Surutka – ni starije sirovine, ni mlađe tehnologije.

Kod proizvodnje sira i kazeina samo 10-20% mlijeka se iskoristi za proizvod, a 80-90% odlazi u sporedni proizvod (surutku), ako se iskoristi, ili čak u otpad ako se ne iskoristi.

Mlijeko je takav vid hrane i sirovine da se može u bilo kom obliku potpuno iskoristiti bez tzv. „otpada“. Problem iskorišćavanja surutke, odnosno pojava surutke kao „otpada“ u preradi mlijeka pojavio se u modernoj mljekarskoj industriji. U ekstenzivnom, sitnoseljačkom, autohtonom mljekarstvu i u domaćoj preradi mlijeka taj problem ne postoji. Surutka se u takvim uslovima na mnogo načina iskorišćava bilo u Ijudskoj ishrani ili kao hrana za stoku.

Trend rasta industrijske proizvodnje sira i njene koncentracije doveli su do povećanja količine industrijske surutke. Tu počinje pravi problem surutke. Stoga je cilj ove monografije bio da se na temelju današnjih naučnih saznanja i tehnoloških dostignuća uputi čitalac u rješavanje tog problema. Veliki broj naučnih i stručnih publikacija, koji je nastao zadnjih 20 godina, jasno pokazuje da je porastao značaj istraživačkog rada u oblasti tehnologije surutke. Surutka se ne istražuje više samo na institutima i fakultetima, već i u proizvodnim pogonima što rezultuje praktičnom primjenom mnogih tehnologija u pogonima za preradu surutke. Nastojali smo da prikažemo sve raspoložive procese i tehniku koja se danas praktično koristi u tehnologiji surutke.

Surutka predstavlja sirovinu, koja ima visoku nutritivnu i Ijekovitu vrijednost. Primarni motiv za rješavanje problema surutke i podsticaj za usmjeravanje surutke u visokovrijedne proizvode treba biti njena količina, nutritivna vrijednost i profit. Savremena tehnologija surutke to osigurava. Tako se postiže da se uz materijalni interes rješava i problem zaštite životne sredine.

Monografija obuhvata 4 poglavlja i to: 1. Surutka kao sirovina i hrana, 2. Obrada, koncentracija i separacija surutke, 3. Surutkini proizvodi i 4. Primjena surutke i surutkinih proizvoda.

Najveći dio monografije se bavi različitim tehnološkim postupcima prerade surutke kao i tehničkim dostignućima u ovoj oblasti. Novi trendovi na području biotehnološke obrade surutke, treba da omoguće bolje koršćenje njenog nutritivnog potencijala. Surutkini proizvodi su predstavljeni sa sedam grupa proizvoda sa aspekta asortimana, tehničko-tehnoloških rješenja, ekonomske opravdanosti proizvodnje, marketinga i očekivanog razvoja u budućnosti. Posebno je istaknuta primjena surutke u prehrambenoj industriji. Velika pažnja je posvećena poznatim biotehnoioškim procesima, koji su opisani u mikrobnoj sintezi.

Uključena je tradicionalna upotreba za stočnu hranu i prateći tretmani kao i tehnika konverzije. Obrađeni su fizički, hemijski i nutritivni aspekti stočne hrane na bazi ili uz dodatak surutke (tečna surutka, kondenzovana surutka, surutka u prahu, surutkini proteini i laktoza). Opisana je mogućnost tehničke primjene surutke kao i mogućnost đubrenja sa surutkom.

Autori su učinili napor da u ovoj monografiji prikažu najnovije inovacije u oblasti tehnologije surutke. Posebno je obrađena surutka sa aspekta zagađenja životne sredine, jer je surutka zbog bogastva organskom materijom velik zagađivač. Knjiga sadrži 98 slika i 157 tabela.

Nadamo se da će ova monografija korisno poslužiti stručnjacima u mljekarstvu kako u preradi tako i u proizvodnji mlijeka. Ona je dobar izvor informacija za stručnjake u srodnim prehrambenim industrijama, za nutricioniste te naučno istraživačke radnike u užoj i široj oblasti. Na kraju, ovaj tekst se preporučuje za osnovne, naročito postdiplomske studije na tehnološkim, poijoprivrednim i veterinarskim fakultetima.

Želimo na kraju da se zahvalimo prof. dr Marijani Carić i prof. dr Dragojlu Obradoviću, koji su pročitali rukopis i svojim komentarima i sugestijama doprinijeli njegovom poboljšanju.

Autori se posebno zahvaljuju MP „Zajednici za stočarstvo“ d.d. Beograd i svim mljekarama „Grupacije mlekarske industrije“ koje su finansijski podržale izdavanje ove knjige.

