره بخشی از آلفا لاکتوز،کریستالیزه می‌شود با این وجود دو شکل لاکتوز در محلول به صورت متعادل در می‌آید، در نتیجه وقتی بخشی از آلفا لاکتوز به صورت کریستالیزه در می‌آید به منظور برقراری تعادل بین دو حالت لاکتوز بخشی از لاکتوز به صورت آلفا لاکتوز تغییر می‌یابد. تبدیل بتالاکتوز به آلفا لاکتوز را رسیدن (Matur ation) گویند.
میزان رسیدن تحت تاثیر درجه حرارت محلول قرار دارد، مطلوب ترین درجه حرارت جهت رسیدن حدود 30 درجه سانتی گراد می‌باشد و در درجات حرارت بین 5- درجه سانتی گراد فرآیند به میزان فوق العاده کاهش می‌یابد، در نتیجه رسیدن محلول آلفا لاکتوز مجددا به صورت فوق اشباع در می‌آید و فرآیند کریستالیزاسیون تا کم شدن میزان لاکتوز و خارج شدن محلول از درجه فوق اشباع ادامه می‌یابد با این وجود چنانچه محلول را سرد نماییم مجددا حالت فوق اشباع ایجاد می‌شود زیرا حلالیت لاکتوز با کاهش درجه حرارت محلول کاهش می‌یابد.
بدین ترتیب شرایط جهت پیشرفت غنی و سریع کریستالیزاسیون ضد و نقیض بوده و نیاز به تجزیه قابل ملاحظه ای به منظور انتخاب شرایط مناسب جهت کسب حداکثر کریستالیزاسیون می‌باشد.
ب) جدا سازی لاکتوز:
برای جمع آوری کریستال‌های لاکتوز از انواع مختلف سانتریفوژ می‌توان استفاده مناسب برد، به عنوان مثال می‌توان سانتریفوژ و کانتر افقی را نام برد که به طور مداوم یا پیوسته کار می‌کند و برای تخلیه لاکتوز مجهز به نقاله مارپیچی می‌باشد. دو عدد سانتریفورژ به صورت متوالی نصب می‌شود و لاکتوز خروجی از ماشین اول وارد ماشین دوم می‌شود تا جداسازی بهتر انجام گیرد. در حین فرآیند جداسازی- ناخالصی‌ها را بوسیله آب از لاکتوز شستشو می‌دهند، تا خلول محلوص بدست آمده بالا باشد. رطوبت باقی مانده در لاکتوز بعد از مرحله دوم جداسازی حدود 10% است وخلوص لاکتوز بر مبنای مواد جامد خشک 99% می‌باشد.
ج) خشک کردن:
پس از جداسازی مرحله دوم، لاکتوز را در یک خشک کن با بستر شناور خشک می‌کنند معمولا بلافاصله پس از مرحله خشک کردن، کریستال‌ها را با آسیاب پودر کرده و سپس بسته بندی می‌کنند.
تصویر فرآیند تولید لاکتوز را در صفحه بعد مشاهده کنید.

