Модификация состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в молоке или сливках - RU2728856C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу модификации состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в молоке. Молоко с модифицированным составом сухих веществ и/или содержанием сухих веществ можно использовать при производстве масла.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Традиционный процесс производства масла включает следующие стадии: отделения сливок от молока; пастеризации сливок; созревания сливок, включая температурную обработку; сбивания; и формования. При производстве масла половина объема сливок превращается в масло. Пахту обычно сушат до порошка и используют при приготовлении других молочных продуктов, таких как кварки, кислое молоко и мороженое, а также в кормах для животных.

Сливки, отделенный от молока, все еще содержит большое количество лактозы и белка. Белок обычно представляет собой высокоценный компонент молока, который желательно извлекать из отделенных сливок. Если требуется снизить содержание лактозы в масле, то при существующем производстве масла в сливки до сбивания вводят фермент лактаза. Затем сбиванием/формованием получают масло и пахту, которая включает продукты разложения лактозы, то есть моносахариды и необязательно минорные количества остаточной лактозы. Такую низколактозную пахту трудно использовать при производстве других молочных продуктов из-за присутствия моносахаридов и, следовательно, она является низкоценной фракцией, получаемой при производстве низколактозного масла. Сушка существующей безлактозной пахты затруднительна, так как температура стеклования моносахаридов ниже, чем у лактозы. Однако сушка безлактозной пахты, содержащей моносахариды, возможна, если сначала ее смешивать с лактозосодержащей пахтой.

Требуется снизить содержание белка в сливках до производства масла, так как трудно отделить белки от сложных липидов, присутствующих в пахте после сбивания. Казеин и сложные липиды прикрепляются друг к другу в определенной степени во время сбивания. Таким образом, казеин можно отделить от сливок до сбивания, так как сложные липиды еще не отщеплены от поверхности капель жира. Кроме того, если требуется низколактозное масло, то также требуется снизить содержание лактозы в сливках до сбивания с целью предотвращения вышеуказанных проблем, связанных с безлактозной пахтой.

В настоящее время мы нашли новый способ, в котором в сыром молоке можно снизить содержание(я) белка, лактозы и/или минеральных веществ молока, не влияя на качество масла.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу, в котором белки и/или лактоза и/или минеральные вещества молока эффективно выделяют из сырого молока в их нативной форме до сбивания сырого молока с получением масла и пахты.

Изобретение также относится к способу, посредством которого устраняются проблемы, связанные с низколактозной пахтой предшествующего уровня техники. В настоящем изобретении получают пахту с пониженным содержанием сухих веществ, при этом полезные сложные липиды концентрируются в пахте. Здесь термин «сложный липид» означает липид, выбранный из группы, состоящей из фосфолипидов и сфинголипидов, включая гликосфинголипиды (как цереброзиды, так и ганглиозиды), церамиды и сфингомиелины.

Кроме того, изобретение относится к способу, в котором высокоценные побочные продукты, предпочтительно белки, получают в виде побочных фракций, которые можно легко использовать в дальнейшем при производстве различных молочных продуктов.

Изобретение также относится к улучшенному способу получения масла.

Кроме того, способом по изобретению получают низколактозные или безлактозные сливки.

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении способа модификации состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в молоке, включающего стадии:

предоставления сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 3% вес./вес. до около 60% вес./вес.,

модифицирования состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в сыром молоке с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. в пересчете на общий вес модифицированного сырого молока и содержание белка не более 3% (вес./вес.) и/или содержание углеводов не более 4% (вес./вес.) в пересчете на обезжиренную часть модифицированного сырого молока.

Другая цель изобретения заключается в обеспечении способа получения масла, включающего стадии:

предоставления сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 3% вес./вес. до около 60% вес./вес.,

модифицирования состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в сыром молоке с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. в пересчете на общий вес модифицированного сырого молока и содержание белка не более 3% (вес./вес.) и/или содержание углеводов не более 4% (вес./вес.) в пересчете на обезжиренную часть модифицированного сырого молока,

сбивания сырого молока с модифицированным составом сухих веществ и/или содержанием сухих веществ с получением масла.

Еще одна цель изобретения заключается в получении масла, имеющего содержание белка в обезжиренной части масла не более около 2,3% (вес./вес.).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фиг.1 показывает способ предшествующего уровня техники и вариант осуществления способа по настоящему изобретению для получения масла.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении способа модификации состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в молоке, включающего стадии:

предоставления сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 3% вес./вес. до около 60% вес./вес.,

модифицирования состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в сыром молоке с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. в пересчете на общий вес модифицированного сырого молока и содержание белка не более 3% (вес./вес.) и/или содержание углеводов не более 4% (вес./вес.) в пересчете на обезжиренную часть модифицированного сырого молока.

Другая цель изобретения заключается в обеспечении способа получения масла, включающего стадии:

предоставления сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 3% вес./вес. до около 60% вес./вес.,

модифицирования состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в сыром молоке с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. в пересчете на общий вес модифицированного сырого молока и содержание белка не более 3% (вес./вес.) и/или содержание углеводов не более 4% (вес./вес.) в пересчете на обезжиренную часть модифицированного сырого молока,

сбивания сырого молока с модифицированным составом сухих веществ и/или содержанием сухих веществ с получением масла.

Сырое молоко, используемое в способах по изобретению, может быть получено от любого животного, продуцирующего молоко, пригодное для потребления человеком, такого как корова, овца, коза, верблюд и кобыла. В одном варианте осуществления сырое молоко, имеющее содержание жира в диапазоне от около 3% вес./вес. до около 60% вес./вес., представляет собой полножирное молоко. В другом варианте сырое молоко представляет собой сливки, имеющие содержание жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. Сливки можно получить, например, разделением полножирного молока обычным способом.

Фиг.1 показывает обычное производство масла, начиная со сливок с типичным содержанием жира около 35%, и вариант осуществления способа по изобретению. Пунктирные линии изображают необязательные варианты осуществления способов.

Сырое молоко подвергают стадии, на которой модифицируют состав сухих веществ и/или содержание сухих веществ в сыром молоке с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание белка не более 3% (вес./вес.) и/или содержание углеводов не более 4% (вес./вес.) в пересчете на обезжиренную часть модифицированного сырого молока.

В одном варианте осуществления сырое молоко подвергают тепловой обработке, например, пастеризацией при 72°С в течение 15 с до стадии модификации. В другом варианте осуществления предварительная тепловая обработка сырого молока не проводится.

Модификацию состава сухих веществ сырого молока проводят для снижения содержания белка, как казеина, так и сывороточного белка, или только сывороточного белка, и/или содержания лактозы и/или содержания минеральных веществ молока в сыром молоке. Таким образом, термин «сырое молоко с модифицированным составом сухих веществ и/или содержанием сухих веществ» означает, что, по меньшей мере, в сыром молоке снижается одно из следующего: содержание сывороточного белка, общее содержание белка, содержание лактозы и содержание минеральных веществ молока.

В одном варианте осуществления модификацию осуществляют с использованием одной или более мембранных фильтраций. В варианте осуществления модификацию осуществляют микрофильтрацией (МФ). Размер пор микрофильтрационной мембраны варьирует в диапазоне от 0,01 мкм до 2,0 мкм. В варианте осуществления размер пор составляет около 1,4 мкм. Размер пор 1,4 мкм обеспечивает проникновение как казеина так и сывороточного белка через мембрану. В другом варианте осуществления размер пор составляет <0,3 мкм. Мембрана с размером пор <0,3 мкм удерживает казеин на стороне ретентата, в то время как сывороточный белок проходит через мембрану в пермеат.

Микрофильтрацию проводят при температуре от около 1°С до около 10°С или при температуре от около 40°С до около 55°С. В одном варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре от около 40°С до около 55°С. В другом варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре около 55°С.

Фактор концентрирования при микрофильтрации варьирует в диапазоне от около 1,0 до около 10. В другом варианте осуществления фактор концентрирования находится в диапазоне от около 1,0 до около 1,5. В дополнительном варианте осуществления фактор концентрирования составляет около 10. В еще одном дополнительном варианте осуществления фактор концентрирования составляет около 1,2.

В одном варианте осуществления микрофильтрацию проводят с использованием мембраны с размером пор 1,4 мкм при факторе концентрирования около 10. В другом варианте осуществления микрофильтрацию проводят с использованием мембраны с размером пор 1,4 мкм при факторе концентрирования около 1,2.

