Способ производства сливочного масла путем катодной электрохимической активации молока

Изобретение относится к молочной промышленности и сельскому хозяйству. Предложен способ производства сливочного масла, в котором осуществляют приемку молока, его первичную обработку путем проведения катодной электрохимической активации молока в течение 15 минут, при которой значение окислительно-восстановительного потенциала обработанного молока меняется от +1180 до -800 мВ, отделение сливок от молока сепарированием, нормализацию сливок, их очистку, пастеризацию, охлаждение, созревание, преобразование или сбивание до формирования масла. Изобретение позволяет получить сливочное масло, обладающее улучшенными органолептическими свойствами, при улучшении качества и увеличении длительности сохранения полезных свойств сливочного масла. 7 табл.

 

Изобретение относится к области электрохимии, а также пищевой химии и может найти применение в молочной промышленности и сельском хозяйстве.

В 2019 году, в условиях некоторого сокращения объемов производства и ощутимого наращивания импортных поставок, самообеспеченность Российской Федерации сливочным маслом сократилась до 72,6%. На этом фоне необходимо повысить производство данного продукта для обеспечения населения качественным товаром [1].

Сливочное масло очень требовательно к качественному составу микрофлоры молока, так как для него особенно опасно загрязнение молока психрофильной микрофлорой, обладающей значительной липолитической активностью. В нем насчитывается около 50 различных химических компонентов (за исключением триглицеридов различных жирных кислот). В очень малых количествах содержатся белки, молочный сахар, соли. В масле содержатся жирорастворимые (А - до 7,5 мг/кг, Е - 20, каротин - 5 мг/кг) и водорастворимые витамины (В, В2, РР и др.), полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая - до 4%; линоленовая - 2,7; арахидоновая - 0,2%), фосфатиды и минеральные вещества. Сливочное масло обладает высокой энергетической ценностью 2728-3130 кДж/мг и усвояемостью 95-98% [1-4].

В настоящее время созданы и разработаны новые виды масла, различающиеся по химическому составу, используемому сырью, технологии производства и вкусовым качествам. Для получения масла высшего сорта стоит уделять особое внимание сырью, из которого оно будет произведено.

Механизм действия щелочной воды (католита), возможно объясняется тем, что, как показали исследования ряда ученых, в этих условиях белки приобретают отрицательный заряд и образуют более прочные, более стабильные водородные связи. Все это усиливает синтетические процессы в клетках и организмах [4-6].

Имеются сведения о механизмах действия католита: ускорение процессов регенерации за счет стимуляции синтеза ДНК; иммунокорригирующее действие; усиление детоксицирующей функции печени; стабилизация проницаемости мембран клеток; нормализация энергетического потенциала клеток; повышение энергообеспечения клеток путем стимуляции и максимального сопряжения дыхания и процессов окислительного фосфорилирования.

Электроактивацию молока проводили при помощи биоэлектроактиватора «Эсперо-1», который представляет собой медицинский переносной погружной диафрагменный электролизер.

«ЭСПЕРО-1» состоит из крышки 1 с вмонтированным в нее блоком питания, емкости 2 для католита, в которую помещаются электроды (анод и катод) и емкости для анолита, состоящей из двух стаканов, разделенных диафрагмой (калька бумажная натуральная ГОСТ 892-70) [1, 7].

Объем, молока подвергался электролизу в течение 15 минут. Получаемый продукт отличается повышенной термостойкостью и высоким отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом.

Молоко всегда содержит значительное количество хлоридов, нитратов, фосфатов и сульфатов. В процессе электролиза молочных растворов этих солей в катодной зоне (у катодного электрода) происходит полное восстановление водорода (выделяется в виде мелких пузырьков газа), а также восстановление катионов Na и К с образованием их щелочных соединений. В анодной зоне происходит разряжение ионов кислорода и хлора, а также серы, азота и фосфора. При этом анионы, содержащие серу, азот и фосфор (SO₄-, SO₃-, NO₃-, NO₂-, РО₄-, РО₃- и др.), стоящие по шкале электродных потенциалов выше кислорода, окисляются на аноде в первую очередь и остаются в растворе или выделяются из него в виде газообразных окислов, а хлор, который имеет электродный потенциал ниже кислорода и поэтому разряжается с меньшей скоростью, большее время остается в растворе в форме активного хлора (с образованием активных хлор-кислородных окислителей, обеззараживающих активированное молоко).

За счет количественного преобладания в молоке сульфатов, фосфатов и нитратов относительно хлоридов создается метастабильный в физико-химическом аспекте, но достаточно устойчивый во времени, раствор со значительным преобладанием щелочных свойств и явно выраженным отрицательным потенциалом.

Термостойкость молока сразу же (с начала процесса активации) возрастает до 75 или на 7 единиц и сохраняется на этом уровне, что соответствует повышению выхода продукции в процессах его термообработки на 1,5-2,5% согласно литературным данным [8].

Плотность и жирность активированного молока при электроактивации не меняются относительно исходного.

Однако примечательно, что при сохранении общего процента содержания жиров, доля твердого жира несколько снижается относительно жидкой фазы. При этом размер конкреций жировых структур сокращается с 10000 НМ до 1000 и менее.

Содержание сахаров тоже находится (по сухому остатку) практически на уровне исходного молока. При этом наблюдается значительное лептолептическое ощущение повышенной сладости активированного молока, что объясняется частичной заменой лактозы на ее изомер лактулозу (в катодной зоне), и распад на глюкозу и галактозу (в анодной зоне), имеющих более сладкий вкус [9].

Но самое важное - это то, что восстановительный потенциал (ОВП) обработанного молока меняется с положительного на отрицательный (от +1180 до -800 мВ). Это обстоятельство позволяет констатировать факт получения электроактивированного продукта с неизвестными ранее потребительскими качествами (при кислотности, соответствующей кислотности парного молока, он имеет отрицательный ОВП, характерный для восстановительного потенциала кисломолочных продуктов) [10-12].

Другими словами, активированный молочный продукт, оставаясь неизменным по стандартным показателям качества молока (плотности, жирности, содержанию белков), приобретает повышенные свойства физиологической активности для организма человека.

В настоящее время технология электрохимической активации, как вариант позволяющий изменять свойства и качество молока, снижающий микробную обсемененность и кислотность, имеет большое практическое значение для производства [12-14].

Вышеизложенное послужило основанием для повышения и увеличения длительности сохранения полезных свойств сливочного масла.

С целью определения повышения и увеличения длительного сохранения полезных свойств сливочного масла при первичной обработке молока был проведен опыт в условиях ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН. В эксперименте для электроактивации молока использовался биоэлектроактиватор «Эсперо-1»[1,7].

Процесс получения сливочного масла состоит из таких технологических циклов: приемка свежего молока; отделение сливок от молока (сепарирование); нормализация сливок, их очистка от привкусов и запахов; пастеризация; охлаждение и созревание; преобразование либо сбивание; фасовка готового продукта [8].

После проведения электроактивации молока из него было произведено сливочное масло, которое по органолептическим свойствам оказалось даже лучше 1 (контрольного) образца. По данным таблицы, мы видим, что образец 1 (контрольный) набрал 77 из 80 баллов, а образец 2(опытный) 75 из 85 - это соответствует высшему сорту сливочного масла (табл. 1, 2).

Из физико-химических показателей двух образцов сливочного масла было выявлено, что у опытного образца процент влаги выше на 2,5%, массовая доля жира составляет 81,5% и находится в пределах нормы. Титруемая кислотность была в пределах нормы, только у 2 образца она была несколько выше на 0,3% (табл. 3).

Микробиологические показатели состава сливочного масла у обоих образцов находились в пределах нормы, но наблюдались некоторые различия (табл.4). Показатель КМАФАнМ был ниже у опытного образца 9×10⁴. Таких микроорганизмов как БГКП (колиформы), St.aureus, патогенные в т.ч. сальмонеллы, листерии в обоих образцах не были обнаружены. Количество дрожжей и плесени в обоих образцах находилось на низком уровне 3,0 и 5,0 КОЕ/г при стандарте не более 100 КОЕ/г.

Масло было повторно исследовано после 28 дневного хранения в условиях лаборатории ОГАУ (табл. 5).

Температура хранения сливочного масла не должна превышать +6°С, а влажность воздуха - 90%. В таких условиях продукт сможет остаться пригодным к употреблению до 3 недель упакованный стандартным фабричным способом. И до 4 недель - завернутый в фольгу или помещенный в масленку (контейнер из пластика) [11].

