СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА Российский патент 1994 года по МПК A23C9/00 A23C9/12 A23C19/68 A23C19/76 A23C23/00 A23J1/20 

Изобретение относится к молочной промышленности.

Известен способ переработки молока, по технологии которого молоко разделяют на жировую и обезжиренную фракции (сливки и обезжиренное молоко), и молочные продукты готовят из цельного молока, и/или сливок, и/или из смеси сливок и обезжиренного молока в различных соотношениях от 0 до 100% . Молочно-белковые продукты (творог, сыры, казеин) производят из цельного, и/или частично обезжиренного молока (нормализованной смеси по белку и жиру), и/или из практически полностью обезжиренного молока, из которого удаляют около половины сухих веществ в виде молочной сыворотки, которую не используют в технологическом цикле производства и не вводят в состав молочных продуктов. Молочная сыворотка содержит все полезные водорастворимые части молока, обладающие биологической активностью (сывороточные белки, протеозо-пептонную фракцию, пептиды, аминокислоты, водорастворимые витамины, макро- и микроэлементы и другие). Удаление этих веществ из состава молочных продуктов ухудшает их физиологические свойства, а денатурированный казеин приобретает атерогенные свойства (Fosythe W. , 1980, Roberts D. , 1981, Nagata et. al. 1982, Beyhen A. , 1983).

Физико-химические свойства традиционной сыворотки, наличие в ней посторонних веществ (ренин, соли, кислоты) не позволяют соединять ее с молоком и молочными продуктами при переработке.

Известен способ разделения молока на концентрат натурального казеина и сывороточную фракцию путем введения раствора пектина.

Однако, согласно данному способу, полученные фракции используются конкретно по назначению для теста, супов и соусов, для кондитерских целей.

Наиболее близким по техническому решению является способ переработки молока, согласно которому молоко разделяют на две части, одну из которых направляют для использования в цельном виде, а другую часть подвергают сепарированию для разделения на жировую и белковую фракции, последнюю обрабатывают полисахаридом или концентратом с частично перешедшим в него при разделении полисахаридом при температуре 2-40^оС с получением казеиновой и полисахаридной фаз, которые направляют непосредственно на выработку продуктов или на смешивание с жировой фракцией и/или с оставшимся цельным молоком для выработки молочных и кисломолочных напитков, кисломолочных жировых продуктов пониженной калорийности, белковых и белково-жировых продуктов исходя из возможностей организации производства молочных продуктов конкретно на том или другом заводе. При этом полисахаридная фаза может быть подвергнута мембранной обработке для получения определенного соотношения белковых веществ, углеводов и минеральных веществ. Или подвергнуть обработке ферментом лактозой до получения степени расщепления лактозы 25-80% .

Недостатком данного способа является отсутствие количественного дозирования основных и дополнительных сырьевых компонентов при конструировании новых форм молочных продуктов лечебного, профилактического и специального назначения.

Целью изобретения является создание продуктов питания с повышенной биологической и пищевой ценностью, улучшающими процессы обмена веществ в живом организме.

Сущность изобретения заключается в усовершенствовании способа переработки молока путем комплектации составных частей вырабатываемых молочных продуктов с учетом физико-химических, биологических и физиологических свойств концентратов, полученных в результате разделения основных составных частей молока комплексообразователями, которыми являются полисахариды.

Для осуществления до 30% молока, идущего на выработку молочных продуктов, разделяют известным способом на сливки требуемой жирности, концентрат натурального казеина (КНК), содержащий 15-30% сухих веществ, и сывороточно-полисахаридную фракцию (СПФ), содержащую 6-15% сухих веществ. Концентрат натурального казеина и/или его смесь со сливками 30-75% жирности в соотношении от 1: 3 до 3: 1 используют для производства творожных изделий, и/или творога, и/или сыров, и/или сметаны 7-15% жирности. Смешивают КНК со сливками 9-17% жирности в соотношении от 1: 5 до 1: 9, и/или молока питьевого, и/или кефира, и/или йогурта, и/или других кисломолочных напитков. КНК с молоком 0,054-4% жирности смешивают в соотношении от 1: 4 до 1: 14 так, чтобы количество сухих веществ добавленного натурального казеина составляло в молоке и кисломолочных напитках от 15 до 20 кг/т продукта, в масле, спредах, сметане, йогурте и простокваше от 20 до 50 кг/т продукта, в твороге, творожных изделиях и/или сырах - от 100 до 300 кг/т продукта. Оставшееся молоко и/или сливки (60-80% от массы перерабатываемого молока) смешивают с сывороточной фракцией в жидком или сухом виде так, чтобы количество сухих веществ сывороточной фракции составляло от 12 до 24 кг в 1 т готового продукта, и из этой смеси производят известными способами молоко, молочные напитки, сливки, сметану, кисломолочные напитки, коктейли, мороженое и другие известные молочные продукты.

В основу предлагаемого распределения сырьевых компонентов при производстве молочных продуктов положена аксиома одновременного потребления различных белков в оптимальном сочетании, в результате чего биологическая ценность такой смеси выше уровня биологической ценности каждого из белков компонентов.

Сывороточно-полисахаридная фракция, обладая рядом полезных физиологических и технологических свойств, улучшает функциональные характеристики получаемого молочного сырья и вырабатываемой из него молочной продукции. Она имеет кислотность 12-14 ^оТ, рН 6,3-6,5, обладает хорошей пенообразующей способностью и дает устойчивые гели.

В табл. 1 приведены свойства СПФ по сравнению с яичным белком и пектином.

Сухие вещества сывороточно-полисахаридной фракции содержат до 15% комплекса сывороточных белков (альбуминов и глобулинов), полипептидов, свободных аминокислот, витаминов и других биологически активных веществ, до 75% - углеводов, до 10% - минеральных веществ. Углеводы представлены смесью углеводов молока и полисахарида (до 10% ).

Дополнительное включение в питание человека 4-6 г СПФ оказывает благотворное влияние на азотистый баланс, стимулирует белково-синтетические процессы, активизирует гипоталамо-гипофизорно-надпочечниковую, симпато-адреноловую и иммунную системы, нормализует кроветворение после кровопотерь и отклонения в белковом, минеральном, углеводном, витаминном обменах, снижает перекисное окисление липидов и нормализует атерогенные изменения липидного обмена, повышает адаптационные возможности организма и устойчивость к неблагоприятным воздействиям факторов среды обитания и профессиональной деятельности, усиливает энергопластические процессы организма. Данные получены на лабораторных животных и подтверждены в клинике (Заключение института авиационной и космической медицины, Москва, 1992).

Молочные продукты, выработанные из молочного сырья, в котором 20-30% казеина заменено на СПФ, не вызывают повышения уровня холестерина при добавлении в физиологических дозах в рацион больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. Продукты с СПФ менее способствует атеросклерозу, чем обычные молочные продукты. Четко прослеживающийся гипохолестеринемический эффект позволяет сделать заключение о том, что в диетах больных с нарушением липидного обмена молочные продукты с СПФ могут заменить традиционные молочные продукты, придав диете дополнительные лечебно-профилактические свойства.

Концентрат натурального казеина (КНК) содержит 20-24% сухих веществ, в том числе 70-75% высококачественного молочного белка, несущего в себе полный набор заменимых и незаменимых аминокислот с сохраненной нативной структурой: до 20% углеводов, 7-8% минеральных веществ, 1-2% жиров и витаминов.

Сравнительная характеристика традиционных молочно-белковых концентратов и концентрата натурального казеина приведена в табл. 2.

Проведенные исследования показали, что продукты, полученные по технологии "Био-Тон", имеют более высокие показатели коэффициента эффективности усвоения белка, перевариваемости, биологической ценности, утилизации белка по сравнению с продуктами, полученными по традиционной технологии. Перевариваемость КНК составляет 98-99% , чистая утилизация белка - 87-88% , биологическая ценность - 90% .

Увеличение содержания натурального казеина в молоке способствует увеличению эффективности использования белка до 25% , повышению мышечной массы до 16% . Отмечается снижение мочевины, креатина, общего холестерина в сыворотке крови, что свидетельствует о благоприятном влиянии натурального казеина на обменные процессы в организме.

