Способ обработки молочной сыворотки
WHEY TREATMENT METHOD

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при переработке молочной сыворотки для выделения белковых веществ, за счет чего происходит осветление молочной сыворотки.
Известен способ выделения белковых веществ из молочной сыворотки путем введения в нее в качестве комплексообразователя хитозана (см. патент РФ N 2031598, МПК А23J1/20, 1985). Молочную сыворотку после сепарирования подают в резервуар и при необходимости подкисляют до значения pH 4-5 заранее подготовленной кислой сывороткой. В сыворотку вносят приготовленный раствор гель-хитозана в количестве 0,25-1,0% от массы сыворотки. Температуру осаждения белков поддерживают в интервале 15-20ºC. Смесь тщательно перемешивают и выдерживают в течение 25-30 мин. Образовавшиеся хлопья белка, представляющие собой комплекс белок- хитозан, отделяют одним из известных способов, а осветленную сыворотку направляют на дальнейшую переработку (на молочный сахар, на выработку напитков и т.д.).
Недостатком данного способа является использование хитозана, который не является распространенной пищевой добавкой и имеет высокую стоимость, обусловленную трудоемкой технологией его получения, а также дополнительная стадия приготовления гель-хитозана.
В качестве ближайшего аналога принят способ обработки молочной сыворотки путем введения в нее пектина в количестве 0,25-2,0% от массы сыворотки, смесь перемешивают и выдерживают при 15-30ºC в течение 30-35 мин, при рН 4,0-5,0 с последующим разделением полученной смеси на осветленную сыворотку и на белково-полисахаридный комплекс (см. патент РФ N 2134992, МПК A23J 1/20, A23C 21/00, 1999).
Недостатком ближайшего аналога является наличие у готового продукта специфического кисломолочного запаха и привкуса, что существенно сужает область применения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка экономичного способа обработки молочной сыворотки при сохранении всех ее полезных свойств.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в устранении специфического сывороточного запаха и кисломолочного привкуса готового продукта, придании фруктового аромата, повышении его биологической ценности при обеспечении высокой эффективности осветления молочной сыворотки.
Поставленная задача решается тем, что в способе обработки молочной сыворотки, при котором в молочную сыворотку температурой 20-25°С вводят пектин, полученную смесь перемешивают и выдерживают в течение 30 мин при рН 4,0-4,5, с последующим разделением полученной смеси на осветленную сыворотку и на белково-полисахаридный комплекс, в молочную сыворотку вводят пектинсодержащее сырье в виде кожуры апельсина в количестве 0,5-3,0% от массы сыворотки.
Кроме того, используют апельсин сладких сортов.
Кроме того, кожуру апельсина измельчают до крупности 2-3 мм.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак используют «пектинсодержащее сырье в виде кожуры апельсина» и признаки зависимых пунктов формулы приводят к следующим эффектам.
1. Достаточно высокое содержание комплексообразователя в пектинсодержащем сырье для эффективного осаждения белковых веществ (в 100 г кожуры апельсина содержится до 13,5 г пектина).
Кожура цитрусовых имеет пористую структуру, что позволяет капиллярно адсорбировать клетчатке и пектиновым веществам, находящимися в ней, водорастворимые в молочной сыворотке белковые взвеси, так как белок активно взаимодействует с полисахаридами.
Также добавление кожуры апельсина (в отличие от жмыха или мякоти) в молочную сыворотку не увеличивает ее кислотность.
2. Упрощение и удешевление технологии, поскольку из вторичного продукта переработки цитрусовых, полученного после отжима натурального сока, не нужно отдельно выделять пектин.
3. Повышение биологической ценности готового продукта.
В процессе обработки не подвергают воздействию высоких температур, в результате полезные вещества из кожуры апельсина переходят в готовый продукт при сохранении всех полезных свойств молочной сыворотки.
Увеличивается содержание растворимого пектина, который является прекрасным адсорбентом, удаляя из организма продукты неполного протеолиза, а также частично сыворотка обогащается минеральными веществами из кожуры апельсина, сведения о которых приведены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание минеральных веществ в кожуре апельсина
Название, единица измерения
Содержание в 100 г кожуры апельсина
Макроэлементы:
калий, мг
212
кальций, мг
161
магний, мг
22
фосфор, мг
21
Микроэлементы:
железо, мг
0,8
цинк, мг
0,25
Творожная сыворотка - это молочная сыворотка, которую получают в следствии свертывания молока в ходе сбраживания молочнокислыми бактериями лактозы. Ее состав имеет возможность колебаться исходя из жирности и метода получения творога.
Степень перехода основных компонентов молока от первоначального его содержания в сыворотку следующая (%): сухие вещества – 50,8; белки – 27,0, в том числе казеин – 5,6, сывороточные белки – 95,2; лактоза – 96,0; жир – 8,5; минеральные вещества – 79,2; молочная кислота – 74,5; витамины водорастворимые – 86,5; витамины жирорастворимые – 8,0.
Минеральные вещества в основном представлены калием, кальцием, фосфором и магнием, в основном одновалентными соединениями, т.к. двухвалентные остаются в твороге. Сыворотка богата всем набором витаминов группы В, а также витаминами РР, С, Е.
