СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕЗЛАКТОЗНОГО МОЛОКА
METHOD FOR PRODUCTION OF DELACTOSED MILK

[001] Область изобретения
[002] Изобретение относится к способу производства безлактозного молока или молочных продуктов с низким содержанием лактозы в качестве сырья. Безлактозные молочные продукты или продукты с низким содержанием лактозы могут представлять собой жидкое безлактозное молоко или молоко с низким содержанием лактозы, или сухое безлактозное молоко или молоко с низким содержанием лактозы.
[003] Предпосылки создания изобретения
[004] Лактоза представляет собой уникальный дисахарид, который присутствует в женском грудном молоке, и является основным углеводом в молоке (более 99.8% по сахару). Содержание лактозы в обычном свежем молоке составляет 4.8-5.2%, что составляет 52% нежирового сухого остатка молока или 70% сухого остатка сыворотки. В Медицинской Энциклопедии (в национальной библиотеке США по медицине и национальных организациях здравоохранения) указывается: если после попадания в пищеварительный тракт лактоза не расщепляется достаточным количеством лактозы, не переваривается и не усваивается в тонком кишечнике, появляются симптомы, которые в медицине называются непереносимостью лактозы; к этим симптомам относятся вздутие живота, боль в животе или диарея. Непереносимость лактозы чаще встречается в Азии, Африке и Латинской Америке. В основном лактоза поступает с молочными продуктами. Для того чтобы избежать непереносимости лактозы, люди обычно предпочитают изменить свою систему питания и не употребляют молока и молочных продуктов, или употребляют их в небольших количествах. Однако в Word journal of gastroenterology (мировой журнал гастроэнтерологии (2006, том 12, №.2, стр.187-191) указывается, что отсутствие в питании молока или молочных продуктов может приводить к отсутствию структуры питания и нарушению питания. Для решения проблемы непереносимости лактозы при употреблении молока, в патентах США Pat. 6881428, Pat. 20050170044 и European Food Tech Award to Valio технология производства безлактозного молока (2006/5/4), основанной на современной технологии обработки молока, предлагается добавлять лактазу в молоко; она должна расщеплять молоко и снимать неприятные симптомы. Однако вышеупомянутым способом создаются равные молярные концентрации глюкозы и галактозы, что означает, что общее количество сахара не сокращается. Более того, постоянное или чрезмерное употребление такого молока неблагоприятно влияет на стабильность сахара в крови больных диабетом. Следовательно, удаление лактозы и сокращение содержание сахара в молоке очень полезно для здоровья потребителей. В настоящее время существуют способы удаления лактозы, описанные в отечественной и зарубежной литературе, например, в американском патенте Pat. 5429829 предлагается способ производства оригинальных безлактозных сыров способом ферментации химозином, эти сыры питательны и содержат низкое количество лактозы, но, к сожалению, они не дают сыворотки, которая имеет пищевую ценность. В американском патенте Pat. 20050214409 предлагается способ удаления лактозы непосредственно из молока путем мембранного разделения и колонной хроматографии; к сожалению, такой способ имеет низкую производительность и сложен для промышленного производства.
[005] Изложение сущности изобретения
[006] В изобретении предлагается способ эффективного удаления лактозы из молока. Во-первых, молоко обезжиривается для получения молока низкой жирности и молочного жира, а затем в молоко низкой жирности при перемешивании добавляется молочный коагулянт и кальциевая соль для получения молочного сгустка. Молочный сгусток нагревается, разрезается с перемешиванием для получения частиц сгустка и сыворотки. Частицы сгустка растворяются молочным растворителем для получения повторно растворенного молока. Безлактозную сыворотку или сухую безлактозную сыворотку получают методом мембранного разделения. Повторно растворенное молоко смешивают с безлактозной сывороткой или сухой безлактозной сывороткой с добавлением или без добавления натурального молочного жира, эмульгируют с помощью эмульгатора для получения безлактозного молока. Далее безлактозное молоко может быть гомогенизировано, пастеризовано для получения жидкого молока, которое может быть высушено для получения сухого безлактозного молока. Если молоко не обезжирено, жидкое молоко или сухое молоко с низким содержанием лактозы может быть получено путем производства молочного сгустка непосредственно из молока, получения повторно растворенного молока, удаления лактозы из сыворотки методом мембранного разделения, перемешивания и т.д.
[007] Ключевым методом изобретения является растворение частиц сгустка молочным растворителем для получения повторно растворенного молока, затем смешивания повторно растворенного молока с безлактозной сывороткой для получения жидкого безлактозного молока или сухого безлактозного молока. Такой способ может также использоваться при производстве козьего безлактозного молока или сухого безлактозного козьего молока в качестве сырья.
[008] Цель изобретения
[009] Одной из целей предложенного изобретения является обеспечение эффективного способа удаления лактозы из молока. В частности, молоко используется как сырье, обезжиренное и необезжиренное, осажденное, подвергнутое ультрафильтрации, повторно растворенное, смешанное и восстановленное для производства безгалактозных молочных продуктов. Такими продуктами могут быть жидкое безлактозное молоко, сухое безлактозное молоко, жидкое молоко с низким содержанием лактозы или сухое молоко с низким содержанием лактозы. Другой целью изобретения является формулировка способа, аналогичного вышеупомянутому, для производства жидкого безлактозного козьего молока, жидкого козьего молока с низким содержанием лактозы, безлактозного сухого козьего молока, сухого козьего молока с низким содержанием лактозы в качестве сырья.
[0010] В последние годы результаты изобретателя в исследованиях молока и лактозы:
[0011] 1. Структура молока может быть изменена створаживанием, в этом случае молоко коагулирует, жиры, белки, витамины и минеральные вещества переходят в сгусток. Если молоко обезжиренное, концентрация сгустка может быть увеличена, и возможно более значительное уменьшение содержания лактозы в частицах сгустка. Поскольку лактоза содержится в основном в сыворотке, имеющей низкий молекулярный вес и водорастворимой, эффективность удаления лактозы может быть вдвое увеличена при использовании способа мембранного разделения сыворотки.
[0012] 2. Обычно в процессе переработки молока для получения сыра или казеина, которые по характеристикам и органолептическим свойствам отличаются от исходного молока. По схеме комбинированного использования молочного растворителя, эмульгатора и гомогенизации по изобретению можно восстановить сгусток и получить повторно растворенное молоко.
[0013] 3. Смешивание безлактозной сыворотки с повторно растворенным молоком для производства стабильного безлактозного молока, характеристики которого практически такие же, как у исходного молока.
[0014] 4. Изобретение демонстрирует, что у людей, у которых отсутствует лактаза, и у больных диабетом после употребления безлактозных молочных продуктов не возникает непереносимости лактозы и аномалий сахара в крови.
[0015] Национальный стандарт Китайской Народной Республики GB 13432-2004: В общем стандарте для маркировки расфасованных продуктов для специфического диетического употребления указывается, что содержание сахара (включая моносахариды и дисахариды) ≤0.5% определено как отсутствие сахара. Обычно при уменьшении содержания лактозы в молочных продуктах на 20%-50% непереносимость лактозы маловероятна. Содержание лактозы в жидком молоке с низким содержанием лактозы ≤2.5% (количество сахара снижается на 50%); содержание лактозы в сухом цельном молоке с низким содержанием лактозы по изобретению ≤20% (количество сахара уменьшается на 50%).
[0016] Следовательно, технической идеей изобретения является:
[0017] К обезжиренному молоку добавляется пищевой молочный коагулянт для створаживания и отделения молочного жира, белка и минеральных веществ от сыворотки. Сгусток собирается и растворяется растворителем. Сыворотка обрабатывается для удаления лактозы способом мембранного разделения, затем смешивается с жиром и повторно растворенным молоком. Смешанное молоко, из которого удалена лактоза, гомогенизировано и пастеризовано, представляет собой безлактозное молоко, которое может быть высушено для получения сухого безлактозного молока, или смешано с обычным молоком для получения молочных продуктов с низким содержанием лактозы.
[0018] Метод изготовления безлактозных молочных продуктов включает три стадии: А (1)-(6) - получение безлактозного молока; А (1)-(7) - получение безлактозного жидкого молока, которое затем может быть высушено для получения сухого безлактозного молока, или жидкое молоко с низким содержанием лактозы может быть высушено для получения сухого молока с низким содержанием лактозы; В (1)-(5) - получение молока с низким содержанием лактозы; В (1)-(6) - получение жидкого молока с низким содержанием лактозы или сухого молока с низким содержанием лактозы.
[0019] А.
