RU2834038C1 - Method of producing dry milk whey - Google Patents
Method of producing dry milk whey Download PDFInfo
- Publication number
- RU2834038C1 RU2834038C1 RU2024111722A RU2024111722A RU2834038C1 RU 2834038 C1 RU2834038 C1 RU 2834038C1 RU 2024111722 A RU2024111722 A RU 2024111722A RU 2024111722 A RU2024111722 A RU 2024111722A RU 2834038 C1 RU2834038 C1 RU 2834038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- whey
- electroflotation
- solution
- dry
- milk whey
- Prior art date
Links
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 title claims abstract description 109
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 title claims abstract description 105
- 239000005862 Whey Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title claims abstract description 19
- 239000008267 milk Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- JCQLYHFGKNRPGE-FCVZTGTOSA-N lactulose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 JCQLYHFGKNRPGE-FCVZTGTOSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229960000511 lactulose Drugs 0.000 claims abstract description 16
- PFCRQPBOOFTZGQ-UHFFFAOYSA-N lactulose keto form Natural products OCC(=O)C(O)C(C(O)CO)OC1OC(CO)C(O)C(O)C1O PFCRQPBOOFTZGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 15
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 235000021119 whey protein Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 claims description 15
- 239000008101 lactose Substances 0.000 claims description 15
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 claims description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 239000005018 casein Substances 0.000 claims description 5
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 5
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 15
- 230000001847 bifidogenic effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 3
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 abstract description 2
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 13
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 10
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 9
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 9
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 4
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 235000013580 sausages Nutrition 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 241000186000 Bifidobacterium Species 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 235000020186 condensed milk Nutrition 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000014171 Milk Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010011756 Milk Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910001576 calcium mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 235000014048 cultured milk product Nutrition 0.000 description 1
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000005709 gut microbiome Species 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 235000013622 meat product Nutrition 0.000 description 1
- 235000021239 milk protein Nutrition 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для получения сухой молочной сыворотки, обладающей бифидогенными свойствами.The invention relates to the dairy industry and can be used to produce dry whey with bifidogenic properties.
Бифидобактерии составляют основу нормальной кишечной микрофлоры здорового человека и защищают его от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Для поддержания и восстановления нормального уровня бифидофлоры используют бактериальные препараты или кисломолочные продукты, содержащие живые клетки бифидобактерий.Bifidobacteria form the basis of normal intestinal microflora of a healthy person and protect it from adverse environmental effects. To maintain and restore normal levels of bifidoflora, bacterial preparations or fermented milk products containing live cells of bifidobacteria are used.
Полезные бифидогенные свойства сухой молочной сыворотки возникают в результате перегруппировки лактозы в лактулозу в щелочной среде, и получения продуктов гидролиза сывороточных белков при проведении процесса электроактивирования (щелочной гидролиз). Известные способы проведения процессов гидролиза не предполагают разделения молочной сыворотки на фракции и основаны на использовании веществ-катализаторов щелочной природы, что является весьма дорогостоящим, так как требуется дополнительная очистка молочной сыворотки, либо на применении дорогих ферментных препаратов. The beneficial bifidogenic properties of dry whey arise as a result of the rearrangement of lactose into lactulose in an alkaline medium, and the production of whey protein hydrolysis products during the electroactivation process (alkaline hydrolysis). Known methods for carrying out hydrolysis processes do not involve separating whey into fractions and are based on the use of alkaline catalysts, which is very expensive, since additional purification of the whey is required, or on the use of expensive enzyme preparations.
В связи с этим перспективным направлением для повышения бифидогенных свойств молочной сыворотки является процесс электроактивации с применением электрофлотационной установки, которая позволяет разделять молочную сыворотку на фракции. В результате появляется возможность получить в качестве конечных продуктов бифидогенную молочную сыворотку и белковую пену, со сбалансированным аминокислотным составом. Такую пену можно рекомендовать в качестве натурального белкового обогатителя и заменителя мяса в технологии мясопродуктов при производстве колбас, а также в кондитерском и хлебопекарном производстве. In this regard, a promising direction for increasing the bifidogenic properties of whey is the process of electroactivation using an electroflotation unit, which allows separating whey into fractions. As a result, it becomes possible to obtain bifidogenic whey and protein foam with a balanced amino acid composition as final products. Such foam can be recommended as a natural protein enricher and meat substitute in meat product technology in the production of sausages, as well as in confectionery and bakery production.