Отделение белков или сывороточного белка от других компонентов молока микрофильтрацией можно усилить диафильтрацией. Диафильтрацию можно проводить непрерывно или ступенчато. В последнем варианте осуществления можно использовать одну или более стадий диафильтрации. При проведении диафильтрации ретентат микрофильтрации разбавляется диафильтрационной водой и снова проходит через ту же самую мембрану. В одном варианте осуществления ретентат разбавляется в количестве, которое соответствует количеству пермеата, получаемого при диафильтрации. Диафильтрационная вода может представлять собой любую водную среду, которая по существу не содержит белка. Если также требуется снизить содержание лактозы и/или минеральных веществ в сыром молоке, то диафильтрационная вода условно также по существу не содержит лактозы и/или минеральных веществ молока, соответственно. В одном варианте осуществления пермеат микрофильтрации подвергают ультрафильтрации (УФ) для отделения остаточного белка или сывороточного белка от пермеата микрофильтрации в ретентат ультрафильтрации, а также лактозы и минеральных веществ молока в пермеат ультрафильтрации. Пермеат ультрафильтрация можно дополнительно подвергнуть нанофильтрации (НФ) для отделения лактозы в ретентат нанофильтрации, а минеральных веществ молока в пермеат нанофильтрации. Пермеат ультрафильтрации по существу не содержит белка и может быть использован в качестве диафильтрационной воды. Пермеат нанофильтрации по существу не содержит белка и лактозы и может быть использован в качестве диафильтрационной воды. Также водопроводную воду можно использовать в качестве диафильтрационной воды. Кроме того, различные диафильтрационные водные среды можно смешивать в соответствующих пропорциях для доведения содержания белка и/или лактозы в сыром молоке до требуемого уровня.

В варианте осуществления стадия модификации способа по изобретению включает стадии:

микрофильтрации сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 3% вес./вес. до около 60% вес./вес., с получением ретентата микрофильтрации и пермеата микрофильтрации,

ультрафильтрации пермеата микрофильтрации с получением ретентата ультрафильтрации и пермеата ультрафильтрации,

диафильтрации ретентата микрофильтрации с использованием пермеата ультрафильтрации в качестве диафильтрационной воды с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. в пересчете на общий вес модифицированного сырого молока и содержание белка не более 3% (вес./вес.) и/или содержание углеводов не более 4% (вес./вес.) в пересчете на обезжиренную часть модифицированного сырого молока.

В другом варианте осуществления стадия модификации способа по изобретению включает стадии:

микрофильтрации сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 3% вес./вес. до около 60% вес./вес., с получением ретентата микрофильтрации и пермеата микрофильтрации,

ультрафильтрации пермеата микрофильтрации с получением ретентата ультрафильтрации и пермеата ультрафильтрации,

нанофильтрации пермеата ультрафильтрации с получением ретентата нанофильтрации и пермеата нанофильтрации,

диафильтрации ретентата микрофильтрации с использованием пермеата нанофильтрации в качестве диафильтрационной воды с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. в пересчете на общий вес модифицированного сырого молока и содержание белка не более 3% (вес./вес.) и/или содержание углеводов не более 4% (вес./вес.) в пересчете на обезжиренную часть модифицированного сырого молока.

Микрофильтрацией в комбинации с диафильтрацией получают сырое молоко, в котором удаляется более 20%, предпочтительно более 60% белка из обезжиренной части сырого молока.

В другом варианте осуществления модификация состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в сыром молоке осуществляется ультрафильтрацией. Ультрафильтрацию проводят при температуре от около 5°С до около 55°С. Значение отсечения ультрафильтрационной мембраны составляет от около 1 кДа до около 30 кДа. При ультрафильтрации белки удерживается на стороне ретентата, в то время как лактоза и минеральные вещества молока проходят через мембрану в пермеат.

Ультрафильтрацию можно комбинировать с диафильтрацией. Любую водную среду, которая по существу не содержит лактозы, можно удобно использовать в качестве диафильтрационной воды. Такую диафильтрационную воду можно получить, например, таким образом, что пермеат ультрафильтрации, полученный из ультрафильтрацией сырого молока, дополнительно подвергают нанофильтрации, при которой лактоза удерживается в ретентате, и получают пермеат нанофильтрации, по существу не содержащий лактозы. Также водопроводная вода подходит для использования в качестве диафильтрационной воды. В этом варианте осуществления содержание лактозы и/или минеральных веществ в сыром молоке можно удобно регулировать, при этом содержание белка в сыром молоке по существу сохраняется.

В дополнение к мембранной фильтрации(ям) модификацию состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в сыром молоке можно осуществлять многоступенчатым разделением с использованием центрифуги. Различные способы модификации можно комбинировать соответствующим образом.

В варианте осуществления способов по изобретению стадия модификации включает стадию, на которой содержание жира в сыром молоке доводят с получением сливок с содержанием жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес. В другом варианте осуществления способы по изобретению дополнительно включают стадию, на которой содержание жира в сыром молоке доводят с получением сливки с содержанием жира в диапазоне от около 35% вес./вес. до около 60% вес./вес.

В одном варианте осуществления способом по изобретению получают сливки с пониженным содержанием лактозы. Сливки также можно подвергать подходящей тепловой обработке, включая пастеризацию, тепловую обработку для увеличения срока годности (ESL), ультравысокотемпературную обработку (УВТ), и упаковывать с получением низколактозных или безлактозных сливок, готовых к употреблению.

В одном варианте осуществления сырое молоко и, предпочтительно, сливки с модифицированным составом сухих веществ и/или содержанием сухих веществ подвергают высокотемпературной пастеризации при температуре около 85°С в течение около 15 с для получения масла. Высокотемпературную обработку проводят для разрушения/инактивации ферментов пероксидазы и липазы и различных бактерий, дрожжей и плесеней, присутствующих в сыром молоке. После высокотемпературной пастеризации сырое молоко необязательно подвергают созреванию. Созревание обычно проводят при температуре около 10°С в течение 10-16 часов.

Затем сырое молоко с модифицированным составом сухих веществ и/или содержанием сухих веществ, необязательно подвергнутое тепловой обработке и/или созреванию, интенсивно сбивают или перемешивают, многократно переворачивают или встряхивают. Сбивание осуществляют известным как таковой способом. Получают масло и пахту с пониженным содержанием белка, лактозы и/или минеральных веществ. Более конкретно, по меньшей мере, около 20% белка можно удалить по сравнению с пахтой, полученной обычным производством масла. Белок можно снизить даже до около 80%. Содержание лактозы в пахте может снизить до около 90% по сравнению с обычной пахтой.

Пахта, полученная по изобретению, преимущественно содержит вышеприведенные полезные сложные липиды, концентрированные на основе сухих веществ, которые можно также использовать в функциональных молочных продуктах.

Способом по изобретению получают масло, при этом содержание белка в обезжиренной части масла составляет не более 2,3% (вес./вес.). В варианте осуществления содержание углеводов в обезжиренной части масла составляет не более 4% (вес./вес.). В другом варианте осуществления содержание минеральных веществ в обезжиренной части масла составляет не более около 0,8% (вес./вес.). В дополнительном варианте осуществления содержание казеина в обезжиренной части масла составляет не более около 1,8% (вес./вес.). В еще одном дополнительном варианте осуществления содержание сывороточного белка в обезжиренной части масла составляет не более около 0,5% (вес./вес.).

Еще одна цель изобретения заключается в получении масла, при этом содержание белка в обезжиренной части масла составляет не более около 2,3% (вес./вес.). В варианте осуществления содержание углеводов в обезжиренной части масла составляет не более 4% (вес./вес.). В другом варианте осуществления содержание минеральных веществ в обезжиренной части масла составляет не более около 0,8% (вес./вес.). В дополнительном варианте осуществления содержание казеина в обезжиренной части масла составляет не более около 1,8% (вес./вес.). В еще одном дополнительном варианте осуществления содержание сывороточного белка в обезжиренной части масла составляет не более около 0,5% (вес./вес.).

В варианте осуществления масло по изобретению имеет содержание углеводов не более около 1% (вес./вес.) в пересчете на общий вес масла. В другом варианте осуществления содержание углеводов составляет не более около 0,01% (вес./вес.).

Следующие примеры приведены для дополнительной иллюстрации изобретения без ограничения изобретения.

ПРИМЕРЫ

ССЫЛОЧНЫЙ ПРИМЕР 1

Получали сливки с содержанием жира 36% из полножирного молока центрифугованием (центрифуга Frau spa Model CN2A). 20 кг сливок перерабатывали на масло обычным способом, показанным на фиг.1 («предшествующий уровень техники») без добавления лактазы.

Составы полученных сливок, масла и пахты приведены в таблице 1.

Таблица 1.

ПРИМЕР 1. ПОЛУЧЕНИЕ МАСЛА ИЗ ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОФИЛЬТРАЦИИ

Пастеризованное (72°C, 15 с) негомогенизированное цельное молоко подвергают микрофильтрации, используя мембрану с размером пор 1,4 мкм при температуре около 55°C. При проведении микрофильтрации жир концентрируется в ретентате, в то время как белки, лактоза и минеральные вещества проходят через мембрану в пермеат. Микрофильтрацию проводят при факторе концентрирования около 10.

Фракцию сливок, полученную в качестве ретентата микрофильтрации, подвергают высокотемпературной обработке при 90°C в течение 20 с и затем созреванию при 10°C в течение 16 часов. Созревшие сливки сбивают с получением масла и пахты.

Составы цельного молока, ретентата микрофильтрации, масла и пахты приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Приведенные в таблице 2 результаты показывают, что как содержание лактозы, так и содержание белка в масле и пахте можно снизить с использованием микрофильтрации по сравнению с маслом и пахтой, полученными обычным способом производства масла.

ПРИМЕР 2. ПРОИЗВОДСТВО МАСЛА ИЗ СЛИВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОФИЛЬТРАЦИИ И ДИАФИЛЬТРАЦИИ

Пастеризованное (72°C, 15 с) сырье типа негомогенизированные сливки, имеющие содержание жира 36%, подвергают микрофильтрации, используя мембрану с размером пор 1,4 мкм при температуре около 55°C. При проведении микрофильтрации жир концентрируется в ретентате, в то время как белки, лактоза и минеральные вещества проходят через мембрану в пермеат. Микрофильтрацию проводят при факторе концентрирования около 1,2.

Пермеат микрофильтрации дополнительно подвергают ультрафильтрации для отделения белков в ретентата ультрафильтрации, а лактозы и минеральных веществ в пермеат ультрафильтрации. Ультрафильтрацию проводят при температуре около 55°C при факторе концентрирования около 6.

Микрофильтрацию сырья типа сливок продолжали диафильтрацией, при которой ретентат микрофильтрации разбавляли вышеуказанным пермеатом ультрафильтрации. Ретентат разбавляли пермеатом ультрафильтрации в количестве, которое соответствует количеству пермеата, образующегося при диафильтрации.

Сливки с модифицированным составом сухих веществ и/или содержанием сухих веществ, полученные выше в качестве ретентата диафильтрации, подвергают пастеризации при 85°C в течение 15 с и затем созреванию при 10°C в течение 16 часов. Затем сливки сбивают с получением масла и пахты с пониженным содержанием белка. Предпочтительно, более 60% белка в пахте можно удалить по сравнению с пахтой, полученной в соответствии с обычным производством масла.

В таблице 3 приведены составы сырья типа сливок и различных фракций, полученных способом по изобретению.

Таблица 3.

В таблице 3 показано, что содержание белка в масле и пахте можно эффективно снизить с использованием микрофильтрации и диафильтрации, а лактозу и минеральные вещества молока можно восстановить в масле.

В таблице 4 показано сравнение содержания белка в масле и пахте, полученных в этом примере, и в масле и пахте, полученных способом предшествующего уровня техники в ссылочном примера 1.

Таблица 4.

В таблице 4 показано, что в масле, полученном способом по изобретению, требуется сохранить меньшее количество белка по сравнению с маслом предшествующего уровня техники.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что по мере развития технологии, идея изобретения может быть реализована различными способами. Изобретение и его варианты осуществления не ограничены вышеописанными примерами, но могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ модификации состава сухих веществ и/или содержания сухих веществ в молоке включает стадии: предоставления сырого молока с определенным содержанием жира, его подвергание микрофильтрации, комбинированной с диафильтрацией с использованием водного раствора, по существу не содержащего белка, в качестве диафильтрационной воды, с получением модифицированного сырого молока, имеющего содержание жира в диапазоне 35-60% вес./вес., белка не более 3% вес./вес. и/или углеводов не более 4% вес./вес. Также описан способ получения масла из такого молока с модифицированным составом и масло, имеющее содержание белка в обезжиренной части масла не более около 2,3% вес./вес. и содержание минеральных веществ не более 0,8% вес./вес. Изобретение позволяет снизить содержание белка, лактозы и минеральных веществ молока, не влияя на качество масла. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 2 пр.

Формула