Kuidas toodetakse vadakuvalku: farmist sinu šeikerini

Sissejuhatus vadakukontsentraadi tootmisse

Vadakuvalk on juustutootmise kõrvalsaadus ja üks kvaliteetseimaid loomse valgu allikaid. Selle tootmine ja koostis erineb sõltuvalt kasutatud meetoditest, mis mõjutab selle toiteväärtust ja valgu struktuuri, rasvasisaldust ja isegi maitset.

Sõltuvalt astme liigist ja tehnoloogilise töötluse liigist võib tekkida neli vadakukontsentraadi tüüpi, mida sporditoitumises kasutatakse kõige sagedamini sulle tuttava valgupulbri lõpptoodangu valmistamiseks. Need on vadakukontsentraat, vadakuisolaat, vadakuhüdrolüsaat, selge (clear) vadakuisolaat. Ettekujutamiseks – 1 kg vadakukontsentraadi pulbri tootmiseks kulub rohkem kui 160 kg vadakulahust.

Esimene samm: vadaku eraldamine piimast

Vadakuvalgu tootmine algab lehmapiima pastöriseerimisega, et see vabastada kõikidest soovimatutest bakteritest. Pastöriseerimise ajal viiakse piim keemispunkti (70–80 °C) ja seejärel kohe jahutatakse temperatuurini 4°. Pärast pastöriseerimist jääb piima umbes 20% vadakuvalku ja 80% kaseiini.

Selle protsessi võtmesamm on ensüümi kümosiin kasutamine, mida tuntakse ka reniinina, mis on hädavajalik enamiku juustuliikide valmistamiseks. Kümosiini ülesanne on koaguleerida ehk hüübitada piim ja eraldada nii kaseiini tahked ja vedelad osakesed piima vedelast osast.

Kümosiini toime on seega suunatud kaseiinile, konkreetsemalt selle variandile kappa-kaseiinile, mis paikneb piimamitsellide pinnal. Kui kümosiin lõhustab teatud sidemeid kappa-kaseiinis, toimub mitsellide struktuuri muutus, mis viib piimavalkude, eelkõige kaseiini, kokku kogunemiseni tahketesse osakestesse. Pärast koagulatsiooni tekivad kaseiini tahked osakesed, millest valmistatakse juustu, ja need eraldatakse vedelast osast, mida tuntakse vadakuna. Vadak sisaldab vadakuvalke, laktoosi, vitamiine ja mineraalaineid ning seda töödeldakse edasi vadakuvalkude tootmiseks.

Allikas: foodunfolded.com

Teine samm: vadakuvalkude puhastamine

Järgmine samm on vedela vadaku eelpuhastamise protsess, mille käigus tagatakse lõpptoote kvaliteet ja puhtus. Eelpuhastamise protsess hõlmab tavaliselt kahte faasi:

Rasvade ja tahkete ainete eemaldamine: Kõigepealt tuleb vadakust eemaldada rasvad ja tahked ained. See toimub tavaliselt tsentrifuugimise või mikrofiltreerimise abil. Eesmärk on saada võimalikult puhas vadakulahus.

Laktoosi ja mineraalainete eemaldamine: Vadak sisaldab suures koguses laktoosi ja mineraalaineid. Vadakuvalgu tootmiseks tuleb neid komponente vähendada, mis toimub sageli ultrafiltreerimise abil. Ultrafiltreerimine võimaldab eemaldada need väikesed molekulid, samal ajal kui valgud jäävad lahusesse.

Allikas: agropur.com

Kolmas samm: vadakuvalkude kontsentreerimine

Pärast soovimatute komponentide eemaldamist kontsentreeritakse vadakus olevad valgud. See protsess toimub tavaliselt mitme meetodi (või nende kombinatsiooni) abil, sõltuvalt sellest, kui puhas peab protsessist tekkiv valgukontsentraat olema ja millist toodet soovitakse saada. Kasutada võib ultrafiltreerimist, diafiltreerimist, mikrofiltreerimist, nanofiltreerimist, elektrodialüüsi, pöördosmoosi, ristvoolulist mikrofiltreerimist (CFM – Cross Flow Microfiltration), ioonivahetust või hüdrolüüsi.