Известен способ получения сухой молочной сыворотки (RU 2299570, А 23 С 21/00, 24.10.2005), который пpeдycмaтpивaет cбop, peзepвиpoвaниe, нaгpeв, ceпapиpoвaниe, пacтepизaцию молочной сыворотки и oxлaждeниe, а после изомеризацию, сгущение и сушку сгущенной молочной сыворотки. Далее ее пoдвepгaют элeктpoaктивaции в кaтoднoм и aнoднoм пpocтpaнcтве ycтaнoвки. B кaтoднoй кaмepe пpoиcxoдит изoмepизaция лaктoзы в лaктyлoзy и щeлoчнoй гидpoлиз cывopoтoчныx бeлкoв. Oднoвpeмeннo c этими пpoцeccaми в aнoднoй кaмepe пpoиcxoдит киcлoтный гидpoлиз лaктoзы и cывopoтoчныx бeлкoв. Конечные продукты анодной и катодной камер cмeшивaют, cгyщaют и cyшaт.A method for obtaining dry milk whey is known (RU 2299570, A 23 C 21/00, 24.10.2005), which involves collecting, reserving, heating, separating, pasteurizing milk whey and cooling, and then isomerizing, thickening and drying the condensed milk whey. Then it is subjected to electroactivation in the cathode and anode spaces of the installation. In the cathode chamber, lactose isomerization into lactulose and alkaline hydrolysis of whey proteins occur. Simultaneously with these processes, acid hydrolysis of lactose and whey proteins occurs in the anode chamber. The final products of the anode and cathode chambers are mixed, concentrated and dried.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности проведения электрофлотации для разделения сыворотки на фракции в катодном пространстве установки. В результате невозможно получить одновременно бифидогенную молочную сыворотку и белковую пену, обладающей полноценным аминокислотным составом. The disadvantage of this method is the lack of the ability to conduct electroflotation to separate whey into fractions in the cathode space of the unit. As a result, it is impossible to simultaneously obtain bifidogenic whey and protein foam with a complete amino acid composition.
Ближайшим техническим решением к заявленному, является способ производства сухой молочной сыворотки (RU 2098977, А 23 С 21/00, 20.12.1997), предусматривающий ее сбор, нагревание, сепарирование, пacтepизaцию молочной сыворотки и oxлaждeниe, после - изомеризацию, сгущение и сушку сгущенной молочной сыворотки. Перед сгущением в молочной сыворотке проводят изомеризацию и мутаротацию лактозы путем введения в нее химического реагента-щелочи (гидроксид кальция) до достижения рН (11±0,5) ед. с последующим термостатированием при температуре t=(70±0,5)°С в течение 15-25 мин с последующей нейтрализацией кислой сывороткой.The closest technical solution to the claimed one is a method for producing dry milk whey (RU 2098977, A 23 C 21/00, 20.12.1997), which involves collecting, heating, separating, pasteurizing and cooling the whey, followed by isomerization, condensation and drying of the condensed whey. Before condensation, lactose isomerization and mutarotation are carried out in the whey by introducing a chemical alkali reagent (calcium hydroxide) into it until a pH of (11±0.5) units is achieved, followed by thermostatting at a temperature of t = (70±0.5) °C for 15-25 minutes, followed by neutralization with acid whey.
Недостатком прототипа является увеличение стоимости сухой молочной сыворотки за счет внесения химического реагента и необходимости дополнительной деминерализации, что требует сложного оборудования и временных затрат. Необходимость проведения деминерализации объясняется, тем, что насыщение минералами кальция ухудшает органолептические показатели и растворимость сухой молочной сыворотки, что негативно отражается на ее дальнейшем использовании в других отраслях промышленности (производство молочных продуктов и колбасных изделий). The disadvantage of the prototype is the increase in the cost of dry whey due to the introduction of a chemical reagent and the need for additional demineralization, which requires complex equipment and time. The need for demineralization is explained by the fact that the saturation of calcium minerals worsens the organoleptic properties and solubility of dry whey, which negatively affects its further use in other industries (production of dairy products and sausages).
Технической задачей, на решение которой направлен заявленный способ, является создание возможности разделения молочной сыворотки на фракции, снижение энергетических, материальных затрат и интенсификация процесса электрохимической активации молочной сыворотки. The technical problem that the claimed method is aimed at solving is the creation of the possibility of separating whey into fractions, reducing energy and material costs and intensifying the process of electrochemical activation of whey.
Для решения поставленной технической задачи предложен способ получения сухой молочной сыворотки, характеризующийся тем, что творожная сыворотка с титруемой кислотностью K=65 °T и содержанием лактозы 4,3 % из резервуара для промежуточного хранения подается в секцию регенерации пастеризационно-охладительной установки для нагревания, затем она направляется в саморазгружающийся сепаратор для очистки от жира и казеиновой пыли, далее молочную сыворотку пастеризуют в пастеризационно-охладительной установке при температуре t=75 °C, затем для проведения процесса электроактивации сыворотку помещают в катодное пространство электрофлотационной установки, в анодное пространство в качестве электролита помещают раствор электролита NaCl при этом на установку подается напряжение U=20 B и потребляемый ток составляет I=150 мА, продолжительность процесса электроактивирования составляет 15 мин, полученную методом электрофлотации пену на поверхности молочной сыворотки отделяют, собирают и концентрируют под воздействием ультрофиолетовых лучей до содержания сухих веществ 27-30 %, активная кислотность отделенной сыворотки по окончании процесса электрофлотации составляет рН 11±5 ед, далее оставшийся раствор молочной сыворотки перемещают в промежуточную емкость, где выдерживают при 70±5°C в течение 15-25 мин, затем изомеризованный раствор молочной сыворотки подкисляют сывороткой с титруемой кислотностью К=200±15°Т до значения рН 7,5±0,5 ед., после сгущают при t= 60±2°C до содержания сухих веществ 45±5 % и направляют на распылительную сушилку, при этом массовая доля лактулозы в сухой молочной сыворотке составляет 20-25 %, продуктов гидролиза сывороточных белков - 30-40 %.To solve the technical problem, a method for obtaining dry milk whey is proposed, characterized in that curd whey with titratable acidity K = 65 °T and a lactose content of 4.3% is fed from an intermediate storage tank to the regeneration section of a pasteurization and cooling unit for heating, then it is sent to a self-unloading separator for cleaning from fat and casein dust, then the milk whey is pasteurized in a pasteurization and cooling unit at a temperature of t = 75 °C, then to carry out the electroactivation process, the whey is placed in the cathode space of an electroflotation unit, a solution of NaCl electrolyte is placed in the anode space as an electrolyte, while a voltage of U = 20 V is applied to the unit and the consumed current is I = 150 mA, the duration of the electroactivation process is 15 min, the foam obtained by the electroflotation method on the surface of the whey is separated, collected and concentrated under the influence of ultraviolet rays to a dry matter content of 27-30%, the active acidity of the separated whey at the end of the electroflotation process is pH 11±5 units, then the remaining whey solution is transferred to an intermediate container, where it is kept at 70±5°C for 15-25 minutes, then the isomerized whey solution is acidified with whey with a titratable acidity of K=200±15°T to a pH value of 7.5±0.5 units, then concentrated at t= 60±2°C to a dry matter content of 45±5% and sent to a spray dryer, while the mass fraction of lactulose in dry whey is 20-25%, whey protein hydrolysis products - 30-40%.
Технический результат изобретения заключается в получении в процессе электроактивации не только бифидогенной молочной сыворотки с лактулозой, но и белковой пены со сбалансированным аминокислотным составом с помощью электрофлотационной установки, а также снижение энергетических, материальных затрат и ускорение процесса производства за счет отказа от использования химических реагентов-катализаторов и исключения этапа деминерализации сыворотки.The technical result of the invention consists in obtaining in the process of electroactivation not only bifidogenic whey with lactulose, but also protein foam with a balanced amino acid composition using an electroflotation unit, as well as reducing energy and material costs and accelerating the production process by eliminating the use of chemical reagents-catalysts and eliminating the stage of whey demineralization.
