СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОЙ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ Российский патент 2007 года по МПК A23C21/00 

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%.

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.

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.