Meetodeid võib kasutada ka järjestikku, eesmärgiga näiteks vähendada võimalikult palju rasva jääkprotsenti kontsentraadis või säilitada võimalikult palju valgustruktuuri terviklikkust. Igal nimetatud valgu kontsentreerimise meetodil on oma spetsiifilised eelised ja puudused ning neid kasutatakse erinevat tüüpi toodete jaoks.

Sporditoitumises kasutatava vadakuvalgu standardses tootmises kasutatakse enamikul juhtudel membraanfiltreerimist (nt ultrafiltreerimist, ristvoolulist mikrofiltreerimist) vadakukontsentraadi tootmiseks. Kui protsessis kasutatakse ka ioonivahetuse meetodit, tekib vadakuisolaat. Vadakuhüdrolüsaadi tootmisel valitakse ioonivahetuse asemel keemiline protsess, mida tuntakse ensümaatilise hüdrolüüsina. Selge valgu tootmine kombineerib filtreerimist, ioonivahetust ja hüdrolüüsi.

Nende tehnoloogiliste protsesside tulemuseks on vedel kontsentreeritud valkude lahus, mis moodustab aluse toodetele

• Vadakukontsentraat (WPC): Lühendiga WPC kaasneb sageli number 75, 80. See number väljendab valgusisaldust 100 g puhta tooraine kohta. Rasvaprotsent jääb vahemikku 6–8%.
• Vadakuisolaat (WPI) / selge vadakuisolaat: Valgusisaldus isolaatides ulatub tavaliselt üle 90%. Rasvasisaldus jääb umbes 1–2% juurde koos minimaalse süsivesikute kogusega.
• Vadakuhüdrolüsaat: Valgusisaldus hüdrolüsaatides jääb vahemikku 75–80% 100 g puhta tooraine kohta. Neil on aga parim biosaadavus ja kiireim seeditavus.

Lahus liigub seejärel neljandasse faasi, kus toimub kuivatamine. Aga enne kui sinnani jõuame, tuletagem meelde kasutatavate meetodite põhiteavet.

Ultrafiltreerimine (UF) kasutab väikeste pooridega membraane valkude eraldamiseks väiksematest molekulidest, nagu laktoos, mineraalained ja vesi. Valgud jäävad tänu oma suuremale molekulmassile membraani ühele küljele, samal ajal kui väiksemad molekulid läbivad selle.

• Eelised: tõhus valkude eraldamine väiksematest komponentidest; säilitab valkude funktsionaalsed ja toitainelised omadused; laialdaselt kasutatav ja skaleeritav meetod.
• Puudused: membraani ummistumise risk, mis nõuab regulaarset puhastamist ja hooldust; võib olla kulukas suurte mahtude või väga kontsentreeritud lahuste puhul.

Ristvooluline mikrofiltreerimine (Cross-Flow Microfiltration) on tehnoloogiliselt arenenum meetod ja selle kasutamine tagab lõpptoote kõrgema kvaliteedi ja puhtuse. Protsessi käigus voolab vedelik paralleelselt membraanipinnaga, mitte otse läbi selle. See vähendab membraani ummistumise riski, sest suuremad osakesed „uhutakse” pidevalt membraani pinnalt eemale.

• Eelised: vähem altim ummistumisele ja membraani kattumisele kui traditsiooniline filtreerimine; tõhus suuremate osakeste, nagu rasvad ja bakterid, eraldamiseks; parem valkude struktuuri ja funktsionaalsuse säilitamiseks.
• Puudused: kõrgemad seadmete ja hoolduse kulud; vähem tõhus valkude eraldamiseks väiksematest molekulidest kui ultrafiltreerimine.

Ioonivahetus lisatakse protsessi, kui tulemuseks peab olema vadakuisolaat. Tegemist on protsessiga, mis eraldab selektiivselt spetsiifilisi valgu komponente. Toores vadak juhitakse läbi kolonni, mis kogub valgud ja eraldab need nende üldise laengu erinevuste alusel. Ülejäänu (laktoos ja mineraalained) loputatakse ära ja töödeldakse edasi teiseks komponendiks. Ioonivahetus kogub kõik funktsionaalsed ja toitainelised valgud vadakus, sealhulgas bioaktiivsed valgud, nagu immunoglobuliinid ja laktoferriin. Saadud vadakuvalgul on seetõttu vähem rasva ja laktoosi kui vadakukontsentraatidel ning see lahustub ka paremini.

