Молочный продукт и способ его получения

 

Изобретение используется в молочной промышленности и предназначено для производства молочного продукта. Молочный продукт содержит сепарированное молоко, концентрированное ультрафильтрацией или микрофильтрацией до содержания 20 - 30 мас.% нежировых сухих веществ и до 15 мас.% жиров из расчета от массы продукта и лактозу. Лактозу вносят в количестве, соответствующем количеству сухого вещества в концентрате с последующим перемешиванием полученной смеси. Полученную смесь подвергают сушке распылением или методом сублимации. Изобретение позволяет улучшить органолептические и диетические характеристики продукта. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 3 табл.

Целью настоящего изобретения являются молочная композиция и способ получения такой композиции.

Сгущенное молоко (без сахара) отличается относительно высокой концентрацией минералов, присутствующих в его растворимой фазе, в частности ионов, не связанных с мицеллой казеина, таких как катионы натрия и калия, и анионов, таких как хлорид и некоторые фосфаты и цитраты.

До настоящего времени, в частности, делались попытки стабилизировать сгущенное молоко в ходе технологического процесса концентрирования выпариванием посредством добавления в него стабилизирующих солей, таких как цитраты и фосфаты, для защиты протеинов в течение тепловой обработки для консервирования, и чтобы избежать загущения и разделения фаз при хранении.

Эти соли, дополнительно увеличивая долю минералов, не связанных с мицеллой, оказывают эффект ухудшения органолептических качеств молока, в частности его вкуса. В добавление, тепловая обработка способствует стабилизации сгущенного молока, но влияет на его вкус и белизну.

Известен способ, например, из патента Франции А-2644983, А 23 С 3/037, получения жидкой композиции, в котором используют микрофильтрацию или ультрафильтрацию сепарированного молока для того, чтобы получить на основе остатка с пониженным содержанием лактозы композицию, в которой лактоза заменена немолочным сахаром, например фруктозой или глюкозой. Общий состав этого продукта уже не является тем же самым, что состав молока.

Целью изобретения является разработка молочной композиции, приближающейся к молоку, на основе натуральных компонентов молока, органолептические и диетические характеристики которой заметно улучшены в сравнении со сгущенным молоком.

Композиция в соответствии с изобретением отличается тем, что она содержит, в расчете на массу обезжиренных твердых веществ, 33-36% протеина, 48-58% лактозы и 3-5% минералов, и тем, что среди минералов содержание кальция составляет 75-100% от содержания в молоке, содержание фосфора 50-75% от содержания в молоке, содержание как натрия, так и калия составляет 5-20% от их содержания в молоке, а содержание цитрата составляет 10-30% содержания в молоке.

В вышеприведенном определении изобретения и в оставшемся описании процентные концентрации и содержания получали из анализа веществ обычными методами анализа, применяемыми для молока.

В объеме данного изобретения молоко может быть получено от любой самки млекопитающего, дающей молоко, например от крупного рогатого скота, коз или овец.

Композиции в соответствии с изобретением может быть в концентрированной жидкой форме, например, с 20-30 мас.% обезжиренных сухих веществ, или быть разбавленной в большей или меньшей степени водой или водной жидкостью. Она может содержать до 15 мас.% жиров. Она может также быть в форме порошка после сушки, например распылительной сушки, предназначенного для восстановления в жидкую форму путем добавления воды или водной жидкости.

Было установлено, что композиция в соответствии с изобретением имеет замечательные органолептические свойства, отличающиеся повышенной гладкостью и чистым свежим вкусом в сравнении с молоком и особенно в сравнении со сгущенным молоком, а также повышенную белизну в сравнении со сгущенным молоком.

В добавление к этому она обладает в концентрированной форме замечательной устойчивостью при хранении, без осаждения солей, например цитрата кальция.

Изобретение также касается способа получения вышеуказанной композиции, отличающегося тем, что сепарированное молоко концентрируют ультрафильтрацией или микрофильтрацией в 3-6 раз по объему, и тем, что в ретентате (удерживаемой фазе) растворяют количество лактозы, соответствующее приблизительно по массе количеству сухого вещества в ретентате. Предпочтительно исходное сепарированное молоко пастеризуют.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения вышеуказанную жидкую смесь высушивают, например, путем распылительной сушки или сублимационной сушки.

Во втором варианте осуществления способа жидкий концентрат смешивают с предварительно стерилизованными сливками, смесь гомогенизируют и затем герметически упаковывают в контейнеры, а контейнеры стерилизуют, например, в автоклаве.

