close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 15386

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 23J 1/20
(2006.01)
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КАЗЕИНА И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20080655
(22) 2005.12.06
(31) 2005 098 (32) 2005.11.02 (33) LT
(85) 2008.06.02
(86) PCT/LT2005/000004, 2005.12.06
(87) WO 2007/052996, 2007.05.10
(43) 2008.12.30
(71) Заявитель: ФЕДАРАВИЧЮС, Витаутас (LT)
(72) Авторы: ФЕДАРАВИЧЮС, Витаутас; ЮШКА, Адомас (LT)
(73) Патентообладатель:
ФЕДАРАВИЧЮС, Витаутас (LT)
(56) Щедушнов Д.Е. Применение мембранной фильтрации в молочной
промышленности: Обзорная информация. - М.: АгроНИИТЭИММП,
1992. - С. 14-20.
RU 93053698 A, 1996.
BY 15386 C1 2012.02.28
BY (11) 15386
(13) C1
(19)
ТВЕРДОХЛЕБ Г.В. и др. Технология
молока и молочных продуктов. - М.:
ДеЛипринт, 2006. - С. 597.
МОЛОЧНИКОВ В.В. и др. Безотходная
технология переработки обезжиренного
молока на основе безмембранного осмоса: Обзорная информация. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1986. - С. 20-23.
Щедушнов Д.Е. и др. Технология получения сухого белкового концентрата
на основе ультрафильтрации обезжиренного молока: Обзорная информация. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1988. С. 9-11, 18-19, 46.
WO 96/35336 A1.
US 6852352 B2, 2005.
SU 1692505 A1, 1991.
RU 94020427 A1, 1996.
US 2744891, 1956.
(57)
1. Способ производства водорастворимого казеина, содержащего 74-85 % белка казеина,
0,8-2,0 % жира, 1,8-7,0 % лактозы и минеральных веществ, заключающийся в том, что сырое коровье молоко подогревают в нагревателе (3) до температуры 5-58 °С, сепарируют
BY 15386 C1 2012.02.28
в сепараторе (4) с получением обезжиренного молока, которое через промежуточную емкость (5) подают в пластинчатый пастеризатор (6) и пастеризуют при температуре 50,058,7 °С, выдерживая в течение 15-75 секунд, пастеризованное обезжиренное молоко постепенно охлаждают в пластинчатом холодильнике (7) до температуры 4-10 °С и через
промежуточную балансовую емкость (8) направляют на микрофильтрационный мембранный фильтр фракционирования белков (9), где белок молока разделяют на белок казеина и
белки сыворотки, отделенный белок казеина в виде ретентата микрофильтрации подают
через промежуточную емкость (15) на мембранный фильтр ультрафильтрации и диафильтрации (16) и получают концентрат казеина с содержанием сухого вещества 14-36 % в виде ретентата ультрафильтрации, полученный концентрат направляют в сушилку (17) и
сушат до влажности 4-6 %, полученный порошок водорастворимого казеина подают в
циклон охлаждения и на расфасовку.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что белки сыворотки в виде пермеата микрофильтрации через промежуточную емкость (10) подают в пластинчатый холодильник (11)
и охлаждают до температуры 5-28 °С, затем подают на мембранный фильтр ультрафильтрации (12) и получают ретентат ультрафильтрации с содержанием сухого вещества 1632 %, содержащий 83 % белков сыворотки, который сушат в сушилке (13) до влажности 46 % с получением концентрата сывороточных белков.
3. Устройство для производства водорастворимого казеина способом по п. 1, содержащее промежуточную емкость (2), связанный с ней нагреватель (3) для подогрева молока, который соединен с сепаратором (4) для отделения жиров молока, который через
промежуточную емкость (5) связан с пластинчатым пастеризатором (6), связанный с ним
пластинчатый холодильник (7), который через промежуточную балансовую емкость (8)
связан с микрофильтрационным мембранным фильтром фракционирования белков (9),
связанным через промежуточную емкость (15) с мембранным фильтром ультрафильтрации и диафильтрации (16), который с другой стороны соединен с сушилкой (17), при этом
микрофильтрационный мембранный фильтр фракционирования белков (9) состоит из
мембран, разделительная способность которых составляет от 0,05 до 10,0 мкм и которые
характеризуются скоростью фильтрации 50-120 л/см2·ч, имеют площадь поверхности 50310 м2 и работают при температуре 5-28 °С, а мембранный фильтр ультрафильтрации и
диафильтрации состоит из мембран, разделительная способность которых составляет от
0,001 до 0,5 мкм и которые характеризуются скоростью фильтрации 50-120 л/см2·ч, имеют
площадь поверхности 50-310 м2 и работают при температуре 5-28 °С.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительно содержит промежуточную емкость (10), связанный с ней пластинчатый холодильник (11), связанный с ним мембранный фильтр ультрафильтрации (12) и соединенную с ним сушилку (13).
