СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТИ МОЛОКА Российский патент 1997 года по МПК A23C9/146 

Известно, что термоустойчивость молока нормальной кислотности (16-18^oT) преимущественно связана с солевым равновесием в молоке, а именно с соотношением растворимых форм следующих солей: катионов кальция и магния, с одной стороны, и анионов фосфорной (фосфаты) и лимонной (цитраты) кислоты с другой.

Повышение концентрации ионного кальция и магния приводит к снижению термоустойчивости молока, что обусловлено дегидратирующим действием этих катионов на мицеллы казеина и уменьшением отрицательного заряда на их поверхности. Вследствие этих изменений мицеллы казеина легко образуют солеобразные связи друг с другом, соединяясь в более крупные агрегаты, которые могут коагулировать при воздействии высоких температур. С увеличением концентрации ионного кальция и магния в молоке и агрегация мицелл казеина при нагревании усиливается, а возможность свертывания молока возрастает.

И наоборот, снижение в молоке концентрации ионного кальция и магния способствует переходу части кальция, связанного с мицеллой, в растворимое состояние и как следствие, дезагрегация мицелл, что способствует повышению термоустойчивости молока.

Известен способ производства сгущенного молока [1] где для повышения термоустойчивости молока предусматривается внесение в исходное молока фосфатно-цитратной смеси соли натрия и калия, которые берут в соотношении близком к соотношению этих солей в натуральном молоке. Используют смесь состоящую из двухзамещенного фосфорнокислого натрия, двухзамещенного фосфорнокислого калия и трехзамещенного лимоннокислого калия. Смесь вносят в виде 25% -ного водного раствора в сырое молоко в количестве 0,05-0,3% от массы готового продукта.

Недостатком известного способа является использование в качестве стабилизаторов дорогостоящих фосфорнокислых и лимоннокислых солей. Применение указанных солей может отрицательно отразиться на вкусе готового продукта и не безвредно для организма человека. Особенно нежелательно использование солей натрия.

Известен способ производства сгущенного стерилизованного молока [2] взятый в качестве прототипа. Способ предусматривает применение в качестве соли-стабилизатора двухзамещенного фосфорнокислого натрия в количестве 0,15% от массы сгущенного молока, который вносят в молоко до пастеризации или после сгущения. Перед расфасовкой продукт выдерживают с таким расчетом, чтобы длительность выдержки от момента внесения соли-стабилизатора до момента стерилизации составляла не менее 6 ч.

Этот способ обладает всеми недостатками, перечисленными для способа [1] Кроме того, выдержка продукта с солью-стабилизатором в течение 6 ч существенно удлиняет технологический процесс.

Задача изобретения улучшение пищевой ценности продукта и сокращение технологического процесса. Это достигается тем, что в молоко перед сгущением и(или) стерилизацией вносят соли-стабилизаторы и согласно изобретению перед их внесением в исходный продукт вводят сорбент на основе очищенного модифицированного лигнина (далее лигнин) в количестве 0,3-0,6% от массы молока, затем перемешивают, выдерживают в течение 20-40 мин, подвергают центрифугированию для отделения сорбента, а в очищенное молоко вводят соли-стабилизаторы в количестве 0,015-0,025% от массы исходного сырья и выдерживают 40-60 мин.

В качестве солей-стабилизаторов используют двухзамещенный фосфорнокислый калий и двухзамещенный лимоннокислый натрий в соотношении 1:1 в количестве 0,015-0,025% от массы молока.

Лигнин обладает избирательной сорбирующей способностью по отношению к ионам кальция. При внесении сорбента в молоко происходит сорбция ионов кальция лигнином, что приводит к смещению первоначального солевого равновесия в молоке: часть солей кальция, находящегося в коллоидном состоянии, переходит в ионно-молекулярное. При этом фосфаты кальция приобретают лучшую растворимость и большую степень диссоциации.

В реакцию с лигнином вступает только ионный (растворимый) кальций, при этом из лигнина вытесняются ионы водорода. Накопление ионов водорода в молоке может отрицательно сказаться на термоустойчивости молока. Однако резкого снижения величины pH не происходит, так как молоко обладает буферными свойствами за счет содержания солей (фосфатов, цитратов) и белков. При этом гидрофосфаты, присоединяя ионы водорода, переходят в более растворимые дигидрофосфаты.

Буферные свойства молока можно повысить добавлением гидрофосфатов одновалентных металлов, при этом будет переведено в ионное состояние дополнительное количество ионов водорода.

HPO2-4

Уменьшение содержания ионного кальция в молоке, в результате его обработки лигнином, способствует отщеплению от мицелл казеина кальция, являющегося связующим звеном в мицеллах казеина, что приводит к дезагрегации мицелл казеина и, как следствие, к повышению термоустойчивости молока.

Известно также, что термоустойчивое молоко содержит ионного кальция менее 9,5 мг% молоко средней термоустойчивости от 9,5 до 10,5 мг% а нетермоустойчивое более 10,5 мг%
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В молоко, взятое при температуре хранения, вносят сорбент в количестве 0,3-0,6 мас. перемешивают и выдерживают 20-40 мин, затем центрифугируют на сепараторе-молокоочистителе для отделения сорбента. В обработанное сорбентом молоко вносят 0,015-0,025 мас. солей: двухзамещенного фосфорнокислого калия K₂HPO₄ и двухзамещенного лимоннокислого натрия Na₂HC₆H₅O₇ в соотношении 1: 1, смесь солей вносят в виде 2,5%-ного водного раствора.

Смесь молока с солями выдерживают 40-60 мин и направляют на производство сгущенного, сгущенного стерилизованного или стерилизованного молока.

Перед использованием сорбент предварительно подвергают термообработке при 120^oC в течение 10 мин. Такая обработка способствует удалению влаги из сорбента и его стерилизации.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером
Пример 1. В 1000 кг молока вносят лигнин в количестве 0,3 мас. перемешивают и выдерживают 20 мин. Затем смесь центрифугируют на сепараторе-молокоочистителе для отделения лигнина. В обработанное лигнином молоко вносят 0,015 мас. смеси солей K₂HPO₄ и Na₂HC₆H₅O₇, взятых в соотношении 1:1. Смесь солей вносят в виде 25%-ного раствора, то есть 600 г раствора. Смесь молока с солями выдерживают 40 мин и направляют на производство сгущенного и(или) стерилизованного молока. Следует отметить, что для исходного и обработанного молока определялась термоустойчивость по тепловой пробе при 130^oC (арбитражный метод). Результаты этой пробы фиксируются по продолжительности образования хлопьев казеина, выраженной в минутах. Чем длительнее время образования хлопьев, тем термоустойчивее молоко. По этой пробе термоустойчивость молока характеризуют следующим образом: время образования хлопьев до 20 мин молоко нетермоустойчивое; от 20 до 30 мин средняя термоустойчивость молока; от 30 мин и выше высокая термоустойчивость молока. В данном примере термоустойчивость молока по тепловой пробе составляла 19 мин.

Кроме того, в исходном и обработанном молоке определяли активную кислотность, которая характеризуется величиной pH. Исходное молоко имело pH 6,67. Содержание сухих веществ в исходном молоке 10,80 ионного кальция - 10,75 мг%
Пример 2. Аналогично примеру 1, при этом в молоко вносят лигнин в количестве 0,40 мас. Молоко с лигнином перемешивают и выдерживают 30 мин. В обработанное лигнином молоко вносят 0,020 мас. смеси солей, т.е. 800 г 25% -ного раствора и выдерживают 50 мин.

Пример 3. Аналогично примеру 1, при этом в молоко вносят лигнин в количестве 0,6 мас. перемешивают и выдерживают 40 мин. В обработанное лигнином молоко вносят 0,025 мас. смеси солей, т.е. 1000 г 25%-ного раствора и выдерживают 60 мин.

Результаты примеров приведены в таблице.

Лигнин относится к природному органическому сырью, т.к. он является составной частью древесины и растений. По своей химической природе он представляет собой природный полимер на основе фенилпропановых структур. Лигнин обладает высокими сорбционными свойствами, что позволяет использовать его в различных целях: для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, так как лигнин сорбирует болезнетворные микроорганизмы и ксенобиотики, которые затем естественным путем удаляются вместе с лигнином из организма; для понижения уровня холестерина в крови и др. [3,4,5]
Нами было установлено, что лигнин в вводных растворах солей и в молоке обладает избирательной способностью по отношению к ионам кальция. Наиболее активно сорбция кальция в молоке происходит при концентрации лигнина до 0,5% Дальнейшее повышение концентрации лигнина в молоке не дает существенного увеличения сорбированного кальция.

На количество сорбированного кальция оказывает влияние продолжительность обработки молока лигнином. Большая часть кальция сорбируется в первые 30 мин обработки молока лигнином, дальнейшая выдержка молока с лигнином не дает существенного прироста сорбированного кальция.

Нашими исследованиями установлено, что лигнин способствует снижению величины pH в молоке. При концентрации лигнина в молоке 1% величина pH снижается на 0,1%
Поэтому были выбраны наиболее рациональные условия сорбции кальция - концентрация лигнина 0,3-0,6 мас. и продолжительность обработки молока лигнином 20-40 мин. При этих условиях активно сорбируется кальций, а величина снижения pH незначительная. Для регулирования уровня pH необходимо повысить буферные свойства молока путем внесения солей-стабилизаторов: двухзамещенный фосфорнокислый калий K₂HPO₄ и двухзамещенный лимоннокислый натрий Na₂HC₆H₅O₇ в соотношении 1:1 в количестве 0,15-0,25 мас. Массовая доля использованных солей по предлагаемому способу более чем в 10 раз меньше, чем по прототипу. Соли вносят в молоко в виде 25%-ного раствора. Количество вносимого раствора соли по предлагаемому способу равно 0,6-1 кг, в то время как по прототипу 6-12 кг на 1000 кг молока. Наиболее рациональными параметрами обработки молока являются: концентрация лигнина 0,4 мас. продолжительность обработки 30 мин, массовая доля солей стабилизаторов 0,02% (пример 2). Данные параметры позволяют получить термоустойчивое молоко (34 мин по тепловой пробе против 19 мин в исходном молоке). Снижение величины указанных параметров (пример 1) приводит к снижению термоустойчивости молока до 30 мин. Повышение параметров обработки молока (пример 3) по сравнению с рациональными не дает существенного повышения термоустойчивости молока. Однако при этом увеличивается расход лигнина и солей-стабилизаторов.

Таким образом, предлагаемый способ повышения термоустойчивости молока обладает преимуществами по сравнению с прототипом. По предлагаемому способу в десять раз сокращается расход солей-стабилизаторов, что в пересчете на 25% -ный водный раствор составляет 0,8 кг по сравнению с 12 кг на 1000 кг молока (прототип). Сокращается технологическое время обработки молока с 360 мин по прототипу до 80 мин по предлагаемому способу. Снижение содержания в продукте солей-стабилизаторов способствует повышению его пищевой ценности.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР, N 328904, A 23 C 9/00, опубл. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР, N 439266, A 23 C 9/08, опубл. 1974.

3. Любешкина Е. Г. Салитринник Л.И. Розанцев Э.Г. Использование отечественных лигнинов в биотехнологии и медицине. АгроНИИТЭИМясомолпром, М. 1993, с.48.

4. Шарков В.И. Цобкалло Г.И. Леванова В.П. и др. Об использовании гидролизного лигнина в медицине. Гидролизная и лесохимическая промышленность, 1979, N2, с. 11-12.

5. Энтеросорбция/под редакцией Н.А. Белякова, Центр сорбционных технологий, Л. 1991, с.329.

Использование: в молочной промышленности, а именно при производстве сгущенных и стерилизованных продуктов. Сущность изобретения: в молоко вводят сорбент на основе очищенного модифицированного лигнина в количестве 0,3-0,6 мас.%, перемешивают, выдерживают в течение 20-40 мин. Смесь сепарируют, отделяют сорбент, а в очищенное молоко вводят соли-стабилизаторы в количестве 0,015-0,025 мас.% от исходного сырья и выдерживают 40-60 мин. 1 табл.

Способ повышения термоустойчивости молока перед его сгущением и/или стерилизацией, предусматривающий внесение солей-стабилизаторов, отличающийся тем, что перед внесением солей-стабилизаторов в исходный продукт вводят сорбент на основе очищенного модифицированного лигнина в количестве 0,3 0,6 мас. перемешивают и выдерживают в течение 20 40 мин, затем подвергают центрифугированию для отделения сорбента, а в очищенное молоко вводят соли-стабилизаторы в количестве 0,015 0,025 мас. от исходного сырья и выдерживают 40 60 мин.