RU2073980C1 - Method for producing concentrate of lactates - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture, used as a fodder additive. SUBSTANCE: whey is pasteurized, fermented by Streptococcus thermophilus, changing pH in the process of fermentation from 4.5 to 8.0, neutralized by ammonia in amount of 1 to 8.5 kg for 1 t of fermented whey, and after that, whey is concentrated. EFFECT: higher efficiency. 4 cl

Description

Изобретение относится к производству биологически ценного продукта из отходов молочного производства кисломолочных сывороток, остающихся после производства творога, сыра и т.п. В частности, получаемый из этой сыворотки продукт находит достаточно широкое применение в качестве кормовой добавки в животноводстве. The invention relates to the production of a biologically valuable product from waste milk production of fermented milk whey remaining after the production of cottage cheese, cheese, etc. In particular, the product obtained from this whey is widely used as a feed additive in animal husbandry.

Известно получение концентрата лактатов из молочных сывороток путем их сбраживания и нейтрализации раствором щелочи (заявка на патент РФ N 4924554/13, кл. А 23 К 1/08, 17. 04. 91). В этом способе, принимаемом за прототип, поступающая с творожной линии сыворотка накапливается в промежуточной емкости накопителе, остывая до температуры помещения и постепенно закисая, а затем через неопределенный срок используется для получения продукции, для чего ее снова нагревают (пастериуют) и т.д. Способ успешно внедрен в производство, однако в процессе работы выявлена возможность дальнейшего улучшения технологии, в частности в отношении повышения биологической и пищевой ценности получаемого концентрата, а также направленного изменения в нем соотношения компонентов за счет корректировки технологических условий. It is known to obtain a concentrate of lactates from whey by fermentation and neutralization with an alkali solution (patent application of the Russian Federation N 4924554/13, CL A 23 K 1/08, 17. 04. 91). In this method, taken as a prototype, the whey coming from the curd line is accumulated in the intermediate storage tank, cooling to room temperature and gradually acidifying, and then used to produce products indefinitely, for which they are heated (pasteurized) again, etc. The method was successfully introduced into production, however, in the process of work, the possibility of further improvement of the technology was revealed, in particular with respect to increasing the biological and nutritional value of the obtained concentrate, as well as the directional change in the ratio of components in it by adjusting the technological conditions.

Целью изобретения является избирательное регулирование в конечном продукте содержания лактатов и промежуточных метаболитов сбраживания лактозы. Цель достигается тем, что сыворотку сбраживают молочнокислыми бактериями при температуре от 28 до 48^oC и рН от 4,5 до 8,0 и обрабатывают аммиаком в количествах от 1 до 8,5 кг на 1 т сбраживаемой сыворотки.The aim of the invention is the selective regulation in the final product of the content of lactates and intermediate metabolites of fermentation of lactose. The goal is achieved in that the whey is fermented with lactic acid bacteria at a temperature of from 28 to 48 ^o C and a pH of from 4.5 to 8.0 and treated with ammonia in quantities of from 1 to 8.5 kg per 1 ton of fermented whey.

С целью обеспечения непрерывности процесса и повышения его экономичности получаемую в основном производстве молочную сыворотку при температуре 40-60^oC через пастеризатор подают непосредственно в танк, минуя стадию накопления, причем закваску бактерий Str. thermophilis загружают в танк из расчета 0,1-0,2% от предполагаемого конечного объема сбраживаемой сыворотки, а нейтрализацию аммиаком дозируют автоматически, поддерживая рН и температуру в заданных пределах.In order to ensure the continuity of the process and increase its efficiency, the whey obtained in the main production at a temperature of 40-60 ^o C is fed directly through the pasteurizer into the tank, bypassing the accumulation stage, and the starter bacteria Str. thermophilis is loaded into the tank at the rate of 0.1-0.2% of the estimated final volume of fermentable serum, and neutralization with ammonia is dosed automatically, maintaining the pH and temperature within the specified limits.

С целью преимущественного накопления в конечном продукте лактата аммония рН в процессе сбраживания изменяют в пределах от 4,5 до 8,0. Введение аммиака ведут при снижении рН реакционной массы. In order to preferentially accumulate ammonium lactate in the final product, the pH during the fermentation process is varied from 4.5 to 8.0. The introduction of ammonia is carried out while lowering the pH of the reaction mass.