Изобретение может быть использовано в различных областях промышленности, среди
которых наиболее значительными являются пищевая, бумажная, химическая, а также
фармацевтическая. В молочной промышленности казеин используется для производства
сыров. Но в настоящее время основной областью использования казеинов являются казеинаты, получаемые при добавлении в казеин щелочных веществ. В зависимости от этих
добавляемых веществ могут быть получены казеинаты натрия, калия или кальция. Казеинаты широко используются в молочной промышленности для производства аналогов сыров, шоколадного молока, маргарина и многих других продуктов.
Казеин может быть получен двумя различными способами, а именно кислотным осаждением и сычужным осаждением. Кислотный способ получения казеина является традиционным и основан на достижении точки осаждения казеина с помощью кислоты.
Кроме того, разные кислоты определяют различную структуру осажденного казеина.
Например, казеин, осажденный молочной кислотой, более зернистый и рыхлый, в то вре2
BY 15386 C1 2012.02.28
мя как осаждение соляной кислотой определяет более вязкую и тягучую структуру казеина. Сычужный казеин производят используя молокосвертывающие ферменты и придерживаясь оптимальных условий свертывания и формирования сгустка. Готовый сгусток
измельчают, нагревают до 58-60 °C при перемешивании, промывают водой и высушивают. Надо упомянуть, что в отличие от кислотного осаждения сычужный способ осаждения
казеина является необратимым процессом. Осажденный сычужным способом казеин в
своем составе имеет много кальция и фосфатов, а кислотный казеин содержит ограниченное количество этих солей. Однако оба вида казеина отличаются стойкостью к высоким
температурам и имеют высокую пищевую ценность.
В молочной промышленности широко используются мембранные процессы фильтрации (микро-, ультра-, нанофильтрация и обратный осмос) - сепарационные (разделительные) процессы, которые протекают под давлением с использованием пористых
полимерных или неорганических материалов. Эти процессы за последние 30 лет нашли
широкое применение в различных отраслях промышленности для очистки или концентрирования жидких сред. С помощью мембранных технологий перерабатывают цельное
молоко, обезжиренное молоко, предварительно сквашенное молоко, а также сыворотку. В
отличие от обычной фильтрации, которая используется при выделении взвешенных частиц больше чем 10 мкм, мембранные процессы фильтрации позволяют отделить частицы,
размер которых меньше чем 10 микрон. Мембранная фильтрация позволяет концентрировать выделяемые частицы в меньшем объеме относительно первоначального объема жидкости. Таким образом, могут быть получены концентраты сывороточных белков, не
содержащие жиров и бактерий.
Полученный известными способами казеин имеет следующие недостатки.
1. Казеины нерастворимы в воде, что затрудняет их непосредственное использование
в различных отраслях промышленности. Использование казеинов требует их конвертации
в казеинаты или другие приемлемые формы.
2. Поскольку сычужный способ осаждения казеина является необратимым процессом,
полученный нерастворимый казеин, в отличие от кислотного казеина, не может быть восстановлен в растворимую коллоидную форму. Это свойство сильно ограничивает возможности его применения.
3. Произведенный сычужный казеин не может быть повторно переработан.
4. Полученный кислотным способом казеин является кислым продуктом, кроме того,
получаемая во время производства сыворотка также является кислой. Перед использованием, например, в пищевой промышленности такие кислые продукты необходимо нейтрализовать до значения, пригодного к употреблению.
Целью изобретения является производство водорастворимого казеина без использования кислоты, щелочи или каких-либо других химических веществ. Цель достигается путем мембранных микро-, ультрафильтрационных систем, с помощью которых белки
молока разделяют на сывороточные белки и белок казеина. Белок казеина далее обрабатывают в мембранном ультрафильтрационном концентраторе, при этом для выделения
белка не используют каких-либо связывающих веществ.
В соответствии с изобретением описывается способ производства водорастворимого
казеина, содержащего 74-85 % белка казеина, 0,8-2 % жира, 1,8-7,0 % лактозы и минеральных веществ, который заключается в том, что сырое коровье молоко подогревают в
нагревателе до 5-58° С, сепарируют в сепараторе с получением обезжиренного молока,
которое через промежуточную емкость подают в пластинчатый пастеризатор и пастеризуют при температуре 50-58,7 °C, выдерживая в течение 15-75 секунд, пастеризованное
обезжиренное молоко постепенно охлаждают в пластинчатом холодильнике до температуры 4-10 °C и через промежуточную балансовую емкость направляют на микрофильтрационный мембранный фильтр фракционирования белков, где белок молока разделяют на
белок казеина и белок сыворотки, отделенный белок казеина в виде ретентата микрофиль3
BY 15386 C1 2012.02.28
трации подают через промежуточную емкость на мембранный фильтр ультрафильтрации
и дефильтрации и получают концентрат казеина с содержанием сухого вещества 14-36 %
в виде ретентата ультрафильтрации, полученный концентрат направляют в сушилку и сушат до влажности 4-6 %, полученный порошок водорастворимого казеина подают в циклон охлаждения и на расфасовку.
