СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА МОЛОЧНОГО БЕЛКА Российский патент 2023 года по МПК A23J1/20 A23J3/08 A23C9/142 A23J3/34 A23C7/04 

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к молочной промышленности, и представляет собой способ получения концентрата молочного белка с использованием комплексного воздействия на молочное сырье мембранной фильтрацией, гидролизом и сушкой.

В молочной промышленности широко используются процессы мембранной фильтрации, такие как микрофильтрация, ультрафильтрация и нанофильтрация. Мембранные процессы фильтрации позволяют отделить частицы, размер которых составляет менее 10 микрон. С помощью мембранной фильтрации обрабатывают цельное молоко, обезжиренное молоко, сквашенное молоко и молозиво.

В литературе существует множество способов получения концентратов с использованием мембранных технологий.

Из уровня техники известен документ, в котором раскрыт способ приготовления концентрата молочного белка, включающий: приготовление жидкой молочной композиции, имеющей рН от примерно 6,5 до примерно 7,0 и включающей белок молочной сыворотки, казеин и лактозу; нагревание жидкой молочной композиции при значении pH до температуры, при которой белок молочной сыворотки прилипает к казеину, образуя белковые агрегаты в жидкой молочной композиции; охлаждение жидкой молочной композиции; осуществление мембранной фильтрации жидкой молочной композиции с использованием мембранного фильтра, имеющего порог отсечения по молекулярной массе от около 50000 до около 1000000 дальтон; и получение концентрата молочного белка, содержащего оставшиеся сухие вещества и имеющего общее содержание белка от 60 до 90 вес.% по сухому веществу. При этом концентрат может быть дополнительно обработан для снижения содержания лактозы (патент WO2011049991, опубликован 28.04.2011).

Из уровня техники известен способ получения белковой композиции из молозива, обогащенной иммуноглобулинами и лактоферрином, включающий обезжиривание молозива, осаждение казеиновой фракции с получением сыворотки, удалением из нее патогенной микрофлоры посредством первой микрофильтрации и получением пермеата П1, который подвергают второй микрофильтрации с получением пермеата П2, обогащенного лактоферрином, и ретентата Р2, обогащенного иммуноглобулинами, при этом ретентат Р2, полученный после микрофильтрации, обогащенный иммуноглобулинами, подвергают диафильтрации с использованием мембраны, обеспечивающей разделение ретентата Р2 на пермеат П3, содержащий предпочтительно лактозу и минеральные соли, и ретентат Р3, содержащий предпочтительно иммуноглобулины, при этом обезжиривание молозива, осаждение казеиновой фракции, удаление из сыворотки патогенной микрофлоры, микрофильтрацию и диафильтрацию или ультрафильтрацию проводят при температуре, ниже температуры денатурации лактоферрина и иммуноглобулинов; для удаления остаточной микрофлоры ретентат Р3 подвергают ультрафиолетовой обработке, при этом ретентат в процессе обработки перемешивают; полученные ретентат Р3 и пермеат П2 смешивают с получением белковой композиции, обогащенной лактоферрином и иммуноглобулинами (патент RU2736645, опубл. 19.11.2020).

Известен способ получения концентрата сывороточного белка, согласно которому обезжиренное молоко пропускают через микрофильтрационную мембрану, полученный пермеат концентрируют, после чего удаляют лактозу и минеральные вещества. В другом варианте осуществления обезжиренное молоко пропускают через микрофильтрационную мембрану, затем полученный пермеат пропускают через ультрафильтрационную мембрану для удаления казеина, полученный пермеат концентрируют, после чего удаляют лактозу и минеральные вещества (патент EP1046344, опубл. 25.10.2000).

Наиболее близким к заявляемому способу является способ, описанный в патенте US2006/172058, опубликован 03.08.2006. Способ заключается в следующем: цельное молоко сепарируют для получения обезжиренного молока. Обезжиренное молоко подвергают микрофильтрации на керамической мембране с размером пор 0,8-1,4 Микрон, полученный пермеат подвергают микрофильтрации на мембране с размером пор 0,1 Микрон, затем разделяют пермеат и рентентат и полученный ретентат подвергают диафильтрации с использованием воды или ультрафильтрационного пермеата на мембране с размером пор 0,1 Микрон. Полученный ретентат далее подвергают пастеризации с получением низкожирного высокобелкового продукта с высоким содержанием кальция (см. фиг.12).

Однако недостатками известных способов, в том числе, и ближайшего аналога, является то, что исходное молоко или молозиво, используемые в качестве исходного сырья для получения желаемых продуктов, может иметь остаточное содержание ветеринарных препаратов.

В Российской Федерации при мониторинговых исследованиях по контролю над остатками запрещенных и вредных веществ в продукции животноводства за последнее время выявлены значительные превышения концентраций ветеринарных препаратов, главным образом, антибиотиков, в молочной промышленности, что является недопустимым и небезопасным (ПОПОВ П.А. Остаточные содержания препаратов ветеринарного назначения в молоке в разных странах, РЖ «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии, 2020, N 2(34), С.161 таблица).

Коровы, дающие молоко, так же как и люди, болеют и их приходится лечить, в том числе антибиотиками. Помимо лечения антибактериальные препараты могут применяться для стимуляции роста животного, в результате чего привес может увеличиваться на 30%. Существуют нормативы выведения антибиотиков из организма коровы, указанные в инструкции к ветпрепарату – обычно 5-10, а иногда 20 дней. Но при этом организм каждой конкретной коровы может по-разному реагировать на воздействие препарата: у одной коровы он выводится из организма быстрее, у другой – несколько дольше. Следовательно, даже при соблюдении всех норм существует вероятность наличия остаточных количеств антибиотиков в молоке.

В животноводстве используются около 70 видов антибиотиков, но наиболее употребимыми являются давно известные и недорогие бета-лактамные антибиотики, тетрациклины, стрептомицин, левомицетин.

Длительное потребление продуктов питания, содержащих даже небольшие остаточные количества антибиотиков, может вызвать неблагоприятные для здоровья человека последствия, такие как аллергические реакции и дисбактериоз.

При этом, например, для антибиотиков тетрациклинового ряда характерен накопительный (кумулятивный) эффект. При накоплении в организме, такие антибиотики могут негативно воздействовать на органы слуха, вызывать снижение количества тромбоцитов, а также токсические реакции в печени. Тетрациклины могут нарушать формирование костной ткани, что очень опасно для детей. В таком случае может происходить замедление роста детского организма. У взрослых регулярное поступление тетрациклина приводит к разрушению зубов.

Таким образом, существует потребность в удалении в молочных продуктах остаточного содержания ветеринарных препаратов, содержащих антибиотики.

Еще одним недостатком способа согласно ближайшему аналогу является то, что он не позволяет получить препарат со следовым содержанием лактозы и бета-казеина.

Однако белки, содержащиеся в молоке, часто вызывают аллергию, как у взрослых, так и у детей. Аллергией на компоненты молока страдает приблизительно каждый 50-й ребенок, у взрослых заболеваемость ниже – около 1%. В молоке коров содержится более 20 основных белков, на каждый из которых может реагировать иммунная система. Казеин в большинстве случаев является причиной аллергии на молочные продукты. Однако основным аллергеном молока является только одна из 4 изоформ казеина, находящегося в мицелле молока — это β-казеин (24-25%). Процесс протеолиза, происходящий в ЖКТ человека приводит к получению метаболита бетаказоморфина, раздражающего опиоидные рецепторы и приводящего потребителя к состоянию сходному с симптомами опиоидного отравления. При этом иные формы казеина не являются или являются многократно менее частыми аллергенами.

Следовательно, снижение содержания бета-казеина в молочных продуктах обусловлено потребностью получения гипоаллергенных молочных продуктов. Так, предпочтительным является наличие только следовых количеств бета-казеина, не превышающих 0,1 мас%.

Лактоза является главным углеводом молока. Ее содержание в коровьем молоке составляет в среднем 4,6-4,8%. В настоящее время достаточно распространена непереносимость лактозы или лактазная недостаточность – состояние, когда организм не может свободно переваривать лактозу.

