способ разделения молочной сыворотки

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ, включающий ее раскисление, внесение ионов кальция в виде хлористого кальция, термическую обработку и разделение на концентрат и фильтрат молочной сыворотки с помощью мембран, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, улучшения органолептических показателей готовых продуктов, хлористый кальций вносят в количестве 0,1-0,4 г/л, термическую обработку ведут при 90-95^oС в течение 30-60 мин, а при разделении используют мембраны с размером пор 0,01-1,00 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при переработке молочной сыворотки.

Известны способы осуществления мембранных процессов разделения, которые предусматривают предварительную обработку молочной сыворотки: тепловую обработку, замещение кальция натрием, установление определенной величины активной кислотности раствора, ферментативный гидролиз, внесение солей-секвестрантов, обработку карбоксиметилцеллюлозой, бентонитмоносульфатом, хитозаном, таннином, спиртами (Mattheus M.E. Whey Protein Recovery Processes and Products/F. Dairy Sci., 1984, v. 67, p. 2680-2692).

Недостатком этих способов является сложность технического оформления процесса, высокая стоимость реактивов, низкая скорость фильтрации, значительные энергетические затраты.

Известен способ микрофильтрации молочной сыворотки, предполагающий внесение ионов кальция в количестве 1,2 г/л, создание в сыворотке активной кислотности 7,2, тепловую обработку при 55^оС в течение 8 мин.

Недостатком данного способа является невысокая скорость процесса разделения, пороки органолептических показателей и технологических свойств продуктов разделения, вследствие высоких концентраций вносимых ионов кальция.

Цель предлагаемого изобретения состоит в ускорении процесса разделения, улучшении органолептических показателей готовых продуктов.

Способ осуществляется следующим образом.

Молочную сыворотку раскисляют 10%-ным раствором гидроксида натрия до рН 6,5-7,2, вносят 40% -ный раствор CaCl₂ из расчета 0,1-0,4 г/л, подвергают тепловой обработке при 90-95^оС в течение 30-60 мин, охлаждают до 50-55^оС и направляют на баромембранную обработку с использованием мембран, имеющих размер пор 0,01-1,00 мкм при давлении 0,1-0,4 МПа. Фильтрат направляют на выработку молочного сахара, напитков. Концентрат используют при выработке белковых молочных продуктов.

Заявляемое техническое решение по сравнению с известными предусматривает совместное воздействие трех факторов: активной кислотности среды, концентрации ионов кальция, тепловой обработки для повышения скорости мембранного разделения при одновременном сокращении количества вносимого кальция.

Молочную сыворотку раскисляют 10%-ным раствором гидроксида натрия до рН 6,5-7,2. Это необходимо для активизации гидрофобных групп сывороточных белков с целью создания кальциевых мостиков между ними, а также с остаточными липидами. Значения активной кислотности ниже 6,5 не обеспечивает условий для взаимодействия, а величины выше 7,2 вызывают ухудшение органолептических показателей продукта.

В молочную сыворотку вносят 40%-ный раствор хлористого кальция из расчета 0,1-0,4 г/л. Более высокие концентрации вызывают увеличение количества кальция в фильтрате и ухудшение его органолептических показателей и технологических свойств, а низкие - не обеспечивают высокой скорости разделения. Результаты спектрального анализа образцов, содержащих различные количества кальция и продуктов их разделения представлены в табл. 1.

Как показывают данные, представленные в таблице, предлагаемая обработка позволяет уменьшить содержание кальция в фильтрате по сравнению с исходной сывороткой в 7,5 раза, а по сравнению с сывороткой, в которую первоначально был введен кальций из расчета 0,4 г/л сухой соли - 10 раз.

Молочную сыворотку подвергают тепловой обработке при 90-95^оС 30-60 мин, что обеспечивает денатурацию сывороточных белков.