Dr Anka Popović Vranješ i dr Ivica F. Vujičić
U Banjoj Luci i Novom Sadu, maja 1997.

Sadržaj

SADRŽAJ
PREDGOVOR
SUMMARY

POGLAVLJE 1 SURUTKA KAO SIROVINA I HRANA

1.1. Definicija, porijeklo i klasifikacija
1.2. Hemijske osobine
1.3. Fizičke i fizičkohemijske osobine
1.4. Mikrobiološke osobine
1.5. Hranljiva i Ijekovita vrijednost
1.5.1. Hranljiva vrijednost
1.5.2. Ljekovite osobine
1.6 Iskorišćavanje surutke
LITERATURA

POGLAVLJE 2 OBRADA, KONCENTRACIJA I SEPARACIJA SURUTKE

2.1. Opšte tehnološke operacije obrade surutke
2.1.1. Skladištenje svježe surutke
2.1.2. Separisanje sirne prašine
2.1.3. Separisanje masti
2.1.4. Toplotna obrada
2.1.5. Dodavanje hemikalija
2.2. Evaporacija
2.3. Membranska filtracija
2.3.1. Mikrofiltracija
2.3.2. Ultrafiltracija
2.3.2.1. Koncentraciona polarizacija i začepljenje membrana
2.3.2.2. Membrane
2.3.2.3. Membranski moduli i postrojenja
2.3.2.4. Podobnost surutke za proces ultrafiltracije
2.3.3. Dijafiltracija surutke
2.3.4. Hiperfiltracija (reverzna osmoza)
2.3.4.1. Koncentraciona polarizacija
2.3.4.2. Postrojenja i uređaji za reverznu osmozu
2.3.4.3. Uloga i značaj važnijih faktora na proces reverzne osmoze
2.3.4.4. Čišćenje i dezinfekcija uređaja za ultrafiltraciju i reverznu osmozu
2.3.5. Elektrodijaliza
2.4. Jonska izmjena
2.5. Gelfiltracija
2.6. Taloženje reagensima
2.7. Sušenje surutke i surutkinih derivata
LITERATURA

POGLAVLJE 3 SURUTKINI PROIZVODI

3.1. Tečni proizvodi
3.1.1. Konzumna surutka
3.1.2. Surutkini napici
3.1.2.1. Bezalkoholni surutkini napici
3.1.2.2. Alkoholni surutkini napici
3.2. Ugušćeni i želirani proizvodi
3.3. Suvi surutkini proizvodi
3.4. Koncentrati surutkinih proteina
3.5. Mliječni šećer (laktoza)
3.6. Surutkini sirevi
3.7. Surutkina pavlaka i maslac
LITERATURA

POGLAVLJE 4 PROMJENA SURUTKE I SIRUTKINIH PROIZVODA

4.1. Primjena u mliječnim proizvodima
4.2. Primjena surutke u ostalim prehrambenim proizvodima
4.3. Primjena u mikrobnoj sintezi
4.3.1. Ostali proizvodi
4.4. Primjena u ishrani stoke
4.5. Tehnička primjena
4.6. Surutka u otpadnim vodama
LITERATURA

Indeks
Bilješka o autorima

Poglavlje 1 Surutka kao sirovina i hrana

1.1. Definicija, porijeklo i klasifikacija

Definicija: Pod surutkom ili sirutkom se podrazumijeva tečna faza koja se dobija u proizvodnji proteinskih mliječnih proizvoda. To je tečnost koja se izdvaja iz gruša poslije koagulacije mlijeka enzimima, kiselinama, nekim hemikalijama i toplotom. Ona je sporedni proizvod u izradi sireva (gdje se iz mlijeka u obliku gruša odvajaju kazeini i mliječna mast) te u proizvodnji kazeina i koprecipitata mliječnih proteina.

Porijeklo i vrste surutke

U savremenoj tehnologiji proizvodnje mliječnih proteinskih proizvoda dobija se više vrsta surutke koje se međusobno razlikuju po hemijskim, fizičkim i mikrobiološkim osobinama.

1. Surutka od tvrdih, polutvrdih i mekih sireva. Ova surutka se izdvaja iz kazeinskog gruša koji se dobija iz mlijeka standardizovane masnoće pri zgrušavanju sa sirilom i sinerezisom uz moguću primjenu dogrijavanja (36-57°C). Ova surutka se svrstava kao slatka, sirišna surutka, pH 5,7-6,6. Iznimku čine neki sirevi kao što je danski sir danbo kod koga surutka ima pH 5,3.
2. Surutka od svježih sireva, kvarka. Ova surutka se izdvaja cjeđenjem ili centrifugalnim separiranjem kazeinskog gruša pomoću separatora za gruš (kvark- separatora). Gruš se dobija iz obranog mlijeka pri zgrušavanju pomoću kiselomliječne fermentacije, pH 4,6, uz mali dodatak sirila (1 ml/100 I) pri temperaturi 20-30°C. Ovakva surutka se svrstava kao kisela, pH 4,5.
3. Surutka od zrnastog svježeg sira, sira kotidža (Cottage cheese). Ova surutka se izdvaja iz kazeinskog gruša koji se dobija nakon kiselomliječne fermentacije, pH 4,8, uz neobavezni mali dodatak sirila (1 ml/100 I) pri temperaturi 22- 32°C. Gruš se obrađuje tako što se poslije rezanja zagrijava na 55-57°C te ispira vodom na 30,18 i 5°C. Ova surutka se svrstava kao kisela, pH 4,5-4,6.
4. Permeat od svježeg sira tipa kvarka koji je obogaćen proteinima mliječnog seruma. Surutka se prvo izdvaja iz kazeinskog gruša od obranog mlijeka, a zatim se ultrafiltrira. Gruš se dobija kiselinskim zgrušavanjem pomoću kiselomliječne fermentacije, pH do 4,6, uz mali dodatak sirila (1 ml/100 I). Koncentrat proteina surutke (retentat) koji se dobija ultrafiltracijom se dodaje grušu, a ultrafiltrat se označava kao permeat.
5. Surutka od kiselog kazeina, kisela kazeinska surutka. Ova surutka se dobija sinerezisom iz kazeinskog gruša od obranog mlijeka koje se zgrušava pomoću kiselomliječne fermentacije (pH 4,6) ili mineralnim kiselinama: 0,5M HCI, 0,25M H2S04 (pH 4,3-4,4). Dobijena surutka se svrstava kao kisela, a ima pH 4,5 kod kiselomliječnog zgrušavanja i pH 4,0-4,4 kod zgrušavanja sa mineralnim kiselinama.
6. Surutka od sirišnog slatkog kazeina. Ova surutka se dobija sinerezisom iz kazeinskog gruša od obranog mlijeka koje se zgrušava pomoću sirila (30 ml/100 I). Ova surutka se svrstava kao slatka, pH 6,5.
7. Surutka od precipitata, deproteinizovana surutka. Ova surutka se dobija sinerezisom iz gruša od obranog mlijeka koji se zgrušava na 90°C sa dodatim CaCI2 od 0,03 do 0,2% i HCI do pH 4,6-5,9.
8. Surutka od termokvarka, deporteinizovana surutka. Ova surutka se dobija iz obranog mlijeka koje je prethodno termički obrađeno na 82-92°C/5-6 min i zgrušano kiselomliječnom fermentacijom (pH 4,6) pomoću termorezistentnih bakterija uz dodatak sirila (1 ml/100 I). Ova surutka se svrstava kao kisela, pH 4,5.
9. Surutka od „kuhanog sira“, deproteinizovana surutka. Ova surutka se dobija iz gruša od standardizovanog mlijeka koje se zgrušava sirćetnom kiselinom na 98-100°C. Cjeđenjem gruša dobija se deproteinizovana surutka koja se svrstava kao kisela, pH 4,8-5,2, 15,0-19,4° SH, Štefekov (1990).

Količina surutke

Količina surutke koja se izdvaja pri proizvodnji proteinskih proizvoda teorijski je jednaka razlici koja se dobije kada se od količine prerađenog mlijeka odbije masa dobijenog proizvoda. To se praktično ostvaruje samo u proizvodnji svježeg sira pomoću kvark separatora. Količina dobijene surutke, odnosno procenat surutke u odnosu na količinu upotrebljenog mlijeka (Ks) može se teorijski obračunati na bazi procenta suve materije upotrebljenog mlijeka (SMm), proizvoda (SMp) i surutke (SMs) po sljedećoj formuli:

Ks = 100 SMp-SMm / SMp-SMs

Međutim, u običnoj proizvodnji gubici surutke mogu biti znatni tako da je stvarna količina surutke izrazito manja od teorijskog obračuna. Količina surutke zavisi od vrste proizvoda i tehnologije. Obično se dobija od 60-90% surutke u odnosu na količinu mlijeka. Kada se uzmu u obzir dozvoljeni gubici onda se dobijaju sljedeće norme za pojedine proizvode, izražene kao procenat surutke u odnosu na mlijeko, Hramcov (1972): za punomasne sireve 75%, za niskomasne sireve 65%, za bijeli sir (brinzu) 65%, za svježi sir (tvarog) 80% i za kazein 75%. Količina surutke se može obračunati na bazi količine proizvedenog sira. Pri tome se mogu koristiti sljedeće norme (kg surutke po kg sira), Riedel (1992): za tvrde sireve i sireve za rezanje 9,7; za meke sireve 7,5; za kiselomliječne sireve 9,0 i za punomasni svježi sir (kvark) 4,0.