Непереносимость лактозы является следствием нарушения всасывания лактозы и проявляется такими симптомами, как жидкий стул, вздутие живота и боли в желудке, метеоризм. При этом непереносимость лактозы нельзя расценивать как форму аллергии на молочный белок. Таким образом, существует мировая потребность в низколактозных и безлактозных молочных продуктах. В низколактозных продуктах содержание лактозы составляет не более 1%, в безлактозных – не более 0,01%. Оптимальное содержание следовых количеств лактозы в низколактозных продуктах составляет не более 0,1%.

Суммируя вышеизложенное, можно отметить, что ни один из известных способов не позволяет получить в комплексе концентрат молочного белка с содержанием бета-казеина и лактозы в следовых количествах, свободный от остаточного содержания ветеринарных препаратов.

Следовательно, существует потребность в получении гипоаллергенного продукта из молока, в том числе концентрата молочного белка, с содержанием бета-казеина и лактозы в следовых количествах, свободного от остаточного содержания ветеринарных препаратов.

Технический результат настоящего изобретения заключается в получении гипоаллергенного концентрата молочного белка, свободного от наличия остатков ветеринарных препаратов, с содержанием лактозы не более 0,1% и β-казеина в следовых количествах из молока с остаточным содержанием ветеринарных препаратов.

Технический результат достигается тем, что осуществляют способ получения концентрата молочного белка (КМБ) из обезжиренного молока, включающий выдержку обезжиренного молока при температуре 1-6°С в течение 12-48 часов и мембранный каскад, включающий стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм, стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм, стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм, а также гидролиз остатков лактозы с использованием бета-галактозидазы и распылительную сушку продукта гидролиза при температуре выше 130°С с получением сухого концентрата молочного белка.

При этом стадия микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм позволяет снизить уровень обсемененности и удалить осадок β-казеина.

Стадия микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм используется для сепарации казеиновых и сывороточных белков.

Стадия диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм используется для удаления лактозы, минеральных солей, сывороточных белков, низкомолекулярных органических соединений, в том числе прионов, и остатков различных ветеринарных препаратов из жидкого концентрата молочного белка.

Технический результат достигается также за счет применения мембранного каскада, включающего стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм, стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм, стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм, для получения концентрата молочного белка, свободного от наличия ветеринарных препаратов, с содержанием лактозы и бета-казеина в следовых количествах.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения концентрата молочного белка из обезжиренного молока, включающему выдержку обезжиренного молока при температуре 1-6°С в течение 12-48 часов и мембранный каскад, включающий стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм, стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм, стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм, а также гидролиз остатков лактозы с использованием бета-галактозидазы и распылительную сушку продукта гидролиза при температуре выше 130°С с получением сухого концентрата молочного белка.

Согласно настоящему изобретению способ осуществляют следующим образом.

Исходное цельное коровье молоко смешивают с деминерализованной водой, нагревают и сепарируют с использованием сепаратора для молока для отделения жировой фазы (сливок).

Далее полученное обезжиренное молоко поступает в емкость для обезжиренного молока и выдерживается при температуре 1-6°С в течение 12-48 часов для осаждения мицелл бета-казеина. Образовавшиеся мицеллы грубо отделяют с использованием обычных рукавных фильтров. Далее полученный продукт поступает на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с диаметром пор 800 нм для снижения уровня обсеменности и удаления оставшейся части бета-казеина с получением пермеата микрофильтрации, который далее поступает на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами 100 нм, на выходе из которого получают пермеат и ретентат. Керамический мембранный фильтр с размером пор 100 нм используют для сепарации казеиновых и сывороточных белков. Далее ретентат, прошедший через мембрану 100 нм, направляется в блок диафильтрации на керамическую мембрану с размером пор 10-20 нм, на которой очищается от лактозы, минеральных солей, сывороточных белков и других низкомолекулярных соединений, в том числе части прионов, и остатков различных ветеринарных препаратов. После прохождения блока диафильтрации пермеат, содержащий лактозу, минеральные соли и другие низкомолекулярные соединения направляют на утилизацию, а ретентат подвергают дальнейшей ферментативной обработке с целью снижения содержания уровня лактозы в полученном продукте. Для этого используют любые известные коммерческие препараты бета-галактозидазы (лактазы). Гидролиз проводят до снижения содержания лактозы не более 0,1% для получения низколактозного продукта. В одном из вариантов изобретения гидролиз проводят до снижения содержания лактозы не более 0,01% для получения безлактозного продукта. Далее полученный гидролизат подвергают распылительной сушке при температуре более 130°С в распылительной сушилке с получением сухого концентрата.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к применению мембранного каскада, включающего стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм, стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм, стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм, для получения концентрата молочного белка, свободного от наличия остатков ветеринарных препаратов с содержанием лактозы и бета-казеина в следовых количествах.