[0020] (1) Обезжиривание молока для получения молока низкой жирности 0.2-2.0% и молочного жира;
[0021] (2) Нагрев молока низкой жирности по (1) и добавление молочного коагулянта, раствора кальциевой соли при перемешивании для получения молочного сгустка;
[0022] (3) Нагревание молочного сгустка, разрезание при перемешивании для получения частиц сгустка и сыворотки, которые собирают по отдельности;
[0023] (4) Растворение частиц сгустка молочным растворителем для получения повторно растворенного молока, значение рН которого лежит в диапазоне от 6.6 до 7.0;
[0024] (5) Удаление лактозы из сыворотки по А(3) способом мембранного разделения для получения безлактозной сыворотки или безлактозной сухой сыворотки;
[0025] (6) Смешивание повторно растворенного молока по А(4) с безлактозной сывороткой или безлактозной сухой сывороткой по А(5), с добавлением или без добавления молочного жира по А(1) и эмульгатора для проведения реакции эмульгации разбиванием для получения безлактозного молока;
[0026] (7) Гомогенизация и пастеризация безлактозного молока по А(6) для получения жидкого безлактозного молока, которое затем может быть высушено для получения безлактозного сухого молока, или гомогенизация и пастеризация смеси безлактозного молока с обычным молоком А(6) для получения жидкого молока с низким содержанием лактозы, которое затем может быть высушено для получения сухого молока с низким содержанием лактозы.
[0027] В.
[0028] (1) Нагрев молока и добавление молочного коагулянта, раствора кальциевой соли при перемешивании для получения молочного сгустка;
[0029] (2) Нагрев молочного сгустка, разрезание при перемешивании для получения частиц сгустка и сыворотки, которые собирают по отдельности;
[0030] (3) Растворение частиц сгустка молочным растворителем для получения повторно растворенного молока, значение рН которого лежит в диапазоне от 6.6 до 7.0;
[0031] (4) Удаление лактозы из сыворотки по В(2) способом мембранного разделения для получения безлактозной сыворотки или сухой безлактозной сыворотки;
[0032] (5) Смешивание повторно растворенного молока по В(3) с безлактозной сывороткой или безлактозной сухой сывороткой по В(4), с добавлением или без добавления молочного жира по А(1), эмульгатора для выполнения эмульгации разбиванием и получения молока с низким содержанием лактозы;
[0033] (6) Гомогенизация и пастеризация молока с низким содержанием лактозы для получения жидкого молока с низким содержанием лактозы, которое затем может быть высушено для получения сухого молока с низким содержанием лактозы.
[0034] Безлактозные молочные продукты по изобретению включают безлактозное жидкое молоко и безлактозное сухое молоко. Молочные продукты с низким содержанием лактозы включают жидкое молоко с низким содержанием лактозы и сухое молоко с низким содержанием лактозы.
[0035] Молоком по изобретению является свежее молоко или пищевое сухое молоко, разбавленное питьевой водой.
[0036] Молочный коагулянт по изобретению включает химозин, кислотные добавки или их смесь. Химозин включает химозин животного происхождения, такой как химозин телят или химозин ягнят, растительный химозин, такой как химопапаин или микробиальный химозин, такой как химозин из плесневых грибов рода Mucor; кислотные добавки включают соляную кислоту, молочную кислоту, лимонную кислоту или двуокись углерода.
[0037] Молочный растворитель по изобретению включает буферный раствор карбонат-лимонная кислота, буферный раствор цитрат-лимонная кислота или фосфатный буфер. Фосфатный буфер может представлять собой калий фосфорнокислый двуосновный-калий фосфорнокислый двузамещенный буфер. Концентрация соли в повторно растворенном молоке лежит в диапазоне от 0.005М до 0.03М. Значение рН повторно растворенного молока лежит в диапазоне от 6.6 до 7.0.
[0038] Эмульгатором по изобретению является эфир сахарозы и лецитин.
[0039] Скорость вращения для разбивания эмульсии по А (6) или В (5) лежит в диапазоне от 1000 об/мин и 4000 об/мин, температура поддерживается в диапазоне от 25°С до 60°С в течение 10-60 мин.
[0040] Способ мембранного разделения по изобретению включает ультрафильтрацию и нанофильтрацию. Тип ультрафильтрации и нанофильтрации определяется материалом мембраны и границей пропускания по молекулярному весу. Технические условия для ультрафильтрации: материалом мембраны является полиэфирсульфон или керамика, граница пропускания по молекулярному весу мембраны для ультрафильтрации лежит в диапазоне от 5000 до 20000; Технические условия для нанофильтрации: мембранным материалом является композитная мембрана или керамическая мембрана, граница пропускания по молекулярному весу мембраны для нанофильтрации лежит в диапазоне от 100 до 350.
