RU2844176C1 - Method for production of fermented beverage from permeate of milk raw material - Google Patents
Method for production of fermented beverage from permeate of milk raw materialInfo
- Publication number
- RU2844176C1 RU2844176C1 RU2024126169A RU2024126169A RU2844176C1 RU 2844176 C1 RU2844176 C1 RU 2844176C1 RU 2024126169 A RU2024126169 A RU 2024126169A RU 2024126169 A RU2024126169 A RU 2024126169A RU 2844176 C1 RU2844176 C1 RU 2844176C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- permeate
- whey
- lactose
- drink
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при производстве ферментированных кисломолочных напитков на основе пермеатов молочного сырья.The invention relates to the dairy industry and can be used in the production of fermented milk drinks based on permeates of milk raw materials.
Уровень техникиState of the art
Известны способы получения безалкогольных и прохладительных напитков на основе ультрафильтрата (пермеата) молочного сырья (Чагаровский А.П., Гришин М.А. Переработка ультрафильтрата молочного сырья. Обзорная информация.-М.: АгроНИИТЭИмясомолпром. -1987.-27 с.). В описанных технологиях пермеат предлагают использовать в качестве альтернативы (замены) для получения напитков из осветленной сыворотки. Для устранения специфического сывороточного запаха в пермеат вносят вкусовые и ароматические добавки, купажированные сиропы, спиртованные соки, лимонную кислоту, колер и т.п., например, напитки «Полевой», «Столовый» и др.). В технологиях квасных напитках в пермеат подсырной сыворотки, помимо вкусо-ароматических добавок, вносят дрожжевую закваску и хлебный экстракт. Готовность квасного напитка из пермеата подсырной сыворотки определяют по достижению титруемой кислотности (45-90)°Т, а при получении напитков из пермеата творожной сыворотки проводят раскисление до титруемой кислотности 55°Т.Methods for producing soft drinks and refreshing beverages based on ultrafiltrate (permeate) of raw milk are known (Chagarovsky A.P., Grishin M.A. Processing of ultrafiltrate of raw milk. Review information. - M.: AgroNIITEImyasomolprom. - 1987. - 27 p.). In the described technologies, permeate is proposed to be used as an alternative (replacement) for producing beverages from clarified whey. To eliminate the specific whey odor, flavoring and aromatic additives, blended syrups, alcoholized juices, citric acid, color, etc. are added to the permeate, for example, the beverages "Field", "Stolovy", etc.). In the technologies of kvass beverages, in addition to flavoring and aromatic additives, yeast starter and bread extract are added to the permeate of cheese whey. The readiness of the kvass drink from the permeate of cheese whey is determined by reaching titratable acidity (45-90)°T, and when obtaining drinks from the permeate of curd whey, deoxidation is carried out to a titratable acidity of 55°T.
Недостатками описанных способов получения напитков из пермеата молочной сыворотки являются: внесение большого количества вкусоароматических добавок, существенно влияющих на ухудшение органолептических показателей; высокая кислотность и значительное содержание остаточной лактозы (свыше 95%), близкое к исходному. The disadvantages of the described methods for obtaining beverages from whey permeate are: the introduction of a large number of flavor additives, which significantly affect the deterioration of organoleptic indicators; high acidity and a significant content of residual lactose (over 95%), close to the original.
Известен способ получения напитка из молочной сыворотки, предусматривающий сбор молочной сыворотки, её сепарирование, пастеризацию и охлаждение до 50°С. После этого в сыворотку вносят ферментный препарат β-галактозидазы и ферментируют при температуре 50°С в течение 2,5-3 часов до степени гидролиза лактозы не менее 60%. Инактивируют фермент путем нагревания сыворотки до 80°С и охлаждают до температуры 41±2°С. Вносят смешанную закваску на основе культур термофильного стрептококка и болгарской палочки в соотношении 1:1. Сквашивают в течение 4-5 часов при температуре 41±2°С. Вносят фруктовый наполнитель, перемешивают, подают на розлив и охлаждают (Патент РФ 2441390. Способ производства напитка из молочной сыворотки/ авторы Храмцов А.Г. и др.- Опубл. 10.02.2012. Бюл. №4.).A method for producing a drink from milk whey is known, which involves collecting the whey, separating it, pasteurizing it, and cooling it to 50°C. After this, the enzyme preparation β-galactosidase is added to the whey and fermented at a temperature of 50°C for 2.5-3 hours until the degree of lactose hydrolysis is at least 60%. The enzyme is inactivated by heating the whey to 80°C and cooling it to a temperature of 41±2°C. A mixed starter culture based on thermophilic streptococcus and Bulgarian bacillus cultures is added in a ratio of 1:1. Fermentation is carried out for 4-5 hours at a temperature of 41±2°C. Add fruit filling, stir, serve by pouring and cool (RU Patent 2441390. Method for producing a drink from milk whey / authors Khramtsov A.G. et al. - Published 10.02.2012. Bulletin No. 4).
Недостатком известного способа является высокая температура процесса ферментации, что приводит, во-первых, к повышению энергетических затрат и удорожанию напитка, а, во-вторых, к ухудшению органолептических показателей напитка, в частности, к получению мутного напитка.The disadvantage of the known method is the high temperature of the fermentation process, which leads, firstly, to an increase in energy costs and an increase in the cost of the drink, and, secondly, to a deterioration in the organoleptic properties of the drink, in particular, to the production of a cloudy drink.
Известен способ приготовления напитка из творожной сыворотки, сущность которого состоит в следующем. Сыворотку пастеризуют, охлаждают до 12-16°С, вносят кефирную грибную закваску, выдерживают 6-8 часов при постоянной аэрации, а после выдержки полученную смесь охлаждают и дополнительно выдерживают 10-12 часов с последующим выделением образовавшейся биомассы молочных дрожжей и использованием её при получении последующих партий напитка путем внесения в сыворотку выделенных молочных дрожжей в смеси с грибковой закваской (Патент РФ 2051590.Способ приготовления напитка из творожной сыворотки/авторы Храмцов А.Г. и др.- Опубл. 10.01.1996).A method for preparing a drink from curd whey is known, the essence of which is as follows. The whey is pasteurized, cooled to 12-16 ° C, kefir mushroom starter is added, it is kept for 6-8 hours with constant aeration, and after holding, the resulting mixture is cooled and additionally held for 10-12 hours with subsequent isolation of the resulting biomass of milk yeast and its use in obtaining subsequent batches of the drink by adding the isolated milk yeast to the whey in a mixture with fungal starter (Patent of the Russian Federation 2051590. Method for preparing a drink from curd whey / authors Khramtsov A.G. et al. - Published 10.01.1996).
Недостатком представленной технологии является низкая степень гидролиза и высокое остаточное содержание лактозы в напитке, что не позволяет рекомендовать потребителям с интолерантностью лактозы. The disadvantage of the presented technology is the low degree of hydrolysis and high residual lactose content in the drink, which does not allow it to be recommended to consumers with lactose intolerance.
Известен способ получения ферментированного напитка на основе ультрафильтрационного пермеата обезжиренного молока. Биологическую обработку пастеризованного пермеата проводят закваской кефирных грибков при температуре 26-28°С в течение 6-8 ч до нарастания титруемой кислотности 19-21°Т. Созревание осуществляется в герметичных условиях при температуре 4-6°С в течение 8-10 часов (Крохмаль М.В., Евдокимов И.А. Создание ферментированного напитка на основе пермеата обезжиренного молока//Материалы Международной научно-практической конференции «Молекулярно-генетические и биотехнологические основы получения и применения синтетических и природных биологически активных веществ (Нарочанские чтения-11)». -Минск-Ставрополь: СКФУ. -2017.- С.230-233.) A method for producing a fermented beverage based on ultrafiltration permeate of skim milk is known. Biological treatment of pasteurized permeate is carried out with kefir fungi starter at a temperature of 26-28°C for 6-8 hours until titratable acidity increases to 19-21°T. Maturation is carried out in sealed conditions at a temperature of 4-6°C for 8-10 hours (Krokhmal M.V., Evdokimov I.A. Creation of a fermented beverage based on skim milk permeate//Proceedings of the International Scientific and Practical Conference "Molecular-Genetic and Biotechnological Foundations for Obtaining and Using Synthetic and Natural Biologically Active Substances (Narochan Readings-11)". - Minsk-Stavropol: SKFU. - 2017. - P.230-233.)
К недостаткам способа следует отнести высокое остаточное содержание лактозы в готовом ферментированном напитке из пермеата (снижение содержания лактозы только на 34% от исходного) и мутность напитка за счет оставшейся микробиальной массы кефирных грибков. The disadvantages of this method include the high residual lactose content in the finished fermented drink from the permeate (the lactose content is reduced by only 34% of the original) and the turbidity of the drink due to the remaining microbial mass of kefir fungi.
Известен способ производства кисломолочного напитка, сущность которого заключается в следующем. В пастеризованную и охлажденную сыворотку вносят закваску, состоящую из Lactobacillus bulgaricus, концентрируют сквашенную молочную сыворотку с кислотностью 150-170°Т до содержания сухих веществ 18-20%, полученный концентрат сыворотки смешивают с молоком при температуре 6-8°С, при чем концентрат используют в количестве 20-25% от массы смеси (Патент РФ 2025072. Способ производства кисломолочного напитка/авторы Храмцов А.Г. и др.- Опубл. 30.12.1994).A method for producing a fermented milk drink is known, the essence of which is as follows. A starter culture consisting of Lactobacillus bulgaricus is added to pasteurized and cooled whey, the fermented milk whey with an acidity of 150-170°T is concentrated to a dry matter content of 18-20%, the resulting whey concentrate is mixed with milk at a temperature of 6-8°C, and the concentrate is used in an amount of 20-25% of the mass of the mixture (Patent of the Russian Federation 2025072. Method for producing a fermented milk drink / authors Khramtsov A.G. et al. - Published 12/30/1994).
Недостатком описанного способа является очень высокая титруемая кислотность концентрированной сыворотки 450-500°Т, которая образуется при трансформации лактозы в молочную кислоту под воздействием микроорганизмов Lactobacillus bulgaricus, что в дальнейшем приводит к расслоению молочной системы при смешивании концентрированной сыворотки с молоком, и, следовательно, к ухудшению органолептических показателей получаемого напитка.The disadvantage of the described method is the very high titratable acidity of the concentrated whey 450-500°T, which is formed during the transformation of lactose into lactic acid under the influence of Lactobacillus bulgaricus microorganisms, which subsequently leads to stratification of the milk system when mixing concentrated whey with milk, and, consequently, to a deterioration in the organoleptic properties of the resulting drink.
По технической сущности наиболее близким прототипом является способ производства сывороточного напитка для спортивного питания. Сущность способа заключается в следующем. Сначала проводят приемку подсырной сыворотки, сепарирование и ультрафильтрацию сыворотки, далее проводят электрохимическую активацию сыворотки до pH 9,0. Затем сыворотку пастеризуют и охлаждают до температуры 38-40°С и вносят фермент. Фермент вносят в количестве 0,1% от общей массы сыворотки, в качестве фермента может быть использован панкреатин. Гидролиз сыворотки проводят в течение 14 часов, по окончании гидролиза смесь пастеризуют в течение 30 минут при температуре 65 - 68°С. Смесь охлаждают до температуры внесения закваски 38 - 40°С. Охлажденную до температуры заквашивания 38 - 40°С смесь подают в резервуар. Закваску, содержащую микроорганизмы Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus, Propionibacterium freudenreichii ssp. Shermanii, вносят в количестве 5 % от массы смеси. Сквашивание напитка проводят в течение 6 часов. По окончании сквашивания вносят, в соответствие с рецептурой, креатин моногидрат, вкусоароматические наполнители и глюкозно-фруктозный сироп. Перемешивание заканчивают через 15 минут после заполнения резервуара. Сквашенный спортивный напиток охлаждают до температуры 10 ± 2°С. Перед началом розлива продукт перемешивают (Патент РФ 2780157. Способ производства сывороточного напитка для спортивного питания /авторы Родионов И.Г. и др.- Опубл. 19.09.2022. Бюл. № 26).In terms of technical essence, the closest prototype is a method for producing a whey drink for sports nutrition. The essence of the method is as follows. First, cheese whey is received, separated and ultrafiltrated, then the whey is electrochemically activated to a pH of 9.0. Then the whey is pasteurized and cooled to a temperature of 38-40°C and the enzyme is added. The enzyme is added in an amount of 0.1% of the total mass of the whey; pancreatin can be used as an enzyme. Whey hydrolysis is carried out for 14 hours, after which the mixture is pasteurized for 30 minutes at a temperature of 65-68°C. The mixture is cooled to the starter addition temperature of 38-40°C. The mixture cooled to the fermentation temperature of 38-40°C is fed into the tank. The starter culture containing the microorganisms Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus, Propionibacterium freudenreichii ssp. Shermanii is added in an amount of 5% of the mixture weight. The drink is fermented for 6 hours. After fermentation, creatine monohydrate, flavoring fillers and glucose-fructose syrup are added in accordance with the recipe. Stirring is stopped 15 minutes after filling the tank. The fermented sports drink is cooled to a temperature of 10 ± 2 ° C. Before bottling, the product is stirred (RU Patent 2780157. Method for producing a whey drink for sports nutrition / authors Rodionov I.G. et al. - Published 09.19.2022. Bulletin No. 26).
К недостаткам прототипа следует отнести следующее: включение в технологическую схему дополнительного оборудования электрохимической активации подсырной сыворотки; ферментативный гидролиз подсырной сыворотки проводится в присутствии сывороточных белков, которые при рН 9 вызывают реакцию меланоидинообразования Майяра, что приводит к ухудшению органолептических показателей напитка (цвет, вкус, запах, мутность); после завершения ферментации в напитке остается высокое содержание лактозы, что не позволяет позиционировать напиток как функциональный, диетический продукт для людей с интолерантностью лактозы; происходит удорожание стоимости напитка за счет внесения глюкозо-фруктозного сиропа; высокая калорийность напитка, т.к. используется молочная сыворотка (1013 кДж/кг), а не молочный пермеат (732 кДж/кг).The disadvantages of the prototype include the following: inclusion of additional equipment for electrochemical activation of cheese whey in the process flow chart; enzymatic hydrolysis of cheese whey is carried out in the presence of whey proteins, which at pH 9 cause the Maillard melanoidin formation reaction, which leads to deterioration of the organoleptic properties of the drink (color, taste, smell, turbidity); after fermentation is complete, the drink still contains a high lactose content, which does not allow positioning the drink as a functional, dietary product for people with lactose intolerance; the cost of the drink increases due to the addition of glucose-fructose syrup; the caloric content of the drink is high, since milk whey (1013 kJ/kg) is used, and not milk permeate (732 kJ/kg).
Раскрытие и сущность предлагаемого изобретенияDisclosure and essence of the proposed invention
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения ферментированного напитка, который позволил бы минимизировать содержание лактозы, исключить реакцию меланоидинообразования на стадии ферментного гидролиза и мутность напитка, снизить калорийность напитка, обеспечить формирование гармоничного органолептического профиля. The objective of the proposed invention is to create a method for producing a fermented beverage that would minimize lactose content, eliminate the melanoidin formation reaction at the stage of enzymatic hydrolysis and turbidity of the beverage, reduce the caloric content of the beverage, and ensure the formation of a harmonious organoleptic profile.
Техническим результатом изобретения является обеспечение минимального содержания лактозы в ферментированном напитке, исключение реакции меланоидинообразования и предотвращение образования мутности на стадии ферментного гидролиза, снижение калорийности напитка, формирование гармоничного органолептического профиля.The technical result of the invention is to ensure a minimum lactose content in the fermented beverage, eliminate the melanoidin formation reaction and prevent the formation of turbidity at the stage of enzymatic hydrolysis, reduce the caloric content of the beverage, and form a harmonious organoleptic profile.
Указанный технический результат изобретения достигается за счёт переработки пермеата, полученного при ультрафильтрации обезжиренного молока, подсырной и творожной сывороток, с получением ферментированного низкокалорийного, низколактозного напитка. The specified technical result of the invention is achieved by processing the permeate obtained during ultrafiltration of skim milk, cheese and curd whey, to obtain a fermented low-calorie, low-lactose drink.
Для достижения технического результата изобретения обезжиренное молоко обрабатывают в ультрафильтрационной установке при температуре 10-12°С на полимерных спиральных мембранах с отсечкой по молекулярной массе до 20 кДа (Molecular weight cut-off, MWCO), что позволяет гарантированно исключить попадание белка в молочный пермеат, поэтому в него переходят только лактоза, минеральные соли, органические кислоты, небелковые азотистые вещества. Далее проводят двухстадийную ферментацию молочного пермеата. На первом этапе пермеат нагревают до температуры 36-38°С, вносят препарат дрожжевой β-галактозидазы микробиального происхождения из штамма продуцента Kluyveromyces в количестве 0,3-0,4 г/л и проводят ферментативный гидролиз пермеата при значениях pH 6,5 - 6,7, температуре 36 - 38°С в течение 120 минут до достижения степени гидролиза лактозы не менее 52%. Гидролизованный пермеат пастеризуют при температуре 65-68°С в течение 30 минут и одновременно инактивируют фермент, а затем охлаждают до температуры 4-6°С и направляют в накопительный резервуар. На втором этапе ферментации гидролизованный пермеат нагревают до температуры заквашивания 23-28°С, вносят закваску кефирных грибков со штаммами лактосбраживающих дрожжей рода Kluyveromyces и Saccharomyces в количестве 0,05% от массы пермеата и проводят сквашивание в течение 6-8 часов при температуре 23-28°С и достижения активной кислотности рН не выше 5,10. Сквашенный пермеат охлаждают до температуры 4-6°С и проводят процесс созревания в анаэробных условиях в течение 10-12 часов до достижения активной кислотности рН не выше 4,62 и остаточного содержания лактозы не более 0,1%. Далее удаляют кефирные грибки фильтрованием или центробежным способом, а полученный напиток пастеризуют при температуре 65-68°С в течение 30 мин, охлаждают до температуры 4-6°С, разливают в потребительскую тару и хранят в холодильной камере при температуре 4-6°С не более 24 часов.To achieve the technical result of the invention, skim milk is processed in an ultrafiltration unit at a temperature of 10-12°C on polymer spiral membranes with a molecular weight cut-off of up to 20 kDa (Molecular weight cut-off, MWCO), which allows for guaranteed exclusion of protein from entering the milk permeate, so only lactose, mineral salts, organic acids, and non-protein nitrogenous substances pass into it. Then, a two-stage fermentation of the milk permeate is carried out. At the first stage, the permeate is heated to a temperature of 36-38°C, a preparation of yeast β-galactosidase of microbial origin from the producer strain Kluyveromyces is added in an amount of 0.3-0.4 g/l, and enzymatic hydrolysis of the permeate is carried out at pH values of 6.5 - 6.7, a temperature of 36 - 38°C for 120 minutes until the degree of lactose hydrolysis is at least 52%. The hydrolyzed permeate is pasteurized at a temperature of 65-68°C for 30 minutes and simultaneously the enzyme is inactivated, and then cooled to a temperature of 4-6°C and sent to a storage tank. At the second stage of fermentation, the hydrolyzed permeate is heated to a fermentation temperature of 23-28°C, a starter of kefir fungi with strains of lacto-fermenting yeast of the genus Kluyveromyces and Saccharomyces is added in an amount of 0.05% of the permeate weight and fermentation is carried out for 6-8 hours at a temperature of 23-28°C and active acidity pH is achieved no higher than 5.10. The fermented permeate is cooled to a temperature of 4-6°C and the maturation process is carried out under anaerobic conditions for 10-12 hours until active acidity pH is achieved no higher than 4.62 and the residual lactose content is no more than 0.1%. Next, the kefir grains are removed by filtration or centrifugation, and the resulting drink is pasteurized at a temperature of 65-68°C for 30 minutes, cooled to a temperature of 4-6°C, poured into consumer containers and stored in a refrigerator at a temperature of 4-6°C for no more than 24 hours.
Для достижения технического результата в качестве исходного сырья для получения пермеата также используют подсырную или творожную сыворотку. Подсырная сыворотка с pH 6,5-6,7 предварительно проходит обработку на сепараторе для удаления жира и казеиновых частиц. После очистки подсырную сыворотку охлаждают. Творожную сыворотку предварительно раскисляют до значений рН 6,5-6,7 безреагентным методом биполярного электродиализа или электрохимической активацией.To achieve the technical result, cheese or curd whey is also used as the initial raw material for obtaining permeate. Cheese whey with a pH of 6.5-6.7 is pre-treated in a separator to remove fat and casein particles. After cleaning, the cheese whey is cooled. Curd whey is pre-deoxidized to pH values of 6.5-6.7 using a reagent-free method of bipolar electrodialysis or electrochemical activation.
Учитывая, что способностью сбраживать лактозу обладает лишь 1% всех известных видов дрожжей, к которым в основном относятся штаммы Kluyveromyces и Saccharomyces, нами был изучен состав дрожжевой микрофлора кефирной закваски, применяемой с 1956 г. на молочном комбинате «Ставропольский». Установлено, что данная кефирная закваска содержит, в основном, штаммы дрожжей Kluyveromyces и Saccharomyces. Поэтому в дальнейшем именно с этой закваской проведены все экспериментальные выработки ферментированного напитка. При этом следует отметить одну технологическую особенность. По мнению экспертов-дегустаторов, принимавших участие в комиссии по органолептике, сродство ферментного препарата β-галактозидазы микробиального происхождения из штамма продуцента Kluyveromyces, используемого на первой стадии предлагаемого способа, и кефирной закваски (с дрожжами Kluyveromyces, Saccharomyces), применяемой на второй стадии, способствуют проявлению синергизма при формировании гармоничного органолептического профиля разработанного напитка.Considering that only 1% of all known yeast species, which mainly include Kluyveromyces and Saccharomyces strains, have the ability to ferment lactose, we studied the composition of the yeast microflora of the kefir starter used since 1956 at the Stavropolsky Dairy Plant. It was found that this kefir starter contains mainly Kluyveromyces and Saccharomyces yeast strains. Therefore, all experimental production of the fermented drink was carried out with this starter. At the same time, one technological feature should be noted. According to the expert tasters who took part in the organoleptic commission, the affinity of the enzyme preparation β-galactosidase of microbial origin from the producer strain Kluyveromyces, used in the first stage of the proposed method, and the kefir starter (with Kluyveromyces, Saccharomyces yeast), used in the second stage, contribute to the manifestation of synergism in the formation of a harmonious organoleptic profile of the developed drink.
На предварительном этапе проведено обоснование технологических параметров предлагаемого изобретения отдельно по каждому этапу технологии. В качестве сырья для производства ферментированного напитка используется пермеат обезжиренного молока, а также пермеат подсырной и творожной сыворотки с pH 6,5-6.7, который образуется при обработке молочного сырья на мембранной установке ультрафильтрации (УФ). Пермеат представляет собой серьезный источник загрязнения для окружающей среды, который нельзя сбрасывать в сточные воды, так как его биологическая потребность в кислороде (БПК) составляет (32-39 г О2 на литр). Пермеат содержит около 5% сухих веществ, значительная часть которых приходится на лактозу (до 90%), минеральные соли, органические кислоты, имеет рН, близкий к нейтральному, и лёгкий молочный запах (фиг. 1). Поэтому молочный и сывороточный пермеат является идеальным сырьем для производства прозрачных напитков, однако для людей с интолерантностью лактозы такие напитки из пермеата ограничены в потреблении.At the preliminary stage, the technological parameters of the proposed invention were substantiated separately for each stage of the technology. Skim milk permeate, as well as cheese and curd whey permeate with a pH of 6.5-6.7, which is formed during the processing of milk raw materials in a membrane ultrafiltration (UF) unit, are used as raw materials for the production of the fermented beverage. Permeate is a serious source of pollution for the environment, which cannot be discharged into wastewater, since its biological oxygen demand (BOD) is (32-39 g O 2 per liter). Permeate contains about 5% dry matter, a significant part of which is lactose (up to 90%), mineral salts, organic acids, has a pH close to neutral, and a slight milky smell (Fig. 1). Therefore, milk and whey permeate is an ideal raw material for the production of transparent drinks, but for people with lactose intolerance, such drinks from permeate are limited in consumption.
В предлагаемом изобретении снижения уровня лактозы в пермеате достигается сбраживанием ферментативным катализом и молочнокислыми микроорганизмами, так как в обоих случаях лактоза будет не просто удалена из пермеата, а подвергнута структурным изменениям, физически оставаясь в растворе. Поэтому для достижения технического результата предлагаемого изобретения была предложена двухстадийная ферментация молочного и сывороточного пермеата. In the proposed invention, the reduction of lactose level in permeate is achieved by fermentation with enzymatic catalysis and lactic acid microorganisms, since in both cases lactose will not simply be removed from the permeate, but will be subjected to structural changes, physically remaining in the solution. Therefore, to achieve the technical result of the proposed invention, a two-stage fermentation of milk and whey permeate was proposed.
На первой стадии проводят частичный гидролиз лактозы, при котором степень гидролиза должна быть не менее 52%, с применением ферментного препарата β-галактозидазы микробиального происхождения из штамма продуцента Kluyveromyces lactis, так как оптимум действия этого препарата близок к показателю pH 6,5-6,7 обрабатываемого пермеата. Степень гидролиза зависит от технологических параметров обработки: от температуры, продолжительности выдержки и количества вносимого фермента. Степень гидролиза лактозы определяли криоскопическим методом по температуре замерзания молочного пермеата на приборе «Криостар» (фиг.2). At the first stage, partial hydrolysis of lactose is carried out, in which the degree of hydrolysis should be at least 52%, using the enzyme preparation β-galactosidase of microbial origin from the producer strain Kluyveromyces lactis, since the optimum action of this preparation is close to the pH of 6.5-6.7 of the processed permeate. The degree of hydrolysis depends on the technological parameters of processing: temperature, holding time and the amount of enzyme added. The degree of lactose hydrolysis was determined by the cryoscopic method based on the freezing temperature of milk permeate on the "Cryostar" device (Fig. 2).
Анализ результатов исследований (фиг.2) по влиянию температуры и продолжительности процесса на степень гидролиза лактозы показывает, что степень гидролиза возрастает с течением времени и достигает уровня от 52 до 55% при температуре от 38 до 42°С и продолжительности 120-180 минут.Analysis of the results of studies (Fig. 2) on the effect of temperature and duration of the process on the degree of lactose hydrolysis shows that the degree of hydrolysis increases over time and reaches a level of 52 to 55% at a temperature of 38 to 42°C and a duration of 120-180 minutes.
При этом, следует заметить, что при нагревании пермеата от 40°С и выше наблюдается опалесцирующее помутнение, интенсивность которого усиливается с ростом температуры. Помутнение исчезает при незамедлительном быстром охлаждении до 20°С, но в случае выдержки раствора выше 40°С в течение 30 минут и более последующее охлаждение не влияет на мутность раствора, т.е. опалесцирующее помутнение не исчезает. С целью предотвращения образования осадка и помутнения пермеата, и, соответственно, сохранения в дальнейшем привлекательного внешнего вида напитка, принято использовать в качестве оптимальной температуру от 36 до 38°С, при которой обеспечивается степень гидролиза лактозы не ниже 52%. Следует отметить, что ферментативный гидролиз лактозы оказывает существенную роль на физико-химические и органолептические показатели пермеата, и в дальнейшем - напитка. В процессе ферментативного гидролиза лактозы в пермеате количество моносахаров - глюкозы и галактозы - увеличивается. Если условно принять сладость сахарозы за 100%, то сладость глюкозы будет равна 81%, галактозы - 32%, лактозы - всего лишь 16%. Поэтому, предлагаемый низколактозный напиток из пермеата будет более сладким без добавления глюкозо-фруктозного сиропа, который применяется в рецептуре прототипа.It should be noted that when heating the permeate from 40°C and above, opalescent turbidity is observed, the intensity of which increases with increasing temperature. The turbidity disappears with immediate rapid cooling to 20°C, but if the solution is kept above 40°C for 30 minutes or more, subsequent cooling does not affect the turbidity of the solution, i.e. the opalescent turbidity does not disappear. In order to prevent the formation of sediment and turbidity of the permeate, and, accordingly, to maintain the attractive appearance of the drink in the future, it is customary to use the optimum temperature from 36 to 38°C, which ensures a degree of lactose hydrolysis of at least 52%. It should be noted that enzymatic hydrolysis of lactose has a significant role in the physicochemical and organoleptic properties of the permeate, and subsequently the drink. In the process of enzymatic hydrolysis of lactose in the permeate, the amount of monosaccharides - glucose and galactose - increases. If we conditionally take the sweetness of sucrose as 100%, then the sweetness of glucose will be 81%, galactose - 32%, lactose - only 16%. Therefore, the proposed low-lactose drink from permeate will be sweeter without the addition of glucose-fructose syrup, which is used in the prototype recipe.
Особо следует отметить, что гидролиз лактозы существенно влияет на органолептические показатели напитка (фиг.2, последний столбец).It should be especially noted that lactose hydrolysis significantly affects the organoleptic properties of the drink (Fig. 2, last column).
Поэтому в дальнейшем были определены физико-химические показатели пермеата до гидролиза и после него, а также углеводный состав, полученный методом ВЭЖХ - высокоэффективной жидкостной хроматографии (фиг. 3).Therefore, the physicochemical parameters of the permeate before and after hydrolysis were subsequently determined, as well as the carbohydrate composition obtained by HPLC - high-performance liquid chromatography (Fig. 3).
Как видно, под действием ферментного препарата микробиальной β-галактозидазы в пермеате проходит гидролиз лактозы, при чём интенсивность процесса незначительно зависит от дозировки фермента. Во всех образцах пермеата достигается уровень гидролиза не менее 52%, а органолептические показатели имеют высокую степень схожести, поэтому оптимальной дозой фермента β-галактозидазы принято 0,3-0,4 г/л. Это позволяет сократить расходы на ферментный препарат и получать низколактозный напиток с привлекательными для потребителя органолептическими свойствами. As can be seen, under the action of the enzyme preparation of microbial β-galactosidase, lactose hydrolysis occurs in the permeate, and the intensity of the process depends slightly on the enzyme dosage. In all permeate samples, a hydrolysis level of at least 52% is achieved, and the organoleptic indicators have a high degree of similarity, therefore, the optimal dose of the enzyme β-galactosidase is 0.3-0.4 g / l. This allows you to reduce the cost of the enzyme preparation and obtain a low-lactose drink with organoleptic properties attractive to the consumer.
Таким образом, анализ полученных данных на первом этапе обработки (фиг.2 и фиг.3) позволяет установить оптимальные технологические параметры: количество вносимого ферментного препарата β-галактозидазы микробиального происхождения из штамма продуцента Kluyveromyces составляет 0,3-0,4 г/л; температура обработки 36-38 °С; продолжительность гидролиза 120 минут. При этих параметрах обеспечивается степень гидролиза лактозы не менее 52%. Thus, the analysis of the data obtained at the first stage of processing (Fig. 2 and Fig. 3) allows us to establish the optimal technological parameters: the amount of the introduced enzyme preparation of β-galactosidase of microbial origin from the producer strain Kluyveromyces is 0.3-0.4 g/l; the processing temperature is 36-38 °C; the duration of hydrolysis is 120 minutes. With these parameters, the degree of lactose hydrolysis is ensured to be at least 52%.
Для реализации второй стадии ферментации напитка проводили ассимиляцию остаточной лактозы в гидролизованном пермеате молочного сырья за счет внесения симбиотической кефирной грибной закваски, в состав микрофлоры которой входят мезофильные молочнокислые стрептококки, молочнокислые палочки, уксуснокислые бактерии и дрожжи. Из дрожжевых грибов особую роль играют лактозосбраживающие, которые совместно с молочнокислыми бактериями способствуют накоплению в напитке бактерицидных веществ. Естественная газирование в напитке является результатом ферментации лактозы в молочную кислоту, углекислый газ и спирт - это и есть ассимиляция лактозы.To implement the second stage of fermentation of the drink, the residual lactose in the hydrolyzed permeate of the raw milk was assimilated by adding a symbiotic kefir fungal starter, the microflora of which includes mesophilic lactic acid streptococci, lactic acid bacilli, acetic acid bacteria and yeast. Of the yeast fungi, lactose-fermenting fungi play a special role, which, together with lactic acid bacteria, contribute to the accumulation of bactericidal substances in the drink. Natural carbonation in the drink is the result of lactose fermentation into lactic acid, carbon dioxide and alcohol - this is the assimilation of lactose.
Симбиотическая закваска кефирных грибков выбрана с целью снижения количества лактозы в продукте не только в процессе сквашивания, но и при созревании. На этапе сквашивания микроорганизмы закваски продуцируют молочную кислоту и подавляют развитие посторонней микрофлоры. На этапе созревания активно развиваются лактозопозитивные дрожжи - инициаторы спиртового брожения с образованием этанола и СО2, а также уксуснокислые бактерии - продуценты уксусной кислоты. Основные метаболиты дрожжей и молочнокислых бактерий грибковой кефирной закваски - спирт и молочная кислота - наряду с другими специфическими антибактериальными соединениями предотвращают развитие посторонних микроорганизмов, что увеличивает функциональную значимость продукта. The symbiotic starter of kefir grains was chosen to reduce the amount of lactose in the product not only during the fermentation process, but also during maturation. At the fermentation stage, the starter microorganisms produce lactic acid and suppress the development of foreign microflora. At the maturation stage, lactose-positive yeasts actively develop - initiators of alcoholic fermentation with the formation of ethanol and CO 2 , as well as acetic acid bacteria - producers of acetic acid. The main metabolites of yeast and lactic acid bacteria of the fungal kefir starter - alcohol and lactic acid - along with other specific antibacterial compounds prevent the development of foreign microorganisms, which increases the functional significance of the product.
С учетом вышеописанного действия закваски на следующем технологическом этапе в гидролизованный пермеат вносят закваску кефирных грибков в количестве 0,05% от массы пермеата при температуре 23-28°С и продолжительности 6-8 часов, а затем определяют оптимальную температуру сквашивания продукта (фиг.4).Taking into account the above-described action of the starter, at the next technological stage, the starter of kefir fungi is added to the hydrolyzed permeate in an amount of 0.05% of the permeate mass at a temperature of 23-28°C and for a duration of 6-8 hours, and then the optimal temperature for fermentation of the product is determined (Fig. 4).
Охлажденный гидролизованный пермеат выдерживают в спокойном состоянии, создавая анаэробные условия. Дрожжевые клетки переходят в бродильную форму и начинают продуцировать вещества, характерные для спиртового брожения. Температура 4-6°С является общепринятой для процесса созревания напитка, т.е. для накопления этилового спирта, углекислого газа и других веществ. Выдержку при этой температуре проводят в течение 10-12 часов. За это время напиток достигает необходимых органолептических показателей. При выдержке менее 10 часов не достигается максимально возможного образования веществ, характеризующих гетероферментативное брожение. При выдержке напитка более 12 часов эффективность образования спирта и углекислого газа уменьшается из-за снижения лактозы в пермеате и увеличения количества продуктов метаболизма дрожжей. После созревания напиток фильтруют или подвергают центробежной очистке. The cooled hydrolyzed permeate is kept in a calm state, creating anaerobic conditions. Yeast cells pass into a fermentation form and begin to produce substances characteristic of alcoholic fermentation. A temperature of 4-6°C is generally accepted for the beverage maturation process, i.e. for the accumulation of ethyl alcohol, carbon dioxide and other substances. The beverage is kept at this temperature for 10-12 hours. During this time, the beverage achieves the required organoleptic properties. With a holding time of less than 10 hours, the maximum possible formation of substances characterizing heterofermentative fermentation is not achieved. With a beverage holding time of more than 12 hours, the efficiency of alcohol and carbon dioxide formation decreases due to a decrease in lactose in the permeate and an increase in the amount of yeast metabolism products. After maturation, the beverage is filtered or centrifugally purified.
При изучении органолептических показателей напитка из пермеата были опрошены респонденты, оценивавшие напиток по пяти показателям: вкус, запах, цвет, сладость, внешний вид. Минимальное количество (значение «ноль») баллов присуждалось показателю характерному для данного вида напитка, максимальное (значение «десять») - нехарактерному показателю. Органолептический профиль демонстрирует, что процесс гидролиза лактозы не влияет на структуру пермеата. Изменения затронули лишь вкус напитка, который был охарактеризован как «сладковатый привкус», также участниками дегустации были отмечены незначительные изменения запаха и появление «сладковатой нотки аромата».When studying the organoleptic characteristics of the permeate drink, respondents were interviewed to evaluate the drink based on five parameters: taste, smell, color, sweetness, and appearance. The minimum number (the value "zero") of points was awarded to the parameter characteristic of this type of drink, and the maximum (the value "ten") was awarded to the uncharacteristic parameter. The organoleptic profile demonstrates that the process of lactose hydrolysis does not affect the structure of the permeate. The changes affected only the taste of the drink, which was characterized as a "sweetish aftertaste." The tasting participants also noted minor changes in the smell and the appearance of a "sweetish note of aroma."
В результате проведенной дегустации установлено, что значительных изменений в ходе ферментативного гидролиза лактозы в органолептических показателях напитка не происходит, за исключением усиления сладости. В целом данное изменение можно охарактеризовать как положительное, т.к. в последующем оказывает положительное балансирующее влияние на вкусовой букет готового напитка. As a result of the tasting, it was established that significant changes in the organoleptic indicators of the drink during the enzymatic hydrolysis of lactose do not occur, with the exception of increased sweetness. In general, this change can be characterized as positive, since it subsequently has a positive balancing effect on the flavor bouquet of the finished drink.
Анализируя полученные образцы напитков, приведенных на фиг. 4 можно сделать вывод о том, что наиболее привлекательными органолептическими характеристиками обладает образец напитка, сквашивание которого осуществлялось при температуре 27°С.Analyzing the obtained samples of drinks, shown in Fig. 4, we can conclude that the most attractive organoleptic characteristics are possessed by the sample of the drink, the fermentation of which was carried out at a temperature of 27°C.
Таким образом, определены оптимальные технологические параметры при получении сквашенного ферментированного напитка. Биологическая обработка гидролизованного пермеата проводится закваской кефирных грибков в количестве 0,05% от массы пермеата при температуре 23-28 °С в течение 6-8 часов до достижения значения рН не выше 5,10. Созревание проводят в анаэробных условиях при температуре 4-6 °С в течение 10-12 часов до достижения значений рН до выше 4,62, при которых содержание лактозы в напитке составляет не более 0,1 %. Полученный напиток обладает приятным кисломолочным вкусом, с характерным острым привкусом, сладковатый. Цвет желтый или зеленовато-желтый, прозрачный. Аромат кисломолочный, с нотками остроты. Консистенция жидкая с пузырьками газа. Thus, the optimal technological parameters for obtaining a soured fermented beverage have been determined. Biological treatment of hydrolyzed permeate is carried out by starter culture of kefir fungi in the amount of 0.05% of the permeate weight at a temperature of 23-28 °C for 6-8 hours until a pH value of no more than 5.10 is achieved. Maturation is carried out under anaerobic conditions at a temperature of 4-6 °C for 10-12 hours until a pH value of up to 4.62 is achieved, at which the lactose content in the beverage is no more than 0.1%. The resulting beverage has a pleasant sour-milk taste, with a characteristic sharp aftertaste, sweetish. The color is yellow or greenish-yellow, transparent. The aroma is sour-milk, with notes of spiciness. The consistency is liquid with gas bubbles.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 представлены состав и свойства пермеатов молочного сырья.Fig. 1 shows the composition and properties of milk raw material permeates.
На фиг. 2 показано влияние температуры, продолжительности процесса при дозировке фермента 0,3 г/л на степень гидролиза лактозы и органолептические показатели напиткаFig. 2 shows the effect of temperature, process duration at an enzyme dosage of 0.3 g/l on the degree of lactose hydrolysis and the organoleptic properties of the beverage.
На фиг. 3 представлен сравнительный анализ состава пермеата до и после ферментативного гидролиза с различными дозами фермента (0,3-0,5 г/л)Fig. 3 shows a comparative analysis of the composition of the permeate before and after enzymatic hydrolysis with different enzyme doses (0.3-0.5 g/l)
На фиг. 4 показано влияние температуры и времени в процессах сквашивания и созревания на кислотность и органолептические показатели напиткаFig. 4 shows the influence of temperature and time in the fermentation and maturation processes on the acidity and organoleptic properties of the drink.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Способ производства ферментированного напитка из пермеата молочного сырья осуществляют следующим образом. Обезжиренное молоко подвергают ультрафильтрации на полимерных спиральных мембранах с отсечкой по молекулярной массе до 20 кДа при температуре 10-12°C с получением концентрата (ретентата) молочных белков, который используется в дальнейшем в качестве сырья для производства сыра или творога, и пермеата с содержанием сухих веществ около 5%. The method for producing a fermented beverage from permeate of raw milk is as follows. Skim milk is subjected to ultrafiltration on polymer spiral membranes with a molecular weight cutoff of up to 20 kDa at a temperature of 10-12°C to obtain a concentrate (retentate) of milk proteins, which is subsequently used as raw material for the production of cheese or cottage cheese, and permeate with a dry matter content of about 5%.
На первом этапе обработки пермеат собирают в ферментёр (емкость с рубашкой и мешалкой), после заполнения которого включают мешалку, нагревают пермеат до температуры 36-38°С, вносят препарат дрожжевой β-галактозидазы микробиального происхождения из штамма продуцента Kluyveromyces, лактазная активность которого составляет 3000 LAU - лактазных единиц активности на мл, количество вносимого фермента от 0,3 до 0,4 г/л, ферментативный гидролиз в пермеате проводят при значениях pH 6,5 - 6,7 и температуре от 36 до 38°С в течение 120 минут до достижения степени гидролиза лактозы не менее 52%. Гидролизованный пермеат пастеризуют при температуре 65-68°С в течение 30 минут, что обеспечивает одновременно инактивацию фермента, затем пермеат охлаждают до 4-6°С и хранят в резервуаре при температуре 4-6°С не более 24 часов.At the first stage of processing, the permeate is collected in a fermenter (a container with a jacket and a stirrer), after filling which the stirrer is turned on, the permeate is heated to a temperature of 36-38°C, a preparation of yeast β-galactosidase of microbial origin from the producer strain Kluyveromyces is added, the lactase activity of which is 3000 LAU - lactase activity units per ml, the amount of enzyme added is from 0.3 to 0.4 g / l, enzymatic hydrolysis in the permeate is carried out at pH values of 6.5 - 6.7 and a temperature of 36 to 38°C for 120 minutes until the degree of lactose hydrolysis is at least 52%. The hydrolyzed permeate is pasteurized at a temperature of 65-68°C for 30 minutes, which simultaneously ensures the inactivation of the enzyme, then the permeate is cooled to 4-6°C and stored in a tank at a temperature of 4-6°C for no more than 24 hours.
На втором этапе проводят биологическую обработку гидролизованного пермеата, который нагревают до температуры заквашивания 23-28°С, и вносят закваску кефирных грибков со штаммами лактосбраживающих дрожжей рода Kluyveromyces и Saccharomyces, количество вносимой кефирной закваски составляет 0,05% от массы пермеата, при температурах от 23 до 28 °С проводят сквашивание в течение 6-8 часов и завершают процесс по достижению значения активной кислотности не выше рН 5,10. После сквашивания в том же ферментёре охлаждают напиток до температуры 4-6°С и проводят созревание. Для этого пермеат выдерживают в спокойном состоянии, создавая анаэробные условия при температуре 4-6°С в течение 10-12 часов, а по достижению значений рН не выше 4,62 и остаточного содержания лактозы не более 0,1% процесс созревания завершают. Далее отделяют кефирные грибки фильтрованием или центробежным способом. Полученный напиток пастеризуют при температурах 65-68°С в течение 30 минут и охлаждают до 4-6°С. Далее полученный напиток разливают, упаковывают в потребительскую тару и хранят при температуре 4-6°С не более 24 часов с последующей реализацией через торговые сети. At the second stage, biological treatment of the hydrolyzed permeate is carried out, which is heated to a fermentation temperature of 23-28 ° C, and a starter of kefir fungi with strains of lacto-fermenting yeast of the genus Kluyveromyces and Saccharomyces is added, the amount of the added kefir starter is 0.05% of the permeate weight, at temperatures from 23 to 28 ° C, fermentation is carried out for 6-8 hours and the process is completed upon reaching an active acidity value of no higher than pH 5.10. After fermentation, the drink is cooled in the same fermenter to a temperature of 4-6 ° C and maturation is carried out. For this, the permeate is kept in a calm state, creating anaerobic conditions at a temperature of 4-6 ° C for 10-12 hours, and upon reaching pH values of no higher than 4.62 and a residual lactose content of no more than 0.1%, the maturation process is completed. Next, the kefir grains are separated by filtration or centrifugation. The resulting drink is pasteurized at temperatures of 65-68°C for 30 minutes and cooled to 4-6°C. Then the resulting drink is poured, packaged in consumer packaging and stored at a temperature of 4-6°C for no more than 24 hours with subsequent sale through retail chains.
При использовании в качестве исходного сырья для получения пермеата подсырной сыворотки с pH 6,5-6,7, она предварительно проходит обеззараживание и обработку на сепараторе для удаления жира и казеиновых частиц. После очистки подсырную сыворотку охлаждают.When using cheese whey with a pH of 6.5-6.7 as the starting material for obtaining permeate, it is first disinfected and processed in a separator to remove fat and casein particles. After cleaning, the cheese whey is cooled.
При использовании в качестве исходного сырья для получения пермеата творожной сыворотки, её предварительно раскисляют до значений рН 6,5-6,7 безреагентным методом биполярного электродиализа или электрохимической активацией.When using curd whey as the starting material for obtaining permeate, it is first deoxidized to pH values of 6.5-6.7 using the reagent-free method of bipolar electrodialysis or electrochemical activation.
Ферментированный напиток содержит минимальное количество лактозы не более 0,1%, имеет пониженную калорийность, обладает приятным кисломолочным вкусом и ароматом, сладковатый. Цвет напитка - желтый или зеленовато-желтый, прозрачный. консистенция жидкая, однородная с пузырьками газа.The fermented drink contains a minimum amount of lactose no more than 0.1%, has a reduced calorie content, has a pleasant sour-milk taste and aroma, sweetish. The color of the drink is yellow or greenish-yellow, transparent. The consistency is liquid, homogeneous with gas bubbles.
Примеры конкретного осуществления способа производства ферментированного напитка из молочного и сывороточного пермеата.Examples of specific implementation of the method for producing a fermented beverage from milk and whey permeate.
Пример 1. Example 1.
Обезжиренное молоко обрабатывают в ультрафильтрационной установке при температуре 12°С на полимерных спиральных мембранах с отсечкой по молекулярной массе до 20 кДа и получают пермеат с содержанием сухих веществ 4,94%. Пермеат сливают в емкость с рубашкой и мешалкой, нагревают до 40°С и вносят препарат β-галактозидазы в количестве 0,3 г/л. Ферментативный гидролиз проводят при pH 6,7 и температуре 40°С в течение 120 минут. По завершению процесса ферментации степень гидролиза лактозы составила 52%, остаточное содержание лактозы в ферментированном напитке составило 2,13%. Skim milk is processed in an ultrafiltration unit at a temperature of 12°C on polymer spiral membranes with a molecular weight cutoff of up to 20 kDa, and a permeate with a dry matter content of 4.94% is obtained. The permeate is poured into a tank with a jacket and a stirrer, heated to 40°C, and the β-galactosidase preparation is added in an amount of 0.3 g/l. Enzymatic hydrolysis is carried out at a pH of 6.7 and a temperature of 40°C for 120 minutes. Upon completion of the fermentation process, the degree of lactose hydrolysis was 52%, the residual lactose content in the fermented drink was 2.13%.
Полученный ферментированный напиток имеет следующие характеристики: напиток мутный, с различимыми белыми взвешенными частицами, светло-желтый, сладковатый. При дальнейшем нагревании или охлаждении напитка осадок и муть не исчезают, а по остаточному содержанию лактозы (2,13%) напиток не может быть отнесён к низколактозным.The resulting fermented beverage has the following characteristics: the beverage is cloudy, with visible white suspended particles, light yellow, sweetish. Upon further heating or cooling of the beverage, the sediment and turbidity do not disappear, and based on the residual lactose content (2.13%), the beverage cannot be classified as low-lactose.
Пример 2.Example 2.
Обезжиренное молоко обрабатывают в ультрафильтрационной установке при температуре 12°С на полимерных спиральных мембранах с отсечкой по молекулярной массе до 20 кДа и получают пермеат с содержанием сухих веществ 4,94%. Пермеат сливают в емкость с рубашкой и мешалкой, нагревают до 38°С и вносят препарат β-галактозидазы в количестве 0,4 г/л. Ферментативный гидролиз проводят при pH 6,61 и температуре 38°С в течение 120 минут. По завершению процесса ферментации степень гидролиза лактозы составила 53,0%. Гидролизованный пермеат пастеризуют при температуре 68°С в течение 30 минут, что обеспечивает одновременно инактивацию фермента, затем пермеат охлаждают до 6°С и направляют в промежуточный резервуар для хранения в течение 2 часов.Skim milk is processed in an ultrafiltration unit at a temperature of 12°C on polymer spiral membranes with a molecular weight cutoff of up to 20 kDa, and a permeate with a dry matter content of 4.94% is obtained. The permeate is poured into a tank with a jacket and a stirrer, heated to 38°C, and the β-galactosidase preparation is added in an amount of 0.4 g/l. Enzymatic hydrolysis is carried out at a pH of 6.61 and a temperature of 38°C for 120 minutes. Upon completion of the fermentation process, the degree of lactose hydrolysis was 53.0%. The hydrolyzed permeate is pasteurized at a temperature of 68°C for 30 minutes, which simultaneously ensures enzyme inactivation, then the permeate is cooled to 6°C and sent to an intermediate storage tank for 2 hours.
После ферментации прозрачный пермеат нагревают до температуры заквашивания 23°С и вносят закваску кефирных грибков в количестве 0,05% от массы пермеата, проводят термостатирование при 23°С в течение 8 часов и завершают процесс сквашивания по достижению значений активной кислотности рН 5,50. Охлаждают гидролизованный пермеат до температуры 6°С, создают анаэробные условия и в течение 12 часов проводят процесс созревания, по завершению которого активная кислотность рН достигает 4,70. Отделяют кефирные грибки фильтрованием, пастеризуют напиток при температуре 68°С в течение 30 минут, затем охлаждают до 6°С. Полученный напиток разливают в потребительскую тару и хранят в холодильной камере при 6°С в течение 20 часов.After fermentation, the transparent permeate is heated to a fermentation temperature of 23°C and a kefir grain starter culture is added in an amount of 0.05% of the permeate weight, thermostatting is carried out at 23°C for 8 hours and the fermentation process is completed upon reaching the active acidity value of pH 5.50. The hydrolyzed permeate is cooled to a temperature of 6°C, anaerobic conditions are created and the maturation process is carried out for 12 hours, upon completion of which the active acidity pH reaches 4.70. The kefir grains are separated by filtration, the drink is pasteurized at a temperature of 68°C for 30 minutes, then cooled to 6°C. The resulting drink is poured into consumer containers and stored in a refrigerator at 6°C for 20 hours.
Полученный ферментированный напиток имеет следующие характеристики: напиток прозрачный, обладает приятным кисломолочным вкусом и ароматом, с нотками остроты, сладковатый. Цвет желтовато-зелёный. Консистенция жидкая, однородная, с присутствием мелких пузырьков газа. Остаточное содержание лактозы составляет 0,1%, поэтому напиток относится к низколактозным продуктам.The resulting fermented drink has the following characteristics: the drink is transparent, has a pleasant sour-milk taste and aroma, with hints of spiciness, sweetish. The color is yellowish-green. The consistency is liquid, homogeneous, with the presence of small gas bubbles. The residual lactose content is 0.1%, so the drink is classified as a low-lactose product.
Пример 3.Example 3.
Обезжиренное молоко обрабатывают в ультрафильтрационной установке при температуре 12°С на полимерных спиральных мембранах с отсечкой по молекулярной массе до 20 кДа и получают пермеат с содержанием сухих веществ 4,94%. Пермеат сливают в емкость с рубашкой и мешалкой, нагревают до 38°С и вносят препарат β-галактозидазы в количестве 0,4 г/л. Ферментативный гидролиз проводят при pH 6,63, температуре 38°С в течение 120 минут. По завершению процесса ферментации степень гидролиза лактозы составила 54 %. Гидролизованный пермеат пастеризуют при температуре 68°С в течение 30 минут, что обеспечивает одновременно инактивацию фермента, затем пермеат охлаждают до 6°С и направляют в промежуточный резервуар для хранения в течение 2 часов. Ферментированный прозрачный пермеат нагревают до температуры заквашивания 27°С и вносят закваску кефирных грибков в количестве 0,05% от массы пермеата, проводят термостатирование при 27°С в течение 8 часов и завершают процесс сквашивания по достижению активной кислотности рН 5,10. Охлаждают гидролизованный пермеат до температуры 6°С, создают анаэробные условия и в течение 12 часов проводят процесс созревания, по завершению которого значения активной кислотности рН достигает 4,62. Отделяют кефирные грибки фильтрованием, пастеризуют напиток при температуре 68°С в течение 30 минут, затем охлаждают до 6°С. Полученный напиток разливают в потребительскую тару и хранят в холодильной камере при 6°С в течение 20 часов.Skim milk is processed in an ultrafiltration unit at a temperature of 12°C on polymer spiral membranes with a molecular weight cutoff of up to 20 kDa, and a permeate with a dry matter content of 4.94% is obtained. The permeate is poured into a tank with a jacket and a stirrer, heated to 38°C, and β-galactosidase is added in an amount of 0.4 g/l. Enzymatic hydrolysis is carried out at a pH of 6.63, a temperature of 38°C for 120 minutes. Upon completion of the fermentation process, the degree of lactose hydrolysis was 54%. The hydrolyzed permeate is pasteurized at a temperature of 68°C for 30 minutes, which simultaneously ensures enzyme inactivation, then the permeate is cooled to 6°C and sent to an intermediate storage tank for 2 hours. The fermented transparent permeate is heated to the fermentation temperature of 27°C and the kefir grains starter is added in the amount of 0.05% of the permeate weight, thermostatting is carried out at 27°C for 8 hours and the fermentation process is completed upon reaching the active acidity pH of 5.10. The hydrolyzed permeate is cooled to the temperature of 6°C, anaerobic conditions are created and the maturation process is carried out for 12 hours, upon completion of which the active acidity value pH reaches 4.62. The kefir grains are separated by filtration, the drink is pasteurized at the temperature of 68°C for 30 minutes, then cooled to 6°C. The resulting drink is poured into consumer containers and stored in a refrigerator at 6°C for 20 hours.
Полученный ферментированный напиток имеет следующие характеристики: напиток прозрачный, обладает приятным кисломолочным вкусом и ароматом, с нотками остроты, сладковатый. Цвет желтовато-соломенный. Консистенция жидкая, однородная, с присутствием естественной газации. Остаточное содержание лактозы составляет 0,05%, поэтому напиток может быть отнесен к безлактозным продуктам.The resulting fermented beverage has the following characteristics: the beverage is transparent, has a pleasant sour-milk taste and aroma, with hints of spiciness, sweetish. The colour is yellowish-straw. The consistency is liquid, uniform, with the presence of natural carbonation. The residual lactose content is 0.05%, so the beverage can be classified as a lactose-free product.
Пример 4.Example 4.
Подсырную молочную сыворотку обезжиривают и удаляют казеиновые частицы на сепараторе при температуре 38°С, охлаждают до 12°С и направляют в ультрафильтрационную установку при температуре 12°С на полимерных спиральных мембранах с отсечкой по молекулярной массе до 20 кДа и получают пермеат с содержанием сухих веществ 4,97%. Пермеат сливают в емкость с рубашкой и мешалкой, нагревают до 38 °С и вносят препарат β-галактозидазы в количестве 0,4 г/л. Ферментативный гидролиз проводят при pH 6,64 и температуре 38°С в течение 120 минут. По завершению процесса ферментации степень гидролиза лактозы составила 53%. Гидролизованный пермеат пастеризуют при температуре 68°С в течение 30 минут, что обеспечивает одновременно инактивацию фермента, затем пермеат охлаждают до 6 °С и направляют в промежуточный резервуар для хранения в течение 2 часов. Потом сывороточный пермеат нагревают до температуры заквашивания 23°С и вносят закваску кефирных грибков в количестве 0,05% от массы пермеата, проводят термостатирование при 23°С в течение 8 часов и завершают процесс сквашивания по достижению значений активной кислотности рН 5,53. Охлаждают гидролизованный пермеат до температуры 6°С, создают анаэробные условия и в течение 12 часов проводят процесс созревания, по завершению которого активная кислотность рН достигает 4,75. Отделяют кефирные грибки фильтрованием, пастеризуют напиток при температуре 68°С в течение 30 минут, затем охлаждают до 6°С. Полученный напиток разливают в потребительскую тару и хранят в холодильной камере при 6°С в течение 20 часов.Cheese whey is defatted and casein particles are removed in a separator at a temperature of 38°C, cooled to 12°C and sent to an ultrafiltration unit at a temperature of 12°C on polymer spiral membranes with a molecular weight cutoff of up to 20 kDa, and a permeate with a dry matter content of 4.97% is obtained. The permeate is poured into a tank with a jacket and a stirrer, heated to 38°C and a β-galactosidase preparation is added in an amount of 0.4 g/l. Enzymatic hydrolysis is carried out at a pH of 6.64 and a temperature of 38°C for 120 minutes. Upon completion of the fermentation process, the degree of lactose hydrolysis was 53%. The hydrolyzed permeate is pasteurized at a temperature of 68°C for 30 minutes, which simultaneously ensures the enzyme inactivation, then the permeate is cooled to 6°C and sent to an intermediate storage tank for 2 hours. Then the whey permeate is heated to a fermentation temperature of 23°C and kefir fungi starter is added in an amount of 0.05% of the permeate weight, thermostatting is carried out at 23°C for 8 hours and the fermentation process is completed when the active acidity value pH 5.53 is reached. The hydrolyzed permeate is cooled to a temperature of 6°C, anaerobic conditions are created and the maturation process is carried out for 12 hours, upon completion of which the active acidity pH reaches 4.75. Kefir fungi are separated by filtration, the drink is pasteurized at a temperature of 68°C for 30 minutes, then cooled to 6°C. The resulting drink is poured into consumer containers and stored in a refrigerator at 6°C for 20 hours.
Полученный ферментированный напиток имеет следующие характеристики: напиток прозрачный, обладает кисломолочным вкусом, с легким сывороточным ароматом, с нотками остроты, сладковатый. Цвет желтовато-зелёный. Консистенция жидкая, однородная, с присутствием мелких пузырьков газа. Остаточное содержание лактозы составляет 0,1%, поэтому напиток относится к низколактозным продуктам.The resulting fermented beverage has the following characteristics: the beverage is transparent, has a sour-milk taste, with a light whey aroma, with hints of spiciness, sweetish. The colour is yellowish-green. The consistency is liquid, uniform, with the presence of small gas bubbles. The residual lactose content is 0.1%, so the beverage is classified as a low-lactose product.
Пример 5.Example 5.
Творожную молочную сыворотку обезжиривают и удаляют казеиновые частицы на сепараторе при температуре 38 °С, охлаждают до 10°С и обрабатывают в ультрафильтрационной установке при температуре 10°С на полимерных спиральных мембранах с отсечкой по молекулярной массе до 20 кДа и получают пермеат творожной сыворотки с содержанием сухих веществ 4,6 % и активной кислотностью рН 4,67. Регулируют активную кислотность творожного пермеата безреагентным методом биполярного электродиализа или электрохимической активацией до значений рН 6,5 при температуре 10°С. Пермеат сливают в емкость с рубашкой и мешалкой, нагревают до 38°С и вносят препарат β-галактозидазы в количестве 0,4 г/л. Ферментативный гидролиз проводят при pH 6,5 и температуре 38°С в течение 120 минут. По завершению процесса ферментации степень гидролиза лактозы составила 52%. Гидролизованный пермеат пастеризуют при температуре 68°С в течение 30 минут, что обеспечивает одновременно инактивацию фермента, затем пермеат охлаждают до 6°С и направляют в промежуточный резервуар для хранения в течение 2 часов. Затем творожный пермеат нагревают до температуры заквашивания 23°С и вносят закваску кефирных грибков в количестве 0,05% от массы пермеата, проводят термостатирование при 23°С в течение 8 часов и завершают процесс сквашивания по достижению значений активной кислотности рН 5,3. Охлаждают творожный пермеат до температуры 6°С, создают анаэробные условия и в течение 10 часов проводят процесс созревания, по завершению которого активная кислотность достигает рН 4,4. Отделяют кефирные грибки фильтрованием, пастеризуют напиток при температуре 68°С в течение 30 минут, затем охлаждают до 6°С. Полученный напиток разливают в потребительскую тару и хранят в холодильной камере при 6°С в течение 20 часов.The curd whey is defatted and casein particles are removed in a separator at a temperature of 38 °C, cooled to 10 °C and processed in an ultrafiltration unit at a temperature of 10 °C on polymer spiral membranes with a molecular weight cutoff of up to 20 kDa to obtain a curd whey permeate with a dry matter content of 4.6% and an active acidity of pH 4.67. The active acidity of the curd permeate is regulated by a reagent-free bipolar electrodialysis method or by electrochemical activation to a pH of 6.5 at a temperature of 10 °C. The permeate is poured into a container with a jacket and a stirrer, heated to 38 °C and β-galactosidase is added in an amount of 0.4 g/l. Enzymatic hydrolysis is carried out at a pH of 6.5 and a temperature of 38 °C for 120 minutes. Upon completion of the fermentation process, the degree of lactose hydrolysis was 52%. The hydrolyzed permeate is pasteurized at a temperature of 68°C for 30 minutes, which simultaneously ensures enzyme inactivation, then the permeate is cooled to 6°C and sent to an intermediate storage tank for 2 hours. Then the curd permeate is heated to a fermentation temperature of 23°C and kefir fungi starter is added in an amount of 0.05% of the permeate weight, thermostatting is carried out at 23°C for 8 hours and the fermentation process is completed upon reaching active acidity values of pH 5.3. The curd permeate is cooled to a temperature of 6°C, anaerobic conditions are created and the maturation process is carried out for 10 hours, upon completion of which the active acidity reaches pH 4.4. The kefir grains are separated by filtration, the drink is pasteurized at a temperature of 68°C for 30 minutes, then cooled to 6°C. The resulting drink is poured into consumer containers and stored in a refrigerator at 6°C for 20 hours.
Полученный ферментированный напиток имеет следующие характеристики: напиток прозрачный, обладает кисломолочным вкусом, имеет сывороточный аромат, с кислинкой и нотками остроты. Цвет зеленовато-желтый. Консистенция жидкая, однородная, с присутствием мелких пузырьков газа. Остаточное содержание лактозы составляет 0,1%, поэтому напиток относится к низколактозным продуктам.The resulting fermented beverage has the following characteristics: the beverage is transparent, has a sour-milk taste, has a whey aroma, with sourness and hints of spiciness. The color is greenish-yellow. The consistency is liquid, uniform, with the presence of small gas bubbles. The residual lactose content is 0.1%, so the beverage is classified as a low-lactose product.
По результатам проведённых экспериментов отмечено, что наилучшие органолептические и физико-химические показатели получены в примере 3.Based on the results of the experiments, it was noted that the best organoleptic and physicochemical indicators were obtained in example 3.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения показал, что совокупность существенных признаков предлагаемого способа не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».A comparative analysis of the claimed invention showed that the set of essential features of the proposed method is not known from the state of the art and therefore meets the patentability requirement “Novelty”.
В уровне техники и технологии не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».The level of technology and technology did not reveal any features that coincide with the distinctive features of the claimed invention and affect the achievement of the claimed technical result, therefore the proposed invention meets the patentability requirement “Inventive step”.
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявляемого способа для получения ферментативного напитка из пермеатов молочного сырья и способ может быть реализован на предприятиях молочной отрасли, имеющих ультрафильтрационные установки, поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».The provided information confirms the possibility of using the claimed method for obtaining an enzymatic drink from permeates of raw milk and the method can be implemented at dairy industry enterprises that have ultrafiltration units, therefore it meets the patentability condition “Industrial applicability”.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2844176C1 true RU2844176C1 (en) | 2025-07-28 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1105110A3 (en) * | 1978-12-04 | 1984-07-23 | Сосьете Де Продюи Нестле С.А. (Фирма) | Method of preparing drink with taste of yoghurt |
| WO2011098600A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Arla Foods Amba | Substitute milk product |
| RU2711795C1 (en) * | 2019-03-26 | 2020-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Method for production of powdered beverage based on curd whey permeate |
| EP2928312B1 (en) * | 2012-12-07 | 2020-02-19 | Valio Ltd | Method for producing milk-based products |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1105110A3 (en) * | 1978-12-04 | 1984-07-23 | Сосьете Де Продюи Нестле С.А. (Фирма) | Method of preparing drink with taste of yoghurt |
| WO2011098600A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Arla Foods Amba | Substitute milk product |
| EP2928312B1 (en) * | 2012-12-07 | 2020-02-19 | Valio Ltd | Method for producing milk-based products |
| RU2711795C1 (en) * | 2019-03-26 | 2020-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Method for production of powdered beverage based on curd whey permeate |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НУРУЛЛО М., Разработка адаптированной технологии национального кисломолочного продукта катык из пермеата обезжиренного молока, Диссертация к.т.н., Ставрополь, 2021, С.157. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2361911C1 (en) | Production method of kvass | |
| RU2552485C2 (en) | Microorganism culture, method for obtainment of fermented base for kvasses production, tea fungus culture liquid obtainment method, tea fungus culture liquid, beverages obtainment method | |
| Holsinger et al. | Whey beverages: A review | |
| RU2041660C1 (en) | Process for manufacture of fermented fruit beverage | |
| JPS59135869A (en) | Production of carbonated beverage | |
| JP2017104120A (en) | Fermented milk with improved flavor and method for producing the same | |
| CN106616144B (en) | Live bacterium type aerated beverage and preparation method thereof | |
| EP0322010B1 (en) | Process for producing fermented milk products | |
| Kosikowski et al. | Whey wine from concentrates of reconstituted acid whey powder | |
| WO2018151249A1 (en) | Production method for low-acid fermented milk | |
| Altuntas et al. | Kefir-type drinks from whey | |
| JP3343790B2 (en) | Fruit flavor enhancer and fruit beverage with enhanced flavor | |
| CN110934191A (en) | Method for providing cheese flavor for milk or milk beverage by using fermented cream | |
| SU1105110A3 (en) | Method of preparing drink with taste of yoghurt | |
| RU2844176C1 (en) | Method for production of fermented beverage from permeate of milk raw material | |
| JP4825157B2 (en) | Milk production method | |
| EP1113723B1 (en) | Dairy product and method for preparing same | |
| JPH0436146A (en) | Preparation of kefir-like fermented food | |
| JP2852410B2 (en) | Manufacturing method of cheese whey beverage | |
| JPS59132855A (en) | Production of alcohol-containing lactic acid beverage | |
| RU2078513C1 (en) | Method of preparing beverage showing yoghurt taste | |
| RU2780157C1 (en) | Method for producing whey-based beverage for sports nutrition | |
| JPS637774A (en) | Preparation of nutrient wine | |
| JP6262412B1 (en) | Method for shortening fermentation time in production of fermented milk, and method for suppressing increase in sourness in fermented milk | |
| JPS59154979A (en) | Preparation of nutrient liquor |