RU2283584C1 - Method for milk homogenization and homogenized milk - Google Patents
Method for milk homogenization and homogenized milk Download PDFInfo
- Publication number
- RU2283584C1 RU2283584C1 RU2005108972/13A RU2005108972A RU2283584C1 RU 2283584 C1 RU2283584 C1 RU 2283584C1 RU 2005108972/13 A RU2005108972/13 A RU 2005108972/13A RU 2005108972 A RU2005108972 A RU 2005108972A RU 2283584 C1 RU2283584 C1 RU 2283584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- milk
- homogenization
- fat
- cavitation
- pressure
- Prior art date
Links
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title claims abstract description 47
- 239000008267 milk Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 235000020603 homogenised milk Nutrition 0.000 title abstract description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 10
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 10
- 235000021243 milk fat Nutrition 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 28
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 9
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 3
- 235000015155 buttermilk Nutrition 0.000 description 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 3
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 3
- 206010042928 Syringomyelia Diseases 0.000 description 2
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 2
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 2
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001788 mono and diglycerides of fatty acids Substances 0.000 description 2
- 235000019960 monoglycerides of fatty acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 2
- 101000937129 Drosophila melanogaster Cadherin-related tumor suppressor Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000014171 Milk Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010011756 Milk Proteins Proteins 0.000 description 1
- 208000008425 Protein deficiency Diseases 0.000 description 1
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N batilol Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCC(O)CO OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 235000020247 cow milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 235000014048 cultured milk product Nutrition 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical group 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- -1 hydroxyl ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002960 lipid emulsion Substances 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 235000021056 liquid food Nutrition 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 235000021239 milk protein Nutrition 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000009938 salting Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 235000008939 whole milk Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
- A23B11/00—Preservation of milk or dairy products
- A23B11/10—Preservation of milk or milk preparations
- A23B11/16—Preservation of milk or milk preparations by irradiation, e.g. by microwaves
- A23B11/162—Preservation of milk or milk preparations by irradiation, e.g. by microwaves by sonic or ultrasonic waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01J—MANUFACTURE OF DAIRY PRODUCTS
- A01J11/00—Apparatus for treating milk
- A01J11/16—Homogenising milk
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
- A23B11/00—Preservation of milk or dairy products
- A23B11/30—Preservation of cream or cream preparations
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Dairy Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам гомогенизации молока, и может быть использовано также для гомогенизации сливок.The invention relates to the food industry, and in particular to methods for the homogenization of milk, and can also be used to homogenize cream.
Известен способ гомогенизации молока в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате [RU 2222952, 2002]. В таком аппарате гомогенизация происходит под воздействием энергии гидродинамической кавитации [1], которая возникает в результате появления градиентов давления в обрабатываемой жидкой среде. При увеличении площади поверхности жировой фазы молока в процессе гомогенизации на поверхности шариков жира возникает дефицит оболочечных веществ, стабилизирующих эмульсию молока, частью которых служат белки гидрозоля, являющегося его дисперсионной средой [2]. Для образования оболочек на увеличившейся границе раздела фаз при такой гомогенизации кроме дефицита белков недостаточно еще и других стабилизирующих веществ, таких как ди- и моноглицериды жирных кислот. Известно, что по максимально достижимым импульсам давления гидродинамическая кавитация аналогична акустической кавитации с амплитудой переменного звукового давления не выше 0,5·105 Па [3]. Известно также, что условия, при которых происходит гидролиз жиров с образованием ди- и моноглицеридов жирных кислот, требуют преодоления порога кавитации в этих жирах [4], который при гидродинамической кавитации осуществим только в особых условиях [RU 2172207, 2001]. Такие условия существования непосредственного контакта поверхности, с которой распространяются колебания, с жиром, в молоке осуществить невозможно, так как оно является эмульсией прямого типа, в которой жир существует в виде эмульсионной фазы [5]. Все это впоследствии ведет к обратной гомогенизации и диспергированию процесса расслоения с образованием сливок с последующей коагуляцией и коалесценцией жира. Полученное таким способом гомогенизированное молоко как водно-жировая эмульсия нестабильно.A known method of homogenization of milk in a multi-stage rotary pulsation apparatus [RU 2222952, 2002]. In such an apparatus, homogenization occurs under the influence of the energy of hydrodynamic cavitation [1], which arises as a result of the appearance of pressure gradients in the processed liquid medium. With an increase in the surface area of the fat phase of milk during homogenization, a deficiency of shell substances stabilizing the milk emulsion occurs on the surface of the fat globules, part of which are the proteins of the hydrosol, which is its dispersion medium [2]. In addition to protein deficiency, other stabilizing substances, such as di- and monoglycerides of fatty acids, are not enough for the formation of shells at the increased phase boundary during such homogenization It is known that, according to the maximum achievable pressure pulses, hydrodynamic cavitation is similar to acoustic cavitation with an amplitude of variable sound pressure not higher than 0.5 · 10 5 Pa [3]. It is also known that the conditions under which hydrolysis of fats occurs with the formation of di- and monoglycerides of fatty acids requires overcoming the cavitation threshold in these fats [4], which is possible under hydrodynamic cavitation only under special conditions [RU 2172207, 2001]. Such conditions for the direct contact of the surface with which the vibrations propagate with fat are impossible in milk, since it is a direct type emulsion in which fat exists in the form of an emulsion phase [5]. All this subsequently leads to reverse homogenization and dispersion of the separation process with the formation of cream with subsequent coagulation and coalescence of fat. The homogenized milk obtained in this way, such as a water-fat emulsion, is unstable.
Из [SU 576998, 1977] известно устройство для гомогенизации молока, в котором также используется эффект гидродинамической кавитации, следовательно, обладающее в части достижения технического результата настоящего изобретения теми же недостатками.A device for the homogenization of milk is known from [SU 576998, 1977], which also uses the effect of hydrodynamic cavitation, therefore, which has the same drawbacks in achieving the technical result of the present invention.
Существует способ производства кисломолочного продукта [RU 2101969, 1998], в котором молочное сырье перед пастеризацией нормализуют сухим обезжиренным молоком. Белки сухого молока, добавляемые в цельное молоко без его гомогенизации, будут существовать в нем в виде самостоятельных белковых хлопьев и глобул в среде, а не на границах жировой фазы, оболочка которой в этом случае сохраняет целостность, так как удельная поверхность ее не меняется.There is a method for the production of a fermented milk product [RU 2101969, 1998], in which milk raw materials are normalized prior to pasteurization with skimmed milk powder. Proteins of milk powder, added to whole milk without its homogenization, will exist in it in the form of independent protein flakes and globules in the medium, and not at the borders of the fat phase, the shell of which in this case remains intact, since its specific surface does not change.
Известен способ приготовления сыра с нормализацией молока сливками и последующей ультразвуковой обработкой [RU 2095992, 1992]. Здесь в результате получают твердый продукт - сыр - то есть технический результат настоящего изобретения здесь вовсе не имеет смысла.A known method of making cheese with the normalization of milk cream and subsequent ultrasonic treatment [RU 2095992, 1992]. Here, the result is a solid product - cheese - that is, the technical result of the present invention does not make sense here.
Известен способ, описанный в патенте на устройство, которое используется для гомогенизации, в том числе и молока по [СА 2111802, 1992]. В способе, реализуемом этим устройством, невозможно управление соотношением гидростатического давления и переменного звукового давления в пучностях акустической волны. Зазор, где протекает процесс, в устройстве настолько мал, что не содержит даже одной единственной пучности акустической волны, как известно, располагающейся на расстоянии от источника волны, равном четверти длины волны в жидкости [6-8], и содержащей максимум переменного давления в волне. То есть, хотя кавитация в этом устройстве по способу возбуждения и является акустической, но по трансформируемому уровню энергии она идентична гидродинамической, недостатки которой в достижении технического результата описаны выше.The known method described in the patent for a device that is used for homogenization, including milk according to [CA 2111802, 1992]. In the method implemented by this device, it is impossible to control the ratio of hydrostatic pressure and variable sound pressure in the antinodes of the acoustic wave. The gap where the process proceeds is so small in the device that it does not even contain a single antinode of the acoustic wave, which is known to be located at a distance from the wave source equal to a quarter of the wavelength in the liquid [6–8] and containing a maximum of variable pressure in the wave . That is, although the cavitation in this device by the method of excitation is acoustic, but by the transforming energy level it is identical to the hydrodynamic one, the disadvantages of which in achieving the technical result are described above.
