Способ выделения белковых веществ из молочной сыворотки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3697426/28-13 (22) 06.02.84 (46) 28.02.86. Бюл, И 8 (71) Ставропольский политехнический институт и Северо-Кавказский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института маслоделия и сыроделия (72) А.Г. Храмцов, Г.И. Холодов и В.Е. Жидков (53) 637.344(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 908305, кл. А 23 С;21/00, 1982. (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БЕЛКОBblX ВЕЩЕСТВ ИЗ МОЛОЧНОЙ СБ|ВОРОТКИ, предусматривающий нагревание молочной сыворотки, выдержку, отделение осадка, внесение белоксвязывающего

151) 4 А 3 С 21/00 А 23 J 1/20 реагента, выдержку, отделение белкового осадка, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода белоксвязывающего реагента и ускорения процесса, перед внесением белоксвязывающего реагента молочную сыворотку сгущают до содержания сухих веществ 30-607, выдерживают 50—

60 мин, а после отделения белкового осадка последний заливают водой в соотношении 1: 2 — 1:3, нагревают о до 60-80 С и выдерживают при перемешивании 40-60 мин с. последующим отделением жидкой фазы.

2. Способ по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве молокосвертывающего реагента используют отходы чайного производства или перманганат калия, или танин.

1214058

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть исполь, зовано при очистке молочной сыворотки от белковых веществ.

Цель изобретения — снижение расхода молокосвертывающего реагента и ускорение процесса.

Сущность изобретения состоит в том, что подсырную илн творожную сыворотку сгущают цо концентрации

30-60 сухих веществ. В данном интервале степени сгущения сыворотки выделение белков наиболее эффективно.

Уменьшение степени сгущения способствует возрастанию расстояний между молекулами белка, что приводит к снижению эффективности процесса образования комплексов белка белоксвязывающи.а реагентом. Повышение степени сгущения увеличивает вязкость системы, а разность удельных весов дисперсной фазы и дисперсной среды уменьшается. Это может отрицательно влиять на последующий процесс разделения .система ° До или после сгущео ния сыворотку нагревают до 90-.95 С, выдерживают 25-30 мин и отделяют ocaf док. После этого в сыворотке остаются термоустойчивые фракции белков и некоторая часть термочувствительных.

Состав белковых фракций зависит от вида сыворотки и характера термической обработки. Так, степень выделения белков при нагревании сгущенной сыворотки выше, чем при нагревании

Ф нативной сыворотки. Степень выделения белков при нагревании нативной творожной сыворотки выше, чем подсырной. Вопрос о применении тепловой обработки до или после сгущения решается в каждом отдельном случае исходя из условий производства, вида вырабатываемой продукции и других факторов. Например, для,подсырной сыворотки тепловую обработку предпочтительно проводить после сгущения.

Кислотность нативной подсырной сыворотки не позволяет выделить тепловой денатурацией значительное количест.во белков.

Однако, несмотря на различия в осуществлении описанного процесса, нагревание как до сгущения, так и после него способствует уменьшению содержания термочувствительных фракций белков и, следовательно, снижению расхода добавляемого впоследствии белоксвязывающего реагента. Послед5

10 l5

Ф 5 ний служит для выделения в основном термоустойчивых фракций белков.

В обработанную описанным образом сыворотку добавляют белоксвязывающий реагент, образующий комплекс с белками. Вследствие сближения белковых частиц их выделение при добавлении белоксвязывающего реагента становится более эффективным. Взаимодействие протекает быстрее. В результате близости белковых частиц возможно свя. зывание одной молекулой белоксвязывающего реагента нескольких белковых молекул. Образуются крупные частицы, легко отделяемые любым способом. Резко снижается количество непрореагировавшего комплексообразователя. Возрастание кислотности способствует лучшему протеканию процесса. Например, танин лучше действует в нативной творожной сыворотке, чем в подсырной.

При сгущении кислотность возрастает и осаждение белков улучшается.

Партии, обрабатываемые белоксвязывающим реагентом сыворотки, существенно отличаются друг от друга составо и свойствами, которые зависят от многих факторов: вид сыворотки, степень сгущения, метод проведения тепловой обработки и очистки, время года, технические данные применяемого для предварительной очистки оборудования и т.д. Кроме того, применяе.мые реагенты могут иметь различное качество и чистоту; В связи с этим не представляется возможным заранее определить оптимальное количество бе1 I локсвязывающего реагента для любого образца сыворотки, так как в этом случае нельзя учесть все факторы, влияющие на процесс. Внесение повышенной дозы белоксвязывающего реагента способствует его перерасходу и увеличению остаточных количеств в, очищенной сыворотке и выделенном белке. Снижение дозы приводит к недостаточной очистке.

