способ производства концентрата блочной молочной сыворотки

Формула изобретения

Способ производства концентрата блочной молочной сыворотки с бифидогенными свойствами, предусматривающий сбор и резервирование молочной сыворотки, ее нагревание, сепарирование, пастеризацию и охлаждение, сгущение смеси, внесение стабилизатора консистенции, отличающийся тем, что молочную сыворотку перед сгущением обогащают гидролизатом обезжиренного молока в количестве 5,5±1% от массы сыворотки и проводят изомеризацию лактозы в лактулозу путем нагревания до температуры 82±4°С, внесения гидроксида кальция до значений рН 10,5-11,5 и термостатирования в течение 34±2 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для получения концентрата блочной молочной сыворотки с бифидогенными свойствами, обогащенного лактулозой и гидролизатом обезжиренного молока.

Известен способ получения сгущенной молочной сыворотки, предусматривающий сбор сыворотки, подогревание до температуры 60°С, сгущение до массовой доли сухих веществ 63-67% при 40-50°С, тепловую обработку при 85°С в течение 25-30 мин, фасовку в асептических условиях в различные формы и мягкую упаковку [Авт.свидетельство SU №1050638, кл. А23С 21/00, опубл. 30.10.83]. Полученный продукт характеризуется твердой консистенцией, которая достигается за счет тепловой обработки, и позволяет провести наиболее полную денатурацию сывороточных белков. Недостатком данного способа является наличие режима асептического розлива, что в значительной мере усложняет процесс производства, а также образование меланоидинов в процессе высокотемпературной обработки, что приводит к снижению биологической ценности и уменьшению индекса растворимости готового продукта в процессе хранения.

Также известен способ производства блочной молочной сыворотки, предусматривающий ее сбор, внесение хлористого кальция, подкисление, пастеризацию, сгущение, фасовку и охлаждение [Авт.свидетельство SU №1015880, кл. А23С 21/00, опубл. 07.05.83]. Данный продукт характеризуется высоким содержанием лактозы. Недостатком в известном способе является дополнительная операция раскисления подсырной сыворотки, а также наличие процесса охлаждения до 10°С по истечении 5-8 ч, что приводит к удорожанию и удлинению процесса производства.

Известен способ производства сухой молочной сыворотки, предусматривающий ее сбор, резервирование, нагревание, сепарирование, пастеризацию, охлаждение, сгущение и сушку сгущенной сыворотки. Перед сгущением в молочной сыворотке проводят изомеризацию и мутаротацию лактозы путем введения в нее щелочи до достижения рН 10,5-11,5 при температуре 65-75°С и термостатировании в течение 15-25 мин с последующей нейтрализацией кислой сывороткой. Способ обеспечивает наличие бифидогенных свойств готового продукта [Патент RU 2098977, кл. А23С 21/10, опубл. 20.12.1997]. Недостатком в известном способе является отсутствие в составе продукта гидролизата обезжиренного молока, являющегося наряду с лактулозой ростовым фактором для бифидобактерий (источник азотного питания), а также дополнительные энергозатраты на сушку концентрата при сопоставимых с заявляемыми способом сроках хранения.

Также известен способ получения молочной питательной среды для получения жидкого концентрата бифидобактерий [Патент RU 2169763, кл. C12N 1/20, А61К 35/74, А23С 9/12, опубл. 27.06.2001]. Питательная среда содержит основу, цистеин солянокислый (L-цистин), D(-)-лактозу, гидролизат молочных белков, аутолизат дрожжей, натрий хлористый. Гидролизат молочных белков получают с использованием панкреатина и вносят в среду в количестве 5,0-7,0 мас.%. Способ обеспечивает обогащение среды смесью высокомолекулярных и низкомолекулярных пептидов, которые являются эффективными стимуляторами роста бифидобактерий. Недостатком данного способа получения молочной питательной среды является отсутствие в составе лактулозы, что не позволяет считать ее полноценной средой для культивирования бифидобактерий.