Творожная сыворотка обладает лечебными и функциональными свойствами. Еще с древнейших времен ее использовали как косметическое средство. Косметологи, проводившие научные исследования, подтвердили, что сыворотка – ценный источник биологически активных субстанций и ее применение в косметике очень перспективно. Так как она малокалорийна, способна возбуждать секрецию пищеварительных желез и применяется, в связи с этим, в лечении гастритов с низкой кислотностью, особенно у пожилых людей. Благодаря своим регенерирующим свойствам и проявлению антиоксидантной активности, творожная сыворотка способна замедлять процесс старения. Ценные аминокислоты, входящие в состав сыворотки, очень необходимы нашему организму, потому как участвуют в кроветворении и белковом обмене. Сыворотка способна очищать кишечник, нормализовать микрофлору, устранять гнилостные процессы, выводить шлаки с токсинами, а также стимулировать работу почек и печени. Для кровеносной системы польза сыворотки велика, ее необходимо применять для профилактики атеросклероза, а также при гипертонии и ишемической болезни сердца. На весь организм в целом творожная сыворотка оказывает успокаивающий и общеукрепляющий эффект.
4. Придание готовому продукту приятного цитрусового аромата.
Признак используют «пектинсодержащее сырье... в количестве 0,5-3,0% от массы сыворотки» описывает оптимальное количество пектинсодержащего сырья.
Заявляемый способ осуществляют по стандартной технологии на стандартном оборудовании.
На начальном этапе производят подготовку исходного сырья.
Творожную молочную сыворотку при необходимости подкисляют до pH 4,0-4,5 заранее подготовленной кислой сывороткой или молочной кислотой.
Апельсины сладких сортов (например «Навель», «Валенсия») подготавливают и снимают с них кожуру, либо используют вторичный продукт переработки цитрусовых, полученный после отжима натурального сока.
Кожуру апельсина измельчают до крупности 2-3 мм.
В творожную молочную сыворотку с температурой 20-25°С вносят измельченную кожуру апельсина в количестве 0,5-3,0% от массы сыворотки, тщательно перемешивают и выдерживают 30 минут.
После чего полученную смесь фильтруют для ее разделения на осветленную сыворотку и белково-полисахаридный комплекс.
Очищенную от белков творожную молочную сыворотку можно использовать для производства напитков.
Заявляемый способ иллюстрируется примерами.
Пример 1.
TM
В колбу вместимостью 200 мл вносят 100 г сыворотки с температурой 21°C и рН 4,3 и 0,5 г (0,5% от массы сыворотки) кожуры апельсина, измельченной до крупности 2 мм и содержащей 0,07% пектина, тщательно перемешивают и выдерживают 30 мин. После чего сыворотку фильтруют. Коэффициент прозрачности обработанной сыворотки (), определяемый на спектрофотометре, при этом составляет 40 ед.
TM
Пример 2. В колбу вместимостью 200 мл вносят 100 г сыворотки с температурой 22°C и рН 4,3 и 1 г (1% от массы сыворотки) кожуры апельсина, измельченной до крупности 2,5 мм и содержащей 0,15% пектина, тщательно перемешивают и выдерживают 30 мин. После чего сыворотку фильтруют. Коэффициент прозрачности обработанной сыворотки () при этом составляет 42 ед.
TM
Пример 3. В колбу вместимостью 200 мл вносят 100 г сыворотки с температурой 24°C и рН 4,0 и 1,5 г (1,5% от массы сыворотки) кожуры апельсина, измельченной до крупности 3 мм и содержащей 0,23% пектина, тщательно перемешивают и выдерживают 30 мин. После чего сыворотку фильтруют. Коэффициент прозрачности обработанной сыворотки () при этом составляет 45 ед.
TM
Пример 4. В колбу вместимостью 200 мл вносят 100 г сыворотки с температурой 20°C и рН 4,3 и 2 г (2% от массы сыворотки) кожуры апельсина, измельченной до крупности 2 мм и содержащей 0,30% пектина, тщательно перемешивают и выдерживают 30 мин. После чего сыворотку фильтруют. Коэффициент прозрачности обработанной сыворотки () при этом составляет 55 ед.
TM
Пример 5. В колбу вместимостью 200 мл вносят 100 г сыворотки с температурой 25°C и рН 4,3 и 2,5 г (2,5% от массы сыворотки) кожуры апельсина, измельченной до крупности 3 мм и содержащей 0,38% пектина, тщательно перемешивают и выдерживают 30 мин. После чего сыворотку фильтруют. Коэффициент прозрачности обработанной сыворотки () при этом составляет 69 ед.
TM
Пример 6. В колбу вместимостью 200 мл вносят 100 г сыворотки с температурой 23°C и рН 4,5 и 3 г (3% от массы сыворотки) кожуры апельсина, измельченной до крупности 2,5 мм и содержащей 0,46% пектина, тщательно перемешивают и выдерживают 30 мин. После чего сыворотку фильтруют. Коэффициент прозрачности обработанной сыворотки () при этом составляет 48 ед.
Полученные образцы на вид прозрачны, без опалесцентности, бледно-соломенного цвета, с преобладающим цитрусовым ароматом.
Проведенные исследования показывают, что коэффициент прозрачности сыворотки, обработанной с помощью кожуры апельсина, выше на 43,1% в сравнении с коэффициентом прозрачности сыворотки, осветленной чистым яблочным пектином.
TM
Оптимальное количество вносимой кожуры апельсина сладких сортов составляет 2,5% от массы сыворотки. При этом достигается максимальный коэффициент прозрачности творожной сыворотки () - 69 ед. Внесение более 2,5% пектиносодержащего сырья не приводит к повышению эффективности осветления сыворотки. Увеличение времени выдержки свыше 30 мин также не оказывает влияния на эффективность осветления творожной сыворотки, оптимальной температурой процесса осаждения является 25°C.