Наиболее близким аналогом является способ гомогенизации молока [RU 2172107, 2000], включающий обработку молока путем рециркулирования через акустический излучатель в условиях кавитации. Обработку проводят при температуре +40...+85°С. Именно нагрев молока является недостатком этого способа, препятствующим достижению сформулированного ниже технического результата. Как известно [6], кавитационный порог в жидкостях при увеличении температуры снижается, но это сопровождается и снижением энергии самой кавитации. Вблизи температуры кипения жидкости кавитация в ней как физическое явление невозможна вообще. Поскольку температура кипения воды ниже, чем температура кипения молочного жира, то этим способом также невозможно создать условия преодоления порога кавитации в молочном жире.The closest analogue is the method of homogenization of milk [RU 2172107, 2000], including the processing of milk by recycling through an acoustic emitter in cavitation conditions. Processing is carried out at a temperature of +40 ... + 85 ° C. It is the heating of milk that is the disadvantage of this method that impedes the achievement of the technical result formulated below. As is known [6], the cavitation threshold in liquids decreases with increasing temperature, but this is also accompanied by a decrease in the energy of cavitation itself. Near the boiling point of a liquid, cavitation in it as a physical phenomenon is impossible at all. Since the boiling point of water is lower than the boiling point of milk fat, using this method it is also impossible to create conditions for overcoming the cavitation threshold in milk fat.
Задачей настоящего изобретения является получение устойчивого к расслоению, коагуляции и коалесценции жира гомогенизированного молока.The objective of the present invention is to obtain stable to stratification, coagulation and coalescence of fat homogenized milk.
Указанная задача решается тем, что на молоко воздействуют энергией акустической кавитации, причем амплитуда переменного звукового давления в пучностях давления акустических волн составляет не менее 2,5·Р0, где Р0 - статическое давление в молоке. Кроме того, перед гомогенизацией в молоко добавляют белки в количестве не менее, чем Cp·dS, где Ср - исходное содержание белка в молоке; dS - ожидаемое относительное увеличение удельной поверхности жировой фазы молока в результате гомогенизации.This problem is solved by the fact that milk is affected by the energy of acoustic cavitation, and the amplitude of the alternating sound pressure in the pressure antinodes of the acoustic waves is at least 2.5 · P 0 , where P 0 is the static pressure in the milk. In addition, before homogenization, proteins are added to milk in an amount not less than C p · dS, where C p is the initial protein content in milk; dS is the expected relative increase in the specific surface area of the fat phase of milk as a result of homogenization.
Для обеспечения устойчивости к расслоению требуется ввести в состав оболочки жировых шариков эмульгирующие вещества. Например, молочный жир наружных слоев жирового шарика в молоке, содержит большое количество высокоплавких триглицеридов. Известно, что продукты гидролиза триглицеридов жира: ди- и моноглицериды, являются стабилизаторами эмульсий, так как обладают двойственной растворимостью [4]. При кавитации в жире и воде за счет локальных флуктуаций температуры и давления одновременно могут происходить отщепление ацилов от триглицеридов и диссоциация воды на ионы водорода и гидроксилы. В результате происходит реакция гидролиза, протекающая по схеме [7]:To ensure resistance to delamination, emulsifying substances must be introduced into the composition of the shell of fat globules. For example, milk fat of the outer layers of a fat globule in milk contains a large amount of high-melting triglycerides. It is known that the products of hydrolysis of fat triglycerides: di- and monoglycerides, are emulsion stabilizers, as they have dual solubility [4]. During cavitation in fat and water due to local fluctuations in temperature and pressure, acyl cleavage from triglycerides and dissociation of water into hydrogen and hydroxyl ions can occur simultaneously. As a result, the hydrolysis reaction proceeds according to the scheme [7]:
где RCOOH - жирнокислотный остаток (ацил).where RCOOH is the fatty acid residue (acyl).