Исходное цельное коровье молоко смешивают с деминерализованной водой, нагревают и сепарируют с использованием сепаратора для молока для отделения жировой фазы (сливок).

Далее полученное обезжиренное молоко поступает в емкость для обезжиренного молока и выдерживается при температуре 1-6°С в течение 12-48 для осаждения мицелл бета-казеина. Образовавшиеся мицеллы грубо отделяют с использованием обычных рукавных фильтров. Далее полученный продукт поступает на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с диаметром пор 800 нм для снижения уровня обсеменности и удаления оставшейся части бета-казеина с получением пермеата микрофильтрации, который далее поступает на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами 100 нм, на выходе из которого получают пермеат и ретентат. Керамический мембранный фильтр с размером пор 100 нм используют для сепарации казеиновых и сывороточных белков. Далее ретентат, прошедший через мембрану 100 нм, направляют в блок диафильтрации на керамическую мембрану с размером пор 10-20 нм, на которой он очищается от лактозы, минеральных солей, сывороточных белков и других низкомолекулярных соединений, в том числе части прионов, и остатков различных ветеринарных препаратов. После прохождения блока диафильтрации пермеат, содержащий лактозу, минеральные соли и другие низкомолекулярные соединения направляют на утилизацию, а в качестве целевого продукта ретентат может быть подвергнут дальнейшей обработке.

Важно отметить, что во всех аспектах изобретения существенным является последовательное использование двух этапов микрофильтрации и затем диафильтрации с использованием мембран с определенным размером пор. Важно использовать мембрану, имеющую точное распределение диаметра пор, для выделения молочных белков в настоящем изобретении. Желательно использование керамической мембраны, пригодной как для микрофильтрации, так и для диафильтрации. Ввиду особенностей материалов и строения керамических фильтрующих элементов, они позволяют работать с высоковязкими растворами, а также при высоких температурах исходного раствора. При этом в настоящем изобретении могут быть использованы любые известные марки керамических мембран с заданными размерами пор, например, керамические мембраны производства фирмы Crossflow (Китай), фильтрующие керамические мембраны серии FM CAL и др.

ПРИМЕРЫ

Настоящие примеры иллюстрируют варианты выполнения изобретения, но не ограничивают объем притязаний настоящего изобретения.

Пример 1. Осуществление способа согласно изобретению

Исходное цельное коровье молоко в количестве 100 л смешивали с деминерализованной водой в пропорции 1:1, нагревали до температуры 34°С и сепарировали с использованием сепаратора для молока «Крынка-80» для отделения жировой фазы (сливок).

Далее полученное обезжиренное молоко поступало в емкость для обезжиренного молока и выдерживалось при температуре 1°С в течение 12 часов для отделения мицелл бета-казеина. Образовавшиеся мицеллы грубо отделяли с использованием обычных рукавных фильтров. Далее полученный продукт поступал на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с диаметром пор 800 нм для снижения уровня обсемененности и удаления оставшейся части бета-казеина с получением 150 л пермеата микрофильтрации, который далее направляли на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами 100 нм, на выходе из которого было получено 50 л пермеата и 100 л ретентата. Керамический мембранный фильтр с размером пор 100 нм использовали для сепарации казеиновых и сывороточных белков. Далее ретентат, прошедший через мембрану 100 нм, направляли в блок диафильтрации на керамическую мембрану с размером пор 10 нм, на которой он был очищен от лактозы, минеральных солей, сывороточных белков и других низкомолекулярных соединений, в том числе части прионов и остатков различных антибиотиков. Фактор концентрирования при диафильтрации составлял 1:3. Рабочие параметры процессов мембранной фильтрации: давление поддерживали следующим образом: на входе в первый блок микрофильтрации - 4,0 бар, на выходе - 2,0 бар, на входе пермеата во второй блок микрофильтрации 3,8 бар, на выходе - 2,2 бар; ретентат на входе в блок диафильтрации – 3,9 бар. Эти давления регулировались по мере необходимости во время работы мембранных модулей для поддержания требуемых скоростей потоков.

