СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОЛАКТОЗНОГО МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА Российский патент 2024 года по МПК A23C9/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области молочной промышленности, более конкретно к области низко- и безлактозных молочных продуктов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В уровне техники описывается множество методов понижения содержания уровня лактозы в молоке и молочных продуктах. Основными методами можно считать ультра- и нано-фильтрацию, воздействие на молоко чистого фермента лактазы, либо микроорганизмов, способных трансформировать лактозу в простые сахара - глюкозу и галактозу. В промышленности в настоящее время наиболее часто применяется два последних метода. Одним из наиболее близких аналогов настоящего изобретения можно считать решение, раскрытое в патенте РФ №2698068.

Недостатком данного способа является общий подход к производству продукта без учета физико-химических характеристик сырья.

Настоящее изобретение предлагает способ производства низколактозных или безлактозных продуктов, обеспечивающий эффективное снижение лактозы с учетом показателей сырья.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту изобретения предлагается способ производства низколактозного или безлактозного молочного продукта, содержащий этапы: определение массовой доли белка молока; гомогенизация; пастеризация; охлаждение; внесение препарата, способствующего снижению лактозы и гидролиз лактозы, при этом одно или несколько из следующего: давление гомогенизации, температура гомогенизации, температура пастеризации, продолжительность пастеризации, задают на основании массовой доли белка молока.

Предпочтительно давление гомогенизации задают в диапазоне от 12 до 20 МПа.

Предпочтительно температуру гомогенизации задают в пределах 50-80°С.

Предпочтительно температуру пастеризации задают в пределах от около 90 до около 98°С.

Предпочтительно продолжительность пастеризации задают в пределах от 5 секунд до 5 минут.

Предпочтительно давление гомогенизации тем выше, чем выше массовая доля белка молока.

Предпочтительно температура гомогенизации тем выше, чем выше массовая доля белка молока.

Предпочтительно температура и продолжительность пастеризации обеспечивает необратимую денатурацию по меньшей мере 80% сывороточных белков.

Предпочтительно этап пастеризации проводят после этапа гомогенизации или наоборот.

Предпочтительно молоко имеет содержание жира от 1 до 6 масс.%

Предпочтительно молоко имеет содержание белка от 2,8 до 3,4 масс.%.

Предпочтительно препарат, способствующий снижению содержания лактозы, представляет собой препарат на основе фермента лактазы или препарат на основе сбраживающего лактозу микроорганизма, в частности термофильного стрептококка.

Предпочтительно гидролиз лактозы осуществляют в течение 4-12 часов.

Предпочтительно включающий внесение микробиологической закваски для получения соответствующего молочного продукта.

Предпочтительно микробиологическая закваска вносится совместно с препаратом, способствующим снижению лактозы.

Согласно еще одному аспекту изобретения предложен низколактозный или безлактозный молочный продукт, изготавливаемый заявленным способом из гомогенизированного молока и/или пастеризованного молока, давление гомогенизации которого задано исходя из показателей массовой доли белка.

Согласно еще одному аспекту изобретения предложен низколактозный или безлактозный молочный продукт, изготавливаемый заявленным способом из гомогенизированного молока, температура гомогенизации которого задана исходя из показателей массовой доли белка.

Предпочтительно молочный продукт представляет собой молоко питьевое, йогурт, кефир, ряженку, сметану, творог.

Согласно еще одному аспекту изобретения предложен низколактозный или безлактозный молочный продукт, изготавливаемый заявленным способом из пастеризованного молока, температура и продолжительность пастеризации которого задана исходя из показателей массовой доли белка.

Предпочтительно молочный продукт содержит не более 1 масс.% лактозы, предпочтительно не более 0,5 масс.%, еще более предпочтительно не более 0,1 масс.%.

Все преимущества и аспекты заявленного изобретения станут ясны из нижеследующего детального описания.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Молоко и продукты на его основе имеют сложный состав, они содержат различные белки, ферменты, жиры, лактозу. Однако состав имеет отклонения в зависимости от различных факторов: сезон, рацион животного, его возраст. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что эффективность снижения лактозы зависит от показателей молока, подвергаемого процессу снижения лактозы, будь то при помощи фермента лактазы, или под действием микроорганизмов.

Так, опытным путем было установлено, что при постоянных режимах производства осеннее молоко, то есть молоко от удоя в осенний период, сложнее поддается обработке по снижению уровня лактозы, чем летнее молоко. Для снижения уровня лактозы в осеннем молоке до заданного значения требуется больше времени. Вероятно, этот факт связан с более высоким содержанием белка в осеннем молоке.

Авторы настоящего изобретения предположили, что, меняя режимы производства в зависимости от показателей молока, в частности от содержания белка, можно повлиять на эффективность разложения лактозы. Многочисленные эксперименты подтвердили это предположение.