Пример 1. Получение концентрата лактатов из молочной сыворотки осуществляли без промежуточной стадии накопления творожную сыворотку при температуре 80^oC из основного производства через пастеризатор и охладитель при температуре 42^oC подавали непосредственно в танк, заполнявшийся постепенно по мере поступления сыворотки из основного производства. Предварительно в танк вносили закваску из бактерий производственного штамма Str. thermophilis в количестве 1 кг, т.е. 0,1% от ожидаемого конечного объема 1 т сбраживаемой сыворотки. При постоянном перемешивании и под контролем рН в пределах от 6,5 до 7,5 вводили аммиак (всего 4 кг). После 4,5 ч сбраживания сыворотки ее сгущали упариванием при температуре не более 50^oC в вакуумном аппарате до концентрации сухих веществ 43%
Продукт сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами, содержит 16% лактата аммония, 18% сахаров, 6% гидролизованного белка, (аминокислоты, ди-, три-, олиго- и полипептиды), макро- и микроэлементы.Example 1. Obtaining a lactate concentrate from whey was carried out without an intermediate stage of accumulation of cottage cheese whey at a temperature of 80 ^o C from the main production through a pasteurizer and a cooler at a temperature of 42 ^o C was fed directly to the tank, which gradually filled as whey from the main production arrived. Previously, fermentation from bacteria of the production strain Str was introduced into the tank. thermophilis in an amount of 1 kg, i.e. 0.1% of the expected final volume of 1 ton of fermentable serum. With constant stirring and under control of pH in the range from 6.5 to 7.5 was introduced ammonia (total 4 kg). After 4.5 hours of fermentation of the serum, it was concentrated by evaporation at a temperature of not more than 50 ^o C in a vacuum apparatus to a solids concentration of 43%
The product of hydrolyzed, enriched with lactates serum contains 16% ammonium lactate, 18% sugars, 6% hydrolyzed protein, (amino acids, di-, tri-, oligo- and polypeptides), macro- and microelements.

Пример 2. В танк загружают 1 т творожной сыворотки и при температуре 42^oC вводят закваску из смеси бактерий штаммов Str. thermophilis. Расходуют 5 кг аммиака, поддерживая рН раствора на уровне 5. После 4 ч сбраживания продукт сливают и упаривают до концентрации сухих веществ 45% Продукт сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами, содержит 21% лактата аммония, 14% сахаров, 6% гидролизованного белка (аминокислоты, ди-, три-, олиго- и полипептиды), макро- и микроэлементы.Example 2. In the tank load 1 ton of cottage cheese whey and at a temperature of 42 ^o C enter the starter culture from a mixture of bacteria of strains of Str. thermophilis. 5 kg of ammonia are consumed, maintaining the pH of the solution at 5. After 4 hours of fermentation, the product is drained and evaporated to a solids concentration of 45%. The product of hydrolyzed whey enriched with lactates contains 21% ammonium lactate, 14% sugars, 6% hydrolyzed protein (amino acids, di-, tri-, oligo- and polypeptides), macro- and microelements.

Пример 3. Танк постепенно загружали 1 т творожной сыворотки из основного производства так, как описано в примере 1. Вводили предварительно закваску из смеси бактерий штаммов Str. thermophilis. Расходовали 6 кг аммиака, поддерживая рН раствора в интервале от 6,5 до 7. После 4 ч сбраживания продукт сливали и упаривали до концентрации сухих веществ 42% Продукт сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами, содержит 30% лактата аммония, до 10% сахаров, 6% гидролизованного белка, (аминокислоты, ди-, три-, олиго- и полипептиды), макро- и микроэлементы. Example 3. The tank was gradually loaded with 1 ton of cottage cheese whey from the main production as described in example 1. Pre-leaven was introduced from a mixture of bacteria of Str strains. thermophilis. 6 kg of ammonia was consumed, maintaining the pH of the solution in the range from 6.5 to 7. After 4 hours of fermentation, the product was poured and evaporated to a solids concentration of 42%. The product of hydrolyzed whey, enriched with lactates, contains 30% ammonium lactate, up to 10% sugars, 6 % hydrolyzed protein, (amino acids, di-, tri-, oligo- and polypeptides), macro- and microelements.