После прохождения блока диафильтрации пермеат, содержащий лактозу, минеральные соли и другие низкомолекулярные соединения направляли на утилизацию, а ретентат подвергали дальнейшей ферментативной обработке с целью снижения содержания уровня лактозы в полученном продукте. Для этого использовали коммерческий препарат бета-галактозидазы (лактазы) «Лактазар». Гидролиз проводили при температуре 35-45°С до снижения содержания лактозы 0,1%. Далее полученный гидролизат подвергали распылительной сушке при температуре воздуха на входе в распылительную сушилку 150°С и на выходе 75°С с получением сухого концентрата с влажностью 5%.

Пример 2. Осуществление способа согласно изобретению

Исходное цельное коровье молоко в количестве 100 л смешивали с деминерализованной водой в пропорции 1:2, нагревали до температуры 40°С и сепарировали с использованием сепаратора для молока «Омь-3» для отделения жировой фазы (сливок).

Далее полученное обезжиренное молоко поступало в емкость для обезжиренного молока и выдерживалось при температуре 3°С в течение 48 часов для отделения мицелл бета-казеина. Образовавшиеся мицеллы грубо отделяли с использованием обычных рукавных фильтров. Далее полученный продукт поступал на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с диаметром пор 800 нм для снижения уровня обсеменности и удаления оставшейся части бета-казеина с получением 150 л пермеата микрофильтрации, который далее направляли на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с размером пор 100 нм, на выходе из которого получали 50 л пермеата и 100 л ретентата. Керамический мембранный фильтр с размером пор 100 нм использовали для сепарации казеиновых и сывороточных белков. Далее ретентат, прошедший через мембрану 100 нм, направляли в блок диафильтрации на керамической мембране с размером пор 20 нм, на которой он был очищен от лактозы, минеральных солей, сывороточных белков и других низкомолекулярных соединений, в том числе части прионов и остатков различных антибиотиков. Фактор концентрирования при диафильтрации составлял 1:4. Рабочие параметры процессов мембранной фильтрации: давление поддерживали следующим образом: на входе в первый блок микрофильтрации - 4,0 бар, на выходе - 2,0 бар, на входе пермеата во второй блок микрофильтрации 3,8 бар, на выходе - 2,2 бар; ретентат на входе в блок диафильтрации – 3,9 бар. Однако эти давления регулировались по мере необходимости во время работы мембранных модулей для поддержания требуемых скоростей потоков.

После прохождения блока диафильтрации пермеат, содержащий лактозу, минеральные соли и другие низкомолекулярные соединения направляли на утилизацию, а ретентат подвергали дальнейшей ферментативной обработке с целью снижения содержания уровня лактозы в полученном продукте. Для этого использовали коммерческий препарат бета-галактозидазы (лактазы) «Maxilact». Гидролиз проводили при температуре 5°С в течение 12 часов до снижения содержания лактозы на уровне 0,01%. Далее полученный гидролизат подвергали распылительной сушке при температуре воздуха на входе в распылительную сушилку 170°С и на выходе 80°С с получением сухого концентрата с влажностью 6%.

Пример 3. Осуществление способа согласно изобретению

Исходное цельное коровье молоко в количестве 100 л смешивали с деминерализованной водой в пропорции 1:1, нагревали до температуры 30°С и сепарировали с использованием сепаратора для молока «Сибирь» для отделения жировой фазы (сливок).