Так, нормализованное по жиру молоко с массовой долей жира 2,5% и массовой долей белка 2,8% подвергалось гомогенизации при давлении гомогенизации 12 МПа, затем пастеризации при температуре 95°С с выдержкой 25 секунд. После охлаждения в подготовленное таким образом молоко вносился микробиологический препарат на основе термофильного стрептококка в заданном рецептурой количестве. Время сквашивания составляло 10 часов. По завершении сквашивания отбиралась проба №1 продукта и измерялось при помощи жидкостного хроматографа «Маэстро» от ООО «Интерлаб» количество лактозы (см. протокол).

Также нормализованное по жиру молоко с жирностью 2,5 масс.% и массовой долей белка 3,1%, подвергалось гомогенизации при давлении гомогенизации 12 МПа, затем пастеризации при температуре 95°С с выдержкой 25 секунд. После охлаждения в подготовленное таким образом молоко вносился микробиологический препарат на основе термофильного стрептококка в заданном рецептурой количестве. Время сквашивания составляло 10 часов. По завершении сквашивания отбиралась проба №2 продукта и измерялось при помощи хроматографа «Маэстро» от ООО «Интерлаб» количество лактозы.

Молоко этой же партии (м.д.ж. 2,5% и м.д.б. 3,1%) подвергли гомогенизации при давлении 14 МПа, затем пастеризации при температуре 95°С с выдержкой 25 секунд. После охлаждения в подготовленное таким образом молоко вносился микробиологический препарат на основе термофильного стрептококка в заданном рецептурой количестве. Время сквашивания составляло 10 часов. По завершении сквашивания отбиралась проба №3 продукта и измерялось при помощи хроматографа «Маэстро» от ООО «Интерлаб» количество лактозы.

Результаты анализа проб представлены в таблице №1

Таблица №1 № пробы Массовая доля белка, % Давление гомогенизации, МПа Содержание лактозы, масс.% 1 2,8 12 0,068 2 3,1 12 0,15 3 3,1 14 0,083

Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что чем выше содержание белка, тем ниже эффективность разложения лактозы. Однако этот недостаток можно скорректировать путем увеличения давления гомогенизации.

Не желая быть связанными с теорией, авторы предположили, что указанный эффект обусловлен тем, что в результате нагрева во время неизбежного этапа пастеризации, запускается реакция Майара: лактоза реагирует с амино-группами белков, образуя комплексы, что делает лактозу в составе этих комплексов трудно-разлагаемой микроорганизмами или ферментами. Учитывая, что содержание лактозы в молоке по существу постоянно, и составляет около 4%, а содержание белка меняется, то чем больше белка, тем он доступнее для формирования указанных комплексов. В сточки зрения более эффективного разложения лактозы, пастеризацию следует проводить при условиях, препятствующих образованию комплексов лактозы с амино-группами белков. Проведение пастеризации в температурных интервалах, обеспечивающих денатурацию сывороточных белков, то есть температурах выше 80°С, дополнительно способствует повышению эффективности разложения лактозы.

В процессе гомогенизации, предшествующей пастеризации, разбиваются шарики молочного жира, при этом на вновь образующейся поверхности жировых шариков адсорбируются белки молочной плазмы и их фрагменты, образуя лецитино-белковые комплексы, которые предположительно не вступают в реакцию Майара.

Чем мельче шарики, тем выше доля связанного в оболочке белка. Таким образом, при повышении давления гомогенизации при тех же характеристиках молока, удается достичь большей эффективности разложения лактозы.

При этом следует понимать, что чрезмерное повышение давления гомогенизации может привести к обратному эффекту - агрегации жировой фазы. Поэтому в случае проведения гомогенизации до внесения лактозосбраживающего препарата, предпочтительно не выходить за критический предел 20 МПа даже при значении массовой доли белка более 4%.

Дополнительное влияние на содержание лактозы в продукте оказывает и температура гомогенизации. В процессе тепловой обработки казеин, основной белок молока, создает комплексы с денатурированными сывороточными белками. Такие комплексы также препятствуют прохождению реакции между белками и углеводами, в частности лактозой.

Авторы предположили, что проведение гомогенизации в температурных интервалах, обеспечивающих денатурацию сывороточных белков, то есть температурах выше 60°С, дополнительно способствует повышению эффективности разложения лактозы.

Экспериментальные данные подтверждают указанные предположения.

Так, нормализованное по жиру молоко с массовой долей жира 2,5% и массовой долей белка 2,8% подвергалось нагреву до 50°С, гомогенизации при указанной температуре и давлении гомогенизации 12 МПа, затем пастеризации при температуре 95°С с выдержкой 25 секунд. После охлаждения в подготовленное таким образом молоко вносился микробиологический препарат на основе термофильного стрептококка в заданном рецептурой количестве. Время сквашивания составляло 10 часов. По завершении сквашивания отбиралась проба №4 продукта и измерялось при помощи хроматографа «Маэстро» от ООО «Интерлаб» количество лактозы.