• Eelised: väga selektiivne spetsiifiliste valkude suhtes; tõhus lisandite eemaldamisel.
• Puudused: võib denatureerida mõningaid valke; nõuab iga valgutüübi jaoks spetsiifilisi tingimusi.

Allikas: agropur.com

Hüdrolüüs on biokeemiline protsess, mille käigus vadakukontsentraadi pikad aminohappeahelad lagundatakse lühemateks peptiidiahelateks. Hüdrolüüsi tehakse ensüümide, hapete või leeliste abil. Ensümaatiline hüdrolüüs on kõige sagedamini kasutatav meetod, kuna see on spetsiifilisem ja valkudele säästlikum.

Hüdrolüüsi kestus võib olla erinev ja mõjutab valkude lagunemise määra ja lõpptoote omadusi.

• Eelised: parandab valkude seeditavat kättesaadavust ja bioloogilist aktiivsust; vähendab mõne valgu allergeenset potentsiaali; võimaldab luua spetsiifilisi peptiide sihitud funktsionaalsete omadustega.
• Puudused: võib tekkida valkude denaturatsioon (struktuuri muutus), mis mõjutab nende funktsionaalseid omadusi; hüdrolüüsi protsess võib olla kulukas ensüümide või kemikaalide vajaduse tõttu; võimalikud muutused lõpptoote maitses ja lõhnas.

Väga populaarne töötlusvorm on nn selge vadakuisolaat (Clear Whey Isolate), mida toodetakse hapestamise ja vadakuvalgu puhastamise teel madala pH juures. Valku sageli täiendavalt hüdrolüüsitakse, et saavutada kõrgem biosaadavus peptiidsidemete lagundamise ja lühendamise kaudu. Lihtsustatult öeldes võib ette kujutada, et valgud „eelseeditakse” juba protsessi käigus.

Kõrgemate tehnoloogiliste protsesside astmete ülesanne on peaaegu täielikult eemaldada liigne rasv ja süsivesikud ning saavutada nii kõrgem valgusisaldus 100 g puhta pulbri kohta. Peptiidsidemete märkimisväärne lühendamine võimaldab valgupeptiidide kergemat imendumist verre. Selge valk. Selge valgu puhul on sul eelis, et see ei maitse nagu piim ja värskendab suurepäraselt.

Ultrafiltreerimine, ristvooluline mikrofiltreerimine ja ioonivahetus on füüsikalised meetodid, mis keskenduvad valkude eraldamisele molekulide suuruse alusel. Seevastu hüdrolüüs on keemiline protsess, mis muudab valkude enda struktuuri. Meetodi valik sõltub lõpptoote soovitud omadustest ja tootmisprotsessi spetsiifilistest vajadustest.

Neljas samm: vedeliku muutmine pulbriks

Kuivatamisprotsess vadakukontsentraadi tootmisel on võtmefaas, mille käigus muudetakse vadaku vedel vorm pulbriliseks tooteks, mis sobib pikaajaliseks säilitamiseks, lihtsaks jaotamiseks ja võimalikuks edasiseks töötlemiseks (nt maitsestamine). Kõige laialdasemalt kasutatav meetod on pihustuskuivatamine (spray drying).

See tehnoloogiline protsess hõlmab kontsentreeritud vedela vadaku pihustamist kuuma õhku kuivatuskambris. Veemolekulid aurustuvad kontsentraadi tilkadest kiiresti, mille tulemusel tekib pulberprodukt. Pihustuskuivatamine võimaldab kiiret ja tõhusat veemolekulide aurustumist ja säilitab valkude kõrge kvaliteedi. See protsess on soojusregulatsiooni suhtes tundlik, seetõttu jälgitakse temperatuuri ja niiskust pidevalt rangelt, et vältida valkude termilist denaturatsiooni.

Lõppfaasis kaalub automaatne pakkimisseade pulbri kottidesse, kõige sagedamini 25 kg kaupa, ja see ladustatakse. Ekspordiks pannakse kotid alusele ja valmistatakse ette transpordiks tehasesse, mis on spetsialiseerunud maitsestamisele ja ümberpakkimisele tarbijapakenditesse.