2) کاربرد آب پنیر در اسید لاکتیک
اسید لاکتیک به عنوان اسید آلی و یک محصول تجاری، دارای کاربردهای گوناگونی در صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی می‌باشد. تولید اسید لاکتیک در دنیا سالانه نزدیک به می‌باشد که در حدود 50% از این مقدار توسط فرآیند تخمیری، تولید می‌شود.
این فرآیند تخمیری توسط باکتریهای هموفرمانتاتیو اسید لاکتیک (لاکتوباسیل، لاکتوکوس) از منابع مختلف که دارای قند لاکتوز هستند، انجام می‌شود. یکی از این منابع، آب پنیر می‌باشد که پساب کارخانه جات پنیر سازی است و حاوی مقدار قابل قبولی لاکتوز جهت استفاده در فرآیند تخمیر می‌باشد.
اگر چه امروزه روشهای سنتی تولید در سیستم نا پیوسته، توسط باکتری‌های آزاد متداول می‌باشد اما این روش‌ها دارای محصول دهی پائین و بسیار کندی است. از طرفی باکتری‌های در این روش نسبت به تغییرات دما و PH حساس می‌باشند و دارای بازدهی و کارآیی کوتاه مدت هستند. برای افزایش کارآیی و افزایش مقاومت باکتریها در برابر تغییرات دما و PH می‌توان از روشهای تثبیت سلولی استفاده کرد. همچنین برای افزایش محصول دهی و افزایش سرعت تولید می‌توان از سیستم پیوسته همراه با سلول‌های تثبیت شده استفاده کرد. با توجه به موارد استفاده گوناگون اسید لاکتیک، سالیانه مقادیر زیادی از این اسید و املاح آن وارد آن وارد ایران می‌شود. از طرفی در کشور کارخانجات پنیر سازی زیادی وجود دارد. پس می‌توان از پساب آن به عنوان یک منبع مناسب و ارزان جهت تولید اسید لاکتیک، با روش‌های کم هزینه بیوتکنولوژیکی، استفاده کرد. بدین ترتیب هم می‌توان نیاز صنایع را به این اسید فراهم کرد و گامی‌در جهت خود کفایی برداشت و هم می‌توان از آلودگی محیط زیست جلوگیری نمود.
تولید اسید لاکتیک از آب پنیر:
تهیه تجاری اسید لاکتیک از لاکتوز اولین بار در سال 1936 توسط (N.Y.Norwich) در یک کارخانه انجام گرفت. ظرفیت کارخانه Ib 1000 اسید لاکتیک 22% در روز بود. کازئین راسب شده از آب پنیر در این کارخانه برای خوراک دام، به صورت خشک شده استفاده می‌شد و یا از آن لاکتوز و آلبومین بدست می‌آوردند. پساب شیر از دیگر منابعی است که می‌توان در تولید اسید لاکتیک از آن استفاده کرد. سرشیر از شیر جدا می‌گردد و کازئین با استفاده از اسید هیدروکلریک رسوب داده می‌شود. (اسید هیدروکلریک را می‌توان بعدا بازیابی کرد).
آب پنیر که به این ترتیب آماده می‌شود شامل لاکتالبومین (نوعی پروتئین)، لاکتوز، ویتامین C و نمک‌های معدنی و آب است. این ماده در ساخت اسید لاکتیک به عنوان ماده اولیه و محیط مناسب می‌باشد.
اساس فرآیند تجاری تهیه اسید لاکتیک از آب پنیر مبنی بر تحقیقات دانشمندانی نظیر Rogers و همکاران است. Chapee و دستیارانش در شرکت شفیلد در این زمینه کارهای اساسی انجام دادند. روشی که آنها به کار بردند توسط Burton، Olive در سال 1937 انتشار یافت. شرح چگونگی عملیات در زیر ارائه شده است.
خلاصه فرآیند
آب پنیر پاستوریزه شده بوسیله یک شروع کننده که شامل گونه لاکتوباسیل هموفرمانتاتیو نظیر کازئی بولگاریکوس هلویتوس و غیره می‌باشد، تلقیح می‌شود. در طی فرآیند تخمیر عمل خنثی سازی اسید لاکتیک بدست آمده از لاکتوز متناوبا با استفاده از آهک صورت می‌گیرد. در پایان عمل تخمیر، لاکتالبومین بوسیله حرارت بسته می‌شود. بعد از آنکه با لاکتالبومین فرصت ته نشینی داده شده، محلول کلسیم لاکتات را جدا کرده، بعد از گذراندن از صافی و دمیدن دی کلروکربن، مجددا فیلتر و بخار می‌شود. عمل تبلور دنبال می‌شود، بلورها را شسته، تصفیه کرده و بعد از خشک کردن، می‌توان آن را به عنوان لاکتات کلسیم فروخت و یا آن را به اسید لاکتیک تبدیل کرد.

3- کاربرد پودر آب پنیر در بستنی
کاربرد آب پنیر در بستنی یکی از موارد استفاده پودر آب پنیر یا آب پنیر تغلیظ شده در انواع بستنی می‌باشد در تولید Ice Milk که دارای حدود 30% ماده خشک می‌باشد می‌توان لاکتوز را هیدرولیز نمود و از آب پنیر به جای شیر استفاده نمود. در این صورت:
اولا: شیرینی زیاد می‌شود که در مصرف ساکاروز صرفه جویی خواهد شد.
ثانیا: مساله کریستالیزاسیون لاکتوز و نسج شنی تقریبا منتفی می‌گردد.
با توجه به جداول ترکیبات آب پنیر می‌بینیم که لاکتوز مهم ترین ماده خشک آب پنیر بوده و به تنهایی 80% ماده خشک آب پنیر را تشکیل می‌دهد.
اگر هدف جداسازی و لاکتوز خوراکی باشد باید طوری رفتار کرد که بلورها درشت تر شده و در سانتریفوژ به راحتی جدا شوند.
به دلیل دارا بودن ترکیب بسیار متعادل پروتئین‌های آب پنیر از آن به عنوان یک ترکیب نسج دهنده استفاده زیادی می‌شود که شاید در بستنی نیز آثار مثبتی داشته باشد. از آنجایی که بستنی یک محصول ضروری و مورد نیاز خانواده‌ها نیست و به طور جانبی و تفننی مصرف می‌گردد و در عین حال مصرف کنندگان آن بیشتر کودکان و نونهالانی هستند که نیاز تغذیه ای بیشتری دارند شاید بتوان با جایگزین کردن درصدی پودر آب پنیر یا کنسانتره آب پنیر از نظر کیفی تناسب، و از نظر قیمت کاهشی ایجاد نمود.
فهرست اهداف این فرآیند به صورت زیر می‌باشد:
- بررسی خصوصیات و معایب بستنی و تاثیر آب پنیر در تولید بستنی.
- تعیین میزان بهینه سازی به لحاظ تغییر مورد نظر

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  65  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید