способ получения сывороточного концентрата

Формула изобретения

Способ получения сывороточного концентрата, включающий сбор подсырной сыворотки, ее осветление, пастеризацию, предварительное сгущение, электродиализ, ультрафильтрацию предварительно сгущенной сыворотки, сгущение полученного концентрата, его пастеризацию и сушку, отличающийся тем, что перед электродиализом осуществляют очистку предварительно сгущенной сыворотки при температуре 36-40^oС, а процесс ультрафильтрации ведут до массовой доли сухих веществ в концентрате 13,5-14,0%, причем после пастеризации концентрата проводят кристаллизацию лактозы, охлаждая концентрат до температуры 10-12^oC в течение 5-6 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при производстве концентратов для детского питания.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения углеводно-белкового концентрата УБК-2, включающий сбор подсырной сыворотки, ее осветления, пастеризацию, предварительное сгущение, электродиализ до массовой доли золы не более 0,3%, ультрафильтрацию предварительно сгущенной сыворотки, сгущение полученного концентрата, его пастеризацию и сушку [1].

Физико-химический состав получаемого концентрата:

Массовая доля сухих веществ, %, не менее - 96,0

Массовая доля углеводов (лактозы), %, не более - 55,0

Массовая доля белка, %, не менее - 35,0

Массовая доля золы, %, не более - 3,0

Кислотность, ^oТ, не более - 20,0

Индекс растворимости, см³ сырого осадка, не более - 0,2

Недостатком этого концентрата является то, что при использовании в производстве заменителей женского молока необходимо дополнительное внесение углеводов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение концентрата со сбалансированным соотношением белок:лактоза.

Технический результат достигается тем, что в способе получения сывороточного концентрата, включающем сбор подсырной сыворотки, ее осветление, пастеризацию, предварительное сгущение, электродиализ, ультрафильтрацию предварительно сгущенной сыворотки, сгущение полученного концентрата, его пастеризацию и сушку, перед электродиализом осуществляют очистку предварительно сгущенной сыворотки при температуре (36-40)^oC, а процесс ультрафильтрации ведут до массовой доли сухих веществ в концентрате 13,514,0%, причем после пастеризации концентрата проводят кристаллизацию лактозы, охлаждая концентрат до температуры (1012)^oC в течение 56 часов.

Сывороточный концентрат получают следующим образом.

Обезжиренную подсырную сыворотку пастеризуют при температуре (7276)^oC выдержкой (16-20)с и охлаждают до температуры (26)^oC на пастеризационно-охладительной установке, после чего направляют в емкость для хранения.

Предварительное сгущение сыворотки осуществляют в вакуум-аппарате до массовой доли сухих веществ (11,512,5)% при режимах, указанных в инструкции выпарной установки.

Контроль массовой доли сухих веществ сгущенной сыворотки осуществляют рефрактометрическим методом. Сгущенную сыворотку охлаждают до температуры (26)^oC и направляют в емкости для хранения.

Охлажденную предварительно сгущенную сыворотку раскисляют раствором с массовой концентрацией гидроокиси натрия 100 г/дм³ до pH (6,36,5).

Ориентировочно для понижения активной кислотности и повышения значения pH на 0,1 ед. на 1 т сгущенной сыворотки расходуется от 1,5 до 2,0 л раствора гидроокиси натрия.

Очистку пастеризованной сыворотки от денатурированных частиц сывороточных белков проводят на сепараторе-очистителе при температуре (3640)^oC.

Электродиализ концентрата проводят при температуре (3640)^oC до массовой доли золы не более 0,1%.

Контроль уровня деминерализации осуществляют кондуктометрическим методом. Значение удельной электропроводности деминерализованного сгущенного концентрата не должно быть более 0,15 Ом/м.

Сыворотку подогревают до температуры (4951)^oC и направляют на ультрафильтрацию. Ультрафильтрацию сыворотки осуществляют до массовой доли сухих веществ 13,514,0.

Контроль массовой доли сухих веществ в концентрате осуществляется рефрактометрическим методом.

Полученный после ультрафильтрации концентрат охлаждают до температуры (3640)^oC и направляют на сгущение.

Сгущение концентрата осуществляют в вакуум-аппарате при режимах, указанных в инструкции выпарной установки до массовой доли сухих веществ (3941)%.

Контроль массовой доли сухих веществ в концентрате осуществляют рефрактометрическим методом.

Сгущенный концентрат при необходимости охлаждают до температуры (26)^oC и собирают в промежуточную емкость, откуда затем подают на пастеризацию.

Пастеризацию концентрата проводят на пастеризационно-охладительной установке при температуре (7074)^oC с выдержкой 20 с.

Сгущенный концентрат после пастеризации направляют в резервуар для кристаллизации лактозы, где охлаждают до температуры (1012)^oC в течение 5-6 часов. Для ускорения процесса кристаллизации вносят затравку из кристаллов лактозы и периодически перемешивают, затем концентрат подогревают на трубчатом подогревателе до температуры (5060)^oC и направляют в сушильную установку.

Изменение параметров кристаллизации в сторону увеличения или уменьшении от заявляемых параметров приводит к залипанию концентрата на стенках сушилки в процессе сушки.

Сушку сгущенного концентрата проводят на двухступенчатой распылительной сушильной установке. Температура воздуха, поступающего из калорифера в сушильную башню должна быть (165175)^oC. Температура воздуха на выходе из сушильной башни должна быть (8090)^oC. Досушивание сухого концентрата до требуемой массовой доли сухих веществ и его охлаждение происходит на 2 ступени сушильной установки при режимах, указанных в инструкции на сушильную установку. Температура сухого концентрата после охлаждения не должна превышать 25^oС. Продукт после сушки направляется на вибрационное сито и, далее, на хранение и упаковку.

Пример 1. Подсырную пастеризованную сыворотку в количестве 1000 кг с pH 6,1 предварительно сгущают до массовой доли сухих веществ 12,0%. В предварительно сгущенную сыворотку вносят 4,5 кг NaOH с концентрацией 100 г/дм³ для доведения pH сыворотки до 6,4.

Затем проводят очистку полученной, предварительно сгущенной сыворотки при 38^oС от денатурированных частиц сывороточных белков и направляют на электродиализ, который проводят при 38^oС до массовой доли золы 0,10%.

Далее полученную сыворотку подают на ультрафильтрацию, которую проводят при температуре 49^oС до массовой доли сухих веществ 13,5%.

Полученный после ультрафильтрации концентрат охлаждают до температуры 38^oС и направляют на сгущение. Концентрат сгущают до массовой доли сухих веществ 40%.

Полученный концентрат пастеризуют при температуре 71^oС с выдержкой 20 с.

Затем пастеризованный концентрат направляют в резервуар для кристаллизации лактозы, где его охлаждают до температуры 10^oС в течение 5,5 часов, периодически мешая.

Далее концентрат подогревают до 55^oС и направляют в сушильную установку. Сушку осуществляют при температуре воздуха, поступающего в сушильную башню 170^oС, на выходе 85^oС.

В результате выработано 49 кг компонента; образец по внешнему виду и консистенции представляет однородный тонкодисперсный порошок кремового цвета, со специфическим, сывороточным сладким вкусом, без посторонних привкусов и запахов.

Состав полученного компонента:

Сухие вещества, % - 96,0

Лактоза, % - 75,0

Белок, % - 16,5

Зола, % - 1,0

Кислотность, ^oТ - 19

Индекс растворимости, см³ - 0,2

По всем показателям образец соответствует требованиям ТУ и пригоден для выработки заменителей женского молока.

Пример 2. 1000 кг пастеризованной подсырной сыворотки с pH 6,2 предварительно сгущают до массовой доли сухих веществ 12,3%, после чего в предварительно сгущенную сыворотку вносят 3,0 кг NaOH с концентрацией 100 г/дм³ для доведения pH сыворотки до 6,4.

Затем полученную сыворотку очищают, при температуре 40^oС от денатурированных частиц сывороточных белков и направляют на электродиализ.

Электродиализ проводят при температуре 40^oС до массовой доли золы 0,10%.

Затем полученную сыворотку подают на ультрафильтрацию, которую проводят при температуре 51^oС до массовой доли сухих веществ 13,8%.

Полученный концентрат охлаждают до температуры 38^oС и направляют на сгущение. Концентрат сгущают до массовой доли сухих веществ 41%.

Полученный концентрат пастеризуют при температуре 72^oС с выдержкой 20 с.

Затем пастеризованный концентрат направляют в резервуар для кристаллизации лактозы, где его охлаждают до температуры 12^oС в течение 6 часов, периодически перемешивая.

После кристаллизации концентрат подогревают до 55^oС и направляют в сушильную установку. Температура воздуха на входе в сушильную башню 175^oС, на выходе 88^oС.

В результате выработано 50 кг компонента; образец по внешнему виду и консистенции представляет однородный тонкодисперсный порошок кремового цвета, со специфическим, сывороточным сладким вкусом, без посторонних привкусов и запахов.

Состав полученного компонента:

Сухие вещества, % - 96,0

Лактоза, % - 74,5

Белок, % - 16,8

Зола, % - 1,0

Кислотность, ^oТ - 20

Индекс растворимости, см³ - 0,2

Выработанный компонент соответствует требованиям ТУ и пригоден для выработки заменителей женского молока.

Пример 3. 1000 кг пастеризованной подсырной сыворотки с pH 6,1 предварительно сгущают до массовой доли сухих веществ 12,4%, после чего в предварительно сгущенную сыворотку вносят 4,5 кг NaOH с концентрацией 100 г/дм³ для доведения pH сыворотки до 6,4.

Полученную сыворотку очищают, при температуре 39^oС от денатурированных частиц и направляют на электродиализ.

Электродиализ проводят при температуре 40^oС до массовой доли золы 0,1%.

Полученную сыворотку подают на ультрафильтрацию, которую проводят при температуре 50^oС до массовой доли сухих веществ 13,6%.

Полученный концентрат охлаждают до температуры 38^oС и направляют на сгущение. Концентрат сгущают до массовой доли сухих веществ 40%.

Полученный концентрат пастеризуют при температуре 73^oС с выдержкой 20 с.

Пастеризованный концентрат направляют в резервуар для кристаллизации лактозы, где его охлаждают до температуры 11^oС в течение 6 часов, периодически мешая.

После кристаллизации концентрат подогревают до 57^oС и направляют в сушильную установку. Температура воздуха на входе в сушильную башню 175^oC, на выходе 85^oС.

В результате выработано 52 кг компонента; образец по внешнему виду и консистенции представляет однородный тонкодисперсный порошок кремового цвета, со специфическим, сывороточным сладким вкусом, без посторонних привкусов и запахов.

Состав полученного компонента:

Сухие вещества, % - 96,5

Лактоза, % - 74,5

Белок, % - 16,6

Зола, % - 1,0

Кислотность, ^oТ - 19

Индекс растворимости, см³ - 0,2

По всем показателям образец соответствует требованиям ТУ и пригоден для выработки заменителей женского молока.

Как видно из состава примеров 1-3 соотношение белка к лактозе составляет в среднем 16,5:75. Такая сбалансированность полученного компонента по белку и лактозе позволяет использовать его исключительно для заменителей женского молока без дополнительного внесения сывороточных белков и лактозы.

Пример 4. 1000 кг пастеризованной подсырной сыворотки с pH 6,1 предварительно сгущают до массовой доли сухих веществ 12,5%, после чего в предварительно сгущенную сыворотку вносят 4,5 кг NaOH с концентрацией 100 г/дм³ для доведения pH сыворотки до 6,4.

Полученную сыворотку очищают при температуре 38^oС от денатурированных частиц и направляют на электродиализ.

Электродиализ проводят при температуре 38^oС до массовой доли золы 0,14%.

Полученную сыворотку подают на ультрафильтрацию, которую проводят при температуре 50^oС до массовой доли сухих веществ 13,0%.

Полученный концентрат охлаждают до температуры 38^oС и направляют на сгущение. Концентрат сгущают до массовой доли сухих веществ 40%.

Полученный концентрат пастеризуют при температуре 71^oС с выдержкой 20 с.

Пастеризованный концентрат направляют в резервуар для кристаллизации лактозы, где его охлаждают до температуры 10^oС в течение 5,5 часов, периодически мешая.

После кристаллизации концентрат подогревают до 55^oС и направляют в сушильную установку. Температура воздуха на входе в сушильную башню 170^oС, на выходе 85^oС.

В результате выработано 52 кг компонента; образец по внешнему виду и консистенции представляет однородный тонкодисперсный порошок кремового цвета, со специфическим, сладким сывороточным вкусом, без посторонних привкусов и запахов.

Состав полученного компонента:

Сухие вещества, % - 96,0

Лактоза, % - 78,0

Белок, % - 15,8

Зола, % - 1,0

Кислотность, ^oТ - 19

Индекс растворимости, см³ - 0,2

Полученный компонент, содержащий недостаточное количество белка (15,8% вместо 16,3% по требованиям ТУ) и повышенное содержание лактозы (78% вместо 77% по требованиям ТУ) непригоден для выработки заменителей женского молока, так как требует дополнительного внесения сывороточных белков.

Пример 5. 1000 кг пастеризованной подсырной сыворотки с pH 6,1 предварительно сгущают до массовой доли сухих веществ 12,4%, после чего в предварительно сгущенную сыворотку вносят 4,5 кг NaOH с концентрацией 100 г/дм³ для доведения pH сыворотки до 6,4.

Полученную сыворотку очищают, при температуре 41^oС от денатурированных частиц и направляют на электродиализ.

Электродиализ проводят при температуре 40^oС до массовой доли золы 0,1%,

Полученную сыворотку подают на ультрафильтрацию, которую проводят при температуре 50^oС до массовой доли сухих веществ 15,0%.

Полученный концентрат охлаждают до температуры 38^oС и направляют на сгущение. Концентрат сгущают до массовой доли сухих веществ 40%.

Полученный концентрат пастеризуют при температуре 73^oС с выдержкой 20 с.

Пастеризованный концентрат направляют в резервуар для кристаллизации лактозы, где его охлаждают до температуры 11^oС в течение 6 часов, периодически мешая.

После кристаллизации концентрат подогревают до 57^oС и направляют в сушильную установку. Температура воздуха на входе в сушильную башню 175^oС, на выходе 85^oС.

В результате выработано 50 кг компонента; образец по внешнему виду и консистенции представляет однородный тонкодисперсный порошок кремового цвета, со специфическим, сладким сывороточным вкусом, без посторонних привкусов и запахов.

Состав полученного компонента:

Сухие вещества, % - 96,0

Лактоза, % - 75,3

Белок, % - 18,2

Зола, % - 1,0

Кислотность, ^oТ - 19

Индекс растворимости, см³ - 0,2

Полученный компонент непригоден для выработки заменителей женского молока, так как при его использовании потребуется дополнительное внесение в продукт лактозы.

Пример 6. 1000 кг пастеризованной подсырной сыворотки с pH 6,1 предварительно сгущают до массовой доли сухих веществ 12,4%, после чего в предварительно сгущенную сыворотку вносят 4,5 кг NaOH с концентрацией 100 г/дм³ для доведения pH сыворотки до 6,4.

Полученную сыворотку очищают при температуре 39^oС от денатурированных частиц и направляют на электродиализ.

Электродиализ проводят при температуре 40^oС до массовой доли золы 0,1%.

Полученную сыворотку подают на ультрафильтрацию, которую проводят при температуре 50^oС до массовой доли сухих веществ 13,6%.

Полученный концентрат охлаждают до температуры 38^oС и направляют на сгущение. Концентрат сгущают до массовой доли сухих веществ 40%.

Полученный концентрат пастеризуют при температуре 73^oС с выдержкой 20 с.

Пастеризованный концентрат направляют в резервуар для кристаллизации лактозы, где его охлаждают до температуры 15^oС в течение 3,0 часов, периодически мешая.

После кристаллизации концентрат подогревают до 55^oС и направляют в сушильную установку. Температура воздуха на входе в сушильную башню 170^oС, на выходе 80^oС.

В результате процесс кристаллизации прошел не полностью, при сушке произошло залипание концентрата на стенках сушильной установки, что привело к потерям - готового компонента получено 43 кг (потери 7 кг).

Выработано 43 кг компонента; образец по внешнему виду неоднороден, имеются включения подгоревших частиц, цвет кремовый с коричневыми включениями, имеется привкус подгоревшего сахара.

Состав полученного компонента:

Сухие вещества, % - 96,0

Лактоза, % - 77,0

Белок, % - 16,5

Зола, % - 1,0

Кислотность, ^oТ - 19

Индекс растворимости, см³ - 0,4

В результате не полностью проведенного процесса кристаллизации лактозы, при сушке произошло залипание концентрата на стенках сушильной установки, что привело к потерям готового компонента (потери около 14%) и получению нестандартного продукта по органолептическим показателям.

Компонент, полученный согласно заявляемому способу, сбалансирован по белку и лактозе. Это позволяет использовать его исключительно для заменителей женского молока без дополнительного внесения сывороточных белков и лактозы.

Применение полученного компонента значительно упрощает процесс производства заменителей женского молока, сокращая количества вносимых компонентов.

Использование полученного компонента позволяет снизить энергозатраты и сократить длительность производства заменителей женского молока, а значит и снизить себестоимость заменителей женского молока.

Применение полученного компонента позволит получить заменители женского молока с низкой водно-солевой нагрузкой на почки ребенка, а также максимально приблизить заменители женского молока к составу женского молока.

Источник информации принятый во внимание

1. ТУ 10-02-02-858-90 "Углеводно-белковый концентрат УБК-2" с. 13-15 (прототип).