В предпочтительном варианте осуществления способа, согласно изобретению, ретентат и водный раствор лактозы стерилизуют отдельно, ретентат и раствор лактозы асептически смешивают, добавляют туда предварительно стерилизованный молочный жир и смесь гомогенизируют и асептически упаковывают в контейнеры.

При применении смесь подвергают постстерилизации и в умеренных условиях нагревания до асептической упаковки в контейнеры.

В качестве одного из вариантов операций после гомогенизации гомогенизируемую смесь можно упаковать в контейнеры, которые герметически закрывают и затем стерилизуют в умеренных условиях нагрева, например, в автоклаве.

В способе изобретения предпочтительно концентрировать предварительно пастеризованное сепарированное молоко, используя микрофильтрацию на минеральных мембранах, предпочтительно имеющих пористость приблизительно 0,1-0,2 микрон.

Для этой операции можно также использовать ультрафильтрацию, но предпочтение в данном случае отдается микрофильтрации, которая способствует лучшей скорости проникновения и более высокой концентрации, чем та, что достигается ультрафильтрацией (например, до шести раз по объему).

В отличие от ультрафильтрации, которая допускает удерживание сывороточных белков молока, микрофильтрация в основном удаляет их. В особенно предпочтительном варианте способа микрофильтрацию продолжают операцией промывки или диафильтрации, при постоянном объеме деминерализованной воды, приблизительно в три раза превышающем объем ретентата.

Цель этой операции заключается в дополнительном снижении минералов, не связанных с мицеллой казеина, в частности катионов натрия и калия. После диафильтрации предпочтительно проводить концентрирование еще раз, например, до тех пор, пока не будет получено содержание сухого вещества приблизительно 20 мас.%.

Может оказаться желательным удержать некоторые из сывороточных протеинов в ретентате при использовании микрофильтрации с целью увеличения доли сухого вещества белкового происхождения. Чтобы сделать это, исходное сепарированное молоко подвергают тепловой обработке при относительно суровых условиях, при температуре 90-140^oC и в течение периода 20 с - 10 мин, причем самая высокая температура соответствует кратчайшему периоду, и наоборот. Эта обработка приводит к агрегации сывороточных белков и удержанию агрегатов.

Растворенное вещество микрофильтрации или ультрафильтрации представляет полезный сырьевой материал, который можно деминерализовать, например, с помощью ионного обмена и/или электродиализом для того, чтобы его можно было использовать, например, в продуктах для детей.

При получении в результате микрофильтрации это растворенное вещество также имеет преимущество в низком содержании микробов.

Как упоминалось выше, предпочтительным является способ, в котором ретентат и лактозу стерилизуют отдельно друг от друга. Для этого ретентат предпочтительно стерилизуют ультравысокой температурой (UHT), при 120-150^oC и предпочтительно 130-140^oC. Стерилизация происходит путем выдерживания при этой температуре в течение 15-60 с. Лактозу растворяют в горячей деминерализованной воде при наибольшей возможной концентрации, например при насыщении.

Стерилизацию лактозы проводят при температуре и в течение периода, сравнимых с применяемыми для ретентата, что приводит к тому, что вся лактоза, остающаяся в суспензии, растворяется. Этот раствор лактозы, который стерилизован, поддерживают при температуре 50^oC или больше и смешивают с ретентатом, предпочтительно при 50-60^oC, чтобы предотвратить перекристаллизацию лактозы до и в течение смешивания.

Предпочтительно подгоняют pH (измеренное при 50-60^oC), если необходимо, до значения pH>6,8, например, посредством добавления водного раствора гидроксида кальция.

После добавления предварительно стерилизованного молочного жира в форме масла или крема предпочтительно проводят последующую гомогенизацию при 50-55^oC в две стадии, например, при давлении 10-30 МПа для первой стадии и 2,5-5 МПа - для второй стадии.

Какой бы ни был вариант постстерилизационной стадии, например, посредством UHT или в автоклаве, применяемые условия соответствуют умеренной тепловой обработке, предпочтительно, в случае UHT обработки при 135-145^oC в течение 3-5 с, например, при примерно 140^oC в течение 3 с, или 120-125^oC в течение 1-3 мин, и, например, при приблизительно 121^oC в течение 2 мин в случае обработки в автоклаве.

Возможно использовать и мягкие условия обработки, поскольку микроорганизмы были полностью инактивированы в течение относительно суровой стерилизационной обработки ретентата и лактозы. В этом способе эффект реакции Мейларда минимизирован.

Полученная молочная композиция представляет собой основу, отличающуюся превосходной однородностью и вкусом для таких продуктов, как концентраты, десерты и кулинарные или диетические продукты, например, с низким содержанием натрия.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение, части и процентные содержания в них приведены по массе, если не указано иначе.