Также, нормализованное по жиру молоко с массовой долей жира 2,5% и массовой долей белка 3,1% подвергалось нагреву до 50°С, гомогенизации при указанной температуре и давлении гомогенизации 12 МПа, затем пастеризации при температуре 95°С с выдержкой 25 секунд. После охлаждения в подготовленное таким образом молоко вносился микробиологический препарат на основе термофильного стрептококка в заданном рецептурой количестве. Время сквашивания составляло 10 часов. По завершении сквашивания отбиралась проба №5 продукта и измерялось при помощи хроматографа «Маэстро» от ООО «Интерлаб» количество лактозы.

Молоко этой же партии (м.д.ж. 2,5% и м.д.б. 3,1%) подвергли нагреву до 62°С, гомогенизации при указанной температуре и давлении гомогенизации 12МПа, затем пастеризации при температуре 95°С с выдержкой 25 секунд. После охлаждения в подготовленное таким образом молоко вносился микробиологический препарат на основе термофильного стрептококка в заданном рецептурой количестве. Время сквашивания составляло 10 часов. По завершении сквашивания отбиралась проба №5 продукта и измерялось при помощи хроматографа «Маэстро» от ООО «Интерлаб» количество лактозы.

Результаты анализа проб представлены в таблице №2

Таблица №2 № пробы Массовая доля белка, % Давление гомогенизации, МПа Температура, °С Содержание лактозы, масс.% Проба 4 2,8 12 50 0,083 Проба 5 3,1 12 50 0,15 Проба 6 3,1 12 62 0,094

Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что с увеличением содержания белка в молоке для более эффективного разложения лактозы предпочтительно вести процесс гомогенизации при повышенных температурах. Чем выше содержание белка, тем ниже эффективность разложения лактозы. Однако этот недостаток можно скорректировать путем увеличения температуры гомогенизации.

Кроме того, опытным путем подтвержден синергетический эффект гомогенизации при повышенных температуре и давлении молока с высоким содержанием белка на эффективность разложения лактозы, проиллюстрированный в таблице №3

Таблица №3 № пробы Массовая доля белка, % Давление гомогенизации, МПа Температура, °С Содержание лактозы, масс.% Проба 5 3,1 12 50 0,15 Проба 6 3,1 12 62 0,094 Проба 7 3,1 14 62 0,075

Пробу №7 получали следующим способом. Нормализованное по жиру молоко с массовой долей жира 2,5% и массовой долей белка 3,1% подвергалось нагреву до 62°С, гомогенизации при указанной температуре и давлении гомогенизации 14 МПа, затем пастеризации при температуре 95°С с выдержкой 25 секунд. После охлаждения в подготовленное таким образом молоко вносился микробиологический препарат на основе термофильного стрептококка в заданном рецептурой количестве. Время сквашивания составляло 10 часов. Количество лактозы измерялось при помощи хроматографа «Маэстро» от ООО «Интерлаб»

Согласно результатам промышленных испытаний, наилучшие результаты достигаются при следующих параметрах:

Таблица №4 М.д.б. молока, % Давление гомогенизации, МПа 2,8-3,0 12-14 3,0-3,2 14-16 3,2-3,4 16-17 Свыше 3,4 17-18

Согласно способу по настоящему изобретению возможно получать такие низко- и безлактозные молочные продукты, но не ограничиваясь ими, как молоко питьевое, йогурт, кефир, ряженку, сметану, творог, нивелируя при этом влияние сезонных девиаций в характеристиках молока на степень снижения лактозы.

Пример 1

Настоящий способ применили в производстве низколактозной сметаны. На этапе приемки молока установили, что массовая доля белка составляет 2,8%. Молоко нормализовали по массовой доле жира, обеспечив м.д.ж. 15%. Нагрели молоко до 62°С и прогомогенизировали при этой температуре и давлении 14 МПа. Далее провели пастеризацию при температуре 92-96°С с выдержкой 25 с. Охладили молоко до температуры заквашивания 21-25°С и внесли закваску лиофизированную XPL-30 фирмы Хр.Хансен и лактозосбраживающий препарат Бактериальная концентрированная заквасочная культура Smartline M 4.01 SWEET Golden Line в количествах, заданных рецептурой. Сквашивание длилось около 10 часов. После чего отобрали пробу на содержание лактозы. Содержание лактозы было 0,071 масс.%.

На эффективность разложения лактозы кроме влияния этапа гомогенизации также выявлено влияние температуры и продолжительности пастеризации.

В том случае, если пастеризация проводится в течение более длительного времени и при более высоких температурах, разложение лактозы в высокобелковом молоке происходит эффективнее. При этом этап гомогенизации может быть проведен после этапа гидролиза.

