способ получения сухого молочного продукта

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА, предусматривающий раздельную пастеризацию обезжиренного молока и молочной сыворотки, их смешивание, сгущение смеси и сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения биологической и пищевой ценности готового продукта и комплексного использования вторичных ресурсов, молочную сыворотку после пастеризации дополнительно сгущают, а перед смешиванием подвергают деминерализации электродиализом при температуре 50 - 55^oС и плотности тока 310 - 350 А/м² до величины удельной электрической проводимости 7,3 - 8,2 мСм см^-1, при этом смешивание обезжиренного молока и деминерализованной сыворотки проводят в соотношении

1:(1,0-1,2)

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деминерализации подвергают смесь сладкой и соленой молочной сыворотки с массовой долей сухих веществ 20 - 25, в том числе поваренной соли 2,10 - 2,65.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности и касается производства и сфер использования сухого молочного продукта, полученного из смеси обезжиренного молока и сборной (смеси сладкой и соленой) подсырной сыворотки.

Известен способ получения сухого молочного продукта, который заключается в следующем. Молочную сыворотку и обезжиренное молоко пастезуют и охлаждают раздельно, а перед сгущением проводят их смешивание, при этом молочную сыворотку и обезжиренное молоко смешивают в соотношении, соответственно равном 65-70 и 30-35 мас.%. Сгущение молочной смеси ведут до содержания сухих веществ 40-45 мас.%. Сушку смеси осуществляют при температуре воздуха на входе в сушильную башню 165-170^оС, а на выходе 80-85^оС [1].

Однако данный способ не лишен недостатков. Во-первых повышение доли молочной сыворотки в смеси (свыше 70 мас.% от общего содержания сухих веществ в смеси) приводит к ухудшению процесса сушки из-за быстрого налипания продукта на стенках сушильной башни и, как следствие, к снижению производительности сушилки. Во-вторых, данный способ не позволяет достичь оптимального (с точки зрения биологической и пищевой ценности) соотношения массовой доли казеина к сывороточным белкам в комбинированной смеси, которое желательно поддерживать на уровне, соответственно равном (35,0-40,0): (60,0-65,0) мас. % . В-третьих, готовый продукт имеет относительно высокое содержание минеральных веществ (это можно оценить величиной отношения массовой доли золы к массовой доле остальных сухих веществ, которая у данного продукта равна 0,105, тогда как у обезжиренного молока это отношение равно 0,096 или на 9,4% меньше), что не позволяет его использовать, например, при производстве диетических продуктов. И, наконец, по предлагаемому способу не предусматривается переработка всех видов молочной сыворотки, в том числе соленой подсырной сыворотки, ресурсы которой составляет около одной трети от общего ее объема.

Целью изобретения является комплексное использование всех вторичных ресурсов (обезжиренное молоко, пахта и сборная (смесь сладкой и соленой) подсырная сыворотка) маслодельно-сыродельного производства, повышение биологической и питательной ценности целевого продукта (сухого молочного продукта) и расширение сферы его использования.

Это достигается тем, что в способе получения сухого молочного продукта, предусматривающем раздельную пастеризацию обезжиренного молока и молочной сыворотки, их смешивание и сушку, сборную (смесь сладкой и соленой) подсырную сыворотку с содержанием массовой доли сухих веществ, равным 20,0-25,0 мас.%, в том числе поваренной соли 2,10-2,65 мас.%, перед смешиванием подвергают деминерализации электродиализом до величины удельной электрической проводимости, равной 7,3-8,2 мСм см^-1, а последующее смешивание обезжиренного молока и деминерализованной сборной сыворотки проводят в пропорции 1,0:(1,0-1,2) мас.ч. соответственно, где Б_об.м. и Б_м.сыв. - содержание массовой доли белка в обезжиренном молоке и деминерализованной сборной сыворотке, мас.%.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Сборную (смесь сладкой и соленой) подсырную сыворотку сепарируют при 35-40^оС, пастеризуют при 72-75^оС с выдержкой 20-30 с (или при 65-67^оС с выдержкой 30-35 мин), охлаждают до 50-55^оС и направляют на сгущение до массовой доли сухих веществ в концентрате, равном 20,0-25,0 мас.%, в том числе поваренной соли 2,10-2,65 мас.%. Сгущение сыворотки проводят на вакуум-выпарной установке периодического или непрерывного действия, либо на обратноосмотической установке периодического или непрерывного действия. Затем сгущенную сборную сыворотку деминерализуют до достижения ее электрической проводимости, равной 7,3-8,2 мСм см^-1, на электродиализной установке периодического или непрерывного действия, используя ионоселективные мембраны, например, марки МК-40Л и МА-41Л, при плотностях тока 310-350 А/м² и температуре 50-55^оС. Деминерализованную сборную сыворотку охлаждают до 8-10^оС и направляют на участок смешивания с обезжиренным молоком. Обезжиренное молоко перед смешиванием пастеризуют при 85-88^оС (без выдержки), охлаждают до 8-10^оС и направляют на участок смешивания.

