СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ
METHOD OF WHEY PROCESSING

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к переработке молочного сырья, например, утилизации подсырной и творожной молочных сывороток, и может быть использовано для получения функциональных молочных продуктов с пониженной аллергенностью, включение которых в рацион питания способствует снижению риска аллергических заболеваний, повышению работоспособности и сопротивляемости организма к неблагоприятным внешним воздействиям.
Известен способ получения белкового концентрата из обезжиренного молока или пахты, предусматривающий пастеризацию молочного сырья (обезжиренное молоко, пахта), охлаждение и перекачивание в резервуар. Подачей в этот же резервуар коллоидного раствора хитозана (приготовленного на кислой молочной сыворотке), предварительно подогретого до температуры молочного сырья. Количество вносимого раствора хитозана определяют из расчета содержания сухого хитозана в смеси. Смесь тщательно перемешивают и выдерживают 15-30 мин. Выделившийся осадок отделяют одним из известных способов и используют для производства пищевых продуктов нового поколения с регулируемым вкусом, ароматом, структурно-механическими характеристиками, в том числе диетического и лечебно-профилактического назначения.
(см. патент РФ №2189759 C2)
Известен способ, включающий в себя приемку молока, нормализацию его по жиру, пастеризацию смеси, охлаждение, разделение ее на многокомпонентный комплекс и безбелковую жидкость, отличающийся тем, что нормализацию молока осуществляют по жиру до массовой доли 5-8%, пастеризацию смеси при 75-85°C без выдержки с последующим охлаждением до температуры 30-60°C, разделение полученной системы путем введения коллоидного раствора хитозана в количестве 16-20% к ее массе, перемешивание, выдержку в течение 15-60 мин и отделение образовавшегося белково-жирового комплекса.
(см. патент РФ №2207001 C2)
Известен способ выделения белковых веществ из молочной сыворотки. Использование: в молочной промышленности при производстве белковых концентратов. Сущность изобретения: в молочную сыворотку при 15-20°C вводят хитозан в количестве 0,25-1,0% от массы сыворотки, смесь перемешивают и выдерживают в течение 25-30 мин.
(см. патент РФ №2031598 C1)
Известен способ выделения белковых веществ из молочного сырья, который включает введение в молочную сыворотку реагента на основе хитозана, приготовленного на молочной сыворотке.
(см. патент РФ №2295251 C1)
Недостатком этих способов является то, что в выбранных условиях хитозан связывает белки молочной сыворотки неизбирательно, что не позволяет получать продукты с пониженной аллергенностью.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за прототип, является способ обработки концентрата сывороточных белков раствором хитозана с целью селективного связывания бета-лактоглобулина, наиболее аллергенного компонента молочной сыворотки, по которому хитозан растворяют в 2% уксусной кислоте, а для разрушения комплекса хитозан-белок используют 0,3 М раствор карбоната натрия.
(ж. Биотехнология, 2011, №1, с.34-41).
Недостатками прототипа являются длительное время растворения хитозана в уксусной кислоте и неудовлетворительные органолептические свойства обработанной молочной сыворотки, обусловленные остающимся в сыворотке уксуснокислым натрием. Кроме того, регенерация хитозана солевым раствором возможна только в случае обработки концентрата сывороточных белков, но не обеспечивает эффективной десорбции липидов, которые присутствуют в молочной сыворотке и также связываются хитозаном.
Задачей изобретения является создание способа обработки молочного сырья, обеспечивающего селективное удаление бета-лактоглобулина из молочной сыворотки и высокую степень регенерации хитозана при сохранении его сорбционных свойств, обеспечивая при этом получение молочных продуктов с пониженной аллергенностью.
Задача решена путем создания способа обработки молочного сырья, включающая приготовление раствора хитозана, смешивание его с молочной сывороткой, отделение осадка от сыворотки с последующей регенерацией хитозана, отличающегося, согласно изобретению, тем, что перед смешиванием молочной сыворотки с раствором хитозана ее подвергают предварительной деминерализации с помощью ионообменных смол или с помощью обратно-осмотического процесса.
Целесообразно также регенерацию хитозана осуществлять 0,1%-ным водным раствором NaOH.
Согласно изобретению, решена задача создания эффективного способа удаления бета-лактоглобулина из молочной сыворотки путем образования его нерастворимого комплекса с хитозаном, позволяющая получить молочную сыворотку для использования при производстве функциональных молочных продуктов с пониженной аллергенностью.
При этом хитозан регенерируется путем разрушения комплекса и возвращается в процесс.
Это достигается тем, что в предлагаемом способе обработки молочного сырья с целью снижения его аллергенности, включающем осаждение бета-лактоглобулина раствором хитозана и последующую регенерацию хитозана, в отличие от прототипа, исходная молочная сыворотка подвергается предварительной деминерализации, в качестве растворителя хитозана используют молочную кислоту, а для регенерации хитозана применяют щелочной раствор.
Молочная сыворотка подвергается деминерализации для снижения ионной силы раствора, что обеспечивает селективное связывание бета-лактоглобулина хитозаном. Деминерализация может осуществляться или с помощью ионообменных смол, или с помощью обратно-осмотического процесса.
Способ осуществляют следующим образом.
Хитозан в количестве 15 г растворяют в 1,0-2,5 л 0,7%-1,5%-ном водном растворе молочной кислоты, доводят pH до 6,0-6,2 добавлением 10,0-11,5 мл 3 М раствора NaOH. Приготовленный раствор хитозана добавляют к 10,0 л предварительно деминерализованной, с помощью ионообменных смол или с помощью обратно-осмотического процесса, молочной сыворотке и перемешивают 20-40 мин.
Для регенерации хитозана после сепарирования суспензии осадок, представляющий собой комплекс хитозана, бета-лактоглобулина и липидов, диспергируют в 0,1% водном растворе NaOH и перемешивают 20-40 мин. После сепарирования осадок диспергируют в воде, перемешивают 20 мин для удаления избытка щелочи и остатков белка и липидов и направляют на третий сепаратор. Полученный осадок хитозана диспергируют в 1% молочной кислоте и направляют в емкость приготовления раствора хитозана.
При реализации изобретения достигается технический результат, заключающийся в том, что посредством предварительной деминерализации молочного сырья повышают эффективность связывания бета-лактоглобулина хитозаном из молочной сыворотки. Растворение хитозана в молочной кислоте, в отличие от уксусной, позволяет сократить в 2 раза время растворения хитозана и улучшить органолептические свойства обработанной молочной сыворотки.
Регенерацию хитозана осуществляют не солевым раствором, а щелочным, что обусловлено присутствием в молочной сыворотке, в отличие от концентрата сывороточных белков, липидов, которые также эффективно связываются хитозаном.
Предложенный способ был реализован в лабораторных условиях.
Заявленный способ поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Осаждение лактоглобулина.
15 г хитозана (мол. масса 200-600 кДа, степень дезацетилирования 75-90%) растворяют в 1,5 л 1%-ном водном растворе молочной кислоты, доводят pH до 6,0-6,2 добавлением 10,25 мл 3 М раствора NaOH и добавляют к 10 л предварительно деминерализованной, с помощью ионообменных смол или с помощью обратно-осмотического процесса, молочной сыворотки. Соотношение хитозан/суммарный белок (в/в 1,5-2 к 8). Суспензию перемешивают в течение 30 мин и направляют на сепаратор.
Регенерация хитозана.
100 г осадка после сепаратора диспергируют в 10 л 0,1% водного раствора NaOH и перемешивают 30 мин. После этого осадок отделяют с помощью сепаратора, осадок диспергируют в 25 л воды, перемешивают 20 мин и направляют на третий сепаратор. Полученный осадок диспергируют в 1% молочной кислоте и направляют в емкость приготовления хитозана.
Пример 2.
Осаждение лактоглобулина.
15 г хитозана (мол. масса 200-600 кДа, степень дезацетилирования 75-90%) растворяют в 2,5 л 0,7%-ном водном растворе молочной кислоты, доводят pH до 6,0-6,2 добавлением 11,5 мл 3 М раствора NaOH и добавляют к 10 л предварительно деминерализованной, с помощью ионообменных смол или с помощью обратно-осмотического процесса, молочной сыворотки. Соотношение хитозан/суммарный белок (в/в 1,5-2 к 8). Суспензию перемешивают в течение 30 мин и направляют на сепаратор.
Регенерация хитозана.
100 г осадка после сепаратора диспергируют в 10 л 0,1% водного раствора NaOH и перемешивают 30 мин. После этого осадок отделяют с помощью сепаратора, осадок диспергируют в 25 л воды, перемешивают 20 мин и направляют на третий сепаратор. Полученный осадок диспергируют в 1% молочной кислоте и направляют в емкость приготовления хитозана.
Пример 3.
Осаждение лактоглобулина.
15 г хитозана (мол. масса 200-600 кДа, степень дезацетилирования 75-90%) растворяют в 1 л 1,5%-ном водном растворе молочной кислоты, доводят pH до 6,0-6,2 добавлением 10 мл 3 М раствора NaOH и добавляют к 10 л предварительно деминерализованной, с помощью ионообменных смол или с помощью обратно-осмотического процесса, молочной сыворотки. Соотношение хитозан/суммарный белок (в/в 1,5-2 к 8). Суспензию перемешивают в течение 30 мин и направляют на сепаратор.
Регенерация хитозана.
100 г осадка после сепаратора диспергируют в 10 л 0,1% водного раствора NaOH и перемешивают 30 мин. После этого осадок отделяют с помощью сепаратора, осадок диспергируют в 25 л воды, перемешивают 20 мин и направляют на третий сепаратор. Полученный осадок диспергируют в 1% молочной кислоте и направляют в емкость приготовления хитозана.