close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY19314

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2015.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 23J 1/20
A 23J 3/10
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА КАЗЕИНА
(21) Номер заявки: a 20100841
(22) 2008.11.02
(31) 60/985,135 (32) 2007.11.02 (33) US
(85) 2010.06.02
(86) PCT/US2008/082175, 2008.11.02
(87) WO 2009/059266, 2009.05.07
(43) 2010.12.30
(71) Заявитель: СЕЛЕКТ МИЛК ПРОДЬЮСЕРС, ИНК. (US)
(72) Авторы: УР-РЕХМАН, Шакеел;
ДУНКЕР, Джон, М. (US)
BY 19314 C1 2015.08.30
BY (11) 19314
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: СЕЛЕКТ МИЛК
ПРОДЬЮСЕРС, ИНК. (US)
(56) US 6485762 B1, 2002.
KULOZIK U. et al. Eng. Life Sci. 2002. - Vol. 2. - Is. 9. - P. 275-278.
BRANDSMA R.L. et al. J. Dairy Sci. 1999. - Vol. 82. - Is. 10. - P. 2063-2069.
GOVINDASAMY-LUCEY S. et al. J.
Dairy Sci. - 2007. - Vol. 90. - Is. 10. P. 4552-4568.
US 2007/0104847 A1.
(57)
1. Способ получения концентрированного молочного продукта, богатого казеином,
при котором обезжиренное молоко подвергают пастеризации путем нагревания до 72 °С в
течение как минимум 16 с или до 73 °С в течение как минимум 15 с, полученный исходный продукт, имеющий pH от 6,5 до 6,8, подвергают микрофильтрации при температуре
от 5 до 15 °С, поддерживая pH на том же уровне, что и pH исходного продукта, с получением пермеата, содержащего сывороточный белок, и ретентата, содержащего мицеллярный казеин, причем количественное соотношение между мицеллярным казеином и
сывороточным белком в ретентате составляет 90:10.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходе микрофильтрации казеиновый компонент подвергают концентрированию с коэффициентом 5-6.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микрофильтрацию осуществляют с использованием мембраны с отсечкой по молекулярной массе от 20 000 до 200 000 Дальтон.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что микрофильтрацию осуществляют при давлении от 68,95 до 275,79 кПа.
Изобретение относится к процессам, основанным на микрофильтрации молока, направленным как на получение концентрированного молочного продукта, богатого казеином, так и другого продукта, являющегося источником сывороточного молочного белка.
Результатом реализации данного способа является производство молочных продуктов, таких как казеин, молочные напитки, концентраты молочного белка и сыр из микрофильтрированного ретентата. Более предпочтительным воплощением данного способа служит
получение составов из обезжиренного молока, важного источника сывороточного белка.
Техническая реализация способа предполагает использование полимерных мембран на
этапе микрофильтрации.
Данный способ описывается в предварительной заявке США 60/985,135 2007.
BY 19314 C1 2015.08.30
В традиционном сыроделии растворенный побочный продукт сывороточного белка
молока, полученный после свертывания, подвергается ультрафильтрации с целью концентрирования сывороточных белков молока для получения концентрированного или изолированного сывороточного белка. Такой процесс позволяет получать широкую гамму
сывороточных продуктов, разнообразных по составу и свойствам, причем лидирующие
предприятия-производители находятся в поиске других источников белка. В традиционном процессе сыроделия свойства сывороточных белков также подвергаются модификации.
Уже известный уровень техники предлагает процессы подготовки преципитата казеина и сывороточного белка из молока, включая этап нагрева для денатурирования сывороточного белка, с последующим охлаждением и скисанием для осаждения казеина. Этап
скисания изменяет натуральное состояние восстановленных белков.
Целью научных исследований, в результате которых явился описываемый в данной
заявке способ, является разработка экономически эффективного процесса производства
молочного продукта, богатого казеином, из обезжиренного молока, при одновременной
интенсификации получения сывороточного белка из обезжиренного молока в нативном
состоянии. В практическом аспекте данного способа эта задача реализуется с использованием микрофильтрации обезжиренного молока для получения ретентата с высоким содержанием белка в форме казеина, причем ретентат можно использовать в производстве
казеина, казеината, концентрированного молочного белка или сыроделии, а также в других отраслях, как-то производство питания для грудных младенцев, парентеральное питание, продукты ежедневного и лечебного питания для пациентов с резекцией
(анастомозом) желудка. Казеин, который присутствует в микрофильтрованном ретентате,
является мицеллярным казеином, в форме мицеллярной совокупности казеинов, которая
не распадается в процессе микрофильтрации. Дополнительно получается пермеат, который является прекрасным источником нативных или чистых белков с очень высокой питательной ценностью. В противоположность данному способу в традиционной технологии
производства казеина не удается сохранить естественную мицеллярную стабильность казеинов вследствие скисания кислых казеинов или в связи с сычужной ферментацией (добавление протеолитического фермента) сычужных казеинов.
В одном из аспектов данный способ направлен на реализацию процесса получения из
обезжиренного молока концентрированного молочного продукта, богатого казеином, и
другого продукта, являющегося источником сывороточного белка, при этом данный процесс включает микрофильтрацию обезжиренного молока для получения ретентата - концентрированного молочного продукта, богатого казеином, и пермеата - источника
сывороточного белка.
Обычно микрофильтрация происходит при температуре от 5 до 55 °С и pH от 6,0 до
6,8, с коэффициентом концентрирования 3-6, в промежутке времени от 1 до 18 ч.
В предпочтительном варианте реализации предлагается способ получения концентрированного молочного продукта, богатого казеином, при котором обезжиренное молоко
подвергают пастеризации путем нагревания до 72 °С в течение как минимум 16 с или до
73 °С в течение как минимум 15 с, полученный исходный продукт, имеющий pH от 6,5 до
6,8, подвергают микрофильтрации при температуре от 5 до 15 °С, поддерживая pH на том
же уровне, что и pH исходного продукта, с получением пермеата, содержащего сывороточный белок, и ретентата, содержащего мицеллярный казеин, причем количественное
соотношение между мицеллярным казеином и сывороточными белками в ретентате составляет 90:10.
Микрофильтрованный ретентат (MF-ретентат) распадается в сывороточном белке и
содержит более высокое весовое процентное содержание казеина (70-75 %) по сравнению
с 30 % общего содержания твердых составляющих в подвергаемом переработке обезжиренном молоке. Микрофильтрованный пермеат (MF-пермеат) содержит 90-98 % сыворо2
BY 19314 C1 2015.08.30
точного белка в подвергаемом переработке обезжиренном молоке и обычно содержит нулевое или незначительное количество казеина. В предпочтительном варианте реализации
способа микрофильтрация происходит с использованием мембраны с отсечкой по молекулярной массе от 20000 до 200000 Дальтон, при давлении от 10 до 40 фунтов на кв. дюйм
или от 68,95 до 275,79 кПа. В самом предпочтительном варианте реализации способа микрофильтрация осуществляется для получения ретентата, который подвергнут концентрированию с коэффициентом 5-6 относительно подвергаемого переработке обезжиренного
молока, причем pH поддерживается на том же уровне, что и pH исходного молочного
продукта, т.е. от 6,5 до 6,8.
Практическая реализация способа предоставляет возможность внедрить процесс микрофильтрации с использованием мембраны с отсечкой по молекулярной массе 200000 Дальтон
и максимальным показателем рабочего давления 20 фунтов на кв. дюйм или 137,9 кПа.
Продолжением реализации данного способа является процесс производства сыра,
включающего этапы: a) приготовления смеси ретентата, как описано выше, и молочного
жира для получения соотношения белка к жиру в пределах 15 % от аналогичного соотношения в конечном продукте - сыре; b) гомогенизации сырного молока из добавки; c) добавления подкисляющего вещества и/или стартерной культуры для получения требуемых
типичных показателей кислотности в конечном получаемом продукте - сыре; d) добавления ренина (сычужного фермента) для образования коагулюма; e) дробления коагулюма,
нагревания и отсасывания сыворотки, в случае если таковая присутствует, для получения
сырного сгустка с содержанием влаги от 44 до 56 %; f) формования из сырного сгустка
конечного продукта - сыра. По сравнению с традиционной сырной сывороткой содержание в получаемой сыворотке сывороточных белков либо нулевое, либо в небольших объемах.
Как следует далее по тексту, термин "микрофильтрация" используется для обозначения такой фильтрации, при которой, как правило, используется мембрана с размером пор
от 0,05 до 0,2 мкм и давлением входящего потока на мембрану в пределах от 10 до
40 фунтов/на кв. дюйм.
Термин "ретентат" используется для обозначения получаемого в результате микрофильтрации обезжиренного молока жидкого продукта, т.е. концентрированного исходного
материала на основе обезжиренного молока, который содержит все компоненты, присутствующие в обычном обезжиренном молоке, но с высоким процентным по массе содержанием твердых компонентов (по сравнению с исходным обезжиренным молоком), таких
как казеин, жир и минералы, в подавляющем большинстве - кальций, фосфор и магний.
Термин "пермеат" используется для обозначения получаемого в результате микрофильтрации обезжиренного молока жидкого продукта, который содержит только те компоненты обезжиренного молока, которые могут пройти через микрофильтрационную
мембрану. Пермеат из микрофильтрованного обезжиренного молока, как правило, состоит
из воды, лактозы, сывороточных белков и 20 минералов, в подавляющем большинстве
кальция, фосфора, магния и калия.
Термин "коэффициент концентрирования" используется для обозначения редукции
первоначальных объемов обезжиренного молока в специфический объем, который определяется делением первоначального объема молока, используемого в процессе микрофильтрации, на объем ретентата.
Практическая реализация заявленного способа направлена на внедрение процесса получения концентрированного молочного продукта из обезжиренного молока и другого
продукта, являющегося источником сывороточного белка, причем данный процесс включает микрофильтрацию обезжиренного молока для получения ретентата - концентрированного молочного продукта, и пермеата - источника сывороточного белка, при котором с
помощью микрофильтрации получают ретентат, который подвергается концентрированию с коэффициентом 3-6 по сравнению с перерабатываемым обезжиренным молоком и
3
BY 19314 C1 2015.08.30
относительно беден по содержанию сывороточного белка, с более высоким процентным
содержанием казеина, по сравнению с перерабатываемым обезжиренным молоком, и для
получения пермеата, содержащего от 90 до 98 % сывороточного белка из перерабатываемого обезжиренного молока и казеин в нулевых или незначительных количествах.
Микрофильтрация обезжиренного молока представляет собой процесс селективной
выборки белков, при котором, как правило, в ретентате остается весь казеин, а большинство сывороточного белка переходит в пермеат.
Микрофильтрация предпочтительно осуществляется с использованием унифицированного трансмембранного кольца давления с первичным ретентатом, циркулирующим в
кольце, содержащем микрофильтрационную мембрану, пермеатом, проходящим через
мембрану и выходящим из нее непрерывным потоком, и вторичным ретентатом, получаемым уже как другой продукт после восстановления всего пермеата.
Размер пор микрофильтрационной мембраны может варьироваться, например, в пределах от 0,05 до 0,2 мкм, в предпочтительном варианте практической реализации от 0,1 до
0,2 мкм, а в самом предпочтительном варианте - 0,2 мкм.
Трансмембранное давление может варьироваться от 10 до 40 фунтов на кв. дюйм.
Исходными материалами для системы микрофильтрации являются обезжиренное молоко, предпочтительно нагретое, подвергнутое быстрой пастеризации, с предварительным
до пастеризации нагреванием до 73 °С в течение как минимум 15 с, до 72 °С в течение как
минимум 16 с, или при аналогичных параметрах.
Рабочая температура варьируется от 5 до 15 °С для поддержания оптимальной и бесперебойной переработки исходного материала, исключая негативное воздействие вследствие возможных химических реакций между казеиновыми и сывороточными белками.
Предпочтительная рабочая температура находится в пределах от 10 до 15 °С.
Как описано выше, микрофильтрация осуществляется для получения ретентата с коэффициентом концентрирования (CF) в 3-6 раз выше, чем в перерабатываемом обезжиренном молоке, и это означает, что ретантат подвергается сжатию в объеме относительно
первоначального объема (OV) обезжиренного молока - до объема (1/CF) (OV), в итоге получается разница между первоначальным и результирующим объемами в пределах от 67
(в 3 раза) до примерно 84 % (в 6 раз).
В одном из вариантов практической реализации способа в микрофильтрованном ретентате содержится более высокое весовое процентное содержание твердых веществ казеина и снижается содержание сывороточного белка, в сравнении с первоначальным
составом обезжиренного молока, вследствие чего к такому ретентату применим термин
"богатый казеином".
Ретентат легко переработать в сыр путем добавления к нему молочного жира (например, сливочного масла или сливок, включая и пластичные, т.е. с высоким содержанием
жира) для нормализации (аппроксимации) по содержанию протеина: необходимое содержание жира в получаемом сыре, получение гомогенного сырного молока, добавление подкисляющего вещества (например, глюконо-бета-лактона) и/или стартерной культуры для
достижения требуемой кислотности в конечном продукте - сыре, добавление ренина (сычужного фермента) для того, чтобы вызвать формирование коагулюма, дробление сгустка,
нагревание и отсасывание (фильтрация) сыворотки и формование конечного продукта - сыра.
Подобного рода ретентат широко используется в производстве гаммы питательных
составов, которые можно назначать младенцам, пожилым людям и прочим пациентам с
патологией желудочно-кишечного тракта.
Применение ретентата позволяет получать сыр с более высоким содержанием кальция, а также сырную сыворотку со значительно более низким содержанием сывороточного белка по сравнению с сыром, полученным при помощи наполненного концентрирования - ультрафильтрации, и который вследствие этого лучше подходит для производства
полутвердых сыров, чем ретентаты, полученные методом ультрафильтрации. Сывороточ4
BY 19314 C1 2015.08.30
ные белки, как правило, распадаются в сырной сыворотке во всех разновидностях зрелых
(выдержанных) сыров; тем не менее, в некоторых термически коагулированных сырах сывороточные белки добавляются к казеинам вследствие применения высокотемпературной
обработки.
В сырах, произведенных из стандартизированного по составу молока, белки распадаются в сыворотке и денатурируются в процессе производства сыров. При использовании в
производстве сыра молока, содержащего микрофильтрованный ретентат, растворимые
молочные белки в нативной форме отделяются от основного исходного материала до подачи в производственный процесс сыроделия. Применение микрофильтрованного ретентата позволяет снизить производственные издержки на утилизацию сывороточного белка
и способствует увеличению эффективности производства путем повышения выхода конечного продукта на единицу используемого оборудования.
MF-пермеат отличается стерильностью от микроорганизмов, постоянностью состава
(не меняется в зависимости от типа получаемого из ретентата сыра, поскольку ретентат
того же самого состава подходит для производства разных видов сыров) и содержит высокоэффективные, получаемые в коммерческих объемах (не денатурированные, нативные, и,
вследствие этого, сохраняющие натуральные биохимические свойства) сывороточные
белки. По составу эти белки схожи с сывороткой из обычного сыра по содержанию лактозы, общего протеина и минералов, но в отличие от сыра сыворотка, как правило, не содержит сколько-нибудь заметного количества жира или казеина и совсем не содержит
гликомакропептидов, ренина (сычужного фермента) или стартерной культуры. Низкое содержание жира является положительным фактором, в особенности для обогащения функциональных свойств концентрата сывороточного белка или получаемого из него изолята
сывороточного белка. Стерильность и чистота подразумевают отсутствие типичного вкуса
сыворотки, который обычно присутствует в сыворотке, получаемой как побочный продукт процесса производства сыра в промышленных объемах. Содержит также иммуноглобулины, лактоферрины, лактопероксидазу, α-лактальбумин и β-лактоглобулин.
Пермеат применяется для получения питательных безалкогольных напитков как газированных, так и негазированных, например, путем подбора состава по весовому содержанию от 6 % до 10 % твердых веществ пермеата, от 5 до 15 % сахара, от 1 до 2 %
камеди/стабилизаторов и ароматизаторов, подкрасителей и при необходимости лимонной/аскорбиновой кислот. Для подбора состава напитков пермеат можно комбинировать с
соками, как, например, апельсиновым, яблочным и виноградным. Пермеат можно обработать энзимами для гидролиза лактозы во избежание осложнений, связанных с употреблением молочного сахара пациентами с аллергией на лактозу. Пермеат можно также
подвергнуть спрей-сушке или шок-заморозке для получения сухого сывороточного белка.
Сывороточные белки можно получать из пермеата. К примеру, β-лактоглобулин можно очистить из пермеата путем родственной адсорбции с использованием хитозана (порошок из измельченных морских ракушек) в качестве адсорбционного агента, с выборочным
действием в форме связывания β-лактоглобулина с переменным кислотно-основным составом; таким образом, β-лактоглобулин восстанавливается до 85 % чистоты.
Варианты применения очищенных сывороточных белков включают питательные напитки для пожилых пациентов или пациентов с ослабленным иммунитетом, состав для
питания младенцев (α-лактальбумин), применение в НИОКР по микробиологии (факторы
роста клеток), нутрицевтики, и высокоэффективное питание (в особенности, β-лактоглобулин).
Растворимый молочный белок (α-лактальбумин) и β-лактоглобулин можно получить
раздельно друг от друга путем нагревания микрофильтрованного пермеата при 50 °С с последующей ультрафильтрацией, β-лактоглобулин останется на мембранах при ультрафильтрации, а α-лактапьбумин проникнет в пермеат. Оба белка восстановлены по функциональным
свойствам и оказывают различное положительное действие на здоровье человека.
5
BY 19314 C1 2015.08.30
Альтернативная практическая реализация данного способа направлена на подбор состава напитка по весовому содержанию от 10 до 30 % фруктового концентрата, от 5 до
8 % сахара и от 62 до 85 % микрофильтрованного пермеата.
В качестве концентрата фруктового сока можно использовать апельсиновый, виноградный, яблочный, грейпфрутовый, мандариновый, клюквенный, манговый, киви, гранатовый фруктовый концентраты, им подобные или смеси вышеперечисленных.
Фруктовый напиток на основе апельсинового концентрата включает по весовому содержанию от 10 до 25 % концентрата фруктового сока, от 5 до 8 % сахара и от 67 до 85 %
микрофильтрованной вытяжки.
Примеры практической реализации заявленного способа приведены ниже.
Пример 1.
Микрофильтрация обезжиренного молока для получения ретентата с коэффициентом
концентрации 3-6 и пермеата.
Обезжиренное молоко было подвергнуто сепарации для получения мицеллярного казеина. Обезжиренное молоко было подвергнуто микрофильтрации (МФ) при температуре
10 °С, выбранной из интервала 5-15 °С.
В процессе микрофильтрации казеиновый компонент обезжиренного молока был
сконцентрирован с коэффициентом 6. Большее количество лактозы, минеральных веществ
и сывороточных белков переходит в микрофильтрованный пермеат. Микрофильтрованный ретентат содержит в основном казенны. Содержание казеинов относительно сывороточных белков в обезжиренном молоке эквивалентно 80:20, в то время как с применением
микрофильтрации соотношение казеинов к сывороточным белкам изменилось до 90:10.
Казеин, который присутствует в микрофильтрованном ретентате, является мицеллярным
казеином, поскольку мицеллярная целостность казеинов не теряется в процессе микрофильтрации. Также в данном способе не требуется дополнительный этап подкисления для
того, чтобы изолировать мицеллярный казеин. Казеины микрофильтрованного ретентата
идентичны по своей форме казеинам сырого молока (таблица питательных составов мицеллярного казеина, полученного при помощи заявленного способа).
Продукт
Содержание кальция, мг /100 г
Содержание минеральных веществ, %
Содержание
казеина, %
Содержание
твердых веществ, %
Обезжиренное
молоко
130-140
0,69-0,71
2,42-2,45
9,79-8,92
Жидкий мицеллярный казеин
390-410
1,40-1,60
10-12
17-20
Пример 2.
Питательный напиток, полученный из микрофильтрированного ретентата, имеющий
один из нижеперечисленных составов:
жир = 0,6-1 %; белок = 10-11 %; лактоза=0,5-1 %; или жир = 0,1-0,3 %; белок = 4-8 %;
лактоза = 0,1-0,5 %.
Пример 3.
Питательный напиток, полученный из микрофильтрированного ретентата, имеющий
нижеперечисленный состав:
жир = 0 %; растворимый белок или белок с высокой биологической активностью = 24 %; лактоза = 2-6 %.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
108 Кб
Теги
патент, by19314
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа