חלבון מי גבינה 

חלבון מי גבינה

חלבון מי גבינה מי גבינה הם הפאזה המימית (או הסרום) הנפרד מהגבן בתהליכי היצור של גבינות ושל קזאין.

מי הגבינה מהווים 80 - 90% מהרכב החלב הנכנס לתהליכים אלו ומכילים בתוכם כ- 50% מהחומרים המזינים שבחלב: חלבון מסיס, לקטוזה, ויטמינים ומינרלים.

חלבון מי גבינה מתוקים הם תוצר לוואי של יצור גבינות קשות, רכות למחצה, גבינות רכות וקזאין המיוצרות  בעזרת רנין וה- ph של מי הגבינה הללו הם 5.9 - 6.3.

מי גבינה המתקבלים ביצור קזאין המשוקע בעזרת חומצה נותן מי גבינה חמוצים, בעלי ph

4.3 - 4.6. הטבלה הבאה מציגה את ההרכב האופייני לסוגי מי הגבינה הללו.

 - הרכב אופייני של מי גבינה

מרכיב  מי גבינה מתוקים  מי גבינה חמוצים   סך הכל מוצקים  6.35  6.5   מים  93.7  93.5   שומן  0.5  0.04   חלבון  0.8  0.75   לקטוזה  4.85  4.9   אפר (מינרלים)  0.5  0.8   חומצה לקטית  0.05  0.4  

למרות שמי הגבינה מכילים חומרים בעלי ערך תזונתי רב, רק בעשרות השנים האחרונות פותחו תהליכי יצור למוצרי מי גבינה שונים.

חלבון מי גבינה

ריכוז המוצקים   עיבוד הלקטוזה   עיבוד כימי   פרקציונציה של המוצקים   איוד   אוסמוזה הפוכה   אבקת מי גבינה/

מ.ג. מרוכזים/

מ. ג. ממותקים   יבוש   הפרדת חלבון ע"י אולטרה פילטרציה/ סירכוז לקבלת חלבוני מ. ג. מרוכזים

(wpc)   קבלת הלקטוזה   הרחקת מינרלים ע"י מחליפי יונים

ו/או אלקטרודיאליז   מ. ג. חסרי מינרלים   תסיסה   מטבוליטים:

אלכוהול, ויטמין b12,

פניצילין

    ביומסה לקבלת

scp   הידרוליזה חומצית או אנזימטית לקבלת סירופ גלוקוזה/

גלקטוזה

    תרכובות אוראה   תרכובות אמוניה    

תהליכים שונים בעיבוד מי גבינה

יש לעבד את חלבון מי הגבינה מיד לאחר איסופו, מכיווו שהרכבו והטמפרטורה מעודדים צמיחה בקטריאלית.

מוצקי קזאין עדינים והפרדת השומן תמיד יש חלקיקי קזאין קטנטנים ועדינים במי הגבינה. יש להם השפעה מזיקה על אפשרויות הרחקת השומן ולכן יש להרחיקם תחילה. ההרחקה נעשית בעזרת מסננים שונים, ציקלונים וצנטריפוגות.

הרחקת השומן מעשית בעזרת מפרדות (ספרטורים) מהסוג שהכרנו כבר.

קירור ופיסטור לפני אחסון מי הגבינה לצרכי העיבוד, יש לקררם ו/או לפסטרם מיד לאחר הפרדת השומן.

לאחסון קצר של 10 - 15 שעות מספיק הקירור, אך לאחסון ארוך יותר יש לבצע פיסטור, למניעת פעילות בקטריאלית.

ריכוז חלבון מי גבינה

לריכוז מי גבינה משתמשים במאיידי זרם דק בנפילה חופשית בתנאי וואקום, בעלי מספר שלבי איוד. במקרים רבים נוהגים לשלב גם תהליך ריכוז ע"י אוסמוזה הפוכה עוד לפני האיוד לריכוז הסופי הרצוי. לאחר שמגיעים לריכוז מוצקים של 45 - 65%, מקררים את החומר המרוכז במחליף חום לוחות ל- c - 30 . לאחר מכן ממשיכים את הקירור באיטיות ותוך כדי ערבוב בתוך מיכל בעל דפנות כפולות, משך 6 - 8 שעות לטמפרטורות של 15 -  c - 20, זאת במטרה לקבלת גבישים קטנים. זה מבטיח קבלת אבקה שאינה היגרוסקופית לאחר הייבוש בהתזה.

יבוש חלבון מי גבינה

יבוש מי הגבינה נעשה בשיטות הזהות לייבוש חלב לאבקת חלב, כלומר בעזרת יבוש בגלילים או ע"י התזה במגדלי יבוש.

יבוש מי גבינה חמוצים (מי גבינה מיצור גבינת קוטג' או מיצור קזאין) הוא בעייתי מבחינה טכנית בעיקר בגלל החמיצות הגבוהה הגורמת לתלכידים באבקה. לכן אין נוהגים לייבשם.

דמינרליזציה מי גבינה בעלי תכולת מינרלים נמוכה, מהווים מקור תזונתי בעל ערך רב לבני אדם. יש במי הגבינה כ- 13% חלבונים (מכלל תכולת החומר היבש), לקטוזה בעלת ערך קלורי, וויטמין b.

דמינרליזציה פירושה הרחקת כלוריד-הנתרן והניטרטים. אפשר לעשות זאת ע"י אלקטרודיאליזה או בעזרת מחליפי יונים.