[0041] В изобретении предлагается способ изготовления жидкого молока с низким содержанием лактозы, который включает пропорциональное смешивание безлактозного жидкого молока или безлактозного сухого молока с обычным молоком с последующей гомогенизацией и пастеризацией.
[0042] Способ производства сухого молока с низким содержанием лактозы включает пропорциональное смешивание безлактозного жидкого молока или безлактозного сухого молока с обычным молоком с последующей гомогенизацией, пастеризацией и высушиванием смеси.
[0043] Способ производства безлактозного молока или молока с низким содержанием лактозы применим также для производства безлактозного козьего молока или сухого козьего молока с низким содержанием лактозы в качестве сырья.
[0044] Преимущества изобретения состоят в следующем:
[0045] 1.Осаждение молочного сгустка повышает эффективность удаления лактозы из сыворотки и экономит производственные расходы;
[0046] 2. Смешивание сгустка с безлактозной сывороткой и жиром позволяет сохранить почти все питательные вещества за исключением лактозы;
[0047] 3. Безлактозные молочные продукты по изобретению имеют меньшее содержание лактозы и общего сахара, сохраняя при этом присущие им органолептические качества;
[0048] 4. Молочные продукты по изобретению могут впоследствии сочетаться с другими продуктами для изготовления здоровой пищи, не содержащей лактозы, или содержащей низкое количество лактозы.
[0049] Пример 1
2
[0050] Было получено 100 кг молока от здоровых коров, обезжирено путем центрифугирования, нагрето до t 61°С и пастеризовано в течение 30 мин. После снижения температуры до 41°С в молоко при перемешивании медленно добавляли 100 мл 10% CaCl и 0.2% химозина телят. Раствор выдерживали в течение 45 минут. После завершения реакции раствор быстро нагревали до 45°С и молочный сгусток при перемешивании разбивали для получения частиц сгустка и сыворотки. Сыворотку фильтровали, собирали и добавляли к 100 кг очищенной воды, которая имела температуру 45°С, перемешивали, фильтровали и снова собирали. В это время остаток промытых частиц сыворотки также собирали, растворяли в 0.01 моле буферного раствора цитрат калия-лимонная кислота для получения повторно растворенного молока, значение рН которого составляет 6.7. Лактоза из собранной сыворотки удаляется путем ультрафильтрации и нанофильтрации для получения безлактозной сыворотки, которая содержит минеральные вещества и витамины. Повторно растворенное молоко смешивали с жиром, нагревали, гомогенизировали при 20 МПа, и пастеризовали для получения безлактозного жидкого молока. Испытания показали, что безлактозное молоко содержит лактозы ≤0.5%, общего сахара ≤0.5%, жиров ≥3.0%, и белков ≥2.9%. Жидкое молоко может быть затем высушено для получения сухого безлактозного молока. Испытания показали, что сухое безлактозное молоко содержит лактозы ≤5%, общего сахара ≤5%, и белков ≥30%.
[0051] Пример 2
[0052] 10 кг пищевого снятого сухого молока (содержание жира ≤2.0%) растворяли в 90 кг воды, а затем при перемешивании добавляли 3000 мл 10% лактата кальция и 1000 мл 0.2% раствора химопапаина, нагревали до 39°С в течение 20 минут. После завершения реакции раствор быстро нагревали до 55°С и молочный сгусток разбивали при перемешивании для получения частиц сгустка и сыворотки. Сыворотку фильтровали, собирали и добавляли к 100 кг очищенной воды при температуре 45°С, перемешивали, фильтровали и снова собирали. В это время остаток промытых частиц сыворотки также собирали, растворяли в 0.01 моле буферного раствора карбонат калия-лимонная кислота и добавляли 0.2% эфира сахарозы для получения повторно растворенного молока, значение рН которого составляет 7.0. Лактозу из собранной сыворотки удаляли способом ультрафильтрации и нанофильтрации для получения безлактозной сыворотки, содержащей минеральные вещества. Повторно растворенное молоко смешивали с безлактозной сывороткой, гомогенизировали, нагревали и пастеризовали для получения жидкого безлактозного молока. Испытания показали, что безлактозное молоко содержит лактозы ≤0.5%, общего сахара ≤0.5%, жира ≤1.5%, и белка ≥2.9%
[0053] Пример 3
2
2
4
2
4
[0054] Собирали 100 кг молока от здоровых коров, обезжиривали путем центрифугирования, и при перемешивании медленно добавляли 1000 мл 10% CaCl, затем в молоко добавляли 2N соляную кислоту. Раствор нагревали до 41°С, значение рН снижали до 5.0. Раствор выдерживали в течение 45 минут. После завершения реакции молочный сгусток разбивали при перемешивании для получения частиц сгустка и сыворотки. Сыворотку фильтровали, собирали и добавляли к 100 кг очищенной воды, перемешивали, фильтровали и снова собирали. Повторяли фильтрование до тех пор, пока значение рН не достигало 6.5. В это время остаток промытых частиц сгустка также собирали, растворяли KHPO-KHPO для получения повторно растворенного молока, значение рН которого составляло 6.8. Лактозу из собранной сыворотки удаляли способом мембранной фильтрации для получения безлактозной сыворотки, содержащей минеральные вещества. Повторно растворенное молоко смешивали с безлактозной сывороткой и получали 80 кг безлактозного молока, которое смешивали с 80 кг обычного молока, гомогенизировали, нагревали и пастеризовали для получения жидкого молока с низким содержанием лактозы. Испытания показали, что молоко с низким содержанием лактозы содержит лактозы ≤2.5%, общего сахара ≤2.5%, жиров ≥1.5%, и белков ≥2.9%.
[0055] Пример 4
[0056] 10 кг обезжиренного сухого молока (содержание жира≤2.0%) растворяли в 90 кг воды для получения молока низкой жирности. Молоко коагулировали молочной кислотой, растворяли в буферном растворе лимонной кислоты для получения повторно растворенного молока. Такое повторно растворенное молоко смешивали с 1 кг сухой безлактозной сыворотки с высоким содержанием белка, 1 кг молочного жира и 0.02 кг лецитина, гомогенизировали и пастеризовали для получения жидкого безлактозного молока. Испытания показали, что безлактозное молоко содержит лактозы ≤0.5%, общего сахара ≤0.5%, жира ≥1.5%, и белка ≥2.9%.
[0057] Пример 5
2
[0058] 100 мл 10% CaCl, 0.2% раствора химозина из плесневых грибов рода Mucor, и 1N соляную кислоту при перемешивании медленно добавляли к 100 кг молока от здоровых коров. Температуру повышали до 39°С, значение рН снижали до 6.5 и выдерживали в течение 45 мин. После завершения реакции молочный сгусток разбивали перемешиванием для получения частиц сгустка и сыворотки. Сыворотку фильтровали, собирали и добавляли к 100 кг очищенной воды, перемешивали, фильтровали и снова собирали. Тем временем остаток частиц промытого сгустка также собирали, растворяли в буферном растворе цитрат натрия-лимонная кислота для получения повторно растворенного молока, значение рН которого составляло 6.8. Лактозу из собранной сыворотки удаляли способом мембранной фильтрации для получения безлактозной сыворотки, содержащей минеральные вещества. Повторно растворенное молоко смешивали с безлактозной сывороткой и получали 80 кг безлактозного молока, гомогенизировали, нагревали и пастеризовали для получения жидкого молока с низким содержанием лактозы. Испытания показали, что такое молоко с низким содержанием лактозы содержит лактозы ≤2.5%, общего сахара ≤2.5%, жиров ≥3.0%, и белков ≥2.9%.
[0059] Пример 6
2
[0060] Химопапаин из инжира, раствор CaCl добавляли к 1 кг козьего молока для получения молочного сгустка и сыворотки. Сгусток растворяли буферным раствором лимонной кислоты, значение рН которого равно 7.0 для получения повторно растворенного молока. После этого из сыворотки удаляют лактозу способом мембранной фильтрации. Повторно растворенное молоко смешивают с безлактозной сывороткой, гомогенизируют для получения безлактозного козьего молока. Испытания показали, что безлактозное козье молоко содержит лактозы ≤0.5%, общего сахара ≤0.5%, жиров ≥1.5%, и белков ≥2.9%.
[0061] При условии, что частные способы реализации изобретения показаны и описаны, для профессионалов очевидно, что возможны видоизменения и модификация без отклонения от сути изобретения в его более широких аспектах, и, следовательно, целью прилагаемых пунктов патентной формулы является охватывание таких изменений и модификаций, которые являются сутью и объемом изобретения.