способ получения концентрата белка молока

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА БЕЛКА МОЛОКА, предусматривающий введение в обезжиренном молоко раствора концентрирующего агента и отделение концентрата белка от смеси, отличающийся тем, что в качестве концентрирующего агента используют смешанный раствор, содержащий полимер линейной структуры с низким сродством к ионам кальция, хлористый натрий и хлористый кальций, введение смешанного раствора в обезжиренное молоко проводят в две стадии, при этом на первой стадии вводят смешанный раствор, включающий 0,3 - 5% полимера линейной структуры с низким средством к ионам кальция, 0,05 - 0,5% хлористого натрия и 0,02 - 0,4% хлористого кальция, а на второй стадии смешанный раствор, включающий те же компоненты в концентрациях 0,02 - 1% , 0,05 - 0,5% и 0,02 - 0,4% соответственно, причем смешанный раствор вводят в обезжиренное молоко при pH 5,8 - 6,8 и соотношении смешанного раствора и обезжиренного молока 1 : 10 - 1 на первой стадии и 20 - 12 : 1 на второй стадии соответственно, а после введения смешанного раствора смесь выдерживают 5 - 30 мин на каждой стадии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к способу выделения нативного водорастворимого казеина из обезжиренного молока, предназначенного для получения продуктов детского и лечебно-профилактического питания, а также для технических целей.

Известен способ получения казеина, предусматривающий подкисление обезжиренного молока органическими или минеральными кислотами до рН изоэлектрической точки (ИЭТ) белка (рН 4,6), отделение, промывку водой и сушку осадка казеина [1] .

К недостаткам этого способа относится нерастворимость полученного казеина в воде, невысокая его растворимость, а также другие функциональные свойства в растворах щелочей, потеря молочного белого цвета, а также вязкости растворов белка вследствие разрушения под действием кислот мицеллярной структуры казеина, что ограничивает возможность его применения в пищевых целях.

Ближайшим техническим решением по сущности и достигаемому эффекту является способ получения белкового концентрата, предусматривающий многостадийное ведение в обезжиренное молоко раствора концентрирующего агента (полисахарида), при этом раствор полисахарида на первой стадии вводят в количестве 0,9 - 2% от массы конечного раствора, а на каждой последующей стадии раствор полисахарида добавляют в количестве, равном отношению массы вводимого полисахарида к степени концентрирования белка на предыдущей стадии, полученную систему выдерживают в течение 1 - 1,5 ч с последующим отделением концентрата белка [2] .

Данный способ обеспечивает получение растворимого белка молока.

К недостаткам способа относится невысокое содержание белка в препарате (до 60% в пересчете на сухой вес при трех циклах концентрирования), высокое содержание лактозы (до 28% ), наличие сопутствующих казеину белков (до 5% ), а также невысокая растворимость получаемого препарата в воде (не более 30% ).

Недостатки известного способа объясняются необходимостью добиться более высокой степени концентрирования белка, что достигается применением высококонцентрированных растворов полисахаридов, добавляемых в концентрируемый белковый раствор без значительного разбавления последнего. Значительное повышение концентрации белка, которое достигается в данном случае, вызывает необратимую агрегацию белка и потерю его раствоpимости.

Целью изобретения является повышение чистоты и растворимости в воде целевого продукта.

Цель достигается тем, что в известном способе получения белкового концентрата, заключающемся в многостадийном введении в обезжиренное молоко раствора концентрирующего агента, выдержке смеси и разделении ее на белковый концентрат и фазу концентрирующего агента концентрирования используют смешанный раствор, содержащий 0,3 - 5% полимера линейной структуры с низким средством к ионам кальция, 0,05 - 0,5% хлористого натрия и 0,02 - 0,4% растворимой соли кальция, на второй стадии концентрирования используют смешанный раствор, содержащий те же компоненты в концентрациях соответственно 0,02 - 2, 0,05 - 0,5 и 0,02 - 0,4% , концентрирующий агент смешивают с обезжиренным молоком при рН 5,8 - 6,8 и соотношении концентрирующего агента и обезжиренного молока 1: 10 - 1: 1 на первой стадии процесса и 20: 1 - 12: 1 на второй стадии процесса, полученные системы выдерживают в течение 5 - 30 мин.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявляемый способ соответствует критерию "Новизна". При изучении других известных технических решений в данной области признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "Существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образом.

Обезжиренное молоко смешивают при рН 5,8 - 6,8 с раствором концентрирующего агента, содержащего 0,3 - 5% полимера линейной структуры с низким сродством к ионам кальция, 0,05 - 0,5% хлористого натрия и 0,02 - 0,4% водорастворимой соли кальция, например хлористого кальция, при соотношении концентрирующего агента и обезжиренного молока 1: 10 - 1: 1, смесь выдерживают в течение 5 - 30 мин и разделяют на белковый концентрат и фазу концентрирующего агента; белковый концентрат смешивают при рН 5,8 - 6,8 с раствором концентрирующего агента, содержащего 0,02 - 1% полимера линейной структуры с низким сродством к ионам кальция, 0,05 - 0,5% хлористого натрия и 0,02 - 0,4% водорастворимой соли кальция, например хлористого кальция, при соотношении концентрирующего агента и белкового концентрата 20: 1 - 12: 1, смесь выдерживают в течение 5 - 30 мин и отделяют образовавшийся концентрат казеина.

Использование полимера линейной структуры с низким сродством к ионам кальция в качестве основы концентрирующего агента позволяет на первой стадии выделять белки молока в составе концентрированной белковой фазы, без потери растворимости и уникальной мицеллярной структуры белка. На второй стадии процесса присутствие полимера обеспечивает повышение выхода целевого продукта.

Присутствие хлорида натрия и кальция на первой стадии процесса концентрирования обеспечивает сокращение времени выдержки системы с 1,5 - 2 ч в способе-прототипе до 5 - 30 мин без потери растворимости белка, а на второй стадии концентрирования обеспечивает выделение казеина в отдельную фазу в течение непродолжительного времени с высоким выходом и с низким содержанием лактозы.

Выбор соотношения концентрирующего агента и обезжиренного молока на каждой из стадий процесса обеспечивает максимальный выход продукта с минимальной потерей растворимости и других функциональных свойств.

Время выдержки систем 5 - 30 мин способствует формированию крупных агрегатов белковых частиц, легко выделяемых из раствора.

П р и м е р 1. 120 кг обезжиренного молока смешивают при рН 6,8 с 20 кг раствора концентрирующего агента, содержащего 5% натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), 0,05% хлористого натрия и 0,4% хлористого кальция. Полученную систему выдерживают в течение 5 мин и разделяют ее на белковый концентрат (29 кг), содержащий 3,6 кг белков молока и фазу концентрирующего агента (99 кг), содержащую 0,98 кг КМЦ. Белковый концентрат в количестве 29 кг смешивают при рН 6,3 с раствором концентрирующего агента (248 кг), содержащего 0,02% КМЦ, 0,5% хлористого натрия и 0,04% хлористого кальция. Полученную систему выдерживают в течение 30 мин и разделяют на концентрат, содержащий казеин (3,3 кг), и супернатант.

П р и м е р 2. 90 кг обезжиренного молока смешивают при рН 6,6 с 50 кг концентрирующего агента, представляющего собой смешанный раствор, содержащий 2,8% яблочного пектина, 0,5% хлористого натрия и 0,4% хлористого кальция. Полученную смесь выдерживают в течение 15 мин и разделяют на белковый концентрат (22 кг), содержащий 2,52 кг белка и фазу концентрирующего агента (118 кг), содержащую 1,35 кг пектина. Белковый концентрат смешивают при рН 6,2 с 275 кг раствора концентрирующего агента, содержащего 1,0% пектина, 0,1% хлористого натрия и 0,02% хлористого кальция. Смесь выдерживают в течение 15 мин и отделяют белковую фазу (20,7 кг), содержащую 2,37 кг казеина.

П р и м е р 3. 90 кг обезжиренного молока смешивают при рН 6,7 с 90 кг концентрирующего агента, представляющего собой смешанный раствор, содержащий 0,3% ксантана - микробного полисахарида, 0,5% хлористого натрия и 0,04% хлористого кальция. Полученную смесь выдерживают в течение 30 мин и разделяют на белковый концентрат (22 кг), содержащий 2,52 кг белка и фазу концентрирующего агента, содержащую 0,26 кг ксантана. Белковый концентрат смешивают при рН 5,8 с 440 кг концентрирующего агента, содержащего 0,02% ксантана, 0,05% хлористого натрия и 0,06% хлористого кальция. Полученную смесь выдерживают в течение 30 мин и отделяют белковый концентрат (20,7 кг), содержащий 2,37 кг казеина.

Результаты всех проведенных испытаний приведены в табл. 1.

Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что в рекомендуемых интервалах составов растворов концентрирующих агентов соотношения раствора концентрирующего агента и обезжиренного молока, рН смесей и времени их выдержки достигается положительный эффект. Так при содержании полимера, хлористого натрия и хлористого кальция в концентрирующем агенте на 1 стадии соответственно 2,7, 0,05 и 0,1% , на 2 стадии 0,7, 0,05 и 0,04% соотношении концентрирующего агента и обезжиренного молока 1: 10 на первой стадии концентрирования и 12: 1 - на второй стадии концентрирования, рН смеси 6,8 и времени выдержки смеси 15 мин, выход белка на первой и второй стадиях концентрирования составляют соответственно 82 и 92% , растворимость казеина в воде 82% , содержание лактозы в казеине 0,2% , содержание окислов металлов 7,9% .

В табл. 2 приведены показатели эффективности процесса по способу-прототипу и по предлагаемому способу.

Из данных табл. 2 видно, что по всем показателям эффективность процесса по предлагаемому способу выше, чем по способу-прототипу. (56) 1. ГОСТ 17626-81. Казеин технический.

2. YU. A. Antonow, V. Ya. Grinberg, N. A. Zhuravskaja, and V. B. Tolstogurov. Concentration of the proteins of skimured milk by membraneless, isobaric osmosis. "Carbohydrate Polymers", 2 (1982), 81 - 90.