Úvod do výroby srvátkového koncentrátu
Srvátkový proteín je vedľajším produktom pri výrobe syra a je jeden z najkvalitnejších zdrojov živočíšnych bielkovín . Jeho výroba a zloženie sa líši v závislosti od použitých metód , čo ovplyvňuje jeho nutričné hodnoty a štruktúru bielkovín , obsah tuku a dokonca aj chuť .
Podľa druhu stupňa a druhu technologického spracovania môžu vzniknúť štyri druhy srvátkového koncentrátu, ktoré sa v športovej výžive najčastejšie používajú na finálnu výrobu proteínového prášku, aký poznáte. Jedná sa o srvátkový koncentrát , srvátkový izolát , srvátkový hydrolyzát, číry (clear) srvátkový izolát . Pre predstavu, na výrobu 1 kg srvátkového koncentrátu v prášku je potrebných viac ako 160 kg srvátkového roztoku .
Prvý Krok: oddelenie srvátky z mlieka
Výroba srvátkového proteínu začína pasterizáciou kravského mlieka, aby bolo zbavené všetkých nežiaducich baktérií . Počas pasterizácie je mlieko privedené do bodu varu (70-80 ° C) a následne ihneď ochladené na 4 ° . Po pasterizácii zostáva v mlieku približne 20 % srvátkovej bielkoviny a 80 % kazeínu .
Kľúčovým krokom v tomto procese je použitie enzýmu chymosín , známeho tiež ako renín, ktorý je zásadný pre výrobu väčšiny typov syrov. Chymosin má za úlohu koagulovať, čiže zrážať mlieko a oddeliť tak pevné a tekuté častice kazeínu od tekutej časti mlieka.
Pôsobenie chymosínu je teda zamerané na kazeín , konkrétne na jeho variantu kappa-kazeín, prítomnú na povrchu mliečnych micel . Keď chymosín rozštiepi určité väzby v kappa-kazeíne, dochádza k zmene štruktúry micel , čo vedie k zhlukovaniu mliečnych bielkovín , najmä kazeínu, do pevných častíc . Po koagulácii sa vytvoria pevné častice kazeínu , z ktorých sa vyrába syr , a oddelí sa od tekutej časti , známe ako srvátka . Srvátka obsahuje srvátkové bielkoviny, laktózu, vitamíny a minerály, a je ďalej spracovávaná na výrobu srvátkových proteínov.
Zdroj: foodunfolded.com
Druhý krok: čistenie srvátkových bielkovín
Ďalším krokom je proces predčistenia tekutej srvátky , počas ktorého sa zaisťuje kvalita a čistota konečného produktu. Proces predčistenia obvykle zahŕňa dve fázy:
Odstránenie tukov a pevných látok: Najprv je potrebné odstrániť z srvátky tuky a pevné látky. To sa zvyčajne deje pomocou centrifugácie alebo mikrofiltrácií. Cieľom je získať čo najčistejší srvátkový roztok.
Odstraňovanie laktózy a minerálov: Srvátka obsahuje vysoké množstvo laktózy a minerálov. Na výrobu srvátkového proteínu je potrebné tieto zložky znížiť, čo sa často deje pomocou ultrafiltrácie. Ultrafiltrácia umožňuje odstránenie týchto malých molekúl, zatiaľ čo proteíny zostávajú v roztoku.
Zdroj: agropur.com
Tretí krok: koncentrácia srvátkových bielkovín
Po odstránení nežiaducich zložiek sa proteíny v srvátke koncentrujú. Tento proces sa obvykle vykonáva pomocou niekoľkých metód (alebo ich kombinácií) v závislosti od toho, ako čistý koncentrát bielkoviny má z procesu vzniknúť a aký produkt má vzniknúť. Môže sa použiť ultrafiltrácia , diafiltrácia , mikrofiltrácia , nanofiltrácia, elektrodialýza, reverzná osmóza, mikrofiltrácia skríženým tokom (CFM - Cross Flow Microfiltration) , iónová výmena alebo hydrolýza .
Metódy sa môžu používať aj v nadväznosti s cieľom napríklad čo najviac znížiť reziduálne percento tuku v koncentráte alebo zachovať čo najväčšiu integritu štruktúry bielkovín . Každá z uvedených metód koncentrácie bielkovín má svoje špecifické výhody a nevýhody a je používaná pre rôzne typy produktov.
V štandardnej výrobe srvátkového proteínu , ktorý sa používa pre športovú výživu sa v prevažnej väčšine prípadov (používa membránové filtrácie (napr. ultrafiltrácia, mikrofiltrácia skríženým tokom) na výrobu srvátkového koncentrátu . Ak je v procese použitá aj metóda iónovej výmeny , vzniká syrov . namiesto iónovej výmeny zvolí chemický proces známy ako enzymatická hydrolýza .
Zdroj: Hilton C. Deeth a Nidhi Bansal (2019)
Výsledkom týchto technologických postupov je tekutý roztok koncentrovaných bielkovín, ktoré tvoria základ produktov pre
- Srvátkový koncentrát (WPC) : Skratka WPC často sprevádzaná číslom 75, 80. Toto číslo vyjadruje obsah bielkovín na 100g čistej suroviny. Percento tuku sa pohybuje medzi 6-8%.
- Srvátkový izolát (WPI) / Číry srvátkový izolát : Obsah bielkovín v izolázach dosahuje štandardne viac ako 90%. Obsah tuku sa pohybuje okolo 1-2% s minimom sacharidov.
- Srvátkový hydrolyzát: Obsah bielkovín v hydrolyzátoch sa pohybuje medzi 75-80 % v 100 g čistej suroviny. Majú však najlepšiu biodostupnosť a najrýchlejšiu stráviteľnosť.
Roztok potom putuje do štvrtej fázy, kedy prebieha sušenie . Kým sa tam ale dostaneme, zhrňme si základné informácie o používaných metódach.
Ultrafiltrácia (UF) využíva membrány s malými pórmi na oddelenie bielkovín od menších molekúl ako sú laktóza , minerály a voda . Bielkoviny, vďaka svojej väčšej molekulovej hmotnosti , zostávajú na jednej strane membrány, zatiaľ čo menšie molekuly prechádzajú cez.
- Výhody: Efektívne oddelenie bielkovín od menších zložiek; zachováva funkčné a nutričné vlastnosti bielkovín; široko použiteľná a škálovateľná metóda.
- Nevýhody: Riziko upchatia membrány, čo vyžaduje pravidelné čistenie a údržbu; môže byť nákladná v prípade veľkých objemov alebo vysoko koncentrovaných roztokov.
Mikrofiltrácia skríženým tokom (Cross-Flow Microfiltration) je technologicky vyspelejšia metóda a jej použitie zaisťuje vyššiu kvalitu a čistotu výsledného produktu . Počas procesu prúdi kvapalina paralelne s membránovou plochou , nie priamo cez ňu. Tým sa znižuje riziko upchatia membrány, pretože väčšie častice sú neustále „odplavované“ od povrchu membrány.
- Výhody: menej náchylná na upchávanie a zanášanie membrány ako tradičná filtrácia; efektívne na oddelenie väčších častíc, ako sú tuky a baktérie; lepšie pre zachovanie štruktúry a funkčnosti bielkovín.
- Nevýhody : vyššie náklady na zariadenie a údržbu; menej účinná na oddelenie bielkovín od menších molekúl ako ultrafiltrácia.
Iónová výmena do procesu vstupuje, ak má byť výsledkom srvátkový izolát . Ide o proces, ktorý selektívne izoluje špecifické proteínové zložky. Surová srvátka je posielaná cez stĺpec, ktorý zbiera proteíny a oddeľuje ich na základe rozdielov v ich celkovom náboji . Zvyšok (laktóza a minerály) je spláchnutý a ďalej spracovaný do inej zložky. Iónová výmena zbiera všetky funkčné a výživové proteíny v srvátke, vrátane bioaktívnych proteínov, ako sú imunoglobulíny a laktoferín. Výsledný srvátkový proteín má preto menej tuku a laktózy ako srvátkové koncentráty a tiež sa napríklad lepšie rozpúšťa .
- Výhody: Vysoko selektívne pre špecifické bielkoviny; účinná v odstraňovaní nečistôt.
- Nevýhody: Môže denaturovať niektoré bielkoviny; vyžaduje špecifické podmienky pre každý typ bielkovín.
Zdroj: agropur.com
Hydrolýza je biochemický proces, pri ktorom sa dlhé reťazce aminokyselín v srvátkovom koncentráte rozkladajú na kratšie peptidové reťazce. Hydrolýza sa vykonáva pomocou enzýmov, kyselín alebo alkálií. Enzymatická hydrolýza je najčastejšie používanou metódou, pretože je špecifickejšia a šetrnejšia k bielkovinám.
Dĺžka hydrolýzy môže byť rôzna a ovplyvňuje mieru rozkladu bielkovín a vlastnosti finálneho produktu.
- Výhody: zlepšuje tráviacu dostupnosť a biologickú aktivitu bielkovín; Zníženie alergénneho potenciálu niektorých bielkovín; Umožňuje vytváranie špecifických peptidov s cielenými funkčnými vlastnosťami.
- Nevýhody: môže dôjsť k denaturácii (zmene štruktúry) bielkovín, čo ovplyvňuje ich funkčné vlastnosti; Proces hydrolýzy môže byť nákladný vzhľadom na potrebu enzýmov alebo chemikálií; Možné zmeny v chuti a vôni konečného produktu.
Veľmi obľúbenou formou úpravy je tzv. Číry srvátkový izolát (Clear Whey Isolate ), ktorý sa vyrába acidifikáciou a čistením srvátkového proteínu pri nízkom pH . Proteín je ďalej často hydrolyzovaný pre dosiahnutie vyššej biologickej dostupnosti rozložením a skráteným peptidových väzieb. Zjednodušene povedané, môžeme si predstaviť, že sa bielkoviny „predtrávia“ už počas procesu.
Vyššie stupne technologického procesu majú za úlohu takmer úplne odstrániť prebytočné tuky a sacharidy a dosiahnuť tak vyšší obsah proteínu v 100 g čistého prášku. Výrazné skrátenie peptidových väzieb umožňuje ľahšiu absorpciu peptidov bielkovín do krvného riečišťa. Číry proteín. V prípade číreho proteínu máte tú výhodu, že nechutí ako mlieko a skvele osvieži.
Ultrafiltrácia a mikrofiltrácia skríženým tokom a iónová výmena sú fyzikálne metódy , ktoré sa zameriavajú na oddelenie bielkovín na základe veľkosti molekúl . Oproti tomu hydrolýza je chemický proces , ktorý mení štruktúru samotných bielkovín . Výber metódy závisí od požadovaných vlastností finálneho produktu a od špecifických potrieb výrobného procesu.
Štvrtý krok: premena tekutiny na prášok
Proces sušenia pri výrobe srvátkového koncentrátu je kľúčovou fázou, počas ktorej sa premieňa kvapalná forma srvátky na práškový produkt vhodný pre dlhodobé skladovanie, jednoduchú distribúciu a prípadné ďalšie spracovanie (napr. ochutenie). Najrozšírenejšou a najviac používanou metódou je sprejové sušenie (spray drying ).
Tento technologický proces zahŕňa rozstrekovanie koncentrovanej tekutej srvátky do horúceho vzduchu v sušiacej komore . Molekuly vody sa z kvapiek koncentrátu rýchlo vyparia čím sa vytvorí práškový produkt. Sprejové sušenie umožňuje rýchle a efektívne odparenie molekúl vody a zachováva vysokú kvalitu bielkovín . Tento proces je citlivý na tepelnú reguláciu a preto sú teplota a vlhkosť konštantne prísne kontrolované, aby nedošlo k tepelnej denaturácii bielkovín .
V konečnej fáze je prášok automatickou baličkou navážaný do vriec najčastejšie 25kg a uskladnený. Pre export sa vrecia poskladajú na paletu a pripravia na transport do zariadenia, ktoré sa špecializuje na ochutenie a prebalenie do spotrebiteľských balení.
Zdroj: proteinfactory.com
Piaty krok: ochutenie, produkcia a balenie
V piatom kroku dochádza k sekundárnemu spracovaniu . Na vstupe sa jedná o biely neochutený prášok a na výstupe dostáva proteín podobu, akú poznáme - je ochutený , sladený , má farbu a je zabalený do spotrebiteľského balenia najčastejšie do sáčkov alebo dóz v najrôznejších gramážach od 400-2000 g.
Ochutenie a sladenie
Vašu obľúbenú príchuť proteínu zaisťujú buď umelé alebo prírodné arómy , farbivá a sladidlá . Aby sa všetky zložky následne dobre rozmiešali v shakeri je často potrebné pridať aj úplne neškodný lecitín (najčastejšie sójový alebo slnečnicový). V niektorých prípadoch sa do proteínov pridáva aj protispekavá látka - napr. oxid kremičitý , ktorý zabráni hrudkovaniu alebo zredukuje penivosť v prípade číreho srvátkového izolátu.
Všetky ochucujúce zložky sa do proteínu pridávajú v určitom pomere podľa preferencií vývojového oddelenia značky , ktoré vzorky v priebehu hľadania najlepšej chuti priebežne ochutnávajú a testujú – aspoň by mali. Akonáhle príchuť a rozpustnosť vyhovuje, začína produkcia .
Produkcia a balenie
Primárna surovina a ochucujúce zložky sa potom doslova nasypú tzv. homogenizérom, ktorý si možno predstaviť ako veľký mixér. Otáčanie v rôznych smeroch zaistí to, že je výsledná sypká zmes skutočne homogenizovaná a všetky pridané zložky sa s čistým srvátkovým základom sa dobre premiešajú . Takto sa zaistí to, že každá dávka proteínu v balení chutí rovnako pokiaľ je zmiešaná s odporúčaným množstvom vody alebo mlieka . Z homogenizéra sa potom zmes balí do spotrebiteľských balení podľa zvolenej gramáže . Následne je produkt opäť umiestnený na paletu a dopravený do skladu značky . Zo skladu je po internetovej objednávke vychystaný , zabalený a dopravený výdajné miesto alebo k vám domov vami zvolenou službou .
Zdroj: homogenizer.cz
Záver: výber a kvalita srvátkových proteínov
Základ prevažnej väčšiny srvátkových proteínov je srvátkový koncentrát , izolát, číry izolát alebo hydrolyzát. Tento základ je kvalitatívne úplne identický alebo veľmi podobný. Veľmi vysoké štandardy na výrobu a kvalitu týchto surovín totiž platia pre všetkých výrobcov primárnej suroviny rovnako. A to presne z toho dôvodu, prečo mlieka rôznych značiek chutia aj rovnako alebo veľmi podobne a majú podobné nutričné zloženie.
Dôvodom je to, že primárny poľnohospodársky , najmä mliekarenský priemysel a jeho výrobky sú jedným z najdôležitejších a najprísnejšie kontrolovaných sektorov v celej Európskej únii a výstupná kvalita je jasne definovaná a štandardizovaná .
To však neplatí pre sekundárne spracovanie v prípade výroby ochutených srvátkových proteínov , počas ktorého sa do veľmi kvalitnej suroviny pridávajú ochucujúce zložky rôznych a mnohokrát podradných akostí . Ide najmä o umelé sladidlá , arómy a farbivá .
Zdroje:
- Hilton C. Deeth a Nidhi Bansal (2019) Whey Proteins: From Milk to Medicine ISBN 978-0-12-812124-5
- Proteín hydrolysis.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B978008100596521755
- How whey protein is made. https://www.agropur.com/us/news/how-whey-protein-is-made
- Whey proteín concentrate and isolate. https://www.spxflow.com/assets/pdf/spx-flow-whey-protein-isolate-concentrate-612-gb.pdf
- What is whey proteín. https://agnroots.com/blogs/articles-info/what-is-whey-proteín
- https://www.foodunfolded.com/article/sustainable-protein-powders-whey-vs-plant-based
- https://www.vaisala.com/en/blog/2022-11/how-measure-crucial-process-parameters-efficient-spray-drying
- https://proteinfactory.com/bulk-proteín-powder-2/
- http://www.homogenizer.cz/wp-content/uploads/Fotografie0197.jpg
Komentáre (0)
U tohto článku nie sú žiadne komentáre. Zanechajte komentár ako prvý!