Сыворотку фильтруют на мембранах с размером пор 0,01-1,00 мкм. Предварительная обработка позволяет интенсифицировать процесс разделения в 35 и 15 раз в установившемся режиме соответственно для микро- и ультрафильтрации.

П р и м е р 1. Молочную сыворотку (рН 4,66, массовая доля белка 0,9%) раскисляют 10% -ным раствором гидроксида натрия до рН 7,0, вносят 40%-ный раствор хлористого кальция из расчета 0,4 г/л сухой соли, нагревают до 93^оС и выдерживают при этой температуре 60 мин. Затем охлаждают до 50^оС и направляют на ультрафильтрационную установку А1-ОУС с мембранами типа УАМ-390. Удельная производительность в установившемся режиме составляет 300 л/м²ч. Селективность по белку 90%.

П р и м е р 2. Молочную сыворотку (рН 5,50, массовая доля белка 1,1%) раскисляют 10% -ным раствором гидроксида натрия до рН 6,8, вносят 40%-ный раствор хлористого кальция из расчета 0,4 г/л сухой соли, нагревают до 93^оС и выдерживают при этой температуре 60 мин. Затем охлаждают до 55^оС и подвергают микрофильтрации на мембранах с размером пор 0,20 мкм. Удельная производительность в установившемся режиме составляет 800 л/м²ч. Селективность по белку 87%.

П р и м е р 3. Молочную сыворотку (рН 4,66, массовая доля белка 1,1%) раскисляют 10% -ным раствором гидроксида натрия до рН 7,0, вносят 40%-ный раствор хлористого кальция из расчета 0,3 г/л сухой соли, нагревают до 90^оС и выдерживают при этой температуре 60 мин. Затем охлаждают до 50^оС и подвергают микрофильтрации на мембранах с размером пор 0,70 мкм. Удельная производительность в установившемся режиме составляет 1050 л/м²ч. Селективность по белку 65%.

П р и м е р 4. Молочную сыворотку (рН 5,5, массовая доля белка 1,2%) раскисляют 10% -ным раствором гидроксида натрия до рН 8,0, вносят 40%-ный раствор хлористого кальция из расчета 1,2 г/л сухой соли, нагревают до 93^оС и выдерживают при этой температуре 60 мин. Затем охлаждают до 50^оС и подвергают микрофильтрации на мембранах с размером пор 0,45 мкм. Удельная производительность в установившемся режиме 700 л/м²ч. Селективность по белку 70%. Фильтрат имеет коричневый цвет и горький вкус.

П р и м е р 5. В молочную сыворотку (рН 5,5, массовая доля белка 1,1%) вносят 40% -ный раствор хлористого кальция из расчета 0,4 г/л сухой соли, нагревают до 93^оС и выдерживают при этой температуре 30 мин. Затем охлаждают до 55^оС и подвергают микрофильтрации на мембранах с размером пор 0,20 мкм. Удельная производительность в установившемся режиме составляет 310 л/м²ч. Селективность по белку 70%.

П р и м е р 6. Молочную сыворотку (рН 4,66, массовая доля белка 0,9%) раскисляют 10% -ным раствором гидроксида натрия до рН 10,2, вносят 40%-ный раствор хлористого кальция из расчета 1,2 г/л сухой соли, нагревают до 93^оС и выдерживают при этой температуре 60 мин. Затем охлаждают до 55^оС и подвергают микрофильтрации на мембранах с размером пор 0,20 мкм. Удельная производительность в установившемся режиме 56,5 л/м²ч. Селективность по белку 87%. Фильтрат имеет коричневый цвет и горький вкус.

П р и м е р 7. Молочную сыворотку (рН 4,66, массовая доля белка 0,9%) раскисляют 10%-ным раствором гидроксида натрия до рН 7,0, нагревают до 93^оС и выдерживают при этой температуре 30 мин. Затем охлаждают до 50^оС и подвергают микрофильтрации на мембранах с размером пор 0,25 мкм. Удельная производительность в установившемся режиме 280 л/м²ч. Селективность по белку 83%.