Далее полученное обезжиренное молоко поступало в емкость для обезжиренного молока и выдерживалось при температуре 6°С в течение 24 часов для отделения мицелл бета-казеина. Образовавшиеся мицеллы грубо отделяли с использованием обычных рукавных фильтров. Далее полученный продукт поступал на переработку в блок микрофильтрации с последовательно расположенными керамическими мембранными фильтрами с диаметром пор 800 нм для снижения уровня обсеменности и удаления оставшейся части бета-казеина с получением 150 л пермеата микрофильтрации, который далее направляли на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с размером пор 100 нм, на выходе из которого получали 50 л пермеата и 100 л ретентата. Керамический мембранный фильтр с размером пор 100 нм использовали для сепарации казеиновых и сывороточных белков. Далее ретентат, прошедший через мембрану 100 нм, направляли в блок диафильтрации на керамической мембране с размером пор 10 нм, на которой он был очищен от лактозы, минеральных солей, сывороточных белков и других низкомолекулярных соединений, в том числе части прионов и остатков различных антибиотиков. Фактор концентрирования при диафильтрации составлял 1:3,5. Рабочие параметры процессов мембранной фильтрации: давление поддерживали следующим образом: на входе в первый блок микрофильтрации - 4,0 бар, на выходе - 2,0 бар, на входе пермеата во второй блок микрофильтрации 3,8 бар, на выходе - 2,2 бар; ретентат на входе в блок диафильтрации – 3,9 бар. Однако эти давления регулировались по мере необходимости во время работы мембранных модулей для поддержания требуемых скоростей потоков.

После прохождения блока диафильтрации пермеат, содержащий лактозу, минеральные соли и другие низкомолекулярные соединения направляли на утилизацию, а ретентат подвергали дальнейшей ферментативной обработке с целью снижения содержания уровня лактозы в полученном продукте. Для этого использовали коммерческий препарат бета-галактозидазы (лактазы) «Лактозим 3000L». Гидролиз проводили при температуре 37°С до снижения содержания лактозы на уровне 0,1%. Далее полученный гидролизат подвергали распылительной сушке при температуре воздуха на входе в распылительную сушилку 135°С и на выходе 70°С с получением сухого концентрата с влажностью 5%.

Пример 4. Осуществление применения мембранного каскада для получения концентрата молочного белка, свободного от наличия остатков ветеринарных препаратов

Исходное цельное коровье молоко в количестве 100 л смешивали с деминерализованной водой в пропорции 1:1, нагревали до температуры 34°С и сепарировали с использованием сепаратора для молока «Крынка-80» для отделения жировой фазы (сливок).

Далее полученное обезжиренное молоко поступало в емкость для обезжиренного молока и выдерживалось при температуре 1°С в течение 12 часов для отделения мицелл бета-казеина. Образовавшиеся мицеллы грубо отделяли с использованием обычных рукавных фильтров. Далее полученный продукт поступал на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с диаметром пор 800 нм для снижения уровня обсеменности и удаления оставшейся части бета-казеина с получением 150 л пермеата микрофильтрации, который далее направляли на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами 100 нм, на выходе из которого получали 50 л пермеата и 100 л ретентата. Керамический мембранный фильтр с размером пор 100 нм использовали для сепарации казеиновых и сывороточных белков. Далее ретентат, прошедший через мембрану 100 нм, направляли в блок диафильтрации на керамическую мембрану с размером пор 10 нм, на которой был очищен от лактозы, минеральных солей, сывороточных белков и других низкомолекулярных соединений, в том числе части прионов и остатков различных антибиотиков. Фактор концентрирования при диафильтрации составлял 1:3. Рабочие параметры процессов мембранной фильтрации: давление поддерживали следующим образом: на входе в первый блок микрофильтрации - 4,0 бар, на выходе - 2,0 бар, на входе пермеата во второй блок микрофильтрации 3,8 бар, на выходе - 2,2 бар; ретентат на входе в блок диафильтрации – 3,9 бар. Эти давления регулировались по мере необходимости во время работы мембранных модулей для поддержания требуемых скоростей потоков.

Пример 5. Осуществление применения мембранного каскада для получения концентрата молочного белка, свободного от наличия остатков ветеринарных препаратов

Исходное цельное коровье молоко в количестве 100 л смешивали с деминерализованной водой в пропорции 1:1, нагревали до температуры 34°С и сепарировали с использованием сепаратора для молока «Крынка-80» для отделения жировой фазы (сливок).

Далее полученное обезжиренное молоко поступало в емкость для обезжиренного молока и выдерживалось при температуре 6°С в течение 48 часов для отделения мицелл бета-казеина. Образовавшиеся мицеллы грубо отделяют с использованием обычных рукавных фильтров. Далее полученный продукт поступает на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами с диаметром пор 800 нм для снижения уровня обсеменности и удаления оставшейся части бета-казеина с получением 150 л пермеата микрофильтрации, который далее был направлен на переработку в блок микрофильтрации с керамическими мембранными фильтрами 100 нм, на выходе из которого было получено 50 л пермеата и 100 л ретентата. Керамический мембранный фильтр с размером пор 100 нм используют для сепарации казеиновых и сывороточных белков. Далее ретентат, прошедший через мембрану 100 нм, направляли в блок диафильтрации на керамическую мембрану с размером пор 20 нм, на которой он был очищен от лактозы, минеральных солей, сывороточных белков и других низкомолекулярных соединений, в том числе части прионов и остатков различных антибиотиков. Фактор концентрирования при диафильтрации составлял 1:3. Рабочие параметры процессов мембранной фильтрации: давление поддерживали следующим образом: на входе в первый блок микрофильтрации - 4,0 бар, на выходе - 2,0 бар, на входе пермеата во второй блок микрофильтрации 3,8 бар, на выходе - 2,2 бар; ретентат на входе в блок диафильтрации – 3,9 бар. Эти давления регулировались по мере необходимости во время работы мембранных модулей для поддержания требуемых скоростей потоков.

Пример 6

В полученных согласно примерам 1-5 образцах осуществляли определение содержания остаточных антибиотиков.

В качестве контроля использовали исходное сырье и продукт, полученный согласно ближайшему аналогу

Определение содержания остаточных антибиотиков в продуктах по примерам 1-5 проводили с использованием системы контроля «4 sensor».

«4 sensor» - это экспрессный метод, который позволяет одновременно выявлять присутствие молекул антибиотиков: β-лактама, тетрациклина, стрептомицина и левомицетина в пробе молока.

Внутри набора находится 12 белых пластиковых сосудов, каждый из которых содержит 1 стрип с 8 реагентными микролунками и 8-ю тест-полосками.

Протокол проведения анализа следующий:

1. Добавить 200 µl молока в одну микролунку с реагентами и перемешивать дозатором до получения гомогенизированного образца.2. Инкубировать 5мин при температуре 40°C. 3. Погрузить по одной тест-полоске в каждую микролунку.4. Продлить инкубацию на 5мин при температуре 40°C. 5. После погружения тест-полоски в пробу молока, жидкость начинает мигрировать вверх по тест-полоске и проходит через зоны поглощения.

6. Считать интенсивность цвета ниже контрольной линии:

- линия тетрациклина

- линия левомицетина

- линия стрептомицина

- линия β-лактама (пенициллин и цефалоспорин).

Результаты измерений содержания остаточных антибиотиков представлены в табл. 1

Таблица 1. Результаты измерений содержания остаточных антибиотиков

Антибиотики Исходное сырье Продукт по ближайшему аналогу Продукт согласно примеру 1 Продукт согласно примеру 2 Продукт согласно примеру 3 Продукт согласно примеру 4 Продукт согласно примеру 5 тетрациклин 0,01 мг/кг 0,01 мг/кг н/о н/о н/о н/о н/о левомицетин 0,0003 мг/кг 0,0003 мг/кг н/о н/о н/о н/о н/о стрептомицин 0,2 мг/кг 0,2 мг/кг н/о н/о н/о н/о н/о Бета-лактам 0,004 мг/кг 0,004 мг/кг н/о н/о н/о н/о н/о

н/о – не обнаружено

Аналогичные данные были получены для антибиотиков других групп.

Так, антибиотик линкомицин, относящийся к группе линкозамидов и попадающий в организм коров при использовании препарата Ваккамаст при лечении мастита, определялся в исходном молоке, однако после осуществления способа согласно изобретению не определялся в получаемом концентрате молочного белка.

Аналогичным образом антибиотик левофлоксацин, относящийся к группе фторхинолонов и попадающий в организм коров при использовании препарата Мастигард при лечении мастита, определялся в исходном молоке, однако после осуществления способа согласно изобретению не определялся в получаемом концентрате молочного белка.

Пример 7. Анализ состава продукта

Также был проведен анализ состава продуктов, полученных согласно примерам 1-3, включающий определение следующих показателей:

воды, белка, жира, золы, лактозы и казеина.

В качестве контроля использовали исходное сырье и продукт, полученный согласно ближайшему аналогу.

Результаты анализа представлены в таблице 2.

Таблица 2. Состав продукта

Вода, мас.% Белок,
мас.% Жир, мас.% Зола, мас.% лактоза,
мас.% Казеин, мас.% Исходное обезжиренное молоко (сырье) 91 3,0 0,35 0,71 4,8 2,48 Продукт по ближайшему аналогу 17 65 0,21 1,2 0,3 0,2 Продукт согласно примеру 1 5 85 0,3 1,1 0,1 0,1 Продукт согласно примеру 2 6 87 0,2 1,3 0,01 0,09 Продукт согласно примеру 3 5 85 0,2 1,0 0,1 0,1

Таким образом, представленные данные подтверждают возможность получения гипоаллергенного концентрата молочного белка, свободного от наличия остатков ветеринарных препаратов, с содержанием лактозы не более 0,1% и β-казеина в следовых количествах из молока с остаточным содержанием ветеринарных препаратов. Следовательно, представленные сведения подтверждают возможность реализации назначения и достижения технического результата.

Изобретение промышленно применимо, обладает новизной и неочевидно из уровня техники.

Изобретение иллюстрируется на фиг. 1-3.

Фиг. 1. Система контроля «4 sensor». На фиг. 1 изображена система контроля «4 sensor», внешний вид.

Фиг. 2. Проведение анализа с использованием системы контроля «4 sensor». На фиг. 2 изображена система контроля «4 sensor» в процессе проведения анализа.

Фиг. 3. Результаты проведения анализа продукта, полученного согласно примеру 1. На фиг. 3 показаны результаты проведения анализа с использованием системы контроля «4 sensor». Результаты относятся к продукту, полученному согласно примеру 1 настоящего изобретения.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности, к молочной промышленности. Предложен способ получения концентрата молочного белка из обезжиренного молока, предполагающий выдержку обезжиренного молока при температуре 1-6°С в течение 12-48 часов и мембранный каскад, включающий стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм, стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм, стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм, а также гидролиз остатков лактозы с использованием бета-галактозидазы и распылительную сушку продукта гидролиза при температуре выше 130°С с получением сухого концентрата молочного белка. Изобретение касается также применения указанного мембранного каскада для получения концентрата молочного белка, свободного от наличия остатков ветеринарных препаратов с содержанием лактозы и β-казеина в следовых количествах. Изобретение позволяет получить гипоаллергенный концентрат молочного белка, свободный от наличия ветеринарных препаратов, с содержанием лактозы не более 0,1% и β-казеина в следовых количествах из молока с остаточными содержаниями ветеринарных препаратов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 7 пр.

1. Способ получения концентрата молочного белка из обезжиренного молока, включающий выдержку обезжиренного молока при температуре 1-6°С в течение 12-48 часов и мембранный каскад, включающий стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм, стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм, стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм, а также гидролиз остатков лактозы с использованием бета-галактозидазы и распылительную сушку продукта гидролиза при температуре выше 130°С с получением сухого концентрата молочного белка.

2. Способ по п. 1, где стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм используют для снижения уровня обсемененности и удаления осадка β-казеина.

3. Способ по п. 1, где стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм используют для сепарации казеиновых и сывороточных белков.

4. Способ по п. 1, где стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм используют для удаления лактозы, минеральных солей, сывороточных белков, низкомолекулярных органических соединений, в том числе прионов, и остатков различных ветеринарных препаратов.

5. Применение мембранного каскада, включающего стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 800 нм, стадию микрофильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 100 нм, стадию диафильтрации с керамическими мембранными элементами с размером пор 10-20 нм, для получения концентрата молочного белка, свободного от наличия ветеринарных препаратов, с содержанием лактозы и бета-казеина в следовых количествах.