Изомеризацию проводят методом электрохимической активации молочной сыворотки на установке для электрофлотационного разделения компонентов. Установка устроена следующим образом. Двухкамерная емкость заполнена раствором электролита в воде. В нижнюю часть одной из камер помещен графитовый анод. Выше анода расположен катод, который изготовлен из тонкой (размер ячейки 0,2 мм) сетки (нержавеющая сталь). Между анодом и катодом располагается ацетатцеллюлозная мембрана с порами диаметром около 10 нм. На установку подается постоянное напряжение, подаваемое между катодом и анодом - 20 В и сила тока 150 мА. На катод наливают сыворотку. В процессе электрофлотации через сыворотку проходит поток пузырьков воздуха, на которых адсорбируются полноценные по аминокислотному составу белки молочной сыворотки и переходят в пену. Полученную пену отделяют, собирают и концентрируют под воздействием ультрофиолетовых лучей до содержания сухих веществ 27-30 %. Выделяющиеся на аноде пузырьки кислорода не пропускает мембрана, и они всплывают в левой камере. Пузырьки кислорода необходимо удалять, чтобы в области над катодом образовалась однородная газовая эмульсия. Кроме того, предотвращается окисление компонентов сыворотки в ходе флотации. На краях катода имеются отверстия, которые служат для предотвращения образования газовой подушки под катодом, через них газы покидают подкатодное пространство. Isomerization is carried out by electrochemical activation of whey in a unit for electroflotation separation of components. The unit is designed as follows. A two-chamber container is filled with an electrolyte solution in water. A graphite anode is placed in the lower part of one of the chambers. Above the anode is a cathode made of a thin (0.2 mm cell size) mesh (stainless steel). Between the anode and the cathode is an acetate cellulose membrane with pores of about 10 nm in diameter. A constant voltage of 20 V and a current of 150 mA is supplied to the unit, supplied between the cathode and the anode. Whey is poured onto the cathode. During electroflotation, a stream of air bubbles passes through the whey, on which whey proteins with complete amino acid composition are adsorbed and pass into foam. The resulting foam is separated, collected and concentrated under the influence of ultraviolet rays to a dry matter content of 27-30%. The membrane does not allow the oxygen bubbles released at the anode to pass through, and they float to the left chamber. The oxygen bubbles must be removed so that a homogeneous gas emulsion is formed in the area above the cathode. In addition, oxidation of the whey components during flotation is prevented. There are holes on the edges of the cathode that serve to prevent the formation of a gas cushion under the cathode; gases leave the subcathode space through them.
Способ производства сухой молочной сыворотки заключается
в следующем.The method of producing dry whey is
in the next one.
Осуществляют сбор, резервирование, нагревание, сепарирование, пастеризацию молочной сыворотки, а после - ее охлаждение, изомеризацию, сгущение и сушку сгущенной молочной сыворотки. В молочной сыворотке проводят изомеризацию лактозы в лактулозу, а также разделение на молочную сыворотку и белковую пену с помощью электрофлотационной установки. На установку подается постоянное напряжение, подаваемое между катодом и анодом - 20 В и сила тока 150 мА. Collection, reservation, heating, separation, pasteurization of milk whey are carried out, and then its cooling, isomerization, condensation and drying of condensed milk whey are carried out. In milk whey, lactose isomerization into lactulose is carried out, as well as separation into milk whey and protein foam using an electroflotation unit. A constant voltage of 20 V and a current of 150 mA are supplied to the unit, supplied between the cathode and the anode.
В результате электроактивирования рН сыворотки, помещенной в катодное пространство установки, изменяется и достигает значения рН (11±0,5) ед., в анодном пространстве происходит снижение кислотности электролита раствора NaCl до значения рН (2,5±0,5) ед. При этом в результате проведения электрофлотации получают белковую пену на поверхности молочной сыворотки, которую отделяют, собирают и концентрируют под воздействием ультрофиолетовых лучей до содержания сухих веществ 27-30 %. После осуществляют процесс термостатирования отделенной молочной сыворотки при температуре t=(70±5)°С в течение 15-25 мин. As a result of electroactivation, the pH of the whey placed in the cathode space of the unit changes and reaches a pH value of (11±0.5) units, in the anode space the acidity of the electrolyte of the NaCl solution decreases to a pH value of (2.5±0.5) units. In this case, as a result of electroflotation, protein foam is obtained on the surface of the whey, which is separated, collected and concentrated under the influence of ultraviolet rays to a dry matter content of 27-30%. Then, the thermostatting process of the separated whey is carried out at a temperature of t = (70±5) ° C for 15-25 minutes.
При этом происходит изомеризация 20-25 % лактозы в лактулозу, а также гидролиз сывороточных белков порядка 30-40 %, продукты распада которых также обладают бифидогенными свойствами. Выбор заданного диапазона значений рН раствора объясняется тем, что при более низких значениях рН количество акцепторов протонов (ОН-группа) недостаточно для проведения реакции изомеризации лактозы, с другой стороны, при увеличении значения рН количество лактулозы практически не изменяется при этом резко увеличиваются энергетические и материальные затраты. Данный диапазон температур изомеризации лактозы выбран на основании того, что при ее понижении образование лактулозы затормаживается или прекращается, а при повышении температуры увеличиваются энергозатраты при незначительном увеличении интенсивности технологического процесса. In this case, 20-25% of lactose is isomerized into lactulose, as well as hydrolysis of whey proteins of about 30-40%, the breakdown products of which also have bifidogenic properties, occur. The choice of the given range of pH values of the solution is explained by the fact that at lower pH values, the number of proton acceptors (OH group) is insufficient to carry out the lactose isomerization reaction, on the other hand, with an increase in the pH value, the amount of lactulose practically does not change, while energy and material costs increase sharply. This range of lactose isomerization temperatures is chosen based on the fact that when it decreases, the formation of lactulose slows down or stops, and with an increase in temperature, energy costs increase with an insignificant increase in the intensity of the technological process.
Затем осуществляют нейтрализацию изомеризованной сыворотки кислой сывороткой с титруемой кислотностью К=(200±15)°Т, до достижения рН (7,5±0,5) ед. Далее проводят сгущение полученного раствора при t= (60±2)°C до содержания сухих веществ СВ (45±5) % и сушку на распылительной сушилке. В результате получают бифидогенный продукт - молочную сыворотку с лактулозой и продуктами гидролиза молочного белка (расщепленные пептиды и аминокислоты), а также белковую пену со сбалансированным аминокислотным составом.Then, the isomerized whey is neutralized with acid whey with titratable acidity K=(200±15)°T, until pH (7.5±0.5) units is reached. The resulting solution is then concentrated at t=(60±2)°C until dry matter content DM (45±5)% and dried in a spray dryer. As a result, a bifidogenic product is obtained - milk whey with lactulose and milk protein hydrolysis products (split peptides and amino acids), as well as protein foam with a balanced amino acid composition.
Пример 1 (прототип). Творожная сыворотка с титруемой кислотностью K=65°T и содержанием лактозы 4,0 % из резервуара для промежуточного хранения подается в секцию регенерации пастеризационно-охладительной установки для нагревания и затем направляется в саморазгружающийся сепаратор для очистки от жира и казеиновой пыли. Далее молочную сыворотку пастеризуют в пастеризационно-охладительной установке. Температура пастеризации t=(73-75)°C и выдержка 15 с. Допускается хранение пастеризованной сыворотки при температуре t=(6-10)°C не более 24 ч. Изомеризацию лактозы в лактулозу и мутаротацию лактозы проводят в емкости из нержавеющей стали, оснащенной рубашкой и мешалкой. Для этого вносят гидроксид кальция в количестве 0,7 % к массе сыворотки (при этом рН сыворотки достигает 10,93 ед.). Сыворотку предварительно греют до 65°C и фильтруют через 3 слоя марли. Сыворотку вместе с гидроксидом кальция выдерживают в течение 15 мин., перемешивая при постоянной температуре 65°C. Полученный раствор молочной сыворотки подкисляют сывороткой с титруемой кислотностью К=185°Т до значения рН 7,5 ед., сгущают при t= 60°C до содержания сухих веществ 50 % и направляют на распылительную сушилку. При этом массовая доля лактулозы в сухой молочной сыворотке - 6,2 %, продуктов гидролиза сывороточных белков - 30 %. Example 1 (prototype). Curd whey with titratable acidity K=65°T and lactose content of 4.0% is fed from the intermediate storage tank to the regeneration section of the pasteurization and cooling unit for heating and then sent to the self-unloading separator for cleaning from fat and casein dust. Then the milk whey is pasteurized in the pasteurization and cooling unit. Pasteurization temperature t=(73-75)°C and holding time 15 s. Pasteurized whey can be stored at temperature t=(6-10)°C for no more than 24 h. Lactose isomerization into lactulose and lactose mutarotation are carried out in a stainless steel tank equipped with a jacket and a stirrer. For this purpose, calcium hydroxide is added in the amount of 0.7% of the whey weight (in this case, the whey pH reaches 10.93 units). The whey is preheated to 65°C and filtered through 3 layers of gauze. The whey together with calcium hydroxide is kept for 15 minutes, stirring at a constant temperature of 65°C. The resulting whey solution is acidified with whey with titratable acidity K=185°T to a pH value of 7.5 units, concentrated at t= 60°C to a dry matter content of 50% and sent to a spray dryer. The mass fraction of lactulose in dry whey is 6.2%, whey protein hydrolysis products - 30%.
Пример 2. Творожная сыворотка с титруемой кислотностью K=65°T и содержанием лактозы 4,3 % из резервуара для промежуточного хранения подается в секцию регенерации пастеризационно-охладительной установки для нагревания. Затем она направляется в саморазгружающийся сепаратор для очистки от жира и казеиновой пыли. Далее молочную сыворотку пастеризуют в пастеризационно-охладительной установке. Температура пастеризации t=75°C. Допускается хранение пастеризованной сыворотки при температуре t=(6-10)°C не более 24 ч. Для проведения процесса электроактивации сыворотку помещают в катодное пространство электрофлотационной установки, в анодное пространство в качестве электролита помещают раствор NaCl. При этом на установку подается напряжение U=20 B и потребляемый ток составляет I=150 мА, продолжительность процесса электроактивирования - 15 мин. Полученную методом электрофлотации пену на поверхности молочной сыворотки отделяют, собирают и концентрируют под воздействием ультрофиолетовых лучей до содержания сухих веществ 30 %. Активная кислотность отделенной сыворотки по окончании процесса - рН 11,5 ед. Далее оставшийся раствор молочной сыворотки перемещают в промежуточную емкость, где выдерживают при 75°C в течение 25 мин. Затем изомеризованный раствор молочной сыворотки подкисляют сывороткой с титруемой кислотностью К=215°Т до значения рН 7,5 ед., после сгущают при t= 62°C до содержания сухих веществ 45 % и направляют на распылительную сушилку. При этом массовая доля лактулозы в сухой молочной сыворотке составляет 20 %, продуктов гидролиза сывороточных белков - 35 %.Example 2. Curd whey with titratable acidity K=65°T and lactose content of 4.3% is fed from the intermediate storage tank to the regeneration section of the pasteurization and cooling unit for heating. Then it is sent to the self-unloading separator for cleaning from fat and casein dust. Then the milk whey is pasteurized in the pasteurization and cooling unit. Pasteurization temperature t=75°C. Pasteurized whey can be stored at temperature t=(6-10)°C for no more than 24 hours. To carry out the electroactivation process, the whey is placed in the cathode space of the electroflotation unit, and a NaCl solution is placed in the anode space as an electrolyte. In this case, voltage U=20 V is applied to the unit and the consumed current is I=150 mA, the duration of the electroactivation process is 15 min. The foam obtained on the surface of the whey by electroflotation is separated, collected and concentrated under the influence of ultraviolet rays to a dry matter content of 30%. The active acidity of the separated whey at the end of the process is pH 11.5 units. Next, the remaining whey solution is moved to an intermediate container, where it is kept at 75°C for 25 minutes. Then the isomerized whey solution is acidified with whey with a titratable acidity of K = 215°T to a pH value of 7.5 units, then concentrated at t = 62°C to a dry matter content of 45% and sent to a spray dryer. In this case, the mass fraction of lactulose in dry whey is 20%, whey protein hydrolysis products - 35%.
Пример 3. Творожная сыворотка с титруемой кислотностью K=65°T и содержанием лактозы 4,3 % из резервуара для промежуточного хранения подается в секцию регенерации пастеризационно-охладительной установки для нагревания. Затем она направляется в саморазгружающийся сепаратор для очистки от жира и казеиновой пыли. Далее молочную сыворотку пастеризуют в пастеризационно-охладительной установке. Температура пастеризации t=75°C. Допускается хранение пастеризованной сыворотки при температуре t=(6-10)°C не более 24 ч. Для проведения процесса электроактивации сыворотку помещают в катодное пространство электрофлотационной установки, в анодное пространство в качестве электролита помещают раствор NaCl. При этом на установку подается напряжение U=20 B и потребляемый ток составляет I=150 мА, продолжительность процесса электроактивирования - 15 мин. Полученную методом электрофлотации пену на поверхности молочной сыворотки отделяют, собирают и концентрируют под воздействием ультрофиолетовых лучей до содержания сухих веществ 29 %. Активная кислотность отделенной сыворотки по окончании процесса - рН 11,31 ед. Далее оставшийся раствор молочной сыворотки перемещают в промежуточную емкость, где выдерживают при 70°C в течение 17 мин. Затем изомеризованный раствор молочной сыворотки подкисляют сывороткой с титруемой кислотностью К=200°Т до значения рН 7,1 ед., после сгущают при t= 60°C до содержания сухих веществ 43 % и направляют на распылительную сушилку. При этом массовая доля лактулозы в сухой молочной сыворотке составляет 22,3 %, продуктов гидролиза сывороточных белков - 37 %.Example 3. Curd whey with titratable acidity K=65°T and lactose content of 4.3% is fed from the intermediate storage tank to the regeneration section of the pasteurization and cooling unit for heating. Then it is sent to the self-unloading separator for cleaning from fat and casein dust. Then the milk whey is pasteurized in the pasteurization and cooling unit. Pasteurization temperature t=75°C. Pasteurized whey can be stored at temperature t=(6-10)°C for no more than 24 hours. To carry out the electroactivation process, the whey is placed in the cathode space of the electroflotation unit, and a NaCl solution is placed in the anode space as an electrolyte. In this case, voltage U=20 V is applied to the unit and the consumed current is I=150 mA, the duration of the electroactivation process is 15 min. The foam obtained on the surface of the whey by electroflotation is separated, collected and concentrated under the influence of ultraviolet rays to a dry matter content of 29%. The active acidity of the separated whey at the end of the process is pH 11.31 units. Next, the remaining whey solution is transferred to an intermediate container, where it is kept at 70 °C for 17 minutes. Then the isomerized whey solution is acidified with whey with a titratable acidity of K = 200 °T to a pH value of 7.1 units, then concentrated at t = 60 °C to a dry matter content of 43% and sent to a spray dryer. In this case, the mass fraction of lactulose in dry whey is 22.3%, whey protein hydrolysis products - 37%.
Предложенный способ производства молочной сыворотки позволяет:The proposed method for producing whey allows:
- снизить энергетические и материальные затраты процесса электрохимической активации при проведении электрофлотации молочной сыворотки за счет исключения дорогостоящих химических реагентов-катализаторов и сложного оборудования; - reduce the energy and material costs of the electrochemical activation process during the electroflotation of whey by eliminating expensive chemical reagents-catalysts and complex equipment;
- получить белковую пену со сбалансированным аминокислотным составом в результате использования электрофлотационной установки для разделения компонентов, что, безусловно, позволяет использовать ее в качестве натурального белкового обогатителя, позволяющего заменить дорогостоящее сырье в мясоперерабатывающей отрасли при производстве колбасных изделий. - to obtain protein foam with a balanced amino acid composition as a result of using an electroflotation unit to separate the components, which, of course, allows it to be used as a natural protein fortifier, allowing to replace expensive raw materials in the meat processing industry in the production of sausages.
- интенсифицировать процесс изомеризации молочной сыворотки, исключив при этом дополнительный этап деминерализации молочной сыворотки и внесения химических реагентов-катализаторов.- to intensify the process of whey isomerization, while eliminating the additional stage of whey demineralization and the introduction of chemical reagents-catalysts.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2834038C1 true RU2834038C1 (en) | 2025-02-03 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2218798C2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-12-20 | Северо-Кавказский государственный технический университет | Dry lactoserum production method |
| RU2260286C2 (en) * | 2003-04-09 | 2005-09-20 | Северо-Кавказский государственный технический университет (СевКавГТУ) | Method for producing of lactoserum concentrate |
| RU2299570C1 (en) * | 2005-10-24 | 2007-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Method for producing of dry lactoserum |
| MD1637Y (en) * | 2021-12-13 | 2022-08-31 | Институт Прикладной Физики | Method for producing a milk whey protein-mineral concentrate enriched in beta-lactoglobulin |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2218798C2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-12-20 | Северо-Кавказский государственный технический университет | Dry lactoserum production method |
| RU2260286C2 (en) * | 2003-04-09 | 2005-09-20 | Северо-Кавказский государственный технический университет (СевКавГТУ) | Method for producing of lactoserum concentrate |
| RU2299570C1 (en) * | 2005-10-24 | 2007-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Method for producing of dry lactoserum |
| MD1637Y (en) * | 2021-12-13 | 2022-08-31 | Институт Прикладной Физики | Method for producing a milk whey protein-mineral concentrate enriched in beta-lactoglobulin |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТИТОВ С.А. и др. Свойства творожной сыворотки после электрофлотационной обработки, Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания, 2014, N 1, С.79-83. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4855056A (en) | Process for the demineralization of whey or a liquid based on whey and for producing an acid mixture and a base mixture useful in food industries | |
| US4018752A (en) | Ultrafiltration process for the recovery of proteins from milk | |
| US3845226A (en) | Preparation of curd from milk | |
| FR2657233A1 (en) | PROCESS FOR TREATING SKIMMED MILK. | |
| AU729417B2 (en) | Demineralization of sweet whey | |
| RU2834038C1 (en) | Method of producing dry milk whey | |
| US6033700A (en) | Demineralization of milk and milk-derived products by electrodeionization | |
| US3615664A (en) | Treatment of whey | |
| CA2622691C (en) | Method for improving texture of fermented milk | |
| US3074796A (en) | High protein milk product and process | |
| US3484356A (en) | Process and apparatus for the production of cheese pastes and milk curds | |
| WO2022015868A1 (en) | Production and separation of milk fractions with electrodialysis | |
| RU2201093C2 (en) | Method of producing dry dairy product | |
| RU2299570C1 (en) | Method for producing of dry lactoserum | |
| RU2432769C2 (en) | Method for production of milk whey with low concentration of residual protein | |
| US4364962A (en) | Method for enzymatically decomposing a low molecular weight material | |
| WO2008101449A1 (en) | Dairy product and a process for production thereof | |
| RU2218798C2 (en) | Dry lactoserum production method | |
| IE52920B1 (en) | A process for preparing curd and whey | |
| EP0835610B1 (en) | Demineralisation of milk products or milk derivatives | |
| SU1576126A1 (en) | Method of obtaining ferment for cultured milk products | |
| RU2039446C1 (en) | Method for production of soft cheese | |
| SU1294327A1 (en) | Method of producing curd | |
| RU2025077C1 (en) | Dry milk product production method | |
| RU2376780C1 (en) | Milk-protein product production method |