Спосіб виробництва казеїнатів

Реферат: Спосіб виробництва казеїнатів включає подрібнення казеїну, змішування його з гідроксидами лужних металів і водою та висушування одержаної суміші. Подрібнений казеїн для поступового розчинення дозовано подають до двошнекового екструдера, причому як гідроксиди лужних металів використовують 50 % хімічно чистий гідроксид натрію або хімічно чистий гідроксид кальцію, які до води, яку попередньо пропускають через структуризатор, беруть у співвідношенні гідроксиду натрію 1:3 або сухого гідроксиду кальцію 1:12 при температурі (7585) °С, далі суміш піддають тиску (1622) бар, доводять її до гомогенного стану. Після цього почергово інтенсивно перемішують і стискають з розрізанням розплавленої маси, а висушування здійснюють після екструдера попередньо на транспортері, де продукт охолоджують, далі його ріжуть на стружку, остаточно досушують і одночасно перемелюють в дисково-сушильному агрегаті роторного типу при температурі (90100) °С протягом (910) секунд, після чого в просіювачі відокремлюють не розмелені фракції і готовий продукт подають у ваго-пакувальну установку. UA 116927 U (54) СПОСІБ ВИРОБНИЦТВА КАЗЕЇНАТІВ UA 116927 U UA 116927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до харчової промисловості і придатна при виробництві казеїнатів натрію або кальцію, що використовуються як білкові наповнювачі (збагачувачі) для підвищення харчової і біологічної цінності продуктів, а також як емульгатори, піноутворювачі і вологоутримуючі компоненти. Відомий спосіб одержання казеїнату натрію, який включає розчинення казеїну гідроксидом натрію та подальше висушування одержаного розчину на вальцювальній сушарці. На сушіння подають розчин казеїнату натрію з масовою часткою сухих речовин 33-37 %, а процес висушування проводять при температурі контактної поверхні сушарки 130-135 °C [а. с СРСР № 1604325, А23J 1/18, 1990]. Однак даний спосіб не дозволяє одержувати якісний готовий продукт з необхідним індексом розчинності через утворення в ньому частинок лусковидної форми, які потребують подальшого подрібнення. Крім цього при контакті розчину казеїнату з нагрітою поверхнею сушарки можливе його підгоряння при висушуванні, що призводить до зміни органолептичних показників і розчинності продукту. Відомий також спосіб одержання казеїнату натрію із нежирного кисломолочного сиру шляхом змішування його з гідроксидом натрію і водою та одержаного розчину. Перед розчиненням сир заморожують до температури мінус 10 °C, потім розморожують, відпресовують до масової частки сухих речовин 35-40 % [а. с. СРСР № 1364272, A23J 3/02, 1988]. Казеїнат, одержаний за даним способом, часто не відповідає якісним показникам, а саме: вимогам щодо вмісту в сухому продукту залишків жиру та лактози через те, що використання нежирного кисломолочного сиру не включає промивку коагульованого білка, що дозволило б позбавитися небажаних домішок в кінцевому продукті. Відомий спосіб виробництва казеїнатів, що включає розчинення казеїну змішуванням його з гідроксидами лужних металів або натрієм двовуглекислим і водою та висушування одержаного розчину, при цьому попередньо здійснюють очищення казеїну, для чого казеїн розчиняють гідроксидом натрію і осаджують при температурі (1520)°С додаванням розчину соляної кислоти до значення рН 4,4-4,6, відділяють осад і промивають його холодною водою, вода, що дорівнює 1:5, розчинення казеїну після його попереднього очищення додатково здійснюють розчинами гідроксидів лужноземельних металів [Патент України № 60320, 7 A23J 3/00, 1999 р.]. Однак додаткове додавання лугу чи кислоти спричиняє денатурацію білка, що погіршує якість казеїнатів, їх органолептичні ознаки - запах і присмак, а також даний спосіб є досить трудомістким і енергоємним технологічним процесом, він включає безліч підготовчих технологічних операцій і для його реалізації потрібні енерговитратні і малопродуктивні одиниці обладнання. Найбільш близьким за технічною суттю до способу виробництва казеїнатів, що заявляється, є вибраний за прототип спосіб отримання казеїнатів, що включає обробку суміші казеїну з лугом, суміш отримують напиленням на сухий подрібнений казеїн 15 %-ого розчину гідроксиду натрію, в процесі якого компоненти перемішують, підтримуючи вміст сухих речовин в суміші в межах (7880) %, рН суміші в межах 6,26,9 і температуру суміші в межах (6070)°С, готову по консистенції суміш сушать, підтримуючи температуру суміші в межах 6075 °C, і закінчують сушку, коли отриманий в результаті сушіння продукт має вологість не більше 8 %, при цьому передбачається, як варіант способу, коли суміш отримують змішуванням сухого подрібненого казеїну з порошкоподібною гідрокарбонатом натрію, в процесі якого компоненти зволожують напиленням води і перемішують [Патент 92 201 09 7 A23J 1/20 RU]. Недоліком відомого способу є те, що при обробці суміші казеїну лугом, що розпилюється на казеїн, не повністю проходить процес вивільнення вільних кислот з казеїну, в результаті в казеїнату зменшується в'язкість, наявний чітко виражений запах гідроксиду та кремовий колір готового продукту. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу виробництва казеїнатів методом екструзії, шляхом зміни параметрів процесу переробки казеїну з використанням структуризації хімічно реагуючих інгредієнтів та інфрачервоної сушки екструдату, в якому при повному вилученні білкових речовин із сировини не відбувається денатурація білкових систем під впливом біохімічних процесів, підвищується якість казеїнату: він отримує нейтральні показники рН, зниження масової частки вологи, вмісту жиру, лактози, індексу розчинності, мікробіологічних показників та покращення органолептичних показників смаку та запаху. Поставлена задача вирішується тим, що у способі, що включає подрібнення казеїну, змішування його з гідроксидами лужних металів і водою та висушування одержаної суміші, відповідно до корисної моделі, подрібнений казеїн для поступового розчинення дозовано 1 UA 116927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 подають до двошнекового екструдера, причому як гідроксиди лужних металів використовують 50 % хімічно чистий гідроксид натрію або хімічно чистий гідроксид кальцію, які до води, яку попередньо пