СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ МОЛОКА Российский патент 2002 года по МПК A23C3/08 

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для обеспечения сохранности молока.

Известен способ консервирования молока путем введения в него смеси солей: сернокислой меди, хлорида натрия и йодида калия (А.с. СССР 676261, кл. А 23 С 3/08, 1979).

Недостатком способа является необходимость применения указанных консервантов в больших количествах, г/т: сернокислая медь 90-100; хлорид натрия 10000-12000; йодид калия 2,0-3,3. Укажем при этом, что образующиеся в готовой продукции концентрации ионов меди, йода превышают их предельно допустимые концентрации, установленные для питьевой воды (СанПиН 2.1 4.559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения": Санитарные нормы и правила. - М.: Инф.-издат. центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996 -111 с.).

Известен способ уничтожения вредных микроорганизмов в жидкостях, прежде всего в молоке, путем введения в них пероксида (перекиси) водорода Н₂O₂ (см. Орам Д. Д. и Рейтер Б. "Ингибирование стрептококков под воздействием лактопероксидазы, тиоцианата и перекиси водорода" Biochemu 100, 1966, с.373-384).

Однако этот способ не обеспечивает необходимой стойкости молока при хранении, поскольку пероксид водорода быстро разлагается (особенно на свету) и по истечении 2-3 часов молоко вновь начинает инфицироваться (заражаться) внешней микрофлорой.

Известен способ увеличения стойкости молока при хранении путем введения в исходную жидкость ферментного препарата, который является представителем класса оксидоредуктаз и обладает способностью выделять пероксид водорода в количестве, достаточном для ее обеззараживания (патент Швеции 652864, кл. А 23 С 3/00, А 23 L 3/00, 1974).

Недостатками способа, помимо указанного для предыдущего, являются усложнение технологической схемы, поскольку она предусматривает дополнительный реакционный аппарат для оксидоредуктазы, и высокая стоимость обработки.

В качестве прототипа рассмотрим способ консервирования молока, согласно которому в свежее молоко вводят ионы серебра Ag⁺ с концентрацией 0,05 мг/л (0,105 мг/л комплексного соединения серебра с β-пиридинкарбоновой кислотой) - RU 2136165 C1, A 23 С 3/08, 10.09.99.

К недостатком указанного способа следует отнести:
1. Комплекс добавляется непосредственно перед пастеризацией (нагревание до температур 70-80^oС), т.е. речь идет о непременном сочетании "серебрения" молока и его быстрой пастеризации. Без последней операции заявленные концентрации ионов серебра неспособны в "одиночку" обеспечить длительную сохранность относительно холодного молока.

2. Пастеризация молока и выдержка его при температуре 70-80^oС требует больших энергозатрат, что в условиях постоянного роста цен на энергоносители оборачивается ростом стоимости молочной продукции.

3. Предлагаемый способ включает предварительный синтез довольно сложного комплекса путем соединения ионов серебра с β-пиридинкарбоновой кислотой, что предусматривает необходимость дополнительных затрат на приобретение указанной кислоты и реализацию схемы дозированного смешения ингредиентов (ионов серебра и кислоты) и последующего введения образовавшейся смеси в молоко. Отметим при этом, что в аналоге ничего не говорится о том, можно ли полученный комплекс хранить, в каких условиях и какой период времени.

Задачами, на решение которых направлено изобретение, являются увеличение стойкости молока к инфицированию (заражению) внешними микроорганизмами и подавление жизнедеятельности собственных микроорганизмов, которые вызывают молочнокислое брожение, ведущее, в свою очередь, к повышению кислотности молока и его последующей порче; исключение (или резкое снижение) энергозатрат, обусловленное необходимостью проведения высокотемпературной пастеризации молока; упрощение процедуры приготовления бактерицидных препаратов, так как появляется возможность использования готовых форм - растворимых солей серебра и меди, а также пероксида водорода. В то же время указанные ионы можно относительно легко получить и путем анодного растворения соответствующего металла.

Поставленные задачи решаются путем дополнительного введения в молоко, обработанное ионами одновалентного серебра в количестве 0,02-0,05 мг/л, последовательно ионов двухвалентной меди (0,05-1,0 мг/л) и пероксида водорода 500-750 мг/л. При этом, во-первых, в результате каталитического (в присутствии указанных ионов) разложения пероксида водорода, приводящее к образованию активных радикалов ОН, уничтожается внутренняя микрофлора молока, вызывающая молочнокислое брожение; во-вторых, присутствие в обеззараженном молоке ионов меди и серебра препятствует внешнему бактериальному заражению.

В результате решения указанных задач при помощи предлагаемого нами способа существенно увеличиваются сроки хранения обработанного молока (без проведения стадии пастеризации). Это, в частности, облегчает доставку сырого молока из мелочно-товарных ферм, хозяйств на заводы по переработке молока, особенно в жаркое время года.

При этом используются следующие позитивно дополняющие друг друга эффекты:
- ионы серебра и меди являются катализаторами разложения пероксида водорода и, следовательно, повышают его бактерицидную активность (см. Потапченко Н.Г., Илляшенко В.В. и др. Изучение антимикробного действия пероксида водорода в присутствии различных металлов // Химия и технология воды, 1994, т. 16, 2, с. 203-209);
ионы серебра и меди сами (особенно Ag⁺) являются высокоактивными бактерицидными препаратами, которые способствуют более глубокой дезинфекции молока; кроме того, серебро и медь, введенные в молоко, препятствуют вторичному (внешнему) бактериальному загрязнению продукта (см. Кульский Л.А. Серебряная вода. - Киев: Наукова думка, 1968 - 103 с.).

Кроме того, в результате выполненных нами исследований установлено, что суммарный бактерицидный эффект смеси ионов Ag⁺ и Cu²⁺ (каждый из них взят в концентрации, не превышающей предельно допустимую по ГОСТ 2874-82 "Питьевая вода") более высокий, нежели получаемый арифметическим сложением их индивидуальных активностей, т.е. имеет место синергетический эффект.

Ионы серебра и меди получают анодным растворением соответствующего металла или растворением соответствующей соли (например, Ag₂SO₄, CuSO₄, СuСl₂). В результате решения указанных задач при помощи предлагаемого нами способа существенно увеличиваются сроки хранения обработанного молока, в частности, при относительно высоких температурах окружающей среды, увеличиваются сроки реализации молока в торговой сети.

Положительный результат, получаемый при использовании предлагаемого способа, подтверждается следующими примерами.

Пример 1
4,0 л цельного свежего молока с исходной кислотностью 16,5^oТ (градусов Тернера) делят на четыре равные части (пробы), (в расчете на 1л):
проба 1 - Н₂О₂ - 750 мг, Ag⁺ - 0,05 мг;
проба 2 - Н₂O₂ - 500 мг, Ag⁺ - 0,05 мг; Cu²⁺ - 1,0 мг;
проба 3 - Н₂О₂ - 1000мг (аналог);
проба 4 - Ag⁺ - 0,05 мг (прототип).

Все пробы хранились при температуре 8 ± 0,5^oС в течение 48 часов, анализ на кислотность проводился через каждые 12 часов.

В таблице 1 приведены результаты испытаний.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в присутствии ионов серебра и меди, особенно в их сочетании, имеет место более замедленное нарастание кислотности. Так, за время хранения этот показатель возрос:
в 1-й пробе (Н₂O₂ + Ag⁺ )- на 1,7^oТ;
во 2-й пробе (Н₂O₂ + Ag⁺ + Сu²⁺) - на 1,0^oТ
в 3-й пробе (только Н₂О₂) - на 3,5^oТ (аналог)
в 4-й пробе Ag⁺ - 0,05 мг/л (прототип).