Поэтому оптимальное количество белоксвязывающего реагента определяют для каждой партии по прозрачности и количеству осадка в пробах данной партии после внесения в них последовательно возрастающих навесок Ьелоксвязывающего реагента и центрифугирования при 2500-3000 îб/мин в течение 10-15 мин.

Для этого в ряд градуированных центрифужных пробирок {5-10 шт.) до1214058

25

55 бавляют отвешенное количество белоксвязывающего реагента, например О, 1;

0,2; 0,3 r, и доливают до метки 10 мл сгущенной сывороткой. Интервал количества белоксвязывающего реагента определяют один раз путем более обширной пробы при организации производства данного продукта. После центрифугирования определяют оптимальное количество белоксвязывающего реагента по количеству осадка (по градуированным делениям пробиро;) и по прозрачности визуально или с использованием фотоколориметра. Оптимальным считают то граничное количество белоксвязывающего реагента, превышение которого не способствует увеличению осадка и улучшению прозрачности пробы.

По экспериментальным данным указанное число оборотов и время центрифугирования вполне достаточно для точного определения оптимального количества реагента.

Предварительные пробы позволяют комплексно учесть все факторы, влияющие на процесс, и не допустить перерасхода белоксвязывающего реагента или снижение качества очистки.

Для повторного использования части белоксвязывающего реагента и полу— чения более чистой белковой массы проводят частичное разделение комплекса белка с белоксвязывающим реагентом. Для этого последний заливают 2-3-кратным объемом воды. Умень шение объема добавляемой воды затрудняет процесс — масса Становится слишком густой, плохо перемешивается, нагрев неравномерен. Увеличение объема воды тоже нежелательно, так как содержание белоксвязывающего реагента в жидкой фазе слишком мало. о

Полученную смесь нагревают до 60-80 С упри перемешивании. Перемешивание и нагрев интенсифицирует процесс, При о нагреве ниже 60 С воздействие температуры менее значительно. Нагрев о выше 80 С повышает энергетические затраты при незначительном повыше— нии эффективности процесса. По достижении указанной температуры смесь выдерживают при непрерывном перемешивании в течении 40-60 мин. По экспериментальным данным температурный интервал достаточен для эффективного разделения смеси.!

При протекании описанного процесса соединения белка с белоксвязывающим

50 реагентом менее прочно связанные соединения распадаются и комплексообразователь переходит в раствор.

Водный экстракт белоксвязывающего реагента используют повторно для промывки следующей партии белковой массы. Экстракт обогащается белоксвязывающим реагетом. Оптимальное количество такого экстракта для выделения белков также определяют предварительнои пробои.

Эта операция позволяет экономить

10-157 молокосвертывающего реагента.

Содержание белоксвязывающего реагента в белковой массе снижается.

Смешивание белковой массы, выделенной с помощью реагента и промытой с белковой массой, выделенной тепло-. вой обработкой, позволяет получить продукт с незначительным количеством добавляемых веществ.

Снижение времени при отделении белков объясняется уменьшением центрифугируемой сыворотки и присутствием в сы оротке легкоотделяемых крупных частиц. Так, при очистке 5000 л сыворотки и использовании с ånàðàòoðà производительностью 5000 л/ч по предлагаемому способу требуется 15-25 мин, а в прототипе 60 мин.

Следует отметить, что время сгущения не учитывается в данном сравнении, так как сыворотку, очищенную по прототипу, в дальнейшем необходимо сгущать для повышения стойкости.

Кроме того, при производстве некоторых продуктов, например молочного сахара, сгущение обязательно.

Таким образом, общая экономия времени при использовании предлагаемого способа в сравнении с прототипом составляет 35-65 мин.

Пример 1. Натуральную обезжиренную творожную сыворотку (содержание общего азота 0,11Х, кисо лотность 70 Т) в количестве 72 кг о нагревают до 93 С и выдерживают при этой температуре 25 мин. Хлопья белков отделяют центрифугированием. Получают 785 r белковой массы (содержание сухих веществ 20X) и 71215 r очищенной сыворотки (содержание общего азота 0,087).