Пример 2

В лабораторных условиях нормализованное по массовой доле жира до 2,5% молоко с м.д.б 3,4 % в количестве 500 мл подвергли нагреву в лабораторном пастеризаторе до температуры 80°С и выдержали 3 минуты, затем охладили до 4°С и внесли фермент лактазу Chr. Chansen Ha-Lactase в заданном рецептурой соотношении. Выдержали 12 часов. Гомогенизировали при давлении 17 МПа. Отобрали пробу №8.

Затем в лабораторных условиях молоко той же партии и в том же количестве подвергли нагреву в лабораторном пастеризаторе до температуры 96°С и выдержали 5 минут, затем охладили до 4°С и внесли фермент лактазу Chr. Chansen Ha-Lactase в заданном рецептурой соотношении. Выдержали 12 часов. Гомогенизировали при давлении 17 МПа. Отобрали пробу №9.

Результаты приведены в таблице №5

Таблица №5 № пробы М.д.б., % Температура пастеризации, °С Время пастеризации, мин Содержание лактозы, масс.% 8 3,4 80 3 0,10 9 3,4 96 5 0,062

Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что с увеличением содержания белка в молоке для более эффективного разложения лактозы предпочтительно вести процесс пастеризации при повышенных температуре и продолжительности. Чем выше содержание белка, тем ниже эффективность разложения лактозы. Однако этот недостаток можно скорректировать путем увеличения температуры и продолжительности пастеризации.

Следует учитывать тот факт, что длительную пастеризацию не следует проводить при изготовлении кисломолочных продуктов, сметаны, творога и т.п., так как в этом случае свертываемость молока существенно снижается.

Повышение продолжительности пастеризации до нескольких минут наиболее предпочтительно для получения питьевого молока.

Несмотря на то, что в настоящем описании приведены примеры, обеспечивающие получение низколактозных молочных продуктов, следует понимать, что при увеличении времени выдержки молока с лактозосбраживающим препаратом уровень лактозы снизится до нулевых значений.

Настоящее изобретение относится к молочной промышленности, а именно к получению низколактозных молочных продуктов. Предложен способ производства низколактозного молочного продукта, предусматривающий определение массовой доли белка молока, гомогенизацию, пастеризацию, охлаждение, внесение препарата, способствующего снижению лактозы, и гидролиз лактозы, и на основании массовой доли белка молока от 2,8 до 3,4 масс. % задают давление гомогенизации от 12 до 20 МПа и тем выше, чем выше массовая доля белка молока. Способ обеспечивает эффективное снижение лактозы с учетом показателей содержания белка в сырье. 10 з.п. ф-лы, 5 табл., 2 пр.

1. Способ производства низколактозного молочного продукта, содержащий этапы:

- гомогенизация;

- пастеризация;

- охлаждение;

- внесение препарата, способствующего снижению лактозы, и гидролиз лактозы, отличающийся тем, что на первом этапе способа проводят определение массовой доли белка молока, и на основании массовой доли белка молока от 2,8 до 3,4 масс. % задают давление гомогенизации от 12 до 20 МПа и тем выше, чем выше массовая доля белка молока.

2. Способ по п. 1, в котором температуру гомогенизации задают на основании массовой доли белка молока от 2,8 до 3,4 масс. % в пределах 50-80°С и тем выше, чем выше массовая доля белка молока.

3. Способ по п. 1, в котором температуру пастеризации задают на основании массовой доли белка молока от 2,8 до 3,4 масс. % в пределах от около 90 до около 98°С и тем выше, чем выше массовая доля белка молока.

4. Способ по п. 1, в котором продолжительность пастеризации задают на основании массовой доли белка молока от 2,8 до 3,4 масс. % в пределах от 5 с до 5 мин и тем выше, чем выше массовая доля белка молока.

5. Способ по п. 1, в котором температура и продолжительность пастеризации обеспечивает необратимую денатурацию по меньшей мере 80% сывороточных белков.

6. Способ по п. 1, в котором этап пастеризации проводят после этапа гомогенизации или наоборот.

7. Способ по п. 1, в котором молоко имеет содержание жира от 1 до 6 масс. %.

8. Способ по п. 1, в котором препарат, способствующий снижению содержания лактозы, представляет собой препарат на основе фермента лактазы или препарат на основе сбраживающего лактозу микроорганизма, в частности термофильного стрептококка.

9. Способ по п. 1, в котором гидролиз лактозы осуществляют в течение 4-12 ч.

10. Способ по п. 1, дополнительно включающий внесение микробиологической закваски для получения соответствующего молочного продукта.

11. Способ по п. 10, в котором микробиологическая закваска вносится совместно с препаратом, способствующим снижению лактозы.