Пример 2
4,0 л цельного свежего молока с исходной кислотностью 17,4-17,5^oТ (градусов Тернера) делят на четыре равные части (пробы). В каждую из них вводят препараты (в расчете на 1 л):
проба 1 - Н₂O₂ - 750 мг, Ag⁺ - 0,02 мг;
проба 2 - Н₂O₂ - 500 мг, Ag⁺ - 0,02 мг; Cu²⁺ - 0,05 мг;
проба 3 - H₂O₂ - 1000мг (аналог);
проба 4 - Ag⁺ - 0,05 мг (прототип).

Условия хранения и анализ на кислотность аналогичны примеру 1. В таблице 2 приведены результаты испытаний.

Таким образом, предлагаемый нами способ обеспечивает большую стойкость молока по сравнению с прототипом. При этом наивысшая стойкость молока достигается при совместном присутствии ионов серебра и меди. Последовательность введения препаратов в свежее молоко: ионы Ag⁺ далее ионы Си²⁺, пероксид водорода.

Сочетание пероксида водорода с ионами серебра и меди, введенными в указанной последовательности, позволяют на 25-50% снизить количество используемого пероксида водорода при лучших показателях кислотности молока (табл. 3).

Пример 3
3,0 л цельного свежего молока с исходной кислотностью 17,5^oТ делят на три равные части.

В емкости вводят последовательно (в расчете на 1 л):
проба 1 - Н₂О₂- 1000 мг (аналог);
проба 2 - Н₂О₂ - 750 мг, Сu²⁺ - 1,0 мг, Ag⁺ - 0,05 мг;
проба 3 - Н₂О₂ - 500 мг, Сu²⁺ - 1,0 мг, Ag⁺ - 0,05 мг.

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Преимуществами предлагаемого способа консервирования молока являются:
- использование препаратов серебра и меди с концентрациями их ионов, не превышающими ПДК последних для питьевой воды;
- повышение стойкости молока, достигаемой за счет одновременного использования препаратов серебра и меди, которые, обладая самостоятельной бактерицидной активностью, способствуют усилению друг друга, что более эффективно препятствует бактериальному загрязнению молока, применение указанных выше бактерицидных препаратов позволяет продлить срок хранения цельного молока, что особенно важно в летнее время;
- введение в молоко серебра и меди способствует улучшению потребительских свойств последнего, поскольку они являются физиологически полезными микроэлементами;
- повышенная стойкость молока достигается без пастеризации молока, т.е. по сравнению с прототипом резко снижаются энергозатраты;
- вместо сложного комплекса серебра используются простые ионы, что снижает стоимость препарата.

Отталкиваясь от мировой цены на серебро в 1998 г. ≅ 5,5 долл. за тройскую унцию (т.е. 31 г), получаем, что при обработке молока, исходя из концентрации Ag⁺ - 0,05 мг/л, получим затраты на серебро:
а) стоимость 1 г серебра:
5,5:31=0,18 долл. или 4,34 руб./г, или 0,43 коп./мг;
б) стоимость серебра, пошедшего на обработку 1 л молока:
0,05 мг/л • 0,43 = 0,022 коп.

(обменный курс на 01.05.99: 1 долл. = 24,2 руб.).

Кроме того, сочетание пероксида водорода с ионами серебра и меди в указанных соотношениях позволяют на 25-50% снизить количество используемого пероксида водорода.

Изобретение может найти свое использование в молочной промышленности. В молоко вводят ионы одновалентного серебра с последующим последовательным введением ионов двухвалентной меди и пероксид водорода. Концентрация ионов серебра и меди не превышает их предельно допустимой. Данный способ позволяет усилить бактерицидный эффект, удлинить срок хранения молока и улучшить его потребительские свойства. 3 табл.

Способ консервирования молока, включающий введение в молоко ионов одновалентного серебра, отличающийся тем, что дополнительно последовательно вводят ионы двухвалентной меди и пероксид водорода при следующем содержании компонентов, мг/л:
Ионы одновалентного серебра - 0,02 - 0,05
Ионы двухвалентной меди - 0,05 - 1,0
Пероксид водорода - 500 - 750