Способ повышения термоустойчивости молока
Использование: в молочной промышленности, а именно при производстве сгущенных и стерилизованных продуктов. Сущность изобретения: в молоко вводят сорбент на основе очищенного модифицированного лигнина в количестве 0,3-0,6 мас.%, перемешивают, выдерживают в течение 20-40 мин. Смесь сепарируют, отделяют сорбент, а в очищенное молоко вводят соли-стабилизаторы в количестве 0,015-0,025 мас.% от исходного сырья и выдерживают 40-60 мин. 1 табл.
Известно, что термоустойчивость молока нормальной кислотности (16-18 o T) преимущественно связана с солевым равновесием в молоке, а именно с соотношением растворимых форм следующих солей: катионов кальция и магния, с одной стороны, и анионов фосфорной (фосфаты) и лимонной (цитраты) кислоты с другой.
Повышение концентрации ионного кальция и магния приводит к снижению термоустойчивости молока, что обусловлено дегидратирующим действием этих катионов на мицеллы казеина и уменьшением отрицательного заряда на их поверхности. Вследствие этих изменений мицеллы казеина легко образуют солеобразные связи друг с другом, соединяясь в более крупные агрегаты, которые могут коагулировать при воздействии высоких температур. С увеличением концентрации ионного кальция и магния в молоке и агрегация мицелл казеина при нагревании усиливается, а возможность свертывания молока возрастает.
И наоборот, снижение в молоке концентрации ионного кальция и магния способствует переходу части кальция, связанного с мицеллой, в растворимое состояние и как следствие, дезагрегация мицелл, что способствует повышению термоустойчивости молока.
Известен способ производства сгущенного молока [1] где для повышения термоустойчивости молока предусматривается внесение в исходное молока фосфатно-цитратной смеси соли натрия и калия, которые берут в соотношении близком к соотношению этих солей в натуральном молоке. Используют смесь состоящую из двухзамещенного фосфорнокислого натрия, двухзамещенного фосфорнокислого калия и трехзамещенного лимоннокислого калия. Смесь вносят в виде 25% -ного водного раствора в сырое молоко в количестве 0,05-0,3% от массы готового продукта.
Недостатком известного способа является использование в качестве стабилизаторов дорогостоящих фосфорнокислых и лимоннокислых солей. Применение указанных солей может отрицательно отразиться на вкусе готового продукта и не безвредно для организма человека. Особенно нежелательно использование солей натрия.
Известен способ производства сгущенного стерилизованного молока [2] взятый в качестве прототипа. Способ предусматривает применение в качестве соли-стабилизатора двухзамещенного фосфорнокислого натрия в количестве 0,15% от массы сгущенного молока, который вносят в молоко до пастеризации или после сгущения. Перед расфасовкой продукт выдерживают с таким расчетом, чтобы длительность выдержки от момента внесения соли-стабилизатора до момента стерилизации составляла не менее 6 ч.
Этот способ обладает всеми недостатками, перечисленными для способа [1] Кроме того, выдержка продукта с солью-стабилизатором в течение 6 ч существенно удлиняет технологический процесс.
Задача изобретения улучшение пищевой ценности продукта и сокращение технологического процесса. Это достигается тем, что в молоко перед сгущением и(или) стерилизацией вносят соли-стабилизаторы и согласно изобретению перед их внесением в исходный продукт вводят сорбент на основе очищенного модифицированного лигнина (далее лигнин) в количестве 0,3-0,6% от массы молока, затем перемешивают, выдерживают в течение 20-40 мин, подвергают центрифугированию для отделения сорбента, а в очищенное молоко вводят соли-стабилизаторы в количестве 0,015-0,025% от массы исходного сырья и выдерживают 40-60 мин.
В качестве солей-стабилизаторов используют двухзамещенный фосфорнокислый калий и двухзамещенный лимоннокислый натрий в соотношении 1:1 в количестве 0,015-0,025% от массы молока.
Лигнин обладает избирательной сорбирующей способностью по отношению к ионам кальция. При внесении сорбента в молоко происходит сорбция ионов кальция лигнином, что приводит к смещению первоначального солевого равновесия в молоке: часть солей кальция, находящегося в коллоидном состоянии, переходит в ионно-молекулярное. При этом фосфаты кальция приобретают лучшую растворимость и большую степень диссоциации.
В реакцию с лигнином вступает только ионный (растворимый) кальций, при этом из лигнина вытесняются ионы водорода. Накопление ионов водорода в молоке может отрицательно сказаться на термоустойчивости молока. Однако резкого снижения величины pH не происходит, так как молоко обладает буферными свойствами за счет содержания солей (фосфатов, цитратов) и белков. При этом гидрофосфаты, присоединяя ионы водорода, переходят в более растворимые дигидрофосфаты.
Буферные свойства молока можно повысить добавлением гидрофосфатов одновалентных металлов, при этом будет переведено в ионное состояние дополнительное количество ионов водорода.
HPO 2 4 — + H + = H2PO4 Поэтому по предлагаемому способу для повышения буферных свойств в молоко вносится небольшое количество двухзамещенного калия K2HPO4 и двухзамещенного лимоннокислого натрия Na2HC6H5O7 в количестве в десять раз меньшем, чем по прототипу.
Уменьшение содержания ионного кальция в молоке, в результате его обработки лигнином, способствует отщеплению от мицелл казеина кальция, являющегося связующим звеном в мицеллах казеина, что приводит к дезагрегации мицелл казеина и, как следствие, к повышению термоустойчивости молока.
Известно также, что термоустойчивое молоко содержит ионного кальция менее 9,5 мг% молоко средней термоустойчивости от 9,5 до 10,5 мг% а нетермоустойчивое более 10,5 мг% Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
В молоко, взятое при температуре хранения, вносят сорбент в количестве 0,3-0,6 мас. перемешивают и выдерживают 20-40 мин, затем центрифугируют на сепараторе-молокоочистителе для отделения сорбента. В обработанное сорбентом молоко вносят 0,015-0,025 мас. солей: двухзамещенного фосфорнокислого калия K2HPO4 и двухзамещенного лимоннокислого натрия Na2HC6H5O7 в соотношении 1: 1, смесь солей вносят в виде 2,5%-ного водного раствора.
Смесь молока с солями выдерживают 40-60 мин и направляют на производство сгущенного, сгущенного стерилизованного или стерилизованного молока.
Перед использованием сорбент предварительно подвергают термообработке при 120 o C в течение 10 мин. Такая обработка способствует удалению влаги из сорбента и его стерилизации.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером Пример 1. В 1000 кг молока вносят лигнин в количестве 0,3 мас. перемешивают и выдерживают 20 мин. Затем смесь центрифугируют на сепараторе-молокоочистителе для отделения лигнина. В обработанное лигнином молоко вносят 0,015 мас. смеси солей K2HPO4 и Na2HC6H5O7, взятых в соотношении 1:1. Смесь солей вносят в виде 25%-ного раствора, то есть 600 г раствора. Смесь молока с солями выдерживают 40 мин и направляют на производство сгущенного и(или) стерилизованного молока. Следует отметить, что для исходного и обработанного молока определялась термоустойчивость по тепловой пробе при 130 o C (арбитражный метод). Результаты этой пробы фиксируются по продолжительности образования хлопьев казеина, выраженной в минутах. Чем длительнее время образования хлопьев, тем термоустойчивее молоко. По этой пробе термоустойчивость молока характеризуют следующим образом: время образования хлопьев до 20 мин молоко нетермоустойчивое; от 20 до 30 мин средняя термоустойчивость молока; от 30 мин и выше высокая термоустойчивость молока. В данном примере термоустойчивость молока по тепловой пробе составляла 19 мин.
Кроме того, в исходном и обработанном молоке определяли активную кислотность, которая характеризуется величиной pH. Исходное молоко имело pH 6,67. Содержание сухих веществ в исходном молоке 10,80 ионного кальция — 10,75 мг% Пример 2. Аналогично примеру 1, при этом в молоко вносят лигнин в количестве 0,40 мас. Молоко с лигнином перемешивают и выдерживают 30 мин. В обработанное лигнином молоко вносят 0,020 мас. смеси солей, т.е. 800 г 25% -ного раствора и выдерживают 50 мин.
Пример 3. Аналогично примеру 1, при этом в молоко вносят лигнин в количестве 0,6 мас. перемешивают и выдерживают 40 мин. В обработанное лигнином молоко вносят 0,025 мас. смеси солей, т.е. 1000 г 25%-ного раствора и выдерживают 60 мин.
Результаты примеров приведены в таблице.
Лигнин относится к природному органическому сырью, т.к. он является составной частью древесины и растений. По своей химической природе он представляет собой природный полимер на основе фенилпропановых структур. Лигнин обладает высокими сорбционными свойствами, что позволяет использовать его в различных целях: для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, так как лигнин сорбирует болезнетворные микроорганизмы и ксенобиотики, которые затем естественным путем удаляются вместе с лигнином из организма; для понижения уровня холестерина в крови и др. [3,4,5] Нами было установлено, что лигнин в вводных растворах солей и в молоке обладает избирательной способностью по отношению к ионам кальция. Наиболее активно сорбция кальция в молоке происходит при концентрации лигнина до 0,5% Дальнейшее повышение концентрации лигнина в молоке не дает существенного увеличения сорбированного кальция.
На количество сорбированного кальция оказывает влияние продолжительность обработки молока лигнином. Большая часть кальция сорбируется в первые 30 мин обработки молока лигнином, дальнейшая выдержка молока с лигнином не дает существенного прироста сорбированного кальция.
Нашими исследованиями установлено, что лигнин способствует снижению величины pH в молоке. При концентрации лигнина в молоке 1% величина pH снижается на 0,1% Поэтому были выбраны наиболее рациональные условия сорбции кальция — концентрация лигнина 0,3-0,6 мас. и продолжительность обработки молока лигнином 20-40 мин. При этих условиях активно сорбируется кальций, а величина снижения pH незначительная. Для регулирования уровня pH необходимо повысить буферные свойства молока путем внесения солей-стабилизаторов: двухзамещенный фосфорнокислый калий K2HPO4 и двухзамещенный лимоннокислый натрий Na2HC6H5O7 в соотношении 1:1 в количестве 0,15-0,25 мас. Массовая доля использованных солей по предлагаемому способу более чем в 10 раз меньше, чем по прототипу. Соли вносят в молоко в виде 25%-ного раствора. Количество вносимого раствора соли по предлагаемому способу равно 0,6-1 кг, в то время как по прототипу 6-12 кг на 1000 кг молока. Наиболее рациональными параметрами обработки молока являются: концентрация лигнина 0,4 мас. продолжительность обработки 30 мин, массовая доля солей стабилизаторов 0,02% (пример 2). Данные параметры позволяют получить термоустойчивое молоко (34 мин по тепловой пробе против 19 мин в исходном молоке). Снижение величины указанных параметров (пример 1) приводит к снижению термоустойчивости молока до 30 мин. Повышение параметров обработки молока (пример 3) по сравнению с рациональными не дает существенного повышения термоустойчивости молока. Однако при этом увеличивается расход лигнина и солей-стабилизаторов.
Таким образом, предлагаемый способ повышения термоустойчивости молока обладает преимуществами по сравнению с прототипом. По предлагаемому способу в десять раз сокращается расход солей-стабилизаторов, что в пересчете на 25% -ный водный раствор составляет 0,8 кг по сравнению с 12 кг на 1000 кг молока (прототип). Сокращается технологическое время обработки молока с 360 мин по прототипу до 80 мин по предлагаемому способу. Снижение содержания в продукте солей-стабилизаторов способствует повышению его пищевой ценности.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР, N 328904, A 23 C 9/00, опубл. 1972.
2. Авторское свидетельство СССР, N 439266, A 23 C 9/08, опубл. 1974.
3. Любешкина Е. Г. Салитринник Л.И. Розанцев Э.Г. Использование отечественных лигнинов в биотехнологии и медицине. АгроНИИТЭИМясомолпром, М. 1993, с.48.
4. Шарков В.И. Цобкалло Г.И. Леванова В.П. и др. Об использовании гидролизного лигнина в медицине. Гидролизная и лесохимическая промышленность, 1979, N2, с. 11-12.
5. Энтеросорбция/под редакцией Н.А. Белякова, Центр сорбционных технологий, Л. 1991, с.329.
Способ повышения термоустойчивости молока перед его сгущением и/или стерилизацией, предусматривающий внесение солей-стабилизаторов, отличающийся тем, что перед внесением солей-стабилизаторов в исходный продукт вводят сорбент на основе очищенного модифицированного лигнина в количестве 0,3 0,6 мас. перемешивают и выдерживают в течение 20 40 мин, затем подвергают центрифугированию для отделения сорбента, а в очищенное молоко вводят соли-стабилизаторы в количестве 0,015 0,025 мас. от исходного сырья и выдерживают 40 60 мин.
Источник
Способы повышения термоустойчивости молока
В условиях производства важно не только заранее представить результат переработки молока, поступающего на переработку, с точки зрения качества конечной продукции, но и оценивать вероятность образования отложений на греющих поверхностях теплообменных аппаратов, определяющим продолжительность и стабильность их работы. При переработке сырья с пониженной термостойкости существенно снижается эффективность тепловой обработки, возникает необходимость частой регенерации, сборки — разборки оборудования, что отражается на эффективности производства в целом. Известно, что интенсивность образования отложений на поверхности теплообменных аппаратов тем ниже, чем выше термостойкость сырья. Как и другие виды коагуляции, тепловая коагуляция делится на две стадии: скрытая и доступная. В ходе скрытой фазы происходит снижение активности казеина (который отвечает за стабилизацию мицеллы), кальцинирование и уменьшения гидратации белка. В ходе этой фазы происходит повышение вязкости молока как результат гидрофобных взаимодействий. Именно от изменений, происходящих на этой стадии, зависят и качество молочного продукта, и скорость образования отложений, и работа теплообменника. Главная задача технолога — максимально отдалить первичную стадию тепловой коагуляции белка.
Не следует считать, что анализ на термостойкость важен только при изготовлении молока с повышенным сроком хранения, например стерилизованного молока или УВТ — молока. Потеря белком коллоидной стабильности не менее вредна при изготовлении других продуктов, например кефира, ряженки или творога. Проведение высокотемпературной пастеризацию сопровождается теми же процессами изменения коллоидной стабильности белка. Для получения кисломолочных продуктов высокого качества с однородной структурой сгустка, отсутствие агломератов, глянцевой поверхностью и отсутствием синерезиса при хранении необходимо использовать термостойкий молочное сырье. То есть необходимо выполнять контроль и использовать приемы повышения — а точнее, сохранения — исходного уровня термостойкости молока, потому что, как правило, низкая термостойкость молока — результат несоблюдения режимов и условий его хранения.
Существует несколько способов повышения термостойкости молока. Традиционно для этого используются соли — стабилизаторы. Роль солей сводится к трем основным действиям:
- сдвига активной кислотности до рН 6,7 — 6,75;
- замещению ионов кальция на натрий или калий, что приводит к снижению скорости агломерации и последующих гидрофобных взаимодействий;
- повышению буферности молока и снижению скорости изменения рН при нагревании.
Другой распространенный прием — предварительный нагрев / пастеризация. Предполагается, что предварительный нагрев приводит к взаимодействию белок — кальций по карбоксильным группам и в агломерации белков. Гидрофобные взаимодействия при этом отсутствуют. Снижение уровня свободных карбоксильных групп смещает зону максимальной термостойкости молока в знач рН 6.7 — 6,75. как и при действии солей. Но это смещение обусловлено реакциями карбоксильных групп и кальция. При этом белок выступает как кальций — связывающий агент. Дальнейшее высокотемпературный нагрев проходит с меньшим риском видимой коагуляции, поскольку снижение рН при дальнейшем нагреве не достигает критических значений (6.3 — 6,4). По сущности. Повышенная термостойкость сухого молока объясняется теми же причинами, что и влияние предварительного нагрева на ТС.
Еще один способ повышения Термостойкости молока — применение молочных белковых концентратов (МБК), которые обладают высокой ТС. Известно, что применение МБК способствует повышению ТС концентрированных молочных продуктов. Предполагается. Что повышение ТС при введении МСК обусловлено значительным изменением буферности молока. А также снижением суммарной доли углеводной части сырья. Которая негативно влияет на Термостойкость молока.
Практическое использование получил комбинированный способ корректировки Термостойкости молока — совмещенное действие солей. МБК и предварительного нагрева. Важным моментом при этом является правильный подбор солей.
Введение добавок — корректоров снимает проблему Термостойкость молока. Какое — либо предприятие, которое выпускает ассортимент продукции от пастеризованного молока и кисломолочных продуктов в стерилизованного молока. При этом снижает затраты. Повышает качество и рейтинг своей продукции на рынке.
Также для повышения термостойкости молока предлагается использование ионообменных колонн, которые загружены анионообменными смолами АВ — 17 — 8чс. Было показано, что титруемая кислотность снижается на 2 — 6 о Т. термостойкость по алкогольной пробе повышается с 66 до 80%. Молоко выдерживает тепловую обработку при пастеризации и стерилизации. Важно отметить, что органолептические показатели молока и его биологическая ценность после контакта с анионитом практически не изменяются по отношению к исходному молоку. Предлагаемый способ повышения термостойкости не требует больших капитальных вложений, сложного аппаратурного оформления, большого расхода тепла и электроэнергии. Есть простой по исполнению. Возможность многократного использования одного объема смолы (до 7 лет) позволяет до минимума снизить эксплуатационные расходы
.
Источник