Смешивание обезжиренного молока и деминерализованной сборной сыворотки проводят в пропорции 1,0:(1,0-1,2) мас.ч. соответственно при 8-10^оС. Затем смесь (соотношение сухих веществ обезжиренного молока и подсырной сыворотки в которой соответственно равно 20,2-25,8 и 74,2-79,8 мас.%) направляют на вакуум-выпарную установку периодического или непрерывного действия для сгущения до массовой доли сухих веществ в концентрате, равном 48-54 мас. % . Сгущенную смесь затем подвергают распылительной сушке при температуре воздуха на входе 175-185^оС и на выходе 80-90^оС. Готовый продукт имеет следующий состав, мас. % : массовая доля сухих веществ 96,0, в том числе белок 13,5-19,8, жир 0,75-0,85, лактоза 69,5-75,5; минеральные вещества 5,5-6,4. Соотношение казеина и сывороточных белков в этом продукте находится в пределах (35,0-40,0):(60,0-65,0) мас.%, а отношение массовой доли золы к массовой доле остальных сухих веществ находится в интервале значений 0,061-0,071, что в среднем на 31,2% и на 54,8% меньше, чем соответственно у обезжиренного молока (0,096) и молочной сыворотки (0,146).

При производстве сухого молочного продукта используется сборная (смесь сладкой и соленой) подсырная сыворотка. Содержание массовой доли поваренной соли в ней находится в пределах 0,6-0,7 мас.%. Используя деминерализацию сборной сыворотки, например, электродиализом, можно регулировать ее минеральный состав и улучшить за счет этого ее питательную ценность.

Эффективность электродиализного обессоливания в значительной мере обусловливается величиной удельной электрической проводимости обрабатываемой жидкости.

Экспериментально установлено, что удельная электрическая проводимость сборной сыворотки во всех случаях (в интервале значений массовой доли сухих веществ от 5 до 30%) в 2,5-3,5 раза выше, чем сладкой подсырной сыворотки. Это объясняется тем, что в сборной сыворотке содержится большое количество (по сравнению со сладкой сывороткой) поваренной соли, являющейся сильным электролитом. При этом максимальное значение удельной электропроводимости сладкой подсырной сыворотки наблюдается в области значений массовой доли сухих веществ 25-30%, а сборной подсырной сыворотки - 20-25%.

На основании этого за оптимальное значение содержания массовой доли сухих веществ в сборной подсырной сыворотке перед ее диминерализацией электродиализом принят интервал 20,0-25,0 мас.%. При этом предварительное сгущение сыворотки проводят на вакуум-выпарной (либо обратноосмотической) установке периодического или непрерывного действия. При оптимизации уровня деминерализации сборной подсырной сыворотки в основу был положен принцип оценки органолептических и некоторых функциональных свойств готового сухого молочного продукта, а также энергетических затрат на процесс электродиализа. Установлено, что предварительная деминерализация сборной подсырной сыворотки электродиализом до уровня 70,0-75,0% (по удаленным минеральным веществам) или до величины ее удельной электрической проводимости, равной 7,3-8,2 мСм см^-1, ее последующее смешивание в определенной пропорции с обезжиренным молоком, сгущение смеси и сушка позволяют получить сухой молочный продукт с хорошими органолептическими показателями за счет значительного (в среднем на 62,8%) снижения в нем величины отношения содержания массовой доли минеральных веществ к массовой доле остальных сухих веществ (по сравнению с тем, которое получают по авт.св. N 1253573). Это позволяет расширить сферу использования сухого молочного продукта на пищевые цели, в том числе использовать его при производстве широкой гаммы диетических молочных продуктов. При уровне деминерализации сборной сыворотки менее 70,0% (или при ее удельной электрической проводимости более 8,2 мСмсм^-1) органолептические свойства сухого молочного продукта ухудшаются (ощущается слегка горько-солоноватый привкус) из-за повышенного содержания массовой доли минеральных веществ в нем. В то же время деминерализация сыворотки до уровня более 75,0% (или до ее удельной электрической проводимости менее 7,3 мСмсм^-1) приводит к резкому удорожанию процесса электродиализа из-за повышения энергетических затрат на удаление минеральных веществ.

Электродиализную обработку сборной сыворотки целесообразно проводить при 50-55^оС. При этом ее верхнее значение (55^оС) выбрано, исходя из ограничений по тепловой устойчивости полимерных материалов, из которых изготовлены ионоселективные мембраны, а также, принимая во внимание тот факт, что при температурах выше 55^оС возникает угроза начала денатурационных процессов наиболее термолабильных фракций сывороточных белков. В то же время при температурах менее 50^оС помимо уменьшения удельной электрической проводимости сборной сыворотки и, как следствие, снижения эффективности процесса в целом создаются благоприятные условия для роста микроорганизмов в обрабатываемом сырье.

Плотность тока при электродиализном обессоливании сборной сыворотки составляет 310-350 А/м². Экспериментально установлено, что при этих значениях обеспечивается наиболее экономичная работа электродиализной установки по съему солей. При значениях плотности тока более 350 А/м²увеличивается вероятность возникновения аварийной ситуации, при которой может произойти повреждение ионоселективных мембран, а при плотностях тока менее 310 А/м² эффективность установки по съему солей резко снижается, что влечет за собой увеличение времени обработки продукта.

Известно, что более полноценной биологической и питательной ценностью обладают белковые концентраты, в которых отношение содержания массовой доли казеина к сывороточным белкам находится в интервале значений соответственно (35,0-40,0): (60,0-65,0) мас. % . Для соблюдения этого условия необходимо, чтобы при смешивании обезжиренного молока и деминерализованной сборной сыворотки на одну массовую часть молока приходилось (1,0-1,2) мас.ч. сыворотки. При этом при коэффициенте пропорциональности, равном 1,0 , обеспечивается отношение казеина к сывороточным белкам на уровне 40,0:60,0 мас.%, а при 1,2 - на уровне 35,0:65,0 мас.%. Любые другие значения коэффициентов пропорциональности (вне указанного интервала) не позволяет достигать желаемого соотношения казеина и сывороточных белков в готовом продукте.

Смесь обезжиренного молока и деминерализованной сборной сыворотки сгущают до массовой доли сухих веществ в концентрате 48-54 мас.% (предпочтительно 52 мас. % ). Указанный предел был установлен экспериментально. При этом при концентрации смеси более 54 мас.% из-за повышенной вязкости и большого содержания массовой доли лактозы в сухих веществах раствора ухудшались его условия распыления в сушильной башне и, как следствие, возрастала вероятность налипания большого количества продукта на стенках сушильной башни. При концентрации смеси менее 48 мас.% резко возрастали энергетические затраты при последующей сушке продукта, снижалась производительность сушилки.

Сгущенную смесь подвергают распылительной сушке при температуре воздуха на входе 175-185^оС и на выходе 80-90^оС. При этом при концентрации смеси 54 мас. % температурные параметры теплоносителя соответственно равны 175 и 80^оС, а при 48 мас.% 185 и 90^оС.

При температурах воздуха на входе и выходе соответственно выше 185 и 90^оС в готовом продукте увеличивается количество пригоревших частиц, ухудшается его растворимость, а следовательно, и качественные показатели его. А при температурах воздуха соответственно менее 175 и 80^оС заметно снижается производительность сушильной установки.

Полученный по предлагаемому способу сухой молочный продукт может использоваться в качестве обогатителя при производстве широкой гаммы пищевых продуктов, обладающих повышенной биологической ценностью, в том числе и продуктов диетического питания.

Использование предлагаемого способа получения сухого молочного продукта обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

возможность получения сухого продукта с оптимальным (с точки зрения биологической и пищевой ценности) соотношением содержания массовой доли казеина, сывороточных белков и минеральных веществ в нем по сравнению, например, с сухим обезжиренным молоком;

возможность комплексной переработки всех вторичных ресурсов маслодельно-сыродельного производства, в том числе и соленой подсырной сыворотки.

Организация производства сухого молочного продукта по предлагаемому способу позволяет предприятиям маслодельно-сыродельной отрасли значительно увеличить объем товарной продукции, вырабатываемой из 1 т молока, повысить тем самым эффективность производства и обеспечить экологическую безопасность.

П р и м е р 1. 12408 кг сборной (смесь сладкой и соленой) подсырной сыворотки сепарировали при 35^оС, пастеризовали при 75^оС с выдержкой 20 с и охлаждали до 50^оС. Химический состав сыворотки был следующий, мас.%: сухие вещества 6,65, в том числе белок 0,80; жир 0,05; лактоза 4,60; минеральные вещества 1,20 (из них поваренная соль 0,70).

2677 кг обезжиренного молока пастеризовали при 85^оС и охлаждали до 10^оС. Химический состав обезжиренного молока был следующий, мас.%: сухие вещества 9,25; в том числе белок 3,70 (из них казеин 2,96 и сывороточные белки 0,74); жир 0,05; лактоза 4,80; минеральные вещества 0,70.

Сыворотку затем сгущали на вакуум-выпарной установке непрерывного действия до массовой доли сухих веществ 25,0 мас.%, в том числе белок 3,00; жир 0,19; лактоза 17,29, минеральные вещества 4,51 (из них поваренная соль 2,63).

Сгущенную сборную сыворотку в количестве 3300 кг деминерализовали на электродиализной установке непрерывного действия, оснащенной ионоселективными мембранами марки МК-40Л и МА-41Л, при плотности тока 310 А/м² и температуре 50^оС до достижения ее удельной электрической проводимости, равной 7,3 мСм см^-1, что соответствовало уровню ее деминерализации 75,0% (по удаленным минеральным веществам), после чего охлаждали до 10^оС. Химический состав деминерализованной сборной сыворотки был следующий, мас.%:: сухие вещества 21,61, в том числе белок 3,00; жир 0,19; лактоза 17,29; минеральные вещества 1,13. Обезжиренное молоко и деминерализованную сборную сыворотку смешивали. При этом в смеси на 2677 кг обезжиренного молока с массовой долей сухих веществ 9,25 мас.% приходилось 3300 кг деминерализованной сборной сыворотки с массовой долей сухих веществ 21,61 мас.%, т.е. смешивание осуществляли в пропорции 1,0: (1,01,233), так как = = 1,233 ,, а коэффициент пропорциональности при этом множителе был принят за 1,0, что позволило достичь соотношения содержания массовой доли казеина и сывороточных белков в смеси на уровне 40:60 мас.% соответственно. Химический состав смеси был следующий, мас.%: сухие вещества 16,06, в том числе белок 3,31 (из них казеин 1,32 и сывороточные белки 1,99); жир 0,12; лактоза 11,70; минеральные вещества 0,93.

Затем смесь сгущали на вакуум-выпарной установке непрерывного действия до массовой доли сухих веществ 48,0 мас.% и подвергали распылительной сушке при температуре воздуха на входе 185^оС и на выходе 90^оС. Готовый продукт в количестве 1000 кг имел следующий состав, мас.%: сухие вещества 96,0, в том числе белок 19,78; жир 0,72; лактоза 69,93; минеральные вещества 5,56.

П р и м е р 2. 12966 кг сборной сыворотки и 2331 кг обезжиренного молока состава, как в примере 1, обрабатывали аналогично предыдущему случаю. При этом в смеси на 2331 кг обезжиренного молока приходилось 3449 кг деминерализованной сборной сыворотки, т.е. смешивание осуществляли в пропорции 1,0:(1,21,233), так как = = 1,233, а коэффициент пропорциональности при этом множителе был принят за 1,2, что позволило достичь соотношения содержания массовой доли казеина и сывороточных белков в смеси на уровне 35,0:65,0 мас.% соответственно. Химический состав смеси был следующий, мас. % : сухие вещества 16,61, в том числе белок 3,28 (из них казеин 1,15 и сывороточные белки 2,13); жир 0,13; лактоза 12,25; минеральные вещества 0,95.

Готовый продукт в количестве 1000 кг имел следующий состав, мас.%: сухие вещества 96,0, в том числе белок 18,96; жир 0,75; лактоза 70,80; минеральные вещества 5,49.

П р и м е р 3. 12285 кг сборной сыворотки и 2661 кг обезжиренного молока состава, как в примере 1, обрабатывали аналогично примеру 1, за исключением того, что сборную сыворотку сгущали до массовой доли сухих веществ 20,0 мас. % , в том числе белок 2,41, жир 0,15, лактоза 13,83, минеральные вещества 3,61 (из них поваренная соль 2,1), а затем сыворотку деминерализовали до достижения ее удельной электрической проводимости, равной 8,2 мСмсм^-1, что соответствовало уровню ее деминерализации 70,0%. Химический состав деминерализованной сборной сыворотки был следующий, мас.%: сухие вещества 17,47, в том числе белок 2,41; жир 0,15; лактоза 13,83, минеральные вещества 1,08. Смешивание обезжиренного молока (2661 кг) и деминерализованной сборной сыворотки (4085 кг) осуществляли в пропорции 1,0:(1,01,535), т. к. = = 1,535. Состав смеси был следующий, мас.%: сухие вещества 14,23, в том числе жир 0,11; белок 2,92; лактоза 10,27; минеральные вещества 0,93. Готовый продукт в количестве 1000 кг имел следующий состав, мас. % : сухие вещества 96,0; в том числе белок 19,70; жир 0,74; лактоза 69,28; минеральные вещества 6,27.

П р и м е р 4. 14398 кг сборной сыворотки сепарировали при 40^оС, пастеризовали при 72^оС с выдержкой 30 с и охлаждали до 55^оС. Химический состав сыворотки был следующий, мас.%: сухие вещества 6,15, в том числе белок 0,5; жир 0,05; лактоза 4,5; минеральные вещества 1,1 (из них поваренная соль 0,6).

2248 кг обезжиренного молока пастеризовали при 88^оС и охлаждали до 8^оС. Химический состав обезжиренного молока был следующий, мас.%: сухие вещества 8,65, в том числе жир 0,05; белок 3,2; лактоза 4,7; минеральные вещества 0,7.

Сыворотку затем сгущали и деминерализовали, как в примере 1.

Химический состав деминерализованной сборной сыворотки был следующий, мас. % : сухие вещества 21,64, в том числе жир 0,20; белок 2,03; лактоза 18,25; минеральные вещества 1,12. Смешивание обезжиренного молока (2248 кг) и деминерализованной сборной сыворотки (3542 кг) осуществляли в пропорции 1,0: (1,01,576), т. к. = = 1,576. Состав смеси был следующий, мас. % : сухие вещества 16,58, в том числе жир 0,14; белок 2,48; лактоза 13,01; минеральные вещества 0,95.

Смесь пастеризовали при 67^оС с выдержкой 30 мин, охлаждали до 55^оС, сгущали на вакуум-выпарной установке непрерывного действия до массовой доли сухих веществ 54 мас.% и подвергали распылительной сушке при температуре воздуха на входе 175^оС и на выходе 90^оС.

Готовый продукт в количестве 1000 кг имел следующий состав, мас.%: сухие вещества 96,0, в том числе белок 14,36; жир 0,81; лактоза 75,33; минеральные вещества 5,5.