Prelaz sastojaka mlijeka u surutku

Količinski prelaz sastojaka mlijeka u surutku

Kod prerade mlijeka u sireve pojedini sastojci prelaze u surutku u različitom procentu, Tabela 1.1. U surutku najviše pređe laktoze, preko 90%; zatim mineralnih materija preko 80% i hidrosolubilnih vitamina preko 60%. Preko 20% azotnih materija mlijeka pređe u surutku. Uglavnom, ispod 10% masti i liposolubilnih vitamina pređe u surutku.

Neki autori su našli veoma visok procenat prelaza pojedinih sastojaka mlijeka u surutku, u poređenju sa podacima koji su prikazani u Tabeli 1.1. Dozet i sar. (1979) su utvrdili u surutki od bijelog sira, travničkog tipa iz kravljeg mlijeka (3,9% masti) da je u surutku prešlo 60,9% suve materije, 22,8% masti i 32,1% proteina, dok je iz ovčijeg mlijeka (7,3% masti) taj prelaz za suvu materiju iznosio 49,3%, za mast 16,1% i za proteine 34,6%.

1 – Marinskii i Hramcov (1968).
2 – Kon (1972).
* − Davidov i sar. (1956).
** − Hartman i sar. (1956).

Sirna prašina

Sirnu ili kazeinsku prašinu sačinjavaju sitno dispergovane čestice gruša u surutki. One se prilikom odvajanja sirne ili kazeinske mase od surutke ne uključe u nju, nego se izdvajaju sa surutkom. Po granulometrijskom sastavu može se smatrati da sirnu prašinu sačinjavaju čestice ispod 1 mm. Međutim, veličina tih dispergovanih čestica se najčešće kreće u širim granicama od 0,05-1,5 mm. Količina sirne prašine (vlažne mase) u surutki sireva može da se kreće u granicama od 0,04 do 0,9%, a prosječno se računa oko 0,5%, Hramcov (1972). Izdvojena sirna prašina centrifugiranjem surutke tilzitskog sira čini od 15-20% suve materije surutke, Schulz (1965).

Klasifikacija surutke

Klasifikacija prema kiselosti

Prema starijoj klasifikaciji surutka se svrstava u dvije vrste:

1. Slatka ili sirišna surutka koja ima pH viši od 5,8 i titracionu kiselost najviše do 12°SH. To je surutka koja se dobija od sirišnih sireva.
2. Kisela surutka koja ima pH niži od 5,8 i titracionu kiselost višu od 12°SH. Ova surutka potiče iz proizvodnje kiselih sireva kao što je svježi sir, kvark, sir kotidž, tvarog i sl., te iz izrade kazeina i koprecipitata.

U novije vrijeme najčešće se surutka klasira u tri vrste:

1. Slatka surutka koja ima pH 5,8-6,6 i titracionu kiselost 4,5-8°SH (0,10-0,20%).
2. Srednje kisela surutka koja ima pH 5,0-5,8 i titracionu kiselost 8-16°SH (0,20-0,40%).
3. Kisela surutka koja ima pH niži od 5,0 i titracionu kiselost veću od 16°SH (0,40%).

Ostali načini klasiranja surutke

Za pojedine svrhe surutka se može klasirati na različite načine. Najčešće je to prema porijeklu, kiselosti i namjeni. Kao primjer navešćemo vrste surutke prema propisima u Njemačkoj, Schulz (1965):

1. Konzumna surutka je slatka sirišna surutka. Ova surutka mora da odgovara bakteriološkim normama konzumnog mlijeka i odlikuje se sljedećim hemijskim osobinama: specifična masa, najniže 1,025/15°C; laktoza, najmanja 4,0%; azotne materije, najmanje 0,1%; pepeo najviše do 0,1% i kiselost najviše do 8°SH.
2. Slatka sirišna surutka sa najvišom kiselošću do 12°SH.
3. Kisela surutka koja ima porijeklo iz proizvodnje sirišno − kiselinskih ili samo mliječno kiselih sireva, a odlikuje se sljedećim hemijskim osobinama: specifična masa, najniže 1,024/15° C; laktoza, najmanje 3,5%; azotne materije, najmanje 0,1%; pepeo najviše 0,9% i kiselost više od 12° SH.
4. Tehnička surutka koja je porijeklom iz tehničkog kazeina.
5. Deproteinizovana slatka ili kisela surutka koja potiče od koprecipitata, a ima manje od 0,1% azotnih materija preračunatih na sirove proteine.