Дополнительное включение КНК в питание человека в количестве 0,15-0,25 мг на 1 кг массы тела ( в зависимости от интенсивности труда) или 10-25% от суточного количества потребляемого с пищей белка способствует адаптации к физическим и умственным нагрузкам в процессе профессиональной деятельности, улучшает обеспечение пластических и энергетических потребностей работающего организма, усиливает энергопластический эффект, стимулирует нарастание мышечной массы сердца и скелетной мускулатуры, активизирует гемоглобинообразование, нормализацию отклонений в белковом, липидном, углеводном и минеральном обменах, положительно влияет на деятельность гипоталамо-гипофизорно-надпочечниковой, симпато-адреналовой и иммунной систем, уменьшает перекисное окисление липидов и активизирует протекание пентозо-фосфатного цикла и цикла Кребса.

Использование предлагаемого способа подтверждается следующими примерами.

П р и м е р 1. Для переработки берут 100 т молока, 30 т молока сепарируют, получая 3 т сливок и 27 т обезжиренного молока, от которого известным способом отделают 3-4 т натурального казеина, который смешивают с 3 т сливок, гомогенизируют и используют для выработки 6-7 т творога, творожных изделий или мягких сыров без отделения сыворотки, а полученные 26-27 т СПФ смешивают с оставшимися 70 т молока. Эти 96-97 т смеси используют как сырье для производства молока и/или йогурта или сушат известными способами.

П р и м е р 2. Для переработки используют 100 т обезжиренного молока. От 27 т обезжиренного молока известным способом отделяют 3-4 т концентрата натурального казеина, который сушат и/или используют для выработки пищевых продуктов, а 26-27 т образовавшейся СПФ смешивают с оставшимися 73 т обезжиренного молока, получая 99-100 т смеси, которую направляют на сушку известным способом и используют для производства пищевых продуктов.

П р и м е р 3. Берут 27 т пахты и 70 т обезжиренного молока. Из пахты выделяют известным способом 3-4 т концентрата белков пахты и 26-27 т СПФ, которую смешивают с 70 т обезжиренного молока. 96-97 т смеси и 3-4 т концентрата белков пахты сушат известным способом и используют для производства пищевых продуктов.

Критерием оценки качества продуктов питания, вырабатываемых по предлагаемому способу, является их биологическая, пищевая ценность и показатели, отражающие процессы обмена веществ в организме. Некоторые результаты исследований приведены в описании данного изобретения выше и подтверждены соответствующим заключением.

Изобретение найдет применение при производстве молочных продуктов для непосредственного применения в пищу, а также полупродуктов с повышенной биологической ценностью, используемых в мясо-молочной, пищевой и кондитерской промышленности.

При применении способа в промышленности может быть использовано стандартное оборудование для производства молочных продуктов, а также более эффективно разрабатываемое.

Исходный продукт переработки - молоко 1 разделяют на две части 2 и 3. 3 в свою очередь разделяется на 4 - сливки и 5 - обезжиренное молоко, которое делится на 6 и 7.

В свою очередь обезжиренное молоко 7 разделяется на КНК 9 и сывороточную полисахаридную фракцию 10 путем добавления раствора полисахарида 8.

Для переработки молока по этой схеме полуфабрикаты 2, 4, 6, 9, 10 обозначим κ_ij, где j= 1, 2, 3, 4, 5. Для получения побочного молочного продукта питания П_iк, где i= 1, 2, 3, 4, 5, . . . , n обозначают вид конечного продукта питания, а j= 1, 2, 3, 4, 5 обозначают фракции, входящие в продукт питания, вводим коэффициенты L_ij ( x_ij = 1), обозначающие долю той или иной фракции промежуточного продукта X_j в продукте П_iк, так что
П_iк= L_ijx_ik L_ij = 1
Преимущества данной технологии заключаются в том, что обеспечивается комплексная рациональная переработка всех компонентов молочного сырья и на этой основе создается замкнутый технологический цикл безотходного производства продуктов непосредственного потребления.

В целом метод выделения белка с использованием комплексообразователей имеет множество преимуществ: получение неденатурированных белков, простота и, в большинстве случаев, экономичность, экологическая чистота технологии, широкое применение белковых концентратов.

Использование: в молочной промышленности при комплексной переработке молока. Сущность изобретения: до 30% исходного молочного сырья разделяют на жидкие фракции: жировую, обезжиренную, казеиновую и сывороточно-полисахаридную с последующим использованием отдельной фракции в жидком или сухом виде, и/или смеси фракций в жидком или сухом виде, и/или смеси одной или нескольких фракций в жидком или сухом виде с молочным сырьем, не подвергнутым разделению для заданных молочных продуктов. Процесс переработки молочного сырья ведут таким образом, чтобы суммарное количество сухих веществ молока в заданных молочных продуктах равнялось количеству сухих веществ исходного молочного сырья. 11 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА, включающий разделение молочного сырья на жидкие фракции: жировую, обезжиренную, казеиновую и сывороточно-полисахаридную с последующим получением заданных молочных продуктов, отличающийся тем, что разделению на жидкие фракции подвергают до 30% исходного молочного сырья с последующим использованием отдельной фракции в жидком или сухом виде, и/или смеси фракций в жидком или сухом виде, и/или смеси одной или нескольких фракций в жидком или сухом виде с оставшимся молочным сырьем для получения заданных молочных продуктов, при этом процесс переработки молочного сырья ведут таким образом, чтобы суммарное количество сухих веществ молока в заданных молочных продуктах равнялось количеству сухих веществ исходного молочного сырья. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве молочного сырья используют молоко, или обезжиренное молоко, или пахту. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что смешивание молочного сырья, не подвергнутого разделению на жидкие фракции, ведут с сывороточно-полисахаридной фракцией в жидком или сухом виде в таком количестве, чтобы в пересчете на сухое вещество она составляла 12 - 24 кг на 1 т заданного продукта и/или с казеиновой фракцией в жидком или сухом виде в таком количестве, чтобы в пересчете на сухое вещество она составляла 15 - 300 кг на 1 т заданного продукта. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при использовании молока в качестве молочного сырья смесь молока, не подвергнутого разделению на жидкие фракции, с сывороточно-полисахаридной фракцией или смесь обезжиренного молока с сывороточно-полисахаридной фракцией в соотношении соответственно 5 : 1 - 2 : 1 используют в качестве заданного молочного продукта с последующим высушиванием. 5. Способ по п. 1 и 2, отличающийся тем, что при получении питьевого молока или кисломолочного напитка в качестве заданного молочного продукта используют смесь из 70 - 80% молока и 20 - 30% сывороточно-полисахаридной фракции. 6. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве заданного молочного продукта используют смесь сывороточно-полисахаридной фракции, полученной из пахты и обезжиренной фракции, в соотношении соответственно 1 : 5 - 1 : 2 с последующим высушиванием. 7. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при получении питьевого молока или кисломолочного напитка используют смесь молочного сырья, не подвергнутого разделению на жидкие фракции, с жидкой казеиновой фракцией в соотношении соответственно 1 : 9 - 1 : 14 или смесь молочного сырья, не подвергнутого разделению на жидкие фракции, с сухой казеиновой фракцией в таком количестве, чтобы в пересчете на сухое вещество она составляла 15 - 20 кг на 1 т питьевого молока или кисломолочного напитка. 8. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при получении жирного кисломолочного продукта используют смесь сливок с жидкой казеиновой фракцией в соотношении соответственно 6 : 1 - 9 : 1 или смесь сливок с сухой казеиновой фракцией в таком количестве, чтобы в пересчете на сухое вещество она составляла 20 - 40 кг на 1 т жирного кисломолочного продукта. 9. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при производстве творога, творожных изделий или сыра используют смесь жидкой казеиновой фракции и сливок 30 - 75% жирности в соотношении соответственно 3 : 1 - 1 : 3 или сливок и сухой казеиновой фракции в таком количестве, чтобы в пересчете на сухое вещество она составляла 100 - 300 кг на 1 т творога, творожных изделий или сыра. 10. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при производстве сливочного масла, йогурта или простокваши используют смесь молочного сырья, не подвергнутого разделению на жидкие фракции, с сывороточно-полисахаридной фракцией или казеиновой фракции в жидком или сухом виде в таком количестве, чтобы в пересчете на сухое вещество полисахаридная фракция составила 15 - 20 кг, а казеиновая фракция составила 30 - 50 кг на 1 т сливочного масла, йогурта или простокваши. 11. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при производстве молочного суфле и/или крема в молочное сырье вносят 100 - 150 кг сывороточно-полисахаридной фракции в сухом или жидком виде в пересчете на сухое вещество. 12. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что при производстве питьевого молока или кисломолочного напитка в молочное сырье вносят 50 - 70 кг сгущенной сывороточно-полисахаридной фракции с содержанием сухих веществ 30 - 35% или 100 - 150 кг сывороточно-полисахаридной фракции с содержанием сухих веществ 10 - 15% .