Способ получения концентрата молочной сыворотки

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для получения концентрата молочной сыворотки. Способ получения концентрата молочной сыворотки предусматривает ее сбор, резервирование, нагревание, сепарирование, пастеризацию, трансформацию и концентрирование путем сгущения или сушки. Трансформацию сыворотки осуществляют путем электролитической активации в течение 10-15 мин одновременно в катодной камере установки с добавлением 1-5% карбамида до рН 11,5-12,5 ед. и в анодной камере до рН 1,0-2,5 ед. с последующим смешиванием обеих фракций. Способ обеспечивает повышение степени изомеризации лактозы в лактулозу и улучшение хлебопекарных свойств полученного концентрата.

 

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для получения концентрата из молочной сыворотки для хлебопекарной промышленности.

Известен способ приготовления концентрата из подсырной сыворотки (А.С. №464297, А 23 С/00, опубл. 25.03.75, бюл. №11) для хлебопечения, предусматривающий двухстадийное сгущение сыворотки и сбраживание молочного сахара в ней ацидофильной палочкой. Недостатком способа является отсутствие лактулозы и бифидогенных свойств в полученном концентрате.

Известен способ получения сиропа, содержащего производные лактозы (RU №2169776, С 13 К 5/00, А 23 С 21/00, 27.06.01). Способ предусматривает приготовление водного раствора лактозы 10-40%-ной концентрации, введение его в катодную и анодную камеры электроактиватора. В катодной камере проводят изомеризацию лактозы в лактулозу при рН 11,5-12,5 в процессе электроактивирования раствора, а в анодной камере осуществляют гидролиз лактозы при рН 1,0-3,0 до образования галактозы и глюкозы. Полученный гидролизат сгущают в смеси с изомеризованным раствором или отдельно от него с последующей кристаллизацией лактозы и отделением кристаллов последней от сиропа. Способ обеспечивает возможность получения сиропа, содержащего лактулозу, глюкозу и галактозу, и совместное использование католитной и анолитной фракции. Недостатками данного способа является то, что используется дорогостоящее сырье (молочный сахар) и достигается недостаточно высокая степень изомеризации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ производства сухой молочной сыворотки, содержащей лактулозу и обладающей бифидогенными свойствами (RU №2098977, А 23 С 21/10, 20.12.97). Способ предусматривает ее сбор, нагревание, сепарирование, пастеризацию, охлаждение, сгущение и сушку сгущенной сыворотки, причем перед сгущением в молочной сыворотке проводят изомеризацию и мутаротацию лактозы путем введения в нее щелочи до достижения рН (11±0,5) ед., при температуре t (70±5)°С и термостатировании в течение τ (20±5) мин с последующей нейтрализацией кислой сывороткой.

Недостатком способа является внесение в молочную сыворотку химического реагента (щелочи) в качестве катализатора, который в дальнейшем необходимо удалять, применяя деминерализацию или другие способы, требующие использования сложного специального оборудования. Кроме того, в такой сыворотке отсутствуют вещества, являющиеся улучшителями для хлебопечения.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении степени изомеризации лактозы в лактулозу и улучшении хлебопекарных свойств получаемого концентрата.

Для этого в предложенном способе получения концентрата молочной сыворотки, предусматривающем ее сбор, резервирование, нагревание, сепарирование, пастеризацию, трансформацию и концентрирование путем сгущения или сушки, трансформацию сыворотки осуществляют путем электролитической активации в течение 10-15 мин одновременно в катодной камере установки с добавлением 1-5% карбамида до рН 11,5-12,5 ед. и в анодной камере до рН 1,0-2,5 ед. с последующим смешиванием обеих фракций.

Технический результат достигается следующим образом. Проводят сбор и резервирование молочной сыворотки, ее нагревание, сепарирование, пастеризацию, охлаждение и резервирование, т.е. обычные операции подготовки сыворотки к последующей обработке. После этого молочную сыворотку подогревают до температуры (80±5)°С и вводят в катодную и анодную камеру электроактивационной установки одновременно, причем в катодную фракцию добавляют карбамид в количестве 1-5% от массы сыворотки, после чего подвергают электроактивации в течение 10-15 мин.

В обеих камерах лактоза молочной сыворотки подвергается трансформации. В катодной камере рН достигает значений 11,5-12,5, при которых создаются оптимальные условия для реакции изомеризации и превращения лактозы в лактулозу. Причем степень изомеризации повышается на 5-10% за счет протекания реакций образования лактулозы одновременно по двум механизмам, известным в химии углеводов: первый - это так называемая LA-трансформация альдозы (лактозы) в кетозу (лактулозу) в щелочной среде, возникающей при накоплении акцепторов протонов (ОН^--групп) в катодной камере за счет протекания электрохимических реакций. Второй - перегруппировка Амадори, при которой лактоза реагирует с аминами (в данном случае с карбамидом) с образованием лактозиламина, который затем подвергается перегруппировке и превращается в лактулозиламин, распадающийся до лактулозы и исходного амина (карбамида). Карбамид в количестве 1-5% позволяет повысить степень изомеризации лактозы в лактулозу и улучшить хлебопекарные свойства получаемого концентрата, т.к. применяется в хлебопекарной промышленности как улучшитель-текстуратор. Снижение концентрации менее 1% карбамида приводит к уменьшению степени изомеризации лактозы в лактулозу, повышение не приводит к существенному увеличению степени изомеризации и удорожает производство. Процесс образования лактулозы в предлагаемом способе ускоряется на 5-10 мин по сравнению с реагентным щелочным способом за счет увеличения энергии активации химической реакции изомеризации лактозы в лактулозу, протекающей при электрообработке. Время накопления необходимого уровня рН 11,5-12,5 ед. для изомеризации сокращается по сравнению со способом электроактивации 10-40%-ных растворов лактозы и достигает (1,0±0,5) мин против 10-20 мин за счет наличия значительного количества собственных минеральных солей в молочной сыворотке, являющихся активными переносчиками тока в первый момент времени электрообработки растворов.