Очищенную сыворотк.. сгущают до концентрации 327 сухих веществ и получают 13493 r концентрата с содержанием общего азота 0,43Х кислотностью 290 Т.

1214058

В семь градуированных центрифужных пробирок объемом 10 мл вносят соответственно 0,01; 0,02;0,03;

0 04; 0 05; 0 06; 0,07 г танина и доливают до метки 10 мл сгущенной сывороткой. Содержимое пробирок перемешивают. После этого центрифугируют при 2500 об/мин в течение 15 мин.

Находят, что оптимальное количество реагента 0,04 г. По расчету определяют, что для очистки имеющегося коли- чества сгущенной сыворотки, т,е.

1.3493 г, требуется 54 г тани««а. Дан— ное количество реагента растворяют в небольшом количестве воды, вносят в сгущенную сыворотку, тщательно перемешивают и выдерживают в течение

60 мин. Белковую массу отделяют центрифугированием. Получают 2155 г белковой массы (содержание сухих веществ около 207) и 11338 г очищенного концентрата с содержанием общего азота О, 157.

Белковую массу заливают водой в количестве 4500 r. Нагревают при о перемешивании до 70 С, выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 60 мин и отделяют жидкую фазу.

Пример 2. Получают сгущенную сыворотку по примеру ). Готовят водный экстракт отходов чайного производства (грубый чайный лист, чайные сметки) из расчета 30 r чайных отходов на 100 r воды. Нагревают до

85 С и выдерживают 30 мин, В шесть ,ю градуированных пробирок вносят 0,5;

1 0; 1 5; 2 О; 2 5; 3 0 мл экстракта и доливают до метки сгущенной сывороткой. Определяют оптимальное количество (1,0 мл). Смешивают 13493 г сгущенной сыворотки с 1350 г экстракта, перемешивают и выдерживают

60 мин. Белковую массу отделяют центрифугированием. Получают 1735 г белковой массы и 13108 г очищенного концентрата (297 сухих веществ) с содержанием общего азота 0,277,. Далее процесс ведут по примеру 1.

Пример 3. Получают сгущенную сыворотку по примеру 1. В пять пробирок добавляют соответственно

0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05 г перманганата калия. Находят оптималь— ное количество pears«« a — 0,03 r.

К сгущенной сыворотке добавляют

40, 5 г перманганата калия. Далее процесс ведут ««о примеру 1. Получают 1630 r белковой ма«.сы и 11863 г

55 концентрата с содержанием общего азота 0,317.

Промывную воду повторно не используют из-за низкой стоимости реагента. Попадание промывных вод с перманганатом калия способствует снижению БПК (биологической потребности кислорода) сточных вод.

П р и и е р 4. Творожную сыворотку с показателями по примеру 1 сгуща«ют до концентрации 357., нагревают о до 93 С, выдерживают 30 мин и отделяют осадок. Определяют оптимальное количество танина и добавляют в сгущенную сыворотку. Далее процесс ведут по примеру 1. Получают белковую массу и очищенную сыворотку примерно в таком же количестве и такого же состава, как в примере i

Пример 5. В сгущенную очищенную нагреванием сыворотку по примеру

4 добавляют оптимальное количество чайного экстракта. После обработки получают продукты, количественно и по составу примерно соответствующие полученным по примеру 2.

Пример 6. В сгущенную очишенную нагреванием сыворотку по примеру 4 добавляют оптимальное количество перманганата калия. После обработки получают продукты, количественно и качественно примерно соответствующие таковым по-примеру 3.

Пример 7. Натуральную обезжиренную подсырную сыворотку (содержание общего азота О, 127, кислото ность 20 Т) в количестве 72 кг нагревают по примеру 1. Получают 450 r белковой массы и 71540 г очищенной сыворотки (содержание общего азота

0,0957). Очищенную сыворотку сгуща«ст до концентрации 327. сухих веществ и получают 13500 r концентрата с содержанием общего азота О, 57, кис—

0 лотностью 109 Т. Предварительной пробой аналогично примеру 1 определяют оптимальное количество танина

0,05 r Далее процесс ведут аналогично примеру 1 и получают продукты, примерно соответствуюл«ие таковым по примеру 1.

П р и и е р 8. Натуральную обезжиренную подсырную сыворотку с показателями по примеру 7 сгущают до о

327 сухих вещств. Нагревают до 93 С, выдерживают 30 мин и отделяют осадок.

Далее процесс ведут по примеру 7.