Способ выделения белков из молочной сыворотки Советский патент 1992 года по МПК A23C21/00 A23J1/20 

Изобретение относится к биотехнологии и пищевой промышленности, а именно к способам извлечения остаточного белка из молочной сыворотки..

Известен стюсоб извлечения белковых компонентов в результате их электроконтактной коагуляции в анодной камере диаф- раг менного электролизера при плотности тока на аноде 0,05-0,3 А/см2

Однако повышенная кислотность конечного продукта и его загрязнение продуктами электрохимических реакций на аноде снижают его потребительскую ценность.

Известен также способ выделения остаточного белка из молочной сыворотки в ка- тоднои камере диафрагменного электролизера при 60°С и плотности тека 0,002-0,1 А/см2 согласно которому анодную камеру заполняют осветленной сывороткой с рН 7,0-7,5 после выделения из нее скоагулированного белка.

Недостатком способа является большая степень подщелачивания (рНисх 4,5), что понижает потребительскую ценность продукта и требует повышенных энергетических затрат.

Цель изобретения - удешевление способа за счет уменьшения удельных энергозатрат.

Для этого в известном способе выделения остаточного белка из молочной сыворотки путем пропускания через нее постоянного электрического тока плотностью 0,002-0,1 А/см2 в катодной камере диафрагменного электролизера, дальнейшего разделения агрегированной белковой массы от осветленной сыворотки и заполнения ею анодной камеры для достижения постав 1

ГО

ю

00 00 W

ленной цели процесс ведут при минимальной достаточной степени подщелачивания среды, рН которой должен быть не менее (6,51 + 0,05)- 0,005(), для интервала температур 20-45и С. Процесс электрокоагуляции ведут в интервале температур 20 (температура сыворотки, поступающей с производства) 45°С, в котором исключена вероятность конформационных изменений, ведущих к потере биологической ценности белка. Поэтому, ввиду температурной зависимости активной кислотности, в значение рН (6,51 + 0,05) вводят определенную экспериментально температурную поправку 0.005 (Т°С-25°), где 0,005 ДрН АТ°С 1.

Предлагаемый способ извлечения остаточного белка из молочной сыворотки реализуется следующим образом.

Молочную сыворотку с исходным рН 4,5 пропускают через катодную камеру диаф- рагменного электролизера. В анодную камеру поступает осветленная обработанная сыворотка. Процесс проводят при постоянной плотности тока на катоде 0.015 А/см2 и постоянной температуре 25°С. В процессе электролиза происходит коагуляция белка в силу совокупности факторов (непосредственный электролиз гидратных оболочек, взаимодействие на границе с газовым пузырьком, градиенты и концентрация гидро- ксильных ионов и др.). Скоагулированный из полученной гетерофазной системы жидкость-лена белок после перемешивания отделяют в поле . массовых сил, а надосадочную жидкость анализируют спектрофотометрически. Полученные данные были обработаны методом линейной регрессии для ломаной зависимости.

На чертеже дана графическая интерпретация расчетных (сплошная линия) и экспериментальных (звездочки) результатов.

Согласно приведенному графику процесс коагуляции начинается при достижении рН 6.2 и переходит в стадию насыщения при рН 6,51 (tg угла наклона третьего линейного участка равен 0,003067). Таким образом, для образования агрегативно-устойчивой дисперсной фазы, позволяющей отделение от дисперсной среды в поле массовых сил, достаточно, чтобы рН среды превышал лишь значение 6,51-0,05. Для этого необходимо пропускать через ячейку меньшее количество электричества, чем для достижения рН 7,0-7,5.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что1 для достижения той же степени извлечения остаточного белка рН среды должен превышать, в общем, лишь значения 6,51+

0,05 (0,05. - точность прибора рН-340). Таким образом, .для выделения одинакового количества белковой массы (что будет показано) необходимо провести электролиз

меньшего количества воды из сыворотки, а значит необходимо (в соответствии с законом Фарадея) пропускать через ячейку меньшее количество электричества. Это значит, что удельные энергозатраты (затра0 ты на единицу массы выделенного белка) меньше.

Выделение примерно равного количества белка при рН. 6,51 и больше вплоть до значений рН денатурации 11,2 объясняется

5 характером диссоциации поверхностных амйно-и карбоксильных групп белков, который зависит от активной кислотности среды. Известно, что максимально диссоциированные группы создают вокруг

0 себя наиболее плотные гидратные оболочки, которые препятствуют коагуляции.

Для решения связанных с этим противоречий предлагается подщелачивание, в данном случае электролитическое, в такой

5 степени, чтобы продуктами электролиза нейтрализовать часть диссоциированных групп, но не отклоняясь сильно от рН изо- электрических, т.е. до превалирования рН 6,50-6,51. Дальнейшее повышение рН ли0 митирует процесс, так как уход от рНизд. уплотняет общие гидратные оболочки.

На чертеже представлена зависимость степени извлечения белка в надосадочной жидкости от активной кислотности среды,

5 измененной в процессе электролиза молочной сыворотки в катодной камере диафраг- менного электролизера. Степень извлечения определяясь спектрофотометрически, по изменению оптической плотно0 ста осветленной сыворотки на длине волны . 278 нм. Анализ оптической плотности в видимом диапазоне света не верен, так как сывороточный белок находится в растворенном состоянии (раствор прозрачен, если отделить казеиновую пыль) и поглощает свет лишь в ультрафиолетовой области (например, 278 нм).

Способ иллюстрируется примером. Процесс проводят при следующих пара5 метрах: площадь катода 200 см2; сила тока стабилизировалась при J ЗА (т.е. 0,015 А/см , что соответствует и режимам прототипа); проточность через катодную камеру П 500 мл/ч.

0 Результаты выделения белка приведены в таблице.

Исходя из данных таблицы, а также приведенного графика, можно отметить, что степень выделения белков достигает предельного значения при рН 6,51-6,52.

Обработка сыворотки при рН 7 по известному способу требует дополнительных 15 мин обработки, на что необходимо затратить работу, равную W

ЗА -40В

60ч

15мин г ЗОВт ч

Способ был осуществлен также при 20, 30, 35, 40, 45(°С). Получены зависимости D (рН), аналогичные по характеру с зависимостью, данной на чертеже, и отличающиеся лишь значением активной кислотности среды, которая изменяется на -0,005 при AT 1°С, т.е. искомая величина рН равна (6,51+ 0.05)-0,005 (Т°С-25°).

Использование предлагаемого способа извлечения остаточного белка из молочной сыворотки обеспечивает по сравнению с известными: уменьшение степени подщелачи- вания среды в катодной камере, что приводит к экономии электроэнергии и, кроме того, к меньшей вероятности конфор- мационных изменений белков, а это способствует сохранению их биологической ценности. Кроме того, при тех же энергетических затратах, что и в аналогичных способах, можно обработать больший объем молочной сыворотки или же получать большее количество конечного продукта.

В целом cnocofi позволяет снизить удельные энергозатраты.

Формула изобретения

Способ выделения белков из молочной сыворотки путем пропускания через нее постоянного тока в катодной камере диафраг- менного электролизера при плотности тока на катоде 0,002-0.1 А/см2 с последующим

разделением полученной суспензии на белковую массу и осветленную молочную сыворотку и возвращением последней в анодную камеру электролизера, отличающийся тем, что, с целью удешевления способа за

счетснижения удельных энергозатрат, электрообработку ведут при рН равном (6.51 0,05) - 0,005 (Т°С-25°) и температуре 20- 45°С.

2 с

Изобретение относится к биотехноло- гии, касается способа электроконтактного выделения остаточного белка из молочной сыворотки и может быть использовано в молочной промышленности. Цель изобретения - удешевление способа за счет снижения удельных энергозатрат. Для достижения цели проводят коагуляцию остаточного белка молочной сыворотки в катодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока на катоде 0,002- 0,1 А/см2. Полученную суспензию разделяют в поле массовых сил на белковую массу и осветленную сыворотку, которой заполняют анодную камеру. Новым признаком в способе является установление нижнего предела рН (6,51 + 0,05) - 0,005 (Т°С - 25), при котором наблюдается насыщение процесса коагуляции белков и их аг- регативная устойчивость, где Т°С - температурный интервал 20-45°С. При выдерживании указанного режима снижаются удельные энергозатраты на выделение остаточного белка сыворотки. 1 ил., 1 табл. и С

t

Л J Л Л О)Л

О О СГ Cl

«- 3 в

1OSHO OJ ФЧ1

) ;м г- г-, sifa

юююю юЛ

«с Ш1рюч «ююеч сч)-кве летгпФллслзлгпа .

ОйО)ОЬфО О О 06О ФФО СПС|1О СЛС- iOiO«3 t-13 ч 3S С- J3 О -« )t-- CCRlO э о э аэ е « 1О

qi..,,,,..,,,.

CS S3tSS StSKS) SCS SlSIS)tS51lSlStS}S5}S C tS)

Редактор М.Келемеш

Составитель Г.А.Осилов Техред М.Моргентал

гаО1в осоФс с- о сф

СЛ О С -О аэ ODЯ5 D J5 D

О О С О1О 93С1О1(71(

о юо - ль-лкэ -«

о см оэ rs ю о о чг

О «Э CM NM - -3 О СП

с чг v ю .

Корректор О.Шевкун