СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПИТКА НА ОСНОВЕ ИЗОЛЯТА СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ Российский патент 2024 года по МПК A23C21/00 

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности, к получению высокобелковых напитков для повышения пищевой и биологической ценности готового продукта, способствующего увеличению скорости восстановления мышц после соревнований или тренировок за счет высокого содержания полноценных высокоусвояемых сывороточных белков.

Особые физиологические условия, в которых находится человек, занимающийся силовыми и скоростно-силовыми видами спорта, приводят к появлению у него дополнительных потребностей в пищевых веществах, в частности в белке и основных микронутриентах. Однако повседневное питание не обеспечивает поступление в организм достаточного количества легкоусвояемых белков, особенно незаменимых аминокислот, а также не гарантирует необходимое их соотношение. Поэтому таким лицам рекомендуется употреблять в своем рационе продукты повышенной пищевой и биологической ценности, которые оказывают направленное влияние на обмен веществ, способствуют повышению физической работоспособности и быстрому восстановлению.

Особую ценность для продуктов спортивного питания представляют сывороточные белки, содержащие α-лактоальбумин, β-лактоглобулин, иммуноглобулины, альбумин сыворотки крови. Они характеризуются наивысшей скоростью расщепления среди нативных белков. Аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к аминокислотному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью (лейцина, изолейцина, валина) превосходят другие белки животного и растительного происхождения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения высокобелкового молочного коктейля, который предусматривает пастеризацию молочного сырья, охлаждение, измерение содержания белка в сырье, составление смеси, гомогенизацию, ультравысокотемпературную обработку, охлаждение и фасовку [Патент РФ на изобретение № 2668165, заявка на изобретение № 2016151589].

К недостаткам способа относятся:

- применение в качестве основного рецептурного ингредиента обезжиренного молока, которое содержит 80 – 85 % казеина от массовой доли белка, что обусловливает невысокую биологическую ценность готового продукта;

- использование концентратов различных белков в сухом виде, что усложняет процесс производства за счет введения дополнительных операций и не позволяет получить готовый продукт однородной консистенции без фильтрования или гомогенизации вследствие неполной растворимости концентратов белков;

- высокая температурная обработка смеси, что приводит к частичной денатурации присутствующих в смеси сывороточных белков и снижению биологической ценности готового продукта.

Технической задачей изобретения является получение напитка на основе изолята сывороточных белков повышенной пищевой и биологической ценности, способствующего увеличению скорости восстановления мышц после соревнований или тренировок за счет высокого содержания полноценных высокоусвояемых сывороточных белков.

Для решения поставленной технической задачи изобретения предложен способ получения напитка на основе изолята сывороточных белков, характеризующийся тем, что очищенную от жира и казеиновой пыли пастеризованную подсырную сыворотку подвергают ультрафильтрации при температуре 10 – 45 °С и давлении 0,1 – 1,0 МПа с применением керамических или полимерных мембран с диаметром пор 20 – 50 кДа для получения концентрата с массовой долей белка не менее 5 %, который затем направляют на микрофильтрацию с использованием мембран с размером пор 0,8 мкм (для керамических мембран) или 800 кДа (для полимерных мембран) и проводят при входящем давлении 0,15 – 0,2 МПа, температуре – 10 – 15°С, далее полученный фильтрат с массовой долей белка не менее 2,5% направляют на ультрафильтрацию при температуре 10 – 45 °С и давлении 0,1 – 1,0 МПа с применением керамических или полимерных мембран с диаметром пор 20 – 50 кДа, совмещая ее с двумя стадиями диафильтрации посредством разбавления образующегося концентрата обратноосмотической водой в соотношении по массе вода:концентрат – 2:1, процесс проводят до тех пор, пока массовая доля белка в концентрате составит не менее 17 % и 92 % в пересчете на сухой обезжиренный молочный остаток, затем полученный таким образом изолят сывороточных белков смешивают с фруктово-ягодным наполнителем в течение 15 мин при температуре 40 – 45 °С и минимальной скорости вращения мешалки в резервуаре, далее смесь отправляют на пастеризацию при температуре 80 ± 2 °С с выдержкой 15 – 20 с, потом охлаждают до 40-45 °С, вносят витаминно-минеральный премикс в асептических условиях, перемешивают в течение 15 мин с одновременным доохлаждением до 20±2 °С и минимальной скоростью вращения мешалки в резервуаре, а затем направляют на розлив и хранение с одновременным доохлаждением до 4±2 °С, напиток на основе изолята сывороточных белков готовят при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов, кг на 1000 кг готового продукта:

Изолят сывороточных белков (массовая доля

сухих веществ не менее 18,5%; массовая доля

белка в пересчете на СОМО не менее 17 %), кг 850,0 – 900,0

Фруктово-ягодный наполнитель, кг 149,5 – 99,8

Витаминно-минеральный премикс, кг 0,5 – 0,2.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении биологической ценности готового продукта за счет применения в качестве единственного источника белка изолята сывороточных белков, снижении калорийности готового продукта и расширении ассортимента продуктов для питания людей после интенсивных физических нагрузок.

Способ получения напитка на основе изолята сывороточных белков осуществляется следующим образом.

Подсырную сыворотку принимают по массе и качеству, а затем направляют на переработку. Очистку сыворотки от казеиновой пыли и жира производят на виброситах, а затем сепараторах при температуре 40 – 45°С до содержания массовой доли жира в сыворотке 0,01 – 0,05 %. Очищенную сыворотку пастеризуют при 74 – 78 °С с выдержкой 15 – 20 с. Далее ее направляют на ультрафильтрацию при температуре 10 – 45 °С и давлении 0,1 – 1,0 МПа для получения концентрата с массовой долей белка не менее 5 %, который затем подают на микрофильтрацию для удаления жира с использованием мембран с размером пор 0,8 мкм (для керамических мембран) или 800 кДа (для полимерных мембран). Процесс проводят при входящем давлении 0,15 – 0,2 МПа, температуре – 10 – 15°С. Полученный таким образом микрофильтрационный пермеат с массовой долей белка не менее 2,5% направляют на ультрафильтрацию при температуре 10 – 45 °С и давлении 0,1 – 1,0 МПа, совмещая ее с двумя стадиями диафильтрации посредством разбавления образующегося концентрата обратноосмотической водой в соотношении по массе вода:концентрат = 2:1. Это позволяет максимально удалить из УФ-концентрата лактозу и минеральные вещества, повышая таким образом массовую долю белка в пересчете на сухие вещества. Процесс проводят до тех пор, пока массовая доля белка в концентрате составит не менее 17 % и 92 % в пересчете на сухой обезжиренный молочный остаток.

Полученный таким образом изолят сывороточных белков затем смешивают с фруктово-ягодным наполнителем в течение 15 мин при температуре 40 – 45 °С и минимальной скорости вращения мешалки в резервуаре для предотвращения избыточной аэрации смеси. Далее ее направляют на пастеризацию при температуре 80 ± 2 °С с выдержкой 15 – 20 с, потом охлаждают до 40-45 °С, вносят витаминно-минеральный премикс в асептических условиях и перемешивают в течение 15 мин с одновременным доохлаждением до 20±2 °С и минимальной скоростью вращения мешалки в резервуаре. Готовый продукт направляют на розлив и хранение с одновременным доохлаждением до 4±2 °С, напиток на основе изолята сывороточных белков готовят при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов, кг на 1000 кг готового продукта

Изолят сывороточных белков (массовая доля
сухих веществ не менее 18,5%; массовая доля
белка в пересчете на СОМО не менее 17 %), кг 850,0 – 900,0 Фруктово-ягодный наполнитель, кг 149,5 – 99,8 Витаминно-минеральный премикс, кг 0,5 – 0,2

В качестве фруктово-ягодного наполнителя может использоваться любой фруктовый наполнитель (яблочной, грушевый, сливовый, абрикосовоый и др.), либо ягодный (клубничный, малиновый, смородиновый и др.), либо их смесь в любых пропорциях, например, выпускаемый ПО «Гамми» (https://gummi.ru/catalog/fruktovo-yagodnye-napolniteli/dlya-molochnykh-produktov/kategoriya_f/).