В анодной камере рН снижается до 1,0-2,5 ед., в этих условиях происходит частичный гидролиз лактозы до глюкозы и галактозы.

После электроактивации катодная фракция сыворотки имеет щелочную реакцию, а анодная - кислую. При смешивании обеих фракций получается смесь с нейтральной или слабокислой реакцией (рН 4,5-7), при которой не идут процессы автокаталитического распада лактулозы и которая благоприятна для микрофлоры, использующейся в хлебопечении. Полученная смесь может использоваться сразу в жидком виде или подвергаться любому из способов концентрирования (сгущению или сушке) для увеличения сроков хранения и длительного сохранения свойств.

Лактулоза обладает бифидогенными свойствами. Глюкоза и галактоза - моносахара, являющиеся легкодоступным источником питания для микроорганизмов, использующихся в хлебопечении. Карбамид, остающийся в смеси в неизменном виде, является хлебопекарным улучшителем-текстуратором. Таким образом, в результате предлагаемого способа обработки сыворотки получается концентрат, обладающий свойствами хлебопекарного улучшителя-обогатителя, содержащего лактулозу, карбамид, глюкозу и галактозу.

Обработанная таким образом молочная сыворотка положительно влияет на процесс хлебопечения и обогащает хлебобулочные изделия бифидогенным фактором лактулозой.

Способ получения концентрата молочной сыворотки подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Подсырная сыворотка с титруемой кислотностью 16°Т и содержанием лактозы 4,1% из резервуара для промежуточного хранения подается в секцию регенерации пастеризационно-охладительной установки для нагревания. Затем она подается в саморазгружающийся сепаратор для очистки от жира и казеиновой пыли. Далее молочную сыворотку пастеризуют в пастеризационно-охладительной установке. Температура пастеризации 75°С. Допускается хранение пастеризованной сыворотки при температуре 6°С не более 24 часов. Для проведения процесса электроактивации сыворотку нагревают до 50-60°С, делят на две части. В часть сыворотки, предназначенную для катодной камеры добавляют 5% карбамида и перемешивают сыворотку до растворения карбамида. Заливают сыворотку в катодную и анодную камеры электроактиватора и подвергают электроактивированию при напряжении 18 В в течение 10 мин. В катодной камере уровень рН достигает 11,5 ед. и протекает реакция изомеризации лактозы в лактулозу по двум химическим механизмам. В анодной камере протекает гидролиз лактозы до галактозы и глюкозы. По окончании электроактивации рН раствора катодной камеры 9,9 ед., рН анодной фракции 1,0 ед., их смеси при соотношении 1:1 рН 4,5 ед. Далее сыворотку сгущают при t 60°C до содержания сухих веществ 65%. Получают сгущенный концентрат, в котором массовая доля лактулозы составляет 6,0%, лактозы - 13,2%, глюкозы - 3%, галактозы - 3%, карбамида - 30%.

Пример 2. Подсырную сыворотку с титруемой кислотностью 20°Т и содержанием лактозы 4,0% подвергли предварительной обработке по примеру 1. Электроактивацию сыворотки с содержанием 1% карбамида в катодной фракции проводили при следующих параметрах: напряжение U=18 В, продолжительность процесса электроактивирования 15 мин. Активная кислотность сыворотки в катодной камере достигает 12,5 ед., а по окончании процесса составила рН 9,0 ед., в анодной - 2,5 ед., в их смеси 2:1 рН 7,0. После сгущения и сушки смеси распылительным способом получили готовый сухой концентрат, в котором массовая доля лактулозы в готовом продукте составляет 14%, лактозы - 31,5%, глюкозы - 6,5%, галактозы - 6,5%, карбамида - 14%.

Способ получения концентрата молочной сыворотки, включающий сбор сыворотки, резервирование, нагревание, сепарирование, пастеризацию, трансформацию и концентрирование путем сгущения или сушки, отличающийся тем, что трансформацию сыворотки осуществляют путем электролитической активации в течение 10-15 мин одновременно в катодной камере установки с добавлением 1-5% карбамида до рН 11,5-12,5 ед. и в анодной камере до рН 1,0-2,5 ед. с последующим смешиванием обеих фракций.