Пример 4. В танк загружают 1 т подсырной сыворотки и при температуре 42^oC вводят закваску из смеси бактерий штаммов Str. thermophilis. Расходуют 8 кг аммиака, поддерживая рН раствора на уровне 5. После 4 ч сбраживания продукт сливают и упаривают до концентрации сухих веществ 42-45% Продукт сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами, содержит 34% лактата аммония, 3% сахаров, 6% гидролизованного белка, (аминокислоты, ди-, три-, олиго- и полипептиды), макро- и микроэлементы.Example 4. In the tank load 1 ton of cheese whey and at a temperature of 42 ^o C injected starter culture from a mixture of bacteria of strains of Str. thermophilis. 8 kg of ammonia are consumed, maintaining the pH of the solution at level 5. After 4 hours of fermentation, the product is drained and evaporated to a solids concentration of 42-45%. The hydrolyzed, lactated enriched whey product contains 34% ammonium lactate, 3% sugars, 6% hydrolyzed protein, (amino acids, di-, tri-, oligo- and polypeptides), macro- and microelements.

Таким образом, введение различных количеств аммиака в процесс позволяет получать в конечном продукте состав с преобладанием желаемого количества лактата аммония в достаточно широких пределах. Thus, the introduction of various amounts of ammonia in the process allows to obtain a composition in the final product with a predominance of the desired amount of ammonium lactate in a fairly wide range.

Предлагаемая технология имеет существенные преимущества перед известными. The proposed technology has significant advantages over the known.

Предложена промышленная непрерывная технология, позволяющая получить конечный продукт в процессе, например, одной рабочей смены и полностью исключающая необходимость сбора молочной сыворотки в специальных накопителях, что имеет важное экологическое значение. Ранее накапливавшаяся молочная сыворотка закисляется, в ней культивируются патогненные микроорганизмы (сальмонеллы, дизентерийная и даже туберкулезная палочки и др.) вплоть до того, что в отдельных случаях продолжительного хранения сыворотка становится непригодной к дальнейшему использованию исильно загрязняет сливные воды. Накопительные емкости не стерилизуются, и даже при использовании сывороток из них их промывание водой загрязняет сливные воды и производственные площади. Ликвидация стадии накопления сыворотки в технологическом процессе существенно улучшает санитарно-гигиеническую обстановку в цехе и позволяет сократить производственные площади. Continuous industrial technology is proposed that allows you to get the final product in the process of, for example, one work shift and completely eliminates the need for collecting whey in special drives, which is of great environmental importance. Previously accumulated whey is acidified, pathogenic microorganisms (salmonella, dysentery and even tuberculosis bacilli, etc.) are cultivated in it, up to the fact that in some cases of prolonged storage, the serum becomes unsuitable for further use and heavily pollutes drainage water. Storage tanks are not sterilized, and even when using serums from them, their washing with water pollutes drainage water and production areas. The elimination of the stage of accumulation of whey in the process significantly improves the sanitary-hygienic situation in the workshop and allows to reduce production areas.

Лактат аммония в составе концентрата является не просто эквивалентом гидроксида натрия ( казалось бы, очевидная возможность заменить в гидролитическом процессе щелочь на самом деле приводит к явно неочевидному и полезному результату: в конечном продукте изменяются вкусовые свойства - снижается привкус соли). Главное, соль аммония по-видимому участвует как строительный материал в трансформации кормов в организме животного. Во всяком случае зафиксированы более высокие привесы животных при использовании сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами, аммония, по сравнению с сывороткой гидролизованной, обогащенной лактатами, натрия. Этот факт явно неочевиден для специалистов, считающих наличие лактатов независимо от катиона приблизительно равноценными по кормовой значимости. Ammonium lactate in the concentrate is not just the equivalent of sodium hydroxide (it would seem that the obvious opportunity to replace the alkali in the hydrolytic process actually leads to a clearly non-obvious and useful result: in the final product, taste properties change - the taste of salt decreases). Most importantly, the ammonium salt is apparently involved as a building material in the transformation of feed in the animal's body. In any case, higher animal gains were recorded when using hydrolyzed, lactated, ammonium whey, compared with sodium, hydrolyzed, lactated, fortified. This fact is clearly not obvious to specialists who consider the presence of lactates, regardless of the cation, to be approximately equivalent in nutritional value.