Таким образом, кавитационная гомогенизация может сопровождаться частичным кавитационным гидролизом молочных жиров водой, являющейся эмульсионной средой молока. Для этого необходимо, чтобы кавитация возникала не только в среде, но и в жировой фазе, или хотя бы на границе их раздела. Экспериментально было установлено, что порог акустической кавитации в липидах с температурой кристаллизации ниже +5°С при статическом давлении 105 Па составляет 2,5·105 Па. Наибольшее значение переменного давления достигается в пучности акустической волны, а при изменении статического давления амплитуда переменного звукового давления для сохранения соотношения потенциальной и кинетической энергии кавитации должна изменяться пропорционально [9].Thus, cavitation homogenization can be accompanied by partial cavitation hydrolysis of milk fat with water, which is the emulsion medium of milk. For this, it is necessary that cavitation occurs not only in the medium, but also in the fat phase, or at least at the interface. It was experimentally established that the threshold of acoustic cavitation in lipids with a crystallization temperature below + 5 ° C at a static pressure of 10 5 Pa is 2.5 · 10 5 Pa. The greatest value of the alternating pressure is achieved in the antinode of the acoustic wave, and when the static pressure is changed, the amplitude of the alternating sound pressure in order to maintain the ratio of the potential and kinetic energy of cavitation should change proportionally [9].
Дисперсность молока как любой дисперсной системы обратно пропорциональна среднему диаметру частиц и определяется удельной поверхностью, то есть отношением общей поверхности частиц дисперсной фазы к единице объема этой дисперсной фазы - жира. Удельная поверхность является усредненным показателем дисперсности [10]. Следовательно, при гомогенизации и диспергировании увеличивающаяся площадь поверхности раздела фаз эмульсии молока пропорциональна увеличению удельной поверхности жировой фазы. Существует множество методов определения эффективности гомогенизации, основанных на явлении седиментации - расслоения под действием внешних сил, например гравитации (метод отстаивания) или центробежной силы (метод центрифугирования) [2], точно указывающих на изменение удельной поверхности.The dispersion of milk as any dispersed system is inversely proportional to the average particle diameter and is determined by the specific surface, that is, the ratio of the total surface of the particles of the dispersed phase to the unit volume of this dispersed phase - fat. The specific surface is an average dispersion indicator [10]. Therefore, during homogenization and dispersion, the increasing surface area of the phase separation of the milk emulsion is proportional to the increase in the specific surface area of the fat phase. There are many methods for determining the effectiveness of homogenization, based on the phenomenon of sedimentation - separation under the action of external forces, such as gravity (sedimentation method) or centrifugal force (centrifugation method) [2], which accurately indicate a change in the specific surface.
Поскольку белки являются стабилизаторами эмульсии, то при гомогенизации нужно добавлять их в количестве, как минимум, пропорциональном увеличению удельной поверхности жира. Тогда продукты гидролиза жира и добавленные белки создадут оболочку, идентичную натуральной оболочке жировых шариков молока на вновь образовавшихся границах раздела фаз. Белки могут добавляться в виде коллоидного раствора или сухого вещества. Если эти белки будут добавлены в молоко перед гомогенизацией, то в процессе ее они также подвергнутся кавитационному диспергированию и гидратации [11], что лучше подготовит их к образованию оболочек на шариках жира.Since proteins are emulsion stabilizers, during homogenization, they must be added in an amount at least proportional to the increase in the specific surface area of fat. Then the products of fat hydrolysis and the added proteins will create a shell identical to the natural shell of the fat globules of milk at the newly formed phase boundaries. Proteins can be added as a colloidal solution or as a dry substance. If these proteins are added to milk before homogenization, then in the process they will also undergo cavitation dispersion and hydration [11], which will better prepare them for the formation of shells on fat globules.
Таким образом, анализ сущности заявленного способа и сравнение его с наиболее близким аналогом из технических решений, характеризующих известный заявителю уровень техники в области предмета изобретения, показывают, что заявленный способ обладает существенными по отношению к указанному техническому результату отличительными признаками.Thus, the analysis of the essence of the claimed method and its comparison with the closest analogue of the technical solutions characterizing the prior art known to the applicant in the field of the subject invention, show that the claimed method has significant distinguishing features with respect to the specified technical result.
Известен способ обработки рассола для посола мясного сырья воздействием энергии кавитации [RU 2245624, 2004], в котором осуществляют управление переменным звуковым давлением относительно гидростатического давления в рассоле. Однако целью такого управления является исключение из посолочного рассола неорганических влагоудерживающих и цветостабилизирующих добавок, а также снижение содержания консервантов за счет повышения диссоциирующей способности воды под воздействием кавитации. Кроме того, применение способа ограничено обязательным использованием аппарата, в котором акустические колебания образуют стоячую волну. Известно, что в стоячей волне всегда наблюдается эффект разделения взвешенных в жидкости частиц по размерам за счет действия сил Бьеркнеса и Бернулли [7], то есть эффект, обратный гомогенизации и способный привести к коагуляции жира.A known method of processing a brine for salting meat raw materials by exposure to cavitation energy [RU 2245624, 2004], in which variable sound pressure is controlled relative to the hydrostatic pressure in the brine. However, the purpose of this control is to eliminate inorganic water-retaining and color-stabilizing additives from curing brine, as well as reducing the content of preservatives by increasing the dissociating ability of water under the influence of cavitation. In addition, the application of the method is limited to the mandatory use of an apparatus in which acoustic vibrations form a standing wave. It is known that in a standing wave, there is always the effect of separation of particles suspended in a liquid by size due to the action of the Bjerknes and Bernoulli forces [7], that is, the effect of the inverse of homogenization and capable of leading to coagulation of fat.
Таким образом, при анализе отличительных признаков заявленного способа кавитационной гомогенизации не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, касающихся установления требований к возбуждающему кавитацию переменному давлению, и соотношению содержания белка и удельной поверхности жировой фазы, с целью повышения стабильности гомогенизируемого молока - его устойчивости к расслоению.Thus, when analyzing the distinguishing features of the claimed method of cavitation homogenization, no known similar solutions were found regarding the establishment of requirements for exciting pressure cavitation, and the ratio of protein content and specific surface area of the fat phase in order to increase the stability of homogenized milk - its resistance to delamination .
Предлагаемый способ может быть проиллюстрирован следующим примером реализации. В качестве аппарата для поточной гомогенизации молока или сливок может быть использован аппарат для кавитационной дезинтеграции жидких пищевых сред типа «Сиринкс 2500» (СИТБ.443146.002ТУ). Амплитуда переменного давления в акустической волне, образующейся в реакторе аппарата при его работе, известна из его технических характеристик и составляет 3,5·105 Па. Таким образом, для выполнения первого отличительного признака изобретения, который требует амплитуды звукового давления в пучности давления не меньшей, чем 2,5·P0, статическое давление P0 в гомогенизируемом молоке должно быть не ниже 3,5·105:2,5=1,4·105 Па. Это обеспечивалось дросселированием потока молока на выходе из реактора аппарата, в который оно подавалось центробежным насосом.The proposed method can be illustrated by the following example implementation. As an apparatus for continuous homogenization of milk or cream, an apparatus for cavitation disintegration of liquid food media of the Syrinx 2500 type (SITB.443146.002TU) can be used. The amplitude of the alternating pressure in the acoustic wave generated in the reactor of the apparatus during its operation is known from its technical characteristics and is 3.5 · 10 5 Pa. Thus, to perform the first distinguishing feature of the invention, which requires an amplitude of sound pressure in the pressure antinode of not less than 2.5 · P 0 , the static pressure P 0 in homogenized milk must be not lower than 3.5 · 10 5 : 2.5 = 1.4 · 10 5 Pa. This was ensured by the throttling of the milk flow at the outlet of the reactor apparatus, into which it was fed by a centrifugal pump.
В таблице 1 приведены данные о составе сырья использованного при реализации конкретного применения изобретения. В таблице 2 приведены примеры конкретного использования изобретения в сравнении с ближайшим аналогом.Table 1 shows data on the composition of the raw materials used in the implementation of a specific application of the invention. Table 2 shows examples of specific uses of the invention in comparison with the closest analogue.
Молоко обрабатывали в аппарате «Сиринкс 4000» с производительностью процесса 450 л/ч, гидростатическим давлением 1,5 атм, при температуре +18...+19°С. При сравнении заявленного способа с ближайшим аналогом по достижению с их помощью технического результата изобретения молоко во втором случае нагревали до температуры +40°С.Milk was processed in the Syrinx 4000 apparatus with a process capacity of 450 l / h, a hydrostatic pressure of 1.5 atm, and a temperature of +18 ... + 19 ° С. When comparing the claimed method with the closest analogue to achieve with their help the technical result of the invention, the milk in the second case was heated to a temperature of + 40 ° C.
Величина изменения удельной поверхности жировой фазы при гомогенизации предварительно определялась следующим образом.The magnitude of the change in the specific surface area of the fat phase during homogenization was previously determined as follows.
Известно, что увеличение удельной поверхности фазы эмульсии, состоящей из сферических частиц, при диспергировании пропорционально уменьшению среднего радиуса частицы. Средний радиус капельки жира в молоке определяется посредством вычисления из значений оптических плотностей, измеренных при пропускании через образец молока световых потоков с двумя разными длинами волн 400 и 1000 нм, монохроматического излучения известным методом, используя спектрофотометр для этого [12]. Этим методом было установлено, что гомогенизация молока в режиме, соответствующем первому признаку изобретения, привела к разделению жирового шарика среднего диаметра приблизительно на 4 шарика меньшего в 1,6 раза диаметра. Следовательно, при неизменной массе жира в молоке удельная поверхность жировой фазы увеличилась в
Устойчивость полученного гомогенизированного молока к расслоению проверялась методом центрифугирования посредством известного и используемого в молочной промышленности параметра, характеризующего седиментационную устойчивость и называемого «степень гомогенизации» [2]. Результаты сравнения с прототипом в виде средних значений по 10 экспериментам сведены в таблицу 2.The resistance of the obtained homogenized milk to stratification was checked by centrifugation using the well-known and used in the dairy industry parameter characterizing sedimentation stability and called the “degree of homogenization” [2]. The results of comparison with the prototype in the form of average values for 10 experiments are summarized in table 2.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности осуществления заявленного изобретения с помощью описанных в заявке или известных ранее средств и методов, а также о возможности достижения указанного выше технического результата при воплощении совокупности признаков изобретения.Thus, the above information indicates the possibility of carrying out the claimed invention using the means and methods described in the application or previously known, as well as the possibility of achieving the above technical result when implementing the totality of the features of the invention.
ЛитератураLiterature
1. Пастеризация молока и сыворотки в суперкавитирующем аппарате роторно-пульсационного типа // Молочная промышленность, 1999, 8, с.32-33.1. Pasteurization of milk and whey in a super-cavitation apparatus of rotary-pulsation type // Dairy industry, 1999, 8, p. 32-33.
2. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - Санкт-Петербург: ГИОРД, 2003.2. Gorbatova K.K. Biochemistry of milk and dairy products. - St. Petersburg: GIORD, 2003.
3. Рогов И.А., Шестаков С.Д. Надтепловое изменение термодинамического равновесия воды и водных растворов: заблуждения и реальность. Ч.1 // Хранение и переработка сельхозсырья, 2004, 7, с.24-28.3. Rogov I.A., Shestakov S.D. Suprathermal change in the thermodynamic equilibrium of water and aqueous solutions: misconceptions and reality. Part 1 // Storage and processing of agricultural raw materials, 2004, 7, p.24-28.
4. Шестаков С.Д. Кавитационный реактор как средство приготовления и стабилизации эмульсий // Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, 3, с.27-30.4. Shestakov S.D. Cavitation reactor as a means of preparation and stabilization of emulsions // Storage and processing of agricultural raw materials, 2003, 3, pp. 27-30.
5. Кройт Г.Р. Наука о коллоидах. Т.1. - М.: ИИЛ, 1955.5. Kroyt G.R. The science of colloids. T.1. - M .: IIL, 1955.
6. Knapp R., Daily J., Hammitt F. Cavitation. - New York: McGraw Book Company, 1970.6. Knapp R., Daily J., Hammitt F. Cavitation. - New York: McGraw Book Company, 1970.
7. Шестаков С.Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции. Теория кавитационного реактора. - М.: ЕВА-пресс, 2001.7. Shestakov S.D. Fundamentals of cavitation disintegration technology. Theory of cavitation reactor. - M .: EVA-press, 2001.
8. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. - М: ИИЛ, 1956.8. Bergman L. Ultrasound and its application in science and technology. - M: IIL, 1956.
9. Рогов И.А., Шестаков С.Д. Надтепловое изменение термодинамического равновесия воды и водных растворов: заблуждения и реальность. Ч.2 // Хранение и переработка сельхозсырья, 2004, 10, с.9-13.9. Rogov I.A., Shestakov S.D. Suprathermal change in the thermodynamic equilibrium of water and aqueous solutions: misconceptions and reality. Part 2 // Storage and processing of agricultural raw materials, 2004, 10, p. 9-13.
10. Большая Советская Энциклопедия. - М: Изд. Советская Энциклопедия, т.8, ст. «Дисперсность», 1972.10. The Great Soviet Encyclopedia. - M: Publ. Soviet Encyclopedia, Vol. 8, Art. Dispersion, 1972.
11. Шестаков С.Д. Энергетическое состояние воды и ее связываемость биополимерами пищевого сырья: Новые возможности // Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, 4, с.35-37.11. Shestakov S.D. The energy state of water and its binding by biopolymers of food raw materials: New opportunities // Storage and processing of agricultural raw materials, 2003, 4, p. 35-37.
12. Г.Н.Крусь, А.М.Шалыгина, З.В. Волокитина. Методы исследования молока и молочных продуктов. - М.: Колос, 2002.12. G.N. Krus, A.M. Shalygina, Z.V. Volokitin. Research methods for milk and dairy products. - M .: Kolos, 2002.
Claims (3)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005108972/13A RU2283584C1 (en) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | Method for milk homogenization and homogenized milk |
| PCT/RU2006/000141 WO2006104422A1 (en) | 2005-03-30 | 2006-03-27 | Milk homogenising method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005108972/13A RU2283584C1 (en) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | Method for milk homogenization and homogenized milk |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2283584C1 true RU2283584C1 (en) | 2006-09-20 |
Family
ID=37053623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005108972/13A RU2283584C1 (en) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | Method for milk homogenization and homogenized milk |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2283584C1 (en) |
| WO (1) | WO2006104422A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2331478C1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-08-20 | Сергей Дмитриевич Шестаков | Method of hydration of biopolymers and product from hydrated biomass |
| RU2331197C1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-08-20 | Сергей Дмитриевич Шестаков | Method of production of milk mix with high protein content and high protein milk mix |
| RU2550253C2 (en) * | 2013-06-25 | 2015-05-10 | Татьяна Владимировна Шленская | Homogeneous milk product manufacture device and method for hydration of polar molecules of milk proteins amino acids in process of homogeneous milk product preparation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172107C1 (en) * | 2000-07-28 | 2001-08-20 | Глазнев Николай Васильевич | Liquid product pasteurizing and homogenizing method and apparatus |
| RU2222952C1 (en) * | 2002-07-29 | 2004-02-10 | Марченко Виктор Васильевич | Method and line for producing of drinking milk |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1256202B (en) * | 1992-12-18 | 1995-11-29 | HOMOGENIZATION DEVICE PARTICULARLY FOR MILK AND SIMILAR |
-
2005
- 2005-03-30 RU RU2005108972/13A patent/RU2283584C1/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-03-27 WO PCT/RU2006/000141 patent/WO2006104422A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172107C1 (en) * | 2000-07-28 | 2001-08-20 | Глазнев Николай Васильевич | Liquid product pasteurizing and homogenizing method and apparatus |
| RU2222952C1 (en) * | 2002-07-29 | 2004-02-10 | Марченко Виктор Васильевич | Method and line for producing of drinking milk |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2331478C1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-08-20 | Сергей Дмитриевич Шестаков | Method of hydration of biopolymers and product from hydrated biomass |
| RU2331197C1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-08-20 | Сергей Дмитриевич Шестаков | Method of production of milk mix with high protein content and high protein milk mix |
| RU2550253C2 (en) * | 2013-06-25 | 2015-05-10 | Татьяна Владимировна Шленская | Homogeneous milk product manufacture device and method for hydration of polar molecules of milk proteins amino acids in process of homogeneous milk product preparation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006104422A1 (en) | 2006-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Comparison of oil-in-water emulsions prepared by ultrasound, high-pressure homogenization and high-speed homogenization | |
| Aslan et al. | The influence of ultrasound on the stability of dairy-based, emulsifier-free emulsions: rheological and morphological aspect | |
| Morales et al. | Modification of foaming properties of soy protein isolate by high ultrasound intensity: Particle size effect | |
| Higuera-Barraza et al. | Effects of high-energy ultrasound on the functional properties of proteins | |
| Yanjun et al. | Effect of power ultrasound pre-treatment on the physical and functional properties of reconstituted milk protein concentrate | |
| Arzeni et al. | Comparative study of high intensity ultrasound effects on food proteins functionality | |
| Zisu et al. | Ultrasonic processing of dairy systems in large scale reactors | |
| Chandrapala et al. | Ultrasonics in food processing | |
| Delahaije et al. | Protein concentration and protein-exposed hydrophobicity as dominant parameters determining the flocculation of protein-stabilized oil-in-water emulsions | |
| Bermúdez‐Aguirre et al. | Microstructure of fat globules in whole milk after thermosonication treatment | |
| Yildirim et al. | The effects of emulsifier type, phase ratio, and homogenization methods on stability of the double emulsion | |
| Leong et al. | Ultrasonically enhanced fractionation of milk fat in a litre-scale prototype vessel | |
| Liu et al. | Ultrasound improves the renneting properties of milk | |
| Leong et al. | Design parameters for the separation of fat from natural whole milk in an ultrasonic litre-scale vessel | |
| Leong et al. | Temperature effects on the ultrasonic separation of fat from natural whole milk | |
| Thakur et al. | Influence of operating conditions and impeller design on the continuous manufacturing of food foams | |
| Peng et al. | Physical, textural, and rheological properties of whipped cream affected by milk fat globule membrane protein | |
| Sheng et al. | Study of high pressure carbon dioxide on the physicochemical, interfacial and rheological properties of liquid whole egg | |
| Crowley et al. | Rehydration behaviour of spray-dried micellar casein concentrates produced using microfiltration of skim milk at cold or warm temperatures | |
| RU2670074C2 (en) | Aggregated whey protein particles and their application | |
| Abdullah et al. | Effect of sodium caseinate concentration and sonication amplitude on the stability and physical characteristics of homogenized coconut milk | |
| Mahmoud et al. | The new achievements in ultrasonic processing of milk and dairy products | |
| Leong et al. | Continuous flow ultrasonic skimming of whole milk in a liter-scale vessel | |
| RU2283584C1 (en) | Method for milk homogenization and homogenized milk | |
| Karam et al. | Effect of whey powder rehydration and dry‐denaturation state on acid milk gels characteristics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130331 |