הפקת לקטוזה הלקטוזה היא המרכיב החשוב שבמי הגבינה. אפשר להפיק אותה בשתי שיטות עיקריות:

•  קריסטליזציה של הלקטוזה ממי גבינה גולמיים
•  קריסטליזציה של הלקטוזה ממי גבינה שהחלבונים הורחקו מהם ע"י אולטרפילטרציה או תהליך אחר.

מי הגבינה מרוכזים תחילה ע"י איוד לריכוז מוצקים של 60 - 62%. לאחר מכן מעבירים את החומר המרוכז למיכלים בהם חלה הקריסטליזציה, ע"י הוספת גרגירי לקטוזה הגורמים לצמיחת גבישים (קריסטלים) חדשים. קצב ההתגבשות נקבע ע"י תכנית זמן/טמפרטורה.

המיכלים מצויידים בדפנות כפולות ובמערבלים איטיים שבעזרתם שולטים בקצב הקירור הגורם להתגבשות.

לאחר ההתגבשות, העיסה מופרדת בעזרת צנטריפוגות, לגבישים ולנוזל. את הגבישים מייבשים לאבקה ואורזים.

להפרדה טובה של הגבישים מעיסת האם, על הגבישים להיות בגודל של 0.2 מ"מ לפחות.

ע"י ההפרדה בצנטריפוגות, ניתן להגיע לאבקת לקטוזה בעלת תכולה של 99% גבישי לקטוזה טהורים. 

הפקת חלבונים ממי הגבינה בעזרת אולטרה פילטרציה בתהליך זה מי הגבינה מועברים תחת לחץ דרך ממברנה, המאפשרת לחלקיקים הקטנים יותר כמו מינרלים ולקטוזה לעבור בעוד שהמולקולות הגדולות יותר כמו החלבונים אינם יכולים לעבור. בתהליך זה 95% ממי הגבינה עוברים דרך הממברנה, בעוד שהחלבונים מרוכזים לכ- 70% חומר יבש.

הפקת חלבונים שעברו דנטורציה - ממי גבינה בדרך כלל אי אפשר לשקע חלבוני מי גבינה ע"י פעולת אנזים הרנין או ע"י חומצה.

אפשר אבל לשקע את החלבונים בעזרת חומצה, אם עברו קודם דנטורציה בחום.

התהליך הוא בן 2 שלבים:

•     דנטורציה ושיקוע של החלבונים בעזרת קומבינציה של טיפול בחום והתאמת ה- ph
•     ריכוז החלבונים בעזרת הפרדה

לאחר התאמת ה- ph, מי הגבינה מחוממים (במחליף חום רגנרטיבי ולאחריו בקיטור חי) לטמפרטורה של 90 -  c - 95. לאחר מכן מחזיקים את מי הגבינה בטמפרטורה זו משך

3- 4 דקות (במחליף חום צנורות). בשלב זה מוסיפים חומצה לקטית או חומצת מלח, להורדת ה- ph. החלבונים שעברו דנטורציה, ישקטו כעת תוך 60 שניות, במחליף החום צנורות. לאחר קירור לטמפרטורה של c - 40, החלבון יופרד מהמים בעזרת מפרדה.

אפשר להגיע בתהליך זה לנצולת של 90 - 95% מחלבוני מי הגבינה.

את חלבוני מי הגבינה המרוכזים הללו, אפשר כעת להוסיף לחלב בתהליכי היצור של גבינות מסוימות. ביצור גבינות קממברט למשל, התקבלו תוצאות של עליה ב- 12% בתפוקת הגבינה עם הוספת חלבוני מי גבינה מרוכזים.

הידרוליזה של לקטוזה

מולקלה של לקטוזה היא דו-סוכר הבנויה ממולקולה של גלוקוזה (חד-סוכר) וממולקולה של גלקטוזה (גם כן חד-סוכר).

למולקולת לקטוזה, 2 צורות איזומריות:  ?- לקטוזה ו- ?-לקטוזה, הנבדלות אחת מהשניה במבנה המרחבי של קבוצת ההידרוקסיל הקשורה לאטום הפחמן בגלוקוזה.

הבדל זה אחראי להבדלים נוספים בין 2 האיזומרים, כמו: מסיסות, מבנה הגביש, נקודת ההיתוך וההשפעה הפיסיולוגית של הסוכר.

פירוק הלקטוזה למרכיביה, אפשרית בעזרת הידרוליזה, כלומר קשירת מים בעזרת אנזים,

אנזים ה- ?-גלקטוסידאז.

ע"י פירוק הלקטוזה משיגים:

• מתיקות גדולה יותר למוצר - גלוקוזה וגלקטוזה מתוקים יותר מהלקטוזה
• מאפשר צריכת מוצרי חלב לאנשים הסובלים מחוסר באנזים ה- ?-גלקטוסידאז ולכן אינם יכולים לצרוך מוצרים המכילים לקטוזה (מוצרי חלב)
• מניעת תופעת ה"חוליות" במוצרי חלב מסוימים כמו גלידה, הנגרמת מהווצרות גבישי לקטוזה

אפשר לבצע הידרוליזה אנזימטית או בעזרת חומצה, של הלקטוזה שבמי הגבינה. הסירופ המתקבל מהידרוליזה זו משמש כתוסף ממתיק בתעשיית האפייה וביצור גלידות.