СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОЙ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ Российский патент 2008 года по МПК A23C21/00 

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для получения сухой молочной сыворотки, обладающей бифидогенными свойствами.

Промышленные способы получения сухой молочной сыворотки предусматривают: ее сбор, приемку сырья, оценку его качества, резервирование (при необходимости); подготовку сыворотки к сгущению; сгущение сыворотки; сушку сгущенной сыворотки; фасовку и упаковку готового продукта [Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Том 5 - Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Авторы - А.Г.Храмцов, С.В.Василисин, ГИОРД - 2004]. Сухая сыворотка, полученная таким способом, не имеет бифидогенных свойств.

Ближайшим по техническому решению к предлагаемому изобретению является способ получения сухой молочной сыворотки, обеспечивающий наличие бифидогенных свойств готового продукта [Патент РФ №2098977. Способ производства сухой молочной сыворотки. Опубл. 20.12.97. Бюл. №35]. Отличие этого способа от классического заключается в том, что перед сгущением в молочной сыворотке проводят изомеризацию и мутаротацию лактозы путем введения в нее щелочи до достижения рН 10,5-11,5 при температуре 65-75°С и термостатировании в течение 15-25 мин с последующей нейтрализацией кислой сывороткой (молочной сывороткой, сквашенной закваской молочнокислых микроорганизмов до титруемой кислотности 100-120°Т).

Недостатком способа является ухудшение органолептических показателей вследствие повышенного содержания минеральных веществ и значительного образования побочных продуктов реакции изомеризации лактозы в лактулозу (меланоидинов, продуктов щелочного гидролиза сахаров, сахариновых кислот).

Технический результат изобретения заключается в увеличении содержания лактулозы в готовом продукте и уменьшении количества побочных продуктов реакции и минеральных веществ, негативно влияющих на органолептические показатели.

Указанный технический результат достигается тем, что процесс изомеризации осуществляется с помощью анионообменной смолы марки АВ-17-8 чс и включает ионообменную обработку молочной сыворотки при температуре 20-50°С с соотношением смола : сыворотка как 1:3-1:5 до рН 11,0±0,7, нагревание до температуры 50-80°С и выдерживание при этой температуре 30-60 мин.

Предлагаемый способ основан на использовании анионообменной обработки для регулирования рН молочной сыворотки, что исключает использование щелочных катализаторов реакции изомеризации лактозы в лактулозу для достижения необходимой концентрации акцепторов протонов - ОН^- групп.

Процесс проводят следующим образом. Сыворотку резервируют, затем пастеризуют, проводят выделение жира и депротеинизацию центробежным способом. Затем сыворотку подвергают ионному обмену с использованием переведенной в ОН^--форму смолой АВ-17-8 чс при температуре 20-50°С с соотношением твердой и жидкой фаз 1:3-1:5 в статических условиях. Значение рН обработанной таким способом сыворотки составляет 11,0±0,7. Анионообменную обработку молочной сыворотки можно проводить также и в динамических условиях, при этом процесс продолжают до значения рН 10,5±0,2 (рН среды при этом измеряется в потоке). Следующей стадией является изомеризация лактозы в лактулозу (являющейся бифидогенным фактором). Для этого обработанную сыворотку нагревают до температуры 50-80°С и выдерживают в течение 30-60 мин. Процесс считается законченным, если степень изомеризации не возрастает, ее контроль осуществляется известными методами (поляриметрическим, спектрофотометрическим). После изомеризации молочную сыворотку нейтрализуют кислой сывороткой до рН 7,5±0,5, охлаждают, сгущают и сушат.

Смола АВ-17-8 чс разрешена к применению в пищевой промышленности, является стойкой к физико-химическому воздействию, высокоосновной, что объясняет более эффективное протекание процессов анионообмена и изомеризации при ее использовании по отношению к другим анионообменным смолам.

Нижний предел температуры ионного обмена 20°С обусловлен нормальным проведением процесса при этой температуре и нерациональностью процесса охлаждения. При повышении температуры ионный обмен протекает более интенсивно и эффективней, но при температуре более 50°С возможно снижение обменной емкости и механическое разрушение анионообменной смолы, что обусловлено термостойкостью полимерных материалов, входящих в состав матрицы ионита.

Оптимальное соотношение смола - молочная сыворотка выбрано из соображений, что увеличение объема смолы в растворе связано с неоправданными материальными затратами при незначительном увеличении выхода лактулозы, уменьшение доли анионита приводит к резкому снижению степени изомеризации. При проведении ионного обмена в динамических условиях на процесс влияет скорость протока молочной сыворотке через реактор.

Значения рН были получены экспериментально и ограничены 10,3, так как при более низких значениях процесс изомеризации протекает незначительно или полностью прекращается.

Температура изомеризации определена тем, что при температуре ниже 50°С процесс изомеризации практически не происходит, а при температуре выше 80°С наблюдается значительное накопление побочных продуктов реакций меланоидинообразования, щелочного гидролиза дисахаридов и окисления моносахаридов.

Сыворотка, полученная этим способом, обладает бифидогенными свойствами, характеризуется низким содержанием золы и побочных продуктов реакции изомеризации, это обусловлено выбором безреагентного метода регулирования рН сырья.

Пример 1. 100 дм³ молочной сыворотки состава белка - 1,0%, жира - 0,4%, лактозы - 4,0%, пастеризуют, обезжиривают и депротеинизируют. Осветленную сыворотку подвергают ионному обмену с помощью переведенной в ОН^--форму анионообменной смолы АВ-17-8 чс в соотношении смола : сыворотка как 1:5, при температуре 40°С. Время контакта составляет 15 минут, при этом значение рН жидкой фазы достигает максимального значения. Обработанную сыворотку со значением рН 11,0±0,7 нагревают до 70°С и выдерживают при этой температуре 45 минут. Степень изомеризации при этом составляет 9,89%. После этого изомеризованную сыворотку нейтрализуют кислой сывороткой до рН 7,4. Затем сыворотку сгущают под вакуумом до концентрации сухих веществ 40% и сушат на распылительной сушилке. Готовый продукт имеет массу 5,14 кг с содержанием сухих веществ 96%, из них 7,69% - лактулозы.

Пример 2. 120 дм³ молочной сыворотки состава белка - 0,8%, жира - 0,5%, лактозы - 4,5%, пастеризуют, обезжиривают и депротеинизируют. Осветленную сыворотку подвергают ионному обмену с помощью переведенной в ОН^--форму анионообменной смолы АВ-17-8 чс в соотношении смола : сыворотка как 1:5, при температуре 50°С. Время контакта составляет 15 минут, при этом значение рН жидкой фазы достигает максимального значения. Обработанную сыворотку со значением рН 11,0±0,7 нагревают до 80°С и выдерживают при этой температуре 50 минут. Степень изомеризации при этом составляет 10,31%. После этого изомеризованную сыворотку нейтрализуют кислой сывороткой до рН 7,4. Затем сыворотку сгущают под вакуумом до концентрации сухих веществ 45% и сушат на распылительной сушилке. Готовый продукт имеет массу 6,81 кг с содержанием сухих веществ 96%, из них 8,17% - лактулозы.

Пример 3. 80 дм³ молочной сыворотки состава белка - 1,1%, жира - 0,4%, лактозы - 4,6%, пастеризуют, обезжиривают и депротеинизируют. Осветленную сыворотку подвергают ионному обмену с помощью переведенной в ОН^--форму анионообменной смолы АВ-17-8 чс в соотношении смола : сыворотка как 1:3, при температуре 30°С. Время контакта составляет 15 минут, при этом значение рН жидкой фазы достигает максимального значения. Обработанную сыворотку со значением рН 11,0±0,7 нагревают до 80°С и выдерживают при этой температуре 30 минут. Степень изомеризации при этом составляет 13,03%. После этого изомеризованную сыворотку нейтрализуют кислой сывороткой до рН 7,4. Затем сыворотку сгущают под вакуумом до концентрации сухих веществ 40% и сушат на распылительной сушилке. Готовый продукт имеет массу 4,61 кг с содержанием сухих веществ 96%, из них 10,40% - лактулозы.

Способ предусматривает сбор молочной сыворотки, её резервирование, пастеризацию, сепарирование, охлаждение, изомеризацию лактозы в лактулозу, нейтрализацию кислой сывороткой, сгущение и сушку изомеризованной сыворотки. При этом процесс изомеризации осуществляется с помощью анионообменной смолы марки АВ-17-8 чс и включает ионообменную обработку молочной сыворотки при температуре 20-50°С с соотношением смола : сыворотка как 1:3-1:5 до рН 11,0±0,7, последующее нагревание до температуры 50-80°С и выдерживание при этой температуре 30-60 мин. Изобретение позволяет увеличить содержание лактулозы в готовом продукте и уменьшить количество побочных продуктов реакции и минеральных веществ, негативно влияющих на органолептические показатели продукта.

Способ производства сухой молочной сыворотки, предусматривающий ее сбор, резервирование, пастеризацию, сепарирование, охлаждение, изомеризацию лактозы в лактулозу, нейтрализацию кислой сывороткой, сгущение и сушку изомеризованной сыворотки, отличающийся тем, что процесс изомеризации осуществляется с помощью анионообменной смолы марки АВ-17-8 чс и включает ионообменную обработку молочной сыворотки при температуре 20-50°С с соотношением смола : сыворотка 1:3-1:5 до рН 11,0±0,7, нагревание до температуры 50-80°С и выдерживание при этой температуре 30-60 мин.