Пример 1. 250 кг сепарированного молока пастеризовали при 72^oC в течение 14 с и затем подвергали тангенциальной микрофильтрации на установке Техсеп C 151 (Techsep S 151), снабженной мембранами Карбосеп M 14 (Carbosep M 14) с общей площадью поверхности 3,2 м².

Операцию проводили при 50^oC до тех пор, пока объемное соотношение молоко/ретентат не стало равным 6. На этой стадии содержание сухих веществ ретентата составило 24%, а скорость проникновения составляла 1/3 от первоначального значения. Затем его содержание сухих веществ доводили до 20% и добавляли лактозу из расчета 2 кг лактозы на 10 кг ретентата. Смесь перемешивали при 50^oC до тех пор, пока лактоза не растворялась полностью, и затем высушивали сублимационной сушкой.

Полученный порошок имел состав, указанный в табл. 1 ниже, в сравнении с составом сепарированного молока, выраженным в виде процентного отношения от общего твердого вещества (включая остаточное влагосодержание).

После добавления деминерализованной воды для того, чтобы получить 48 г лактозы/кг, жидкую композицию, полученную из порошка, испытывали органолептически, сравнивая с пастеризованным сепарированным молоком с тем же содержанием лактозы и с сепарированным молочным порошком, высушенным распылительной сушкой при низкой температуре и разведенным водой, с тем же содержанием лактозы.

Несколько дегустаторов установили, что композиция, согласно изобретению, имела однородность и вкус, которые были гораздо более приятными, чем у пастеризованного или рекомбинированного сепарированного молока.

Пример 2. Получали композицию, содержащую 23% обезжиренных твердых веществ и 10% жира, путем гомогенизирования соответствующих количеств смеси ретентат/лактоза примера 1 и сливок, стерилизованных UHT, имеющих 35% содержание жира, и затем стерилизации гомогенизированного продукта в автоклаве.

Испытание на вкус полученной композиции показало, что она была более однородной, чем обычно сгущенное молоко с теми же пропорциями обезжиренных твердых веществ и жиров, даже более заметно, чем в случае не концентрированного молока.

Пример 3. 250 л сепарированного молока пастеризовали при 72^oC в течение 14 с и концентрировали микрофильтрацией, как в примере 1 до тех пор, пока не получали объемное соотношение молоко/ретентат, равное 3.

На этой стадии проводили диафильтрацию ретентата на основе деминерализованной воды до получения 250 л растворенного вещества. Затем введение деминерализованной воды прекращали и затем ретентат концентрировали до конечного объема 40 л.

После добавления лактозы в соотношении твердых веществ ретентата к твердой лактозе как 0,442 к 0,558, до полного растворения лактозы, смесь высушивали распылительной сушкой.

Полученный порошок имел состав, приведенный в табл. 2 ниже.

После добавления воды, как в примере 1, и после добавления сливок, как в примере 2, соответственно, жидкая композиция, полученная из порошка, имела однородность и вкус гораздо более приятные, чем из пастеризованного или рекомбинированного сепарированного молока с тем же содержанием обезжиренных твердых веществ и цельного молока с теми же содержаниями обезжиренных твердых веществ и жира, соответственно.

Пример 4. 250 л сепарированного молока подвергали тепловой обработке при 135^oC в течение 21 с в UHT установке.

Эта обработка привела к почти полной денатурации сывороточных протеинов. Затем проводили микрофильтрацию с диафильтрацией таким образом обработанного молока, как в примере 3, и затем ретентат концентрировали до 1/6 от первоначального объема молока.

Анализ итоговых белков, содержавшихся в ретентате, показал, что было получено 6,11 кг белков, в то время как способом примера 3 было получено 5,65 кг белков.

Из этого можно сделать вывод, что сохранение сывороточных белков было заметно улучшено тепловой обработкой молок.

Затем подгоняли содержание лактозы, и затем смесь высушивали, как указано в примере 3.

Полученный порошок имел состав, приведенный в табл. 3 ниже.

После добавления воды, как в примере 1, и добавления сливок, как в примере 2, соответственно, жидкая композиция, полученная из порошка, имела те же самые однородность и вкус, как и композиции по примерам 1, 2 и 3. Это означает, что присутствие денатурированных сывороточных белков в ретентате никоим образом не влияет на органолептические качества композиций, а выход белка, более того, увеличивается.

