Способ выделения белковых веществ из молочной сыворотки

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ставропольский политехнический институт и Северо-Кавказскийфилиал Всесоюзного научно-исследовательского института маслоделияи сыроделия(56) Авторское свидетельсхвр СССРВ 908305, кл. А 23 С;21/00, 1982.(54)(57) 1. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ МОЛОЧНОЙ СБВОРОТКИ,предусматривающий нагревание молочной сыворотки, выдержку, отделениеосадка, внесение белоксвязывающего 151 4 А 3 С 21/00 А 23 3 1/20-м,реагента, выдержку, отделение белкового осадка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода белоксвязывающего реагента и ускорения процесса, перед внесением белок- связывающего 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, нагреваютодо 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 щ и й с я тем, что в качестве молокосвертывающего реагента используют отходы чайного производства или перманганат калия, или танин.Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано 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 белоксвязывающил 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 .системю. До или после сгущео ния сыворотку нагревают до 90-95 С, выдерживают 25-30 мин и отделяют осадок. 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 нагреванииФнативной 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, Послед 5 1 О 15 20 30 35 40 45 50 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, применяемые реагенты могут иметь различноекачество и чистоту; В связи с этимне представляется возможным заранееопределить оптимальное количество бе 1 /локсвязывающего реагента для любогообразца сыворотки, так как в этомслучае нельзя учесть все факторы,влияющие на процесс, Внесение повышенной дозы белоксвязывающего реагента способствует его перерасходу иувеличению остаточных количеств в,очищенной сыворотке и выделенномбелке, Снижение дозы приводит к недостаточной очистке.Поэтому оптимальное количествобелоксвязывающего реагента определяют для каждой партии по прозрачности и количеству осадка в пробахданной партии после внесения в нихпоследовательно возрастающих навесок Ьелоксвязывающего реагента ицентрифугирования при 2500-3000 об/минв течение 10-15 мин,Для этого в ряд градуированныхцентрифужных пробирок (5-10 шт.) до 121405810 15 20 55 бавляют отвешенное количество белок- связывающего реагента, например О, 1;0,2; 0,3 г, и доливают до метки 10 мл сгущенной сывороткой. Интервал количества белоксвязывающего Геагента 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 пробирок) 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 получения более чистой белковой массы проводят частичное разделение комплекса белка с белоксвязывающим реагентом. Для этого последний заливают 2-3-кратным объемом воды. Уменьшение 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, Прионагревениже 60 С воздействие температуры менее значительно, Нагревовыше 80 С повышает энергетические затраты при незначительном повышении эффективности процесса. По достижении указанной температуры смесь выдерживают при непрерьвном перемешивании в течении 40-60 мин. По экспериментальным данным температурный интервал достаточен для эффективного разделения смеси.При протекании описанного процесса соединения белка с белоксвязьвающим 30 35 40 45 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 белок- связывающим реагетом. Оптимальное количество такого экстракта для выделения белков также определяют предварительной пробой.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 сепаратора 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,П р и м е р 1. Натуральную обезжиренную творожную сыворотку (содержание общего азота 0,117., кисолотность 70 Т) в количестве 72 кгонагревают до 93 С и выдерживают при этой температуре 25 мин. Хлопья белков отделяют центрифугированием. Получают 785 г белковой массы (содержание сухих веществ 207) и 71215 г очищенной сыворотки (содержание общего азота 0,087). Очищенную сыворотк сгущают до концентрации 327 сухих веществ и получают 13493 г концентрата с содержанием общего азота 0,437, кислотностью 290 Т.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В семь градуированных центрифужных пробирок объемом 10 мл вносятсоответственно 0,01; 0,02;0,03;0,04; 0,05; 0,06; 0,07 г танина идоливают до метки 10 мл сгущеннойсывороткой. Содержимое пробирок перемешивают. После этого центрифугируют при 2500 об/мин в течение 15 мин.Находят, что оптимальное количествореагента 0,04 г. По расчету определяют, что для очистки имеющегося коли-чества сгущенной сыворотки, т,е.1.3493 г, требуется 54 г танина. Данное количество реагента растворяютв небольшом количестве воды, вносятв сгущенную сыворотку, тщательно перемешивают и выдерживают в течение60 мин. Белковую массу отделяют центрифугированием. Получают 2155 г белковой массы (содержание сухих веществ около 207) и 11338 г очищенного концентрата с содержанием общегоазота О, 157,Белковую массу заливают водой вколичестве 4500 г. Нагревают приоперемешивании до 70 С, выдерживаютпри непрерывном перемешивании в течение 60 мин и отделяют жидкую фазу,П р и м е р 2. Получают сгущенную сыворотку по примеру 1. Готовятводный экстракт отходов чайного производства (грубый чайный лист, чайные сметки) из расчета 30 г чайныхотходов на 100 г воды. Нагревают до85 С и выдерживают 30 мин. В шесть,оградуированных пробирок вносят 0,5;1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мл экстракта и доливают до метки сгущенной сывороткой. Определяют оптимальное количество (1,0 мл). Смешивают 13493 гсгущенной сыворотки с 1350 г экстракта, перемешивают и выдерживают60 мин. Белковую массу отделяют центрифугированием. Получают 1735 г белковой массы и 13108 г очищенногоконцентрата (297 сухих веществ) ссодержанием общего азота 0,277 Далее процесс ведут по примеру 1,П р и м е р 3. Получают сгущенную сыворотку по примеру 1. В пятьпробирок добавляют соответственноО, 01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05 г перманганата калия. Находят оптимальное количество реагента - 0,03 г.К сгущенной сыворотке добавляют40, 5 г перманганата калия. Далеепроцесс ведут по примеру 1. Получают 1630 г белковой массы и 1863 г 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 сгущают до концентрации 357., нагреваютодо 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 1.П р и м е р 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.П р и м е р 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.П р и м е р 7. Натуральную обезжиренную подсырную сыворотку (содержание общего азота О, 127, кислотоность 20 Т) в количестве 72 кг нагревают по примеру 1. Получают 450 г белковой массы и 71540 г очищенной сыворотки (содержание общего азота 0,0957). Очищенную сыворотку сгущают до концентрации 327. сухих веществ и получают 13500 г концентрата с содержанием общего азота О, 57, кис -йлотностью 109 Т, Предварительной пробой аналогично примеру 1 определяют оптимальное количество танина 0,05 г. Далее процесс ведут аналогично примеру 1 и получают продукты, примерно соответствующие таковым попримеру 1.П р и м е р 8. Натуральную обезжиренную подсырную сыворотку с показателями по примеру 7 сгущают доо 327 сухих вещств. Нагревают до 93 С, выдерживают 30 мин и отделяют осадок, 11 алее процесс ведут по примеру 7,