Неочевидно также использование в предлагаемой технологии кисломолочных бактерий, в частности стрептококка, с различной степенью гидролиза белков и разной степенью автолиза самих бактерий стрептококка, поскольку обычно сбраживание кисломолочных сывороток в технологических целях осуществляли болгарской палочкой. The use of fermented milk bacteria, in particular streptococcus, with varying degrees of protein hydrolysis and varying degrees of autolysis of streptococcus bacteria themselves is also not obvious in the proposed technology, since fermented milk serums were usually fermented with a Bulgarian stick.

Отличительной особенностью способа является строго дозированная подача аммиака во времени с неожиданным выходом на изменение содержания лактата во времени в конечном продукте. A distinctive feature of the method is a strictly dosed supply of ammonia in time with an unexpected exit to a change in the lactate content in time in the final product.

Все вышеизложенное в целом позволяет говорить о существенном шаге вперед в развитии ранее предложенной нами технологии и рассматривать ее как самостоятельный оригинальный технологический процесс, дающий важный и неожиданный экономический эффект, в том числе и в плане охраны окружающей среды. All of the above as a whole allows us to talk about a significant step forward in the development of the technology previously proposed by us and to consider it as an independent original technological process that gives an important and unexpected economic effect, including in terms of environmental protection.

Разработанная технология имеет важное народнохозяйственное значение и подлежит внедрению на всех молочных комбинатах. Процесс выработки сыра (творога, казеина) и сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами, может идти одновременно. Для приготовления 1 т сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами, требуется 7 т необработанной кисломолочной сыворотки. Запуск в производство технологии может быть осуществлен в течение недели. В результате технологии производится весьма ценный продукт для использования в животноводстве, биологии и медицине, возможности которого до конца еще не раскрыты. The developed technology is of great economic importance and is to be implemented at all dairy plants. The process of producing cheese (cottage cheese, casein) and hydrolyzed whey enriched with lactates can go on simultaneously. To prepare 1 ton of hydrolyzed, lactated enriched whey, 7 tons of untreated fermented milk whey are required. Launching the production of technology can be carried out within a week. As a result of the technology, a very valuable product is produced for use in animal husbandry, biology and medicine, the possibilities of which have not yet been fully disclosed.

Claims (4)

1. Способ получения концентрата лактатов, включающий пастеризацию молочной сыворотки, сбраживание, нейтрализацию, отличающийся тем, что сыворотку сбраживают молочнокислыми бактериями Streptococcus thermophilus, в процессе сбраживания рН изменяют от 4,5 до 8,0, нейтрализацию проводят аммиаком в количестве 1 8,5 кг на 1 т сбраживаемой сыворотки, а после нейтрализации проводят сгущение. 1. A method of obtaining a lactate concentrate, including whey pasteurization, fermentation, neutralization, characterized in that the whey is fermented with lactic acid bacteria Streptococcus thermophilus, during the fermentation process the pH is changed from 4.5 to 8.0, neutralization is carried out with ammonia in an amount of 1 8.5 kg per 1 ton of fermentable serum, and after neutralization, thickening is carried out. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что Streptococcus thermophilus вносят в количестве 0,1 0,2% от количества сбраживаемой сыворотки. 2. The method according to claim 1, characterized in that Streptococcus thermophilus contribute in the amount of 0.1 to 0.2% of the amount of fermentable serum. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сбраживание ведут при температуре 28 48^oС.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the fermentation is carried out at a temperature of 28 48 ^o C. 4. Способ по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что нейтрализацию аммиаком проводят автоматически дозированно. 4. The method according to p. 1, or 2, or 3, characterized in that the neutralization with ammonia is carried out automatically dosed.