Пример 5. Сепарированное молоко пастеризовали при 72^oC в течение 15 с и затем концентрировали микрофильтрацией на минеральной мембране с номинальным размером пор 0,2 микрон до тех пор, пока объем ретентата не становился равным 1/6 от объема введенного молока.

Затем проводили диафильтрацию ретентата при постоянном объеме 3-кратным объемом деминерализованной воды и затем его концентрировали до 20% содержания сухих веществ. Затем ретентат стерилизовали при 135^oC в течение 20 с посредством UHT и его помещали в стерильный чан.

Отдельно, в деминерализованной воде растворяли лактозу при 80^oC и концентрации 60%, т.е. при максимально возможной. Лактоза полностью не растворялась, но получили ее полное растворение, когда ее затем обработали UHT при 135^oC в течение 30 с. После стерилизации лактозу хранили в стерильном чане.

Затем ретентат и лактозу асептически смешивали в пропорциях, соответствующих для 87% белков от полного содержания твердых веществ в ретентате, 40% твердых веществ ретентата к 60% твердой лактозы. Это смешивание проводили при взбалтывании при 50-60^oC.

Затем к этой смеси добавляли сливки с 35% содержанием жира, предварительно стерилизованные посредством UHT, в количестве, подходящем для получения 23% обезжиренных твердых веществ к 10% жира, при 50-55^oC.

Затем pH подгоняли до 6,8-6,9 (определяли при 50-60^oC) добавлением водной дисперсии гидроксида кальция, если смесь уже не имела это значение.

Затем смесь гомогенизировали при 50-55^oC в две стадии, первую при 15 МПа и вторую - при 3 МПа, и затем ее постстерилизовали при 140^oC в течение 5 с и асептически упаковывали в контейнеры.

Молочная композиция имела белизну 84,85 (L значение, измеренное спектрофотометрией на установке Макбет 2000) и 5,83% блокированного лизина. Для сравнения, имеющееся в продаже сгущенное молоко имеет белизну 75,49L и 36,98% блокированного лизина.

Пример 6. Проводили процесс, как и в примере 5, за исключением постстерилизации, которую проводили в автоклаве при 120^oC в течение 2 мин после упаковки продукта в герметически запечатываемые контейнеры.

Молочная композиция имела белизну 80,77L и 13,84% блокированного лизина.

Формула изобретения

1. Молочный продукт, включающий сепарированное молоко, концентрированное ультрафильтрацией или микрофильтрацией, а также лактозу, отличающийся тем, что концентрирование молока ведут до содержания 20 - 30 мас.% нежировых сухих веществ и до 15 мас.% жиров из расчета от массы продукта.

2. Продукт по п.1, отличающийся тем, что концентрированный продукт после его смешивания с лактозой высушивают с получением смеси следующего состава в процентах от массы нежировых сухих веществ: Белок - 33 - 36 Лактоза - 48 - 58 Минеральные вещества - 3 - 5 в том числе от содержания в молоке: Кальция - 75 - 100 Фосфора - 50 - 75 Натрия - 5 - 20 Калия - 5 - 20
Цитрата - 10 - 30
3. Продукт по п.2, отличающийся тем, что его восстанавливают в жидкую форму посредством добавления воды или водной жидкости.

4. Способ получения молочного продукта, предусматривающий сепарирование молока, термическую обработку, концентрирование его ультрафильтрацией или микрофильтрацией с получением концентрата, внесение лактозы и перемешивание полученной смеси, отличающийся тем, что молоко концентрируют в 3 - 6 раз по объему, а лактозу вносят в количестве, соответствующем количеству сухого вещества в концентрате.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после перемешивания полученную смесь подвергают сушке распылением или методом сублимации.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в полученную смесь вносят предварительно стерилизованные сливки с последующей гомогенизацией смеси и герметичной упаковкой в контейнеры.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что лактозу используют в сухом виде или в виде водного раствора.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что термическую обработку проводят стерилизацией, при этом концентрат и водный раствор лактозы стерилизуют отдельно и смешивают асептически, добавляют предварительно стерилизованный молочный жир и затем смесь гомогенизируют и асептически упаковывают в контейнеры.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что термическую обработку проводят стерилизацией, при этом концентрат и водный раствор лактозы стерилизуют отдельно и смешивают асептически, добавляют к ним предварительно стерилизованный молочный жир, затем смесь гомогенизируют и упаковывают в контейнеры, которые герметично закрывают и стерилизуют.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед упаковкой смесь стерилизуют методом UHT при температуре 135 - 145^oС в течение 3 - 5 с.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что после упаковки смесь стерилизуют в автоклаве при 120 - 125^oС в течение 1 - 3 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1