پودر آب پنیر

امروزه آب پنیر و مشتقات آن مانند کنسانتره پروتئین آب پنیر (WPC) و ایزوله پروتئین آب پنیر (WPI) از محصولات جانبی صنایع لبنی (کشک، ماست یونانی، کازئین) و پنیرسازی محسوب می‌شوند. آنها دارای پتانسیل بالایی برای بهبود ارزش غذایی از نظر محتوای پروتئین و لاکتوز هستند. برای مدت طولانی، آب پنیر به عنوان یک ضایعات و نه یک محصول جانبی تولید پنیر در نظر گرفته می‌شد. با این حال، در 50 سال گذشته، با توجه به اهمیت پروتئین آب پنیر، از یک محصول جانبی به خودی خود به یک محصول تبدیل شده است. در حالی که میزان تولید پودر آب پنیر در شیرخشک‌ها 8 تا 9 درصد در دهه 1960 بود، این میزان در 30 سال گذشته به 23 تا 28 درصد افزایش یافته است و امروزه میزان تولیدی دارد که با شیرخشک‌های معمولی رقابت می‌کند.

پودر آب پنیر استاندارد

پودر آب پنیر پس از تبدیل و فرآوری آب پنیر ملایم به دست می‌آید. این پودر حاوی تمام مواد مغذی موجود در آب پنیر، یعنی پروتئین، لاکتوز و نمک‌های معدنی است. عملیات حرارتی کاملاً کنترل شده، یکپارچگی پروتئین‌های موجود در آب پنیر را حفظ می‌کند.

تولید آب پنیر

فرآوری آب پنیر ابتدا شامل یک مرحله شفاف سازی و سانتریفیوژ برای حذف هرگونه ریز پنیر و چربی باقی مانده قبل از پردازش بیشتر (در صورت نیاز) است. همچنین، خنثی سازی اسید اضافه شده در مورد آب پنیر اسیدی (اسید معدنی یا اسید لاکتیک) مورد نیاز است. پس از این پیش تیمارها، آب پنیر غلیظ و با اسپری خشک می‌شود. برای جلوگیری از چسبندگی پودر، لاکتوز معمولاً قبل از خشک شدن متبلور می‌شود. آب پنیر شیرین به 60 تا 70 درصد مواد جامد تبخیر می‌شود تا لاکتوز فوق اشباع شود و در دمای 30 درجه سانتیگراد خنک می‌شود، در این مرحله بلورهای آلفا لاکتوز تشکیل می‌شود. خنک شدن بیشتر تا 15 درجه سانتیگراد باعث موتاروتاسیون بتا لاکتوز به آلفا لاکتوز می‌شود و حدود 75 تا 80 درصد لاکتوز متبلور می‌شود. مقداری از لاکتوز (تا 20 درصد) در حالت آمورف باقی می‌ماند که جاذب رطوبت است.

انواع مختلف آب پنیر

بسته به روش‌های انعقادی که استفاده می‌شود، می توان 2 نوع آب پنیر به دست آورد:

• انعقاد اسیدی با باکتری‌های لاکتیکی یک آب پنیر اسیدی غنی از مواد معدنی تولید می‌کند.
• انعقاد با استفاده از مایه پنیر کازئین، آب پنیر ملایم‌تری می‌دهد؛ محتوای اسیدی و معدنی کمتر و بنابراین استفاده آسان‌تر.

انواع پودر آب پنیر

• پودر آب پنیر شیرین
• پودر آب پنیر اسیدی
• پودر آب پنیر دمینرال (غیر معدنی)
• پودر آب پنیر دی‌لاکتوز
• کنسانتره پروتئین آب پنیر (WPC)
• ایزوله پروتئین آب پنیر (WPI)

پودر آب پنیر شیرین

پودرهای آب پنیر شیرین (SWP) به دلیل خواص عملکردی فراوان مانند قهوه‌ای شدن، حجیم شدن، کف کردن، حلالیت و اتصال به آب، محصولات جانبی مهم صنعت پنیر هستند. SWP ها به عنوان مواد اولیه در صنایع غذایی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. به چند دلیل، صنایع غذایی هنوز به طور کامل پتانسیل SWP را به عنوان یک ماده غذایی، مانند کنسانتره پروتئین آب پنیر (WPC) یا ایزوله پروتئین آب پنیر (WPI) شناسایی نکرده است. جزء ساختاری اصلی SWP لاکتوز (آمورف یا کریستالی) است. با این وجود، بر اساس شرایط فرآوری و وضعیت فیزیکی حاصل از لاکتوز، پودر آب پنیر شیرین می‌تواند جاذب رطوبت‌ باشد یا ضد آب.

تولید آب پنیر پرمیت

پرمیت که به آن مواد جامد محصولات لبنی نیز گفته می‌شود، یک ماده لبنی با لاکتوز بالا است که از طریق حذف پروتئین و سایر مواد جامد از شیر یا آب پنیر از طریق تکنیک‌های جداسازی فیزیکی تولید می‌شود. در آب پنیر پرمیت به دلیل وجود محتوای لاکتوز بالا خشک کردن محصول در خشک کن اسپری تک مرحله‌ای دشوار است. در سال 2018، از بیش از 100 میلیارد کیلوگرم شیر گاو تولید شده در ایالات متحده، حدود 500 میلیون کیلوگرم به آب پنیر پرمیت تبدیل شد. فرآیند اولترافیلتراسیون برای جداسازی پروتئین‌های آب پنیر اغلب شامل افزودن مقداری آب در حالت دیافیلتراسیون برای افزایش خلوص پروتئین با افزایش حذف نمک‌ها و لاکتوز از پروتئین آب پنیر است. یک عارضه جانبی این فرآیند، رقیق شدن آب پنیر نهایی است که به طور کلی منجر به تولید محتوای کم جامدات کل می‌شود که اکثریت قریب به اتفاق آن لاکتوز است که از ملغمه‌ای از مواد نیتروژن‌دار، چربی‌های باقیمانده و نمک‌ها تشکیل شده است.

کاربرد پودر آب پنیر

پودرهای مبتنی بر آب پنیر منبع مهمی از مواد جامد شیر برای بسیاری از صنایع لبنی و غذایی هستند. این پودرها به دلیل ارزش غذایی و خواص عملکردی خود برای بهبود کیفیت بسیاری از محصولات غذایی مانند قنادی، پخت و نان، لبنیات، گوشت، ماهی، غذاهای رژیمی، شیر خشک نوزادان، مواد مغذی و دارویی استفاده می‌شوند. پودر آب پنیر در کیسه‌های کاغذ کرافت با روکش پلی اتیلن با خاصیت ضد آب بالا برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و ایجاد پودر چسبنده استفاده می‌شود. می‌توان از پودر آب پنیر در شکلات شیری برای جایگزینی شکر استفاده کرد، زیرا شیرینی و هزینه کمتری دارد.

محتویات تشکیل دهنده پودر آب پنیر

آب پنیر حاوی سطح بسیار بالایی (بیش از 92 درصد) آب است. بنابراین با کاش محتوای رطوبت و تبدیل آن به پودر، حمل و نقل و کارکرد آن را تسهیل می‌کنند. به عنوان یک محصول جانبی تولید پنیر، آب پنیر شامل تقریباً 70 درصد لاکتوز است که عمدتاً در حالت آمورف است. همچنین حاوی 9 درصد تا 13 درصد پروتئین در ماده خشک است. پس از عملیات حرارتی و تغلیظ می‌توان پودر اب پنیر را مستقیماً با اسپری خشک کرد و در نتیجه لاکتوز آمورف، پودر بسیار جاذب رطوبت به دست می‌آید. همچنین دارای محتوای مواد معدنی بالایی است که طعم "نمکی" ایجاد می‌کند. به دلیل جاذب رطوبت بودن و طعم شور، پودر آب پنیر به شکل خالص، کاربرد محدودی در صنایع غذایی دارد.

فرآیندهای اعمال شده بر پودر آب پنیر

برای غلبه بر محدودیت‌های کاربردی پودر آب پنیر، یک سری فرآیندها مانند کریستالیزاسیون، حذف لاکتوز و یا دمینرالیزاسیون را قبل از خشک کردن انجام می‌دهند. برای کاهش رفتار جذب رطوبت پودر آب پنیر، آب پنیر غلیظ در شرایطی نگهداری می‌شود که به نفع کریستالیزاسیون لاکتوز قبل از خشک کردن اسپری است. 10 درصد از جامدات خشک آب پنیر از نمک‌های معدنی تشکیل شده است. لاکتوز و محتوای معدنی آب پنیر را می‌توان با استفاده از یک سری تکنیک‌های فیلتراسیون غشایی (اولترافیلتراسیون، میکروفیلتراسیون، تبادل بونی، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس)، دیافیلتراسیون و الکترودیالیز کاهش داد. به این ترتیب می‌توان آب پنیر دمینرال و پودرهای آب پنیر دلاکتوز تولید کرد. در مواردی که محتوای معدنی ممکن است مشکل ساز باشد، پودر آب پنیر دمینرال ممکن است استفاده شود. کاهش 30 تا 90 درصدی در محتوای مواد معدنی با استفاده از روش های مختلف فرآوری آب پنیر امکان پذیر است. نانوفیلتراسیون، فرآیند جداسازی غشایی، می‌تواند برای حذف تا ۴۰ درصد مواد معدنی (یون‌های سدیم، پتاسیم و کلرید) در آب پنیر مورد استفاده قرار گیرد.