Хранение сливочного масла в морозилке возможно в течение 9 месяцев при температуре -12°С, и около 12 месяцев - при -18°С. Более длительное хранение приведет к изменению вкусовых качеств в худшую сторону.

Наши образцы хранились в холодильной камере при температуре от +2 до +4°С.

Через месяц после хранения происходит изменения в микробиологическом составе образцов масла. Наибольшее увеличение количества дрожжей и плесени наблюдается у контрольного образца на 3 КОЕ/г, а у опытного всего лишь на 2 КОЕ/г.

Жирнокислотный состав сливочного масла у обоих образцов находился в пределах нормы (табл. 6). Наибольшее количество полезных жирных кислот таких как масляная, капроновая, стеариновая, олеиновая было у опытного образца на 1,5%; 0,6 и 1,5%. По массовой концентрации витамина Е на 10,3% преимущество было у контрольного образца, а по витамину А наоборот у опытного на 3,1%. Через месяц после хранения особых изменений не наблюдается, только в контрольном образце не было обнаружено линоленовой жирной кислоты (табл.7).

Чем больше в сливочном масле ненасыщенных жирных кислот, тем оно хуже хранится и легко окисляется. При меньшем их содержании сливочное масло приобретает более мягкую и пластичную структуру.

Источники информации

1. «Живая» вода - мифы и реальность / С.А. Алехин, И.М. Байбеков, Ф.Ю. Гариб, Д.С. Гительман, Р.Ш. Мавлян-Ходжаев, В.А. Хорошаев, Л.Г. Баженов. - Ташкент: Научно-производственная фирма «Эсперо» УзФ ЦЭНДИСИ, 2001. - 355 с.

2. Александрова Э.А., Шрамко Г.А. Красавцев Б.Е. Влияние электрохимически активированной воды на растительные биосистемы Кубанский госагроуниверситет. - Научные труды VI Международного конгресса www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p128-d.htm.

3. Патент на изобретение RU № 2234945 Стабилизатор водного раствора и водосодержащего сырья с самопроизвольно изменяющимися окислительно-восстановительными свойствами / В.М. Дворников: опубликовано 27.08.2004, бюл. №24 (прототип).

4. Бахир В.М. Электрохимическая активация / В.М. Бахир. - Москва, 1992. - Часть II. - С. 196-199.

5. Электрохимическая активация: очистка воды и получение полезных растворов / В.М. Бахир. - ВНИИИМТ, 2001, «Маккетинг Саппорт Сервисиз», 176 с.

6. Попов В.М. Электрохимическая технология изменения свойств воды / В.М. Попов, В.И. Филинчук. - С. 26-27.

7. Биоэлектроактиватор «Эсперо-1», научно-производственная фирма «Эсперо», г. Ташкент, ул. Чимборот, 3, сертификат соответствия N 9820 от 20.03.95 г.

8. Биохимия молока и молочных продуктов / К.К. Горбатова, П.И. Гунькова. - Санкт-Петербург, 2010. - 328 с.

9. Иванова Т.Н. Электрохимическая активация для регулирования кислотности молока / Т.Н. Иванова, М.А. Тарасова, О.В. Мартынова // Пищевая промышленность. - 2008. - №11. - С. 46-49.

10. Федеральный закон «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» от 12.06.2008 N 88-ФЗ.

11. ГОСТ 32261-2013 Масло сливочное. Технические условия (с поправками).

12. Мартынова О.В. Разработка обогащенных составных молочных продуктов с применением электрохимической активации: автореферат дис. … канд. тех. наук: 05.18.04 - Воронеж, 2010. - 22 с.

13. Общая технология молока и молочных продуктов / A.M. Шалыгина, Л.В. Калинина. - М., Колос, 2007. - 199 с.

14. Товароведение и экспертиза молока и молочных продуктов. - Москва: издательство «Март», 2001. - 128 с.

Способ производства сливочного масла, характеризующийся тем, что осуществляют приемку молока, его первичную обработку путем проведения катодной электрохимической активации молока в течение 15 минут, при которой значение окислительно-восстановительного потенциала обработанного молока меняется от +1180 до -800 мВ, отделение сливок от молока сепарированием, нормализацию сливок, их очистку, пастеризацию, охлаждение, созревание, преобразование или сбивание до формирования масла.