Способ получения белкового концентрата из молочного сырья Советский патент 1990 года по МПК A23J1/20 

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для получения молочно-белковых концентратов, используемых при производстве пишевых продуктов.

Цель изобретения - снижение себестоимости процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

В казеинсодержащее молочное сырье (обезжиренное молоко, пахта) при 10-25°С вносят карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) в виде 4-5%-ного водного раствора до концентрации КМЦ в смеси 0,31-0,35%. Смесь перемешивают в течение 5-10 мин и отделяют казеиновый концентрат одним из известных физических методов (декантация.

центрифугирование и т. д.). Выделение казеина происходит вследствие термодинамической несовместимости его в растворе с карбоксиметилцеллюлозой. Последняя вместе с остальными компонентами молока остается в полимерной фазе. Полимерную фазу подвергают электродиализу до достижения степени деминерализации 50-80%. Затем подкисляют до рН 2,7-3,1 путем внесения кислоты, например НС1. Перемешивают в течение 5-10 мин, выдерживают 10-20 мин и отделяют образовавшийся комплекс.

Эффективность процесса комплексообра- зования зависит от соотношения белка и карбоксиметилцеллюлозы, температуры, активной кислотности и ионной силы раствора.

ел

СО

2

При снижении ионной силы и рН эффективность процесса возрастает.

Повышение эффективности процесса при снижении ионной силы объясняется тем, что ионы солей экранируют заряженные группы полиэлектролитов вследствие образования плотной ионной атмосферы вокруг заряженных частиц. Таким образом, уменьшается электростатическое притяжение и, следовательно, подавляется взаимодействие между белками и карбоксиметилцеллю- 10 лозой.

В предлагаемом способе снижение ионной силы происходит за счет деминерализации электродиализом. Оптимальная степень демиэлектрические точки. В разных партиях молочного сырья содержание этих фракций неодинаково, хотя и изменяется в определенных интервалах. Эти небольшие различия в сырье и предопределяют существование интервала рН.

Более низкое значение рН способствует снижению вязкости КМЦ. Это приводит к лучшему диспергированию КМЦ в растворе и, следовательно, улучшает взаимодействие белков с КМЦ, что также обеспечивает повышение эффективности процесса.

Установлено, что при выбранных условиях проведения процесса концентрация КМЦ в смеси составляет 0,31-0,35%. При концентнерализации 50-80%. При степени демине- - рации КМЦ менее 0,31% снижается степень рализации ниже 50% Ьовышение эффек-выделения сывороточных белков. При концентрации КМЦ выше 0,35% возрастает количество непрореагировавшего КМЦ равновесной жидкости.

Установлено, что процесс проходит эф- значительно повышается расход электроэнер- .2Q фективно при 10-25°С. При температуре вы- гии. Электродиализ позволяет помимо сниже-ше 25°С снижается степень выделения белтивности процесса комплексообразования не значительно. При степени деминерализации выше 80% темп повышения выхода белкового комплекса значительно замедляется и

ка. Охлаждение, до температуры ниже 10°С требует значительных затрат энергии. Эффективность процесса при любой температуре из указанного интервала примерно одинакова. При 10-25°С развитие микроорганизмов замедляется. Кроме того, с повышением температуры усиливается изменение вторичной структуры белка в комплексе.

25

30

ния ионной силы достичь снижения концентрации ионов кальция конкурирующих с белками при образовании комплекса с КМЦ, снижения буферной емкости раствора, возможности проведения процесса при оптимальных параметрах.

Снижение буферной емкости и подкисле- ние меньшего объема раствора способствует снижению расхода добавляемой кислоты. Расход кислоты снижается на 7-15%.

При использовании для снижения ионной силы метода, не применявшегося ранее в процессе комплексообразования белок- КМЦ,, изменяются остальные параметры процесса (концентрация реагента, рН, температура).

В условиях разделения молочного сырья методом безмембранного изобарного осмоса на казеиновую и полимерную фазы (рН 6,6) макромолекулы молочных белков и КМЦ заряжены одноименно (отрицательно). Это обуславливает термодинамическую 40 несовместимость в растворе казеина и КМЦ. Сывороточные белки вследствие меньшей молекулярной массы остаются в растворе. При подкислении до рН ниже изоэлектри- ческой точки сывороточных белков последние будут менять заряд на положительный. Это создает благоприятные условия для образования комплекса белок-КМЦ путем электростатического взаимодействия. Определено, что оптимальной активной кислот35

45

ка. Охлаждение, до температуры ниже 10°С требует значительных затрат энергии. Эффективность процесса при любой температуре из указанного интервала примерно одинакова. При 10-25°С развитие микроорганизмов замедляется. Кроме того, с повышением температуры усиливается изменение вторичной структуры белка в комплексе.

Пример 1. Обезжиренное молоко в количестве 93 кг при 20°С смешивают с 7 кг 4,72% раствора КМЦ. Смесь перемешивают в течение 5 мин и выдерживают 10 мин. В результате разделения центрифугированием получают 14 кг казеинового концентрата и 86 кг бесказеиновой фазы. Бесказеиновую фазу подвергают электродиализу до достижения степени деминерализации 50%. Степень деминерализации определяют по электропроводности растворов

с. 4,

где D - степень деминерализации,

i - электропроводность исходного сырья;

i - электропроводность деминерализованного раствора.

