СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ Российский патент 1997 года по МПК A23K1/08 A23C21/00 

Изобретение относится к области молочной промышленности, в частности, к производству пищевых и кормовых добавок, а также к химической промышленности к производству шампуней и косметических бальзамов и кремов.

Из патентной литературы известно использование молочной сыворотки в качестве заменителя кормов для животных /см. заявку PCT N WO 84/01491, кл. А23К 1/08, 1984 г./.

Известен способ получения кормового продукта путем приготовления молочной смеси из обезжиренного молока и молочной сыворотки, сгущения компонентов смеси, смешивания с жировым компонентом до получения белково-жировой эмульсии и сушки, а обезжиренное молоко и молочную сыворотку берут в соотношении 20-25: 75-80 /см. патент РФ N 2021739, кл. А23К 1/08, 1994г./
Наиболее близким аналогом является способ получения концентрата лактатов для корма животных6 включающий термообработку творожной сыворотки и нейтрализацию ее щелочью. В качестве щелочи используют 2М раствор едкого натра, причем термообработку ведут при температуре 32-40^oC, а нейтрализацию путем введения едкого натра через равные промежутки времени 18-20 раз в течение 4,5-6,0 ч. при pH 6,6-6,8 [1]
Сущность изобретения и достигаемый технический результат.

Способ биохимической переработки молочной сыворотки осуществляется путем конверсии молочного сахара в лактаты, глюкозу и галактозу, воздействием одной или нескольких культурами молочнокислых микроорганизмов /например, штаммом термофильных молочнокислых стрептококков ГОСТ Р.RU. ПП. 20.11.2069/, термообработкой молочной сыворотки и нейтрализацией ее щелочью. Молочную сыворотку до, во время или после нейтрализации подвергают обработке диспергацией и/или экстракцией и/или эмульгацией в различной последовательности и комбинации. Обработку молочной сыворотки осуществляют с интенсивностью 1,1-1,5 л/с. В качестве культуры молочнокислых микроорганизмов используют штамм термофильных молочнокислых стрептококков.

Заявляемый способ позволяет решить следующие технические задачи: повысить стабильность качества получаемого продукта, увеличить сроки хранения пищевых продуктов и улучшить их органолептические свойства за счет преобразования неудовлетворительно усваиваемую живыми организмами молочную сыворотку в легкоусваиваемый витаминизированный продукт путем усреднения и улучшения воздействием диспергации и/или экстракции, и/или эмульгации. Способ позволяет также расширить применение молочной сыворотки для пищевых добавок и для производства шампуней и косметических бальзамов и кремов, и ускорить технологический процесс.

Дисперсные системы это гетерогенные системы с развитой поверхностью раздела фаз, одна из которых непрерывна и образует дисперсную среду, а другая /ие/ распределены в ней в виде частиц, капель или пузырьков, образующих дисперсную среду. Различают грубодисперсные системы, поверхность раздела фаз не превышает 1 м², и тонкодисперсные, поверхность раздела фаз >1м²/г. Тонкодисперсные системы имеют важное значение для пищевой, химической и других отраслей промышленности, т.к. большая часть физико-химических процессов, например, химические реакции, экстракция и др. носит гетерогенный характер, то есть протекает на границе раздела фаз.

Образование лиофобных дисперсных систем /систем с существенно различным межмолекулярным взаимодействием в дисперсионной и дисперсных средах и большой удельной поверхностью энергией/ осуществляется путем диспергирования стабильной макрофазы и требует больших затрат энергии. Для диспергирования жидкостей применяют различные устройства, в частности:
гомогенизаторы, жидкая смесь диспергируется при придавливании под высоким давлением через отверстия малого сечения;
кавитационные мельницы, жидкая смесь диспергируется в узком коническом зазоре между статором и вращающимся ротором /до 20000об/мин/;
высокоскоростные мешалки пропеллерного, турбинного и других типов;
форсунки, диспергаторы и смесители инжекционного типа;
ультразвуковые диспергаторы, жидкая смесь диспергируется создаваемыми кавитационными кавернами;
электрические диспергаторы, жидкая смесь диспергируется электрическим полем.

Перспективным направлением развития массообменных аппаратов является использование статических аппаратов /без применения каких-либо движущихся частей/, позволяющих вести процессы по непрерывному циклу с высокой производительностью при малых рабочих объемах.

Процессы, протекающие в массообменных аппаратах в дисперсных системах с жидкой дисперсной средой, можно условно разделить на процессы диспергации, перемешивания и сепарации. Диспергация необходима для увеличения межфазной поверхности, перемешивание снижает градиенты концентраций и температуры прежде всего в дисперсной среде, интенсифицирует тепломассообменные процессы, и потому играет одну из самых существенных ролей технологических процессах. Сепарация же во многих технологических процессах, как правило, отделена от первых двух.

Процесс перемешивания жидкостей носит многоступенчатый характер. Это прежде всего перенос жидких частиц /без существенного изменения концентрации в них /осредненным и вторичным течением и крупномасштабными турбулентными структурами и дроблением частиц. Растяжение материальных линий, создаваемое турбулентными пульсациями, интенсифицирует молекулярную диффузию, что объясняется экспонентным ростом площади поверхности жидкой частицы при турбулентном перемешивании, если объем ее читать сохраняющимся. При этом среднее расстояние между двумя близкими материальными поверхностями убывает со временем, в то время как средний градиент примеси, а с ним и скорость молекулярной диффузии растут со скоростью убывания среднего расстояния между поверхностями. Исследования показывают большое значение транспортных функций, которое осуществляют в турбулентном потоке крупномасштабные структуры, и поэтому в различных устройствах часто необходимо искусственное их образование. Крупные вихреобразования могут быть созданы различными методами, в частности, при резком изменении величины и направления скорости течения, импульсном вдуве струи, при отрыве за плохообтекаемым телом или течении в канале с переменным сечением, с помощью различных механических перемешивающих механизмов т.д. Максимальные амплитуды пульсаций давления локальных вихревых образований в ряде случаев слабо зависит от числа Рейнольдса, однако существенно от физических свойств жидкости.

Приведем конкретные примеры реализации предлагаемого способа.

Пример 1. 500 л сыворотки молочной /творожной с сухим остатком 6%/ по ОСТ 10-02-02-3-87, полученной при добавлении к молоку закваски, заливают в емкость и нагревают до температуры 35^oC. Автотитратор заполняют 85 литрами 2М раствора едкого натра ГОСТ 11078-78. Затем в диспергатор в течение 5,5 ч равномерно подают сыворотку равными долями дискретно с интервалом 15 мин из расчета поддержания pH конечного раствора на уровне 6,8. Из диспергатора раствор поступает в емкость, в которой он выдерживается в течение 0,5 ч при температуре 30^oC и охлаждается до температуры +5^oC. Готовый продукт содержит лактат натрия 3,96% галактозы 0,49% лактозы 0,01%
Предлагаемый способ позволяет, по сравнению с прототипом, существенно повысить выход: лактатов с 2,49-3,96% до 2,82-3,96% т.е. в среднем на 10-12% галактозы с 1,55-0,45% до 1,61-0,49% т.е. в среднем на 4-9% а также снизить содержание лактозы с 0,45-0,01% до 0,03-0,01% и несколько уменьшить расход щелочи с 18,75-12,5% до 17-12%
Пример 2. 500 л сыворотки молочной /творожной с сухим остатком 6%/ по ОСТ 10-02-02-3-87, полученной при добавлении к молоку закваски, заливают в емкость, нагревают и поддерживают в ней температуру 40^oC, автотитратор заполняют 2М раствором едкого натра ГОСТ 11078-78 в количестве 60 л. Затем одновременно и равномерно из расчета поддержания pH конечного раствора на уровне 6,6 молочную сыворотку и едкий натр в течение 2 ч подают в двухступенчатый диспергатор "БД" конструкции НПКП "ТНМАШ". В диспергаторе "БД" молочная сыворотка и едкий натр диспергируются, экстрагируются и эмульгируются. Из диспергатора "БД" раствор подается в термостатирующую емкость, где он выдерживается 2,5 ч при температуре 35^oC. По истечении 4,5 ч с начала переработки сыворотки процесс прекращают, полученный готовый продукт охлаждают до +10^oC. Продукт содержит по данным газохроматографического анализа лактатов 2,82% галактозы 1,61% лактозы - 0,3%
Молочная сыворотка, гидролизованная обогащенная лактатами /СГОЛ/, по предлагаемому способу, обладает стабильными свойствами за счет ее усреднения и улучшения воздействием диспергации, экстракции и эмульгации до, во время или после нейтрализации в различной последовательности и комбинации. Интенсивность обработки молочной сыворотки в пределах 1,1-1,5 л/с. обеспечила получение оптимальных показателей качества получаемой продукции.

Положительные результаты подтверждаются актом "Сергиев-Посадский мясокомбинат" от ноября 1996г. Об испытании партии N 6, обработанного СТОЛ в диспергаторе "БД".

Использование: в молочной промышленности, в частности, при производстве пищевых и кормовых добавок, а также в химической промышленности при производстве шампуней и косметических бальзамов и кремов. Сущность: изобретение осуществляет биохимическую переработку молочной сыворотки путем конверсии молочного сахара в лактаты, глюкозу и галактозу воздействием одной или нескольких культурами молочнокислых микроорганизмов, термообработкой молочной сыворотки и нейтрализацией ее щелочью. Молочную сыворотку до, во время или после нейтрализации подвергают обработке диспергацией и/или экстракцией, и/или эмульгацией в различной последовательности и комбинации. Обработку осуществляют с интенсивностью 1,1-1,5 л/с, а в качестве культуры молочнокислых микроорганизмов используют штамм термофильных молочнокислых стрептококков. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ биохимической переработки молочной сыворотки путем конверсии молочного сахара в лактаты, глюкозу и галактозу воздействием одной или несколькими культурами молочнокислых микроорганизмов, термообработкой молочной сыворотки и нейтрализацией ее щелочью, отличающийся тем, что молочную сыворотку до, во время или после нейтрализации подвергают обработке диспергацией, и/или экстракцией, и/или эмульгацией в различной последовательности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку осуществляют с интенсивностью 1,1 1,5 л/с. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве культуры молочно-кислых микроорганизмов используют штамм термофильных молочнокислых стрептококков.