В качестве витаминно-минерального премикса могут использоваться любые известные витаминно-минеральные премиксы, например витаминный премикс «Энергетический напиток» 996R или премикс 963/7 (https://utsgroup.ru/produkcija-i-tehnologii/ingredienty-dlja-pishhevoj-promyshlennosti/vitaminnye-premiksy/).

Предлагаемый способ поясняется примерами.

Пример 1 (прототип). Для приготовления 1000 кг продукта 885,39 кг обезжиренного молока принимают по массе и качеству, пастеризуют. Проводят измерение содержания белка. После обезжиренное молоко насосами подается в емкость, в которой будет проводиться составление смеси. В эту емкость добавляется 13,48 кг концентрата молочного белка, предварительно растворенный в небольшом количестве обезжиренного молока. Смесь, используя мешалку, перемешивается. Очень важно, чтобы скорость перемешивания быть настолько низкой, насколько это возможно, чтобы мягко гидратировать белки и свести к минимуму аэрацию. Продолжить перемешивание раствора белка в условиях окружающей среды до тех пор, пока смесь не станет однородной, около 20-30 мин. Для улучшения растворимости и гидратации белка, возможно использовать нагрев смеси до 50° C. Затем смесь охлаждают до температуры 6-8° C. В смесь вносится фруктово-ягодный наполнитель 10 % от массы смеси и витаминно-минеральный премикс. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40-65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

Пример 2. Несоленую подсырную сыворотку принимают по массе и качеству. Затем ее очищают от жира и осветляют от казеиновой пыли с применением вибросита и сепаратора-осветлителя при температуре 40 – 45°С до содержания массовой доли жира в сыворотке 0,05 %. Очищенную сыворотку пастеризуют при 74 – 78°С с выдержкой 15 – 20 с. Далее ее направляют на ультрафильтрацию при температуре 10 – 12 °С и давлении 0,2 – 0,3 МПа для получения концентрата с массовой долей белка не менее 5 %, который затем подают на микрофильтрацию для удаления жира с использованием мембран с размером пор 0,8 мкм для керамических мембран. Процесс проводят при входящем давлении 0,15 – 0,2 МПа, температуре – 10 – 12°С. Полученный таким образом микрофильтрационный пермеат с массовой долей белка не менее 2,5% направляют на ультрафильтрацию при температуре 10 – 12 °С и давлении 0,2 – 0,3 МПа, совмещая ее с двумя стадиями диафильтрации посредством разбавления образующегося концентрата обратноосмотической водой в соотношении по массе вода:концентрат = 2:1. Это позволяет максимально удалить из УФ-концентрата лактозу и минеральные вещества, повышая таким образом массовую долю белка в пересчете на сухие вещества. Процесс проводят до тех пор, пока массовая доля белка в концентрате составит не менее 17 % и 92 % в пересчете на сухой обезжиренный молочный остаток.

Полученный таким образом изолят сывороточных белков в количестве 850 кг затем смешивают в отдельном резервуаре с предварительно взвешенным абрикосовым наполнителем в количестве 149,5 кг в течение 15 мин при температуре 40 – 45 °С и минимальной скорости вращения мешалки в резервуаре для предотвращения избыточной аэрации смеси. Далее ее направляют на пастеризацию при температуре 80±2 °С с выдержкой 15 – 20 с, потом охлаждают до 40-45 °С, вносят витаминно-минеральный премикс в количестве 0,5 кг в асептических условиях и перемешивают в течение 15 мин с одновременным доохлаждением до 20±2°С и минимальной скоростью вращения мешалки в резервуаре. Напиток направляют на розлив и хранение с одновременным доохлаждением до 4±2 °С.

Пример 3. Несоленую подсырную сыворотку принимают по массе и качеству. Затем ее очищают от жира и осветляют от казеиновой пыли с применением вибросита и сепаратора-осветлителя при температуре 40 – 45°С до содержания массовой доли жира в сыворотке 0,01 %. Очищенную сыворотку пастеризуют при 74 – 78 °С с выдержкой 15 – 20 с.

Далее ее направляют на ультрафильтрацию при температуре 12 – 15°С и давлении 0,3 – 0,4 МПа для получения концентрата с массовой долей белка не менее 5 %, который затем подают на микрофильтрацию для удаления жира с использованием мембран с размером пор 800 кДа для полимерных мембран. Процесс проводят при входящем давлении 0,15 – 0,2 МПа, температуре – 12 – 15°С. Полученный таким образом микрофильтрационный пермеат с массовой долей белка не менее 2,5% направляют на ультрафильтрацию при температуре 12 – 15 °С и давлении 0,3 – 0,5 МПа, совмещая ее с двумя стадиями диафильтрации посредством разбавления образующегося концентрата обратноосмотической водой в соотношении по массе вода:концентрат = 2:1. Это позволяет максимально удалить из УФ-концентрата лактозу и минеральные вещества, повышая таким образом массовую долю белка в пересчете на сухие вещества. Процесс проводят до тех пор, пока массовая доля белка в концентрате составит не менее 17 % и 92 % в пересчете на сухой обезжиренный молочный остаток.

Полученный таким образом изолят сывороточных белков в количестве 900 кг затем смешивают в отдельном резервуаре с предварительно взвешенным черно-смородиновым наполнителем в количестве 99,8 кг в течение 15 мин при температуре 40 – 45 °С и минимальной скорости вращения мешалки в резервуаре для предотвращения избыточной аэрации смеси. Далее ее направляют на пастеризацию при температуре 80±2 °С с выдержкой 15 – 20 с, потом охлаждают до 40-45 °С, вносят витаминно-минеральный премикс в количестве 0,2 кг в асептических условиях и перемешивают в течение 15 мин с одновременным доохлаждением до 20±2°С и минимальной скоростью вращения мешалки в резервуаре. Напиток направляют на розлив и хранение с одновременным доохлаждением до 4±2 °С.

Готовый продукт анализируют. Данные анализа представлены в таблице 1 и на фигурах 1 и 2.

Таблица 1

Показатели качества изолята сывороточных белков и напитка на его основе

Наименование показателя Значение изолят
сывороточных
белков (ИСБ) напиток на основе ИСБ Массовая доля сухих веществ, % 18,4 – 20,4 19,2 – 21,5 Массовая доля общего белка, % 17,0 – 18,6 16,5 – 18,2 Массовая доля жира, % 0,10 – 0,18 <0,10 Массовая доля углеводов, % 0,48 – 0,80 1,5 – 2,2 Плотность, кг/м³ 1029 – 1059 1047 – 1062 Кислотность, °Т 12 – 28 25 – 33 Энергетическая ценность, ккал/100 г 73,5 – 83,0 78,0 – 89,0

Как видно из таблицы 1, фиг. 1 (аминокислотный скор напитка на основе изолята сывороточных белков) и фиг. 2 (биологическая ценность и коэффициент различий аминокислотного скора (КРАС) напитка на основе изолята сывороточных белков) предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет:

- обеспечить в готовом продукте сбалансированное содержание незаменимых аминокислот, повышающих биологическую ценность готового продукта;

- снизить калорийность готового напитка;

- расширить ассортимент продуктов для питания людей после интенсивных физических нагрузок.

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к получению высокобелковых напитков. Предложен способ получения напитка на основе изолята сывороточных белков. Очищенную от жира и казеиновой пыли пастеризованную подсырную сыворотку подвергают ультрафильтрации при температуре 10-45°С и давлении 0,1-1,0 МПа с применением керамических или полимерных мембран с диаметром пор 20-50 кДа для получения концентрата с массовой долей белка не менее 5%, который затем направляют на микрофильтрацию с использованием мембран с размером пор 0,8 мкм для керамических мембран или 800 кДа для полимерных мембран, процесс проводят при входящем давлении 0,15-0,2 МПа, температуре - 10-15°С, далее полученный фильтрат с массовой долей белка не менее 2,5% направляют на ультрафильтрацию при температуре 10-45°С и давлении 0,1-1,0 МПа с применением керамических или полимерных мембран с диаметром пор 20-50 кДа, совмещая ее с двумя стадиями диафильтрации посредством разбавления образующегося концентрата обратноосмотической водой в соотношении по массе вода:концентрат - 2:1, процесс проводят до тех пор, пока массовая доля белка в концентрате составит не менее 17% и 92% в пересчете на сухой обезжиренный молочный остаток, затем полученный таким образом изолят сывороточных белков смешивают с фруктово-ягодным наполнителем в течение 15 мин при температуре 40-45°С и минимальной скорости вращения мешалки в резервуаре, далее смесь отправляют на пастеризацию при температуре 80±2°С с выдержкой 15-20 с, потом охлаждают до 40-45°С, вносят витаминно-минеральный премикс в асептических условиях, перемешивают в течение 15 мин с одновременным доохлаждением до 20±2°С и минимальной скоростью вращения мешалки в резервуаре, а затем направляют на розлив и хранение с одновременным доохлаждением до 4±2°С, напиток на основе изолята сывороточных белков готовят при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов, кг на 1000 кг готового продукта: изолят сывороточных белков с массовой долей сухих веществ не менее 18,5%; массовой долей белка в пересчете на СОМО не менее 17% 850,0-900,0; фруктово-ягодный наполнитель 149,5-99,8; витаминно-минеральный премикс 0,5-0,2. Способ позволяет обеспечить в готовом продукте сбалансированное содержание незаменимых аминокислот, повышающих биологическую ценность готового продукта; снизить калорийность готового напитка; расширить ассортимент продуктов для питания людей после интенсивных физических нагрузок. 2 ил., 1 табл., 3 пр.

Способ получения напитка на основе изолята сывороточных белков, характеризующийся тем, что очищенную от жира и казеиновой пыли пастеризованную подсырную сыворотку подвергают ультрафильтрации при температуре 10-45°С и давлении 0,1-1,0 МПа с применением керамических или полимерных мембран с диаметром пор 20-50 кДа для получения концентрата с массовой долей белка не менее 5%, который затем направляют на микрофильтрацию с использованием мембран с размером пор 0,8 мкм для керамических мембран или 800 кДа для полимерных мембран, процесс проводят при входящем давлении 0,15-0,2 МПа, температуре - 10-15°С, далее полученный фильтрат с массовой долей белка не менее 2,5% направляют на ультрафильтрацию при температуре 10-45°С и давлении 0,1-1,0 МПа с применением керамических или полимерных мембран с диаметром пор 20-50 кДа, совмещая ее с двумя стадиями диафильтрации посредством разбавления образующегося концентрата обратноосмотической водой в соотношении по массе вода:концентрат - 2:1, процесс проводят до тех пор, пока массовая доля белка в концентрате составит не менее 17% и 92% в пересчете на сухой обезжиренный молочный остаток, затем полученный таким образом изолят сывороточных белков смешивают с фруктово-ягодным наполнителем в течение 15 мин при температуре 40-45°С и минимальной скорости вращения мешалки в резервуаре, далее смесь отправляют на пастеризацию при температуре 80±2°С с выдержкой 15-20 с, потом охлаждают до 40-45°С, вносят витаминно-минеральный премикс в асептических условиях, перемешивают в течение 15 мин с одновременным доохлаждением до 20±2°С и минимальной скоростью вращения мешалки в резервуаре, а затем направляют на розлив и хранение с одновременным доохлаждением до 4±2°С, напиток на основе изолята сывороточных белков готовят при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов, кг на 1000 кг готового продукта:

Изолят сывороточных белков с массовой долей сухих веществ не менее 18,5%; с массовой долей белка в пересчете на СОМО не менее 17% 850,0-900,0 Фруктово-ягодный наполнитель 149,5-99,8 Витаминно-минеральный премикс 0,5-0,2