Allikas: proteinfactory.com

Viies samm: maitsestamine, tootmine ja pakkimine

Viiendas sammus toimub sekundaarne töötlemine. Sisendina on tegemist valge maitsestamata pulbriga ja väljundina saab valk kuju, mida tunneme – see on maitsestatud, magustatud, sellel on värv ja see on pakendatud tarbijapakendisse, kõige sagedamini kottidesse või purkidesse väga erinevates grammides alates 400–2000 g.

Maitsestamine ja magustamine

Sinu lemmikmaitset valgul tagavad kas kunstlikud või looduslikud aroomiained, värvained ja magusained. Selleks, et kõik komponendid seejärel hästi šeikeris seguneksid, on sageli vaja lisada ka täiesti kahjutut letsitiini (kõige sagedamini soja- või päevalille-). Mõnel juhul lisatakse valkudele ka paakumisvastane aine – nt ränidioksiid, mis hoiab ära tükkideks kokkukleepumise või vähendab vahutamist selge vadakuisolaadi puhul.

Kõik maitsestavad komponendid lisatakse valgule kindlas vahekorras vastavalt brändi arendusosakonna eelistustele, kes proove parima maitse otsimise käigus pidevalt maitsevad ja testivad – vähemalt peaksid seda tegema. Kui maitse ja lahustuvus sobivad, algab tootmine.

Tootmine ja pakkimine

Peamine tooraine ja maitsestavad komponendid visatakse siis sõna otseses mõttes nn homogenisaatorisse, mida võib ette kujutada kui suurt mikserit. Erinevates suundades pöörlemine tagab, et saadud puistesegu on tõesti homogeniseeritud ja kõik lisatud komponendid segunevad hästi puhta vadakupõhjaga. Nii tagatakse, et iga valgudoos pakendis maitseb ühtemoodi, kui see segatakse soovitatud koguse vee või piimaga. Homogenisaatorist pakendatakse segu seejärel tarbijapakenditesse vastavalt valitud grammidele. Seejärel asetatakse toode uuesti alusele ja veetakse brändi lattu. Laost saadetakse see pärast internetitellimust välja, pakitakse ja veetakse väljastuspunkti või sinu koju sinu valitud teenusega.

Allikas: homogenizer.cz

 

Kokkuvõte: vadakuvalkude valik ja kvaliteet

Valdava enamiku vadakuvalkude aluseks on vadaku kontsentraat, isolaat, selge isolaat või hüdrolüsaat. See alus on kvaliteedilt täiesti identne või väga sarnane. Väga kõrged standardid selle tooraine tootmisele ja kvaliteedile kehtivad nimelt kõikidele peamise tooraine tootjatele ühtviisi. Ja just sellepärast maitsevad erinevate brändide piimad ka ühtemoodi või väga sarnaselt ning nende toiteväärtuse koostis on sarnane.

Põhjuseks on see, et esmane põllumajandus, eriti piimatööstus, ja selle tooted on üks kõige olulisemaid ja kõige rangemini kontrollitud sektoreid kogu Euroopa Liidus ning lõpptoote kvaliteet on selgelt määratletud ja standarditud.

See ei kehti aga teisese töötlemise kohta maitsestatud vadakuvalkude tootmisel, mille käigus lisatakse väga kvaliteetsele toorainele maitsestavaid koostisosi, mille kvaliteet on erinev ja sageli madalam. Peamiselt on tegemist kunstlike magusainete, lõhna- ja maitseainetega ning värvainetega.

---

Allikad:

1. Hilton C. Deeth and Nidhi Bansal (2019) Whey Proteins: From Milk to Medicine ISBN 978-0-12-812124-5
2. Protein hydrolysis. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B978008100596521755
3. How whey protein is made. https://www.agropur.com/us/news/how-whey-protein-is-made
4. Whey protein concentrate and isolate. https://www.spxflow.com/assets/pdf/spx-flow-whey-protein-isolate-concentrate-612-gb.pdf
5. What is whey protein. https://agnroots.com/blogs/articles-info/what-is-whey-protein
6. https://www.foodunfolded.com/article/sustainable-protein-powders-whey-vs-plant-based
7. https://www.vaisala.com/en/blog/2022-11/how-measure-crucial-process-parameters-efficient-spray-drying
8. https://proteinfactory.com/bulk-protein-powder-2/
9. http://www.homogenizer.cz/wp-content/uploads/Fotografie0197.jpg