Общим недостатком указанных способов является более низкая бифидогенная активность, так как в состав сухой молочной сыворотки и молочной питательной среды не входят одновременно лактулоза и белки молока в гидролизованной форме, обладающие совместным синэргетическим действием на рост бифидобактерий. Кроме того, концентрат, получаемый по заявляемому способу, проявляет бифидогенные свойства не только in vitro - в питательных средах для культивирования бифидобактерий и заквасках для производства кисломолочных продуктов, но и in vivo, т.е. в кишечнике человека и сельскохозяйственных животных (КРС, свиней). Данный эффект объясняется тем, что лактулоза, в отличие от лактозы, не расщепляется в верхних отделах желудочно-кишечного тракта и в комплексе с гидролизованными белками молока оказывает синэргетическое действие на рост нормофлоры кишечника, в первую очередь, бифидобактерий.

Наиболее близким по техническому исполнению и достигаемому эффекту является способ получения концентрата блочной молочной сыворотки, предусматривающий сбор молочной сыворотки, нагревание до температуры 55-60°С, сгущение до содержания сухих веществ 58-62%, внесение мелкокристаллической метилцеллюлозы при температуре 56-60°С в количестве 1,0-3,0% от массы сгущенной сыворотки, перемешивание в течение 10-15 мин, охлаждение до 22-25°С, фасовку [Авт. свидетельство SU №1542519, кл. А23С 21/00, опубл. 07.05.83]. Продукт характеризуется высоким содержанием лактозы - 45%, мягкой консистенцией, высокой растворимостью, длительным сроком хранения, который достигается внесением структурообразователя после сгущения и достижением значений показателя активности воды - A_W=0,72-0,78. Однако при использовании концентратов на основе вторичного молочного сырья в рецептурах пищевых продуктов и кормовых средств функционального назначения возникает необходимость их обогащения пребиотиком - лактулозой, и белками молочного сырья в гидролизованной форме для придания продукту бифидогенных свойств.

Технический результат изобретения заключается в наличии бифидогенных свойств блочного концентрата молочной сыворотки за счет обогащения лактулозой и гидролизатом обезжиренного молока, причем концентрат, получаемый по заявляемому способу, проявляет бифидогенные свойства не только in vitro - в питательных средах для культивирования бифидобактерий и заквасках для производства кисломолочных продуктов, но и in vivo, т.е. в кишечнике человека и сельскохозяйственных животных (КРС, свиней).

Для этого в предложенном способе производства блочного молочного продукта, предусматривающем приемку сырья, составление смеси, пастеризацию смеси, сгущение компонентов смеси, фасовку, при составлении смеси в исходную молочную сыворотку добавляется гидролизат обезжиренного молока, полученный путем ферментативного гидролиза казеина и сывороточных белков молока с использованием препарата панкреатина из расчета 5,5±1% в готовом продукте и перед сгущением в молочной сыворотке, обогащенной гидролизатом обезжиренного молока, проводят изомеризацию лактозы путем введения в нее щелочи до достижения рН 10,5-11,5 при температуре 82±4°С и термостатировании 34±2 мин с последующей нейтрализацией кислой сывороткой.

Способ осуществляют следующим образом.

Осуществляют сбор и резервирование молочной сыворотки, ее нагревание, сепарирование, пастеризацию и охлаждение. В молочную сыворотку вносят гидролизат обезжиренного молока и проводят изомеризацию лактозы. Для этого вносят дозу щелочного агента до достижения рН раствора до 10,5-11,5 ед. Внесение щелочи осуществляют при температуре раствора 82±4°С и теромостатируют при этой температуре 34±2 мин. При этом происходит изомеризация части лактозы в количестве 15-20% в лактулозу. Выбор заданного диапазона значений рН раствора объясняется тем, что при более низких значениях рН количество акцепторов протонов (ОН^--группа) недостаточно для проведения изомеризации, а при более высоких значениях концентрации лактулозы практически не увеличивается, а расход щелочного агента резко возрастает. Температура проведения изомеризации и мутаротации лактозы выбрана на основании того, что при ее понижении образование лактулозы затормаживается или прекращается, а при повышении температуры образуются меланоидины и увеличиваются энергозатраты технологического процесса. Продолжительность термостатирования обусловлена тем, что при выдерживании раствора менее 30 мин степень изомеризации лактозы не достигает требуемого уровня, а при проведении реакции более 36 мин происходит автокаталитический распад лактулозы. Затем осуществляют нейтрализацию изомеризованной сыворотки, обогащенной гидролизатом обезжиренного молока, кислой сывороткой (кислотностью 80-100°Т для творожной сыворотки и 40-60°Т для подсырной сыворотки) до достижения значений рН 7,0-8,0. Нагревание изомеризованной сыворотки до температуры 55-60°С, сгущение до содержания сухих веществ 58-62%, внесение стабилизатора (мелкокристаллической метилцеллюлозы или модифицированного крахмала) при температуре 56-60°С в количестве 1,0-3,0% от массы сгущенной сыворотки, перемешивание в течение 10-15 мин, охлаждение до 22-25°С. В результате получают продукт, бифидогенные свойства которого обусловлены наличием лактулозы. В качестве катализатора при изомеризации наиболее целесообразно применять гидроксид кальция Са(ОН)₂ в связи с его безвредностью, а также для обогащения препарата кальцием. Полученный концентрат блочной молочной сыворотки с бифидогенными свойствами, обогащенный гидролизатом обезжиренного молока, можно применять в пищевых и кормовых целях.

Состав полученного концентрата блочной молочной сыворотки с бифидогенными свойствами по сравнению с продуктами, выработанными по описанным выше способам, приведен в таблице. Массовая доля сухих веществ в исследуемых образцах была определена рефрактометрическим методом, массовая доля лактулозы - поляриметрическим методом, кислотность сыворотки титрометрическим методом.

Показатель	Сгущенная молочная сыворотка	Блочная подсырная сыворотка	Концентрат молочной сыворотки (прототип)	Концентрат молочной сыворотки (заявляемый)
Массовая доля сухих веществ, %	70,0	65,0	58,0-62,0	65,0
в том числе лактозы, %, не менее	30,0	30,0	45,0	40,0
кальция, %	-	1,8-2,0	-	3,4-7,4
стабилизатора консистенции, %	-	-	1-3	1-3
Кислотность,°Т, не более	300	250	300	330

Пример 1. Творожную сыворотку с активной кислотностью 4,6 ед. рН и содержанием лактозы 4,2% из резервуара для промежуточного хранения подают в секцию регенерации пастеризационно-охладительной установки для нагревания и затем направляют в саморазгружающийся сепаратор для очистки от жира и казеиновой пыли. Затем молочную сыворотку пастеризуют в пастеризационно-охладительной установке (при использовании продукта в пищевых целях). Температура пастеризации 72,5-75°С и выдержка 15 с. Допускается хранение пастеризованной сыворотки при температуре 6-10°С не более 24 ч. В подготовленную сыворотку вносят гидролизат обезжиренного молока в количестве 50 кг на 1 т сыворотки. Изомеризацию лактозы в лактулозу проводят в емкости из нержавеющей стали, оснащенной рубашкой и мешалкой. Для этого вносят гидроксид кальция в количестве 7 кг на 1 т сыворотки (при этом рН сыворотки достигает значения 10,9 ед.), предварительно растворенный в небольшом объеме сыворотки и отфильтрованный через 3 слоя марли, в нагретую до 78°С смесь и выдерживают в течение 32 мин при постоянном перемешивании. Полученный раствор нейтрализуют путем внесения творожной сыворотки с титруемой кислотностью 85°Т до значения рН сыворотки 7,5 ед., сгущают на пленочной вакуум-выпарной установке при температуре 70°С до массовой доли сухих веществ 64%. Структурообразование осуществляют в два этапа. На первом этапе в молочную сыворотку вносят наполнитель - сухую мелкокристаллическую метилцеллюлозу или модифицированный крахмал при температуре 56°С в количестве 1,0% от массы сгущенной сыворотки с последующим перемешиванием и выдержкой при этой температуре в течение 10 мин. На втором этапе проводят охлаждение до температуры 22°С. Смесь подогревают до температуры 76°С с целью снижения вязкости, предотвращения вторичного обсеменения и фасуют в герметичную тару при указанной температуре. При этом массовая доля лактулозы в готовом продукте составляет 6,2%.

Пример 2. Творожную сыворотку (рН - 4,5 ед., содержание лактозы - 4,3%) подвергают предварительной обработке по примеру 1. В подготовленную сыворотку вносят гидролизат обезжиренного молока в количестве 55 кг на 1 т сыворотки. Изомеризацию лактозы проводят при следующих параметрах: количество гидроксида кальция на 1 т сыворотки - 9 кг (рН - 11,5 ед.), температура процесса 85°С, продолжительность термостатирования - 35 мин. Затем раствор нейтрализуют творожной сывороткой с титруемой кислотностью 90°Т до значения рН раствора 7,6 ед. Сгущение проводят по примеру 1. В изомеризованную сгущенную сыворотку вносят сухую мелкокристаллическую метилцеллюлозу или модифицированный крахмал при температуре 60°С в количестве 3% от массы изомеризованной сгущенной сыворотки с последующим перемешиванием и выдержкой при этой температуре в течение 15 мин. Проводят охлаждение до температуры 25°С. Смесь подогревают до температуры 76°С и фасуют в герметичную тару при указанной температуре. При этом массовая доля лактулозы в готовом продукте составляет 8,8%.

Пример 3. Подсырную сыворотку (рН - 5,0 ед., содержание лактозы 4,0%) подвергают предварительной обработке по примеру 1. В подготовленную сыворотку вносят гидролизат обезжиренного молока в количестве 50 кг на 1 т сыворотки. Изомеризацию лактозы проводят при следующих параметрах: количество гидроксида кальция на 1 т сыворотки - 2 кг (рН сыворотки 10,8 ед.), температура процесса 78°С, продолжительность термостатирования - 32 мин. Затем проводят нейтрализацию подсырной сывороткой с титруемой кислотностью 50°С до значения рН раствора 7,4 ед., сгущают раствор при температуре 70°С до массовой доли сухих веществ 60%. В изомеризованную сгущенную сыворотку вносят сухую мелкокристаллическую метилцеллулозу или модифицированный крахмал при температуре 60°С в количестве 3% от массы изомеризованной сгущенной сыворотки с последующим перемешиванием и выдержкой при этой температуре в течение 15 мин. Проводят охлаждение до температуры 25°С. Смесь подогревают до температуры 76°С и фасуют в герметичную тару при указанной температуре. При этом массовая доля лактулозы в готовом продукте составляет 6,6%.

Пример 4. Подсырную сыворотку (рН - 5,1 ед., содержание лактозы - 4,1%) подвергают предварительной обработке по примеру 1. В подготовленную сыворотку вносят гидролизат обезжиренного молока в количестве 55 кг на 1 т сыворотки. Параметры процесса изомеризации: количество гидроксида кальция на 1 т сыворотки - 4 кг (рН сыворотки - 11,5 ед.), температура процесса 85°С, продолжительность термостатирования - 35 мин. Затем проводят нейтрализацию подсырной сывороткой с титруемой кислотностью 55°С до значения рН раствора 7,7 ед., сгущают раствор при температуре 70°С до массовой доли сухих веществ 64%. Процесс структурообразования проводят по примеру 3. При этом массовая доля лактулозы в готовом продукте составляет 9,1%.