На практике этот показатель можно определить по специальной таблице, в которой степень деминерализации определена

ностью процесса является рН 2,7-3,1. gg заранее в лаборатории в зависимости от

При рН ниже 2,7 выпадают в осадок нерастворимые свободные кислоты г арбокси- метилцеллюлозы. При рН выше 3,1 начинает существенно снижаться эффективность процесса за счет уменьшения положительного заряда белка. Существование интервала рН (хотя и небольшого) объясняется наличием нескольких фракций сывороточных белков, имеющих близкие, но разные изо55

времени работы, силы тока и других параметров работы электродиализной установки. Деминерализованную бесказеиновую фазу подкисляют 0,8 кг соляной кислоты до рН 2,7. Перемешивают в течение 5 мин, выдерживают 15 мин. Смесь разделяют на две фазы: нерастворимый комплекс белок- КМЦ и равновесная жидкость. Равновесную жидкость отделяют и получают 11 кг

электрические точки. В разных партиях молочного сырья содержание этих фракций неодинаково, хотя и изменяется в определенных интервалах. Эти небольшие различия в сырье и предопределяют существование интервала рН.

Более низкое значение рН способствует снижению вязкости КМЦ. Это приводит к лучшему диспергированию КМЦ в растворе и, следовательно, улучшает взаимодействие белков с КМЦ, что также обеспечивает повышение эффективности процесса.

Установлено, что при выбранных условиях проведения процесса концентрация КМЦ в смеси составляет 0,31-0,35%. При концентрации КМЦ менее 0,31% снижается степень выделения сывороточных белков. При конУстановлено, что процесс проходит эф- Q фективно при 10-25°С. При температуре вы- ше 25°С снижается степень выделения бел5

0

0

5

5

ка. Охлаждение, до температуры ниже 10°С требует значительных затрат энергии. Эффективность процесса при любой температуре из указанного интервала примерно одинакова. При 10-25°С развитие микроорганизмов замедляется. Кроме того, с повышением температуры усиливается изменение вторичной структуры белка в комплексе.

Пример 1. Обезжиренное молоко в количестве 93 кг при 20°С смешивают с 7 кг 4,72% раствора КМЦ. Смесь перемешивают в течение 5 мин и выдерживают 10 мин. В результате разделения центрифугированием получают 14 кг казеинового концентрата и 86 кг бесказеиновой фазы. Бесказеиновую фазу подвергают электродиализу до достижения степени деминерализации 50%. Степень деминерализации определяют по электропроводности растворов

с. 4,

где D - степень деминерализации,

i - электропроводность исходного сырья;

i - электропроводность деминерализованного раствора.

На практике этот показатель можно определить по специальной таблице, в которой степень деминерализации определена

g заранее в лаборатории в зависимости от

заранее в лаборатории в зависимости от

времени работы, силы тока и других параметров работы электродиализной установки. Деминерализованную бесказеиновую фазу подкисляют 0,8 кг соляной кислоты до рН 2,7. Перемешивают в течение 5 мин, выдерживают 15 мин. Смесь разделяют на две фазы: нерастворимый комплекс белок- КМЦ и равновесная жидкость. Равновесную жидкость отделяют и получают 11 кг

белково-целлюлозного концентрата, имеющего следующий состав (в пересчете на сухое вещество)%: белок 52, лактоза 28, КМЦ 18, минеральные вещества 2.

Равновесная жидкость, получаемая в количестве 75 кг, имеет следующий состав (в пересчете на сухое вещество),%: лактоза 93, минеральные вещества 6, белок-следы, КМЦ - следы).

Пример 2. Способ осуществляется по примеру 1, но бесказеиновую фазу подвергают электродиализу до достижения степени деминерализации 80%. Деминерализованную бесказеиновую фазу подкисляют 0,4 кг НС1 до рН 3,1. В результате проведения операций,указанных в примере 1, получают 11 кг белково-целлюлозного концентрата, имеющего следующий состав (в пересчете на сухое вещество),%: белок 52,3, лактоза 28,1, КМЦ 18,8, зола 0,8. Равновесная жидкость в количестве 75 кг имеет следующий состав (в пересчете на сухое

вещество),%: лактоза 97, зола 2,5, КМЦ- следы.

Пример 3. Способ осуществляется по примеру 1, но в качестве молочного сырья используют пахту.

Получают комплекс белок - КМЦ. Формула изобретения

Способ получения белкового концентрата из молочного сырья, предусматривающий внесение в молочное сырье карбокси- метилцеллюлозы, выдержку смеси, разделение ее на казеиновый концентрат и полимерную фазу, снижение ионной силы полимерной фазы и подкисление последней с последующим отделением комплекса белок -

карбоксиметилцеллюлоза, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости процесса, карбоксиметилцеллюлозу вносят при температуре Ю-25°С до концентрации ее в смеси 0,31-0,35%, снижение

ионной силы полимерной фазы осуществляют электродиализом до достижения степени деминерализации 50-80%, подкисление полимерной фазы проводят до рН 2,7-3,1.

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для получения молочно-белковых концентратов, используемых при производстве пищевых продуктов. Целью изобретения является снижение себестоимости процесса. Получение белкового концентрата из молочного сырья предусматривает внесение в молочном сырье при 10-25°С карбоксиметилцеллюлозы до концентрации последней в смеси 0,31-0,35%, выдержку смеси, разделение ее на казеиновый концентрат и полимерную фазу, снижение ионной силы полимерной фазы электродиамидом до достижения стяжки деминерализации 50-80%, подкисление полимерной фазы до PH 2,7-3,1 и отделение комплекса белок - карбоксиметилцеллюлоза.