В предпочтительном варианте реализации изобретения белки сыворотки в виде пермеата микрофильтрации через промежуточную емкость подают в пластинчатый холодильник и охлаждают до температуры 5-28 °C, затем подают на мембранный фильтр
ультрафильтрации и получают ретентат ультрафильтрации с содержанием сухого вещества 16-32 %, содержащий 83 % белков сыворотки, который сушат в сушилке до влажности 4-6 % с получением концентрата сывороточных белков.
Еще одним объектом изобретения является устройство для производства водорастворимого казеина указанным способом, которое содержит промежуточную емкость, связанный с ней нагреватель для подогрева молока, который соединен с сепаратором для
отделения жиров молока, который через промежуточную емкость связан с пластинчатым
пастеризатором, связанный с ним пластинчатый холодильник, который через промежуточную балансовую емкость связан с микрофильтрационным мембранным фильтром
фракционирования белков, связанным через промежуточную емкость с мембранным
фильтром ультрафильтрации и диафильтрации, который с другой стороны соединен с сушилкой, при этом микрофильтрационный мембранный фильтр фракционирования белков
состоит из мембран, разделительная способность которых составляет от 0,05 до 10 мкм и
которые характеризуются скоростью фильтрации 50-120 л/см2/ч, имеют площадь поверхности 50-310 м2 и работают при температуре 5-28 °C, а мембранный фильтр ультрафильтрации и диафильтрации состоит из мембран, разделительная способность которых
составляет от 0,001 до 0,5 мкм и которые характеризуются скоростью фильтрации 50120 л/см2/ч, имеют площадь поверхности 50-310 м2 и работают при температуре 5-28 °С.
Предпочтительный вариант: устройство дополнительно содержит промежуточную емкость, связанный с ней пластинчатый холодильник, связанный с ним мембранный фильтр
ультрафильтрации и соединенную с ним сушилку.
Предлагаемое изобретение описывается фигурой, на которой изображена общая схема
производства водорастворимого казеина из коровьего молока.
Доставленное на производство цельное коровье молоко из молоковоза 1 по приемочному трубопроводу направляют в промежуточную емкость 2, из которой - в нагреватель 3,
где подогревают до температуры 5-58 °C. Подогретое молоко подается в отделитель жиров молока - сепаратор 4, с помощью которого отделяют обезжиренное молоко и жиры.
Во время сепарации полученное обезжиренное молоко направляют в промежуточную емкость 5, затем в пластинчатый пастеризатор 6, где пастеризируют при температуре 5058,7 °C с выдержкой от 15 до 75 секунд. Далее в пластинчатом холодильнике 7 обезжиренное молоко охлаждают до 4-10 °C и через промежуточную балансовую емкость 8
направляют на микрофильтрационный мембранный фильтр фракционирования белков 9.
Ретентат микрофильтрации (белок казеина) через промежуточную емкость 15 подают в
мембранный фильтр ультрафильтрации + диафильтрации 16, из которого полученный
концентрат белка казеина с содержанием сухих веществ 14-36 % в виде ретентата ультрафильтрации направляют в сушилку 17 и высушивают до влажности 4-6 %. Таким образом,
полученный порошок имеет неповрежденную белковую структуру и является водорастворимым.
Характеристика водорастворимого казеина:
Белок казеина
74-85 %
Жиры
0,8-2,0 %
Лактоза + минеральные вещества 1,8-7,0 %
Влажность
4-6 %
4
BY 15386 C1 2012.02.28
При производстве казеина вышеописанным способом получают дополнительные продукты, а именно концентрат сывороточных белков, сливки (фигура). Пермеат микрофильтрации (сывороточные белки) через промежуточную емкость 10 подают в пластинчатый
холодильник 11, где его охлаждают до 5-28 °C. Охлажденный пермеат подают в мембранный фильтр ультрафильтрации 12, из которого выходит ретентат ультрафильтрации, содержащий 83 % сывороточных белков, 16-36 % сухих веществ. Ретентат
ультрафильтрации в сушилке 13 высушивают до влажности 4-6 %, что позволяет получить концентрат сывороточных белков, состав которого следующий:
Сывороточные белки
85 %
Жиры
2%
Лактоза + минеральные вещества
7-9 %
Влажность
4-6 %
Сливки 60 %-ной жирности из сепаратора 4 поступают в нормализатор 18, в который
из промежуточной емкости 10 поступает необходимое количество пермеата микрофильтрации. В нормализаторе 18 сливки нормализуют, например, до 40 %-ной жирности, а затем подают в пастеризатор сливок 19, где пастеризуют при температуре 95-105 °C.
Полученные сливки направляются для дальнейшего использования.
Преимущество растворимого казеина, полученного мембранным способом, в том, что
не требуется дополнительной конвертации в казеинаты, которая необходима для казеина,
полученного традиционным способом. Поскольку казеин является основным молочным
белком производства сыров, полученный мембранным способом казеин для производства
сыров может быть использован непосредственно. Это позволяет в 3 раза уменьшить производственные затраты.
Также большим преимуществом водорастворимого казеина является то, что в процессе производства не используются ни кислоты, ни щелочи, ни какие-либо другие связывающие вещества, что дает возможность получить чистый экологический продукт.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
171 Кб
Теги
15386, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа