способ производства сухой молочной сыворотки
Классы МПК: | A23C21/00 Сыворотка; продукты из сыворотки |
Автор(ы): | Храмцов Андрей Георгиевич (RU), Евдокимов Иван Алексеевич (RU), Рябцева Светлана Андреевна (RU), Лодыгин Алексей Дмитриевич (RU), Поверин Алексей Павлович (RU), Боданико Юлия Александровна (RU), Егорова Ольга Сергеевна (RU), Володин Дмитрий Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-10-24 публикация патента:
27.05.2007 |
Способ предусматривает сбор, резервирование, нагрев, сепарирование, пастеризацию и охлаждение сыворотки. Сыворотку подвергают электроактивации в катодном и анодном пространстве установки. В катодной камере происходят изомеризация лактозы в лактулозу и щелочной гидролиз сывороточных белков. Одновременно с этими процессами в анодной камере происходит кислотный гидролиз лактозы и сывороточных белков. Фракции смешивают, сгущают и сушат. Полученную сухую молочную сыворотку можно использовать при производстве препаратов бифидобактерий в качестве питательной основы и продуктов с функциональными свойствами, например, кисломолочных напитков с бифидобактериями.
Формула изобретения
Способ производства сухой молочной сыворотки, предусматривающий ее сбор, резервирование, нагрев, сепарирование, пастеризацию, охлаждение, изомеризацию лактозы в лактулозу в катодной камере электроактивационной установки при рН 11±0,5, сгущение и сушку сгущенной смеси, отличающийся тем, что молочную сыворотку одновременно вводят также в анодную камеру установки, где происходит кислотный гидролиз лактозы и сывороточных белков при рН 2,5±0,5, обработку проводят при температуре 70±5°С в течение 20±5 мин, а после обработки катодную и анодную фракции смешивают.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для получения сухой молочной сыворотки с бифидогенными свойствами. Продукт является питательной основой для культивирования бифидобактерий и может использоваться в микробиологической и пищевой промышленности.
Бифидобактерии составляют основу нормальной кишечной микрофлоры здорового человека и защищают его от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Для поддержания и восстановления нормального уровня бифидофлоры используют бактериальные препараты или кисломолочные продукты, содержащие живые клетки бифидобактерий. Однако при их культивировании возникает ряд проблем. Это связано с тем, что бифидобактерии нуждаются в большом количестве факторов роста (бифидогенных факторов). Поэтому питательные среды для культивирования бифидобактерий дороги, в молоке они плохо растут и с трудом приживаются в кишечнике человека.
Для решения этих проблем может использоваться специальным образом обработанная молочная сыворотка, которая содержит ценные компоненты (лактозу, белки, минеральные вещества). Однако в ней мало необходимых для бифидобактерий моносахаридов и азотистых веществ (внешних бифидогенных факторов для выращивания бифидобактерий в питательных средах или в молоке). Кроме того, в сыворотке отсутствуют вещества, которые бы способствовали приживаемости бифидобактерий в кишечнике (внутренние бифидогенные факторы, пребиотики). Бифидогенные свойства сыворотки можно улучшить путем гидролиза лактозы и сывороточных белков, а также изомеризации лактозы в лактулозу, которая является самым известным и хорошо изученным пребиотиком. Известные способы проведения этих процессов основаны на использовании дорогих ферментных препаратов, или химических веществ-катализаторов, которые необходимо удалять, что удорожает и усложняет процесс. Перспективным способом обработки сыворотки и повышения ее бифидогенности является электроактивация, которая относится к безреагентным способам воздействия на сырье.
Электроактивацией водных растворов называют процесс их униполярной электрообработки в специальном диафрагменном электролизере, значительно изменяющей их реакционную способность. Изменение свойств растворов обусловлено двумя основными факторами изменением их состава в результате электрохимических реакций на электродах и перехода растворов в метастабильное состояние с избыточной потенциальной энергией.
Известен способ получения сиропа, содержащего производные лактозы (RU 2169776, С13К 5/00, А23С 21/00, опубл. 27.06.2001, бюл. №18), предусматривающий приготовление водного раствора лактозы 10-40%-ной концентрации, нагревание его до 70°С и введение в катодную и анодную камеры электроактиватора, изомеризацию лактозы в лактулозу при рН 11,5-12,5 в катодной камере и гидролиз лактозы до моносахаров в анодной, сгущение полученного гидролизата в смеси с изомеризованным раствором или отдельно от него с последующей кристаллизацией лактозы и отделением кристаллов лактозы от сиропа.
Недостатком способа является использование в качестве сырья молочного сахара, который имеет высокую стоимость и не содержит белков, поэтому в получаемом продукте отсутствуют источники азотистого питания для бифидобактерий.
Ближайшим техническим решением к заявленному является способ производства сухой молочной сыворотки (RU 2218798, А23С 21/00, опубл. 20.12.2003, бюл. №35), который предусматривает сбор и резервирование молочной сыворотки, ее нагревание, сепарирование, пастеризацию и охлаждение, изомеризацию, сгущение и сушку сгущенной молочной сыворотки. Изомеризацию проводят без внесения химических реагентов, методом электрохимической активации сыворотки до рН (11±0,5) ед. с последующим термостатированием при (70±0,5)°С в течение 15-25 мин. Далее проводят нейтрализацию кислой сывороткой до значения рН (7±0,5) ед. Способ обеспечивает обогащение молочной сыворотки бифидогенным фактором - лактулозой и продуктами щелочного гидролиза сывороточных белков.
Недостатком прототипа является использование только катодной фракции электроактивированной сыворотки, а отсюда и неполное использование возможностей повышения питательной ценности и бифидогенной активности сыворотки.
Технический результат изобретения заключается в получении продукта с повышенной питательной ценностью, обладающего бифидогенной активностью, на основе комплексного использования продуктов электрохимической обработки сыворотки.
Указанный технический результат достигается тем, что молочная сыворотка подвергается обработке одновременно в катодной и анодной камере электроактивационной установки. При этом в катодной камере происходит изомеризация лактозы в лактулозу, а также щелочной гидролиз сывороточных белков. Одновременно с этими процессами в анодной камере происходит кислотный гидролиз лактозы и сывороточных белков.
Способ производства сухой молочной сыворотки заключается в следующем. Осуществляют сбор и резервирование молочной сыворотки, ее нагревание, сепарирование, пастеризацию и охлаждение. Затем ее подвергают электроактивации в катодном и анодном пространстве установки.
В результате электроактивирования рН сыворотки, помещенной в катодное пространство установки, изменяется и достигает значения рН (11±0,5) ед., в анодном пространстве происходит снижение кислотности сыворотки до значения рН (2,5±0,5) ед. Процесс осуществляется при температуре сыворотки (70±5)°С в течение (20±5) мин. При снижении температуры и времени термостатирования не достигается максимальной степени изомеризации и гидролиза, при повышении этих параметров затрачивается слишком много энергии при несущественном изменении степени изомеризации и гидролиза, кроме того, возможны побочные нежелательные реакции.
При этом в католите происходят изомеризация 20-25% лактозы в лактулозу, а также щелочной гидролиз сывороточных белков порядка 30-40%, в то время как в анолите происходят гидролиз 10-20% лактозы до глюкозы и галактозы - моносахаров, имеющих большую сладость, чем лактоза и лучше усваивающихся микроорганизмами, и кислотный гидролиз сывороточных белков порядка 30-40%.
После охлаждения обработанной сыворотки катодную фракцию смешивают с анодной фракцией электроактивированной сыворотки, при этом рН смеси устанавливается на уровне 7,0-8,0, благоприятном для развития бифидобактерий.
Благодаря такой комплексной обработке сыворотки получается продукт, который представляет собой питательную основу для культивирования бифидобактерий, т.к. содержит:
- глюкозу и галактозу, которые легко усваиваются бифидобактериями в качестве источников углерода и энергии (внешние бифидогенные факторы);
- разнообразные продукты щелочного и кислотного гидролиза сывороточных белков, которые используются бифидобактериями в качестве источников азота (внешние бифидогенные факторы);
- лактулозу, стимулирующую развитие и приживаемость бифидобактерий в кишечнике человека (внутренний бифидогенный фактор, пребиотик).
Для обеспечения сохранности свойств продукта в течение длительного времени проводят сгущение смеси катодной и анодной фракций сыворотки до содержания сухих веществ СВ (45±5)% и сушку сгущенной смеси на распылительной сушилке.
Полученную таким образом сухую молочную сыворотку можно использовать в микробиологической промышленности при производстве препаратов бифидобактерий в качестве питательной основы, а также в пищевой промышленности при производстве продуктов с функциональными свойствами, например, при производстве кисломолочных напитков с бифидобактериями.
Пример. Творожная сыворотка с титруемой кислотностью К=86°Т, активной кислотностью рН 4,65 и содержанием сухих веществ 6,2% из резервуара для промежуточного хранения подается в секцию регенерации пастеризационно-охладительной установки для нагревания. Затем она подается в саморазгружающийся сепаратор для очистки от жира и казеиновой пыли. Далее молочную сыворотку пастеризуют в пастеризационно-охладительной установке при температуре t=75°C. Допускается хранение пастеризованной сыворотки при температуре t=6°C не более 24 часов. Затем сыворотку подвергают электроактивированию в течение 15 мин до достижения рН в катодной камере 11,5 ед. рН, а в анодной - 2,5 ед. рН. После электроактивирования катодную и анодную фракции смешивают и сгущают в вакуум-выпарной установке при t=60°C до содержания сухих веществ 50% и направляют на распылительную сушилку. При этом массовая доля лактулозы в готовом продукте составила 10,5%, щелочной гидролиз сывороточных белков - 34%, гидролиз лактозы составил 16%, а кислотный гидролиз сывороточных белков - 35%.
Класс A23C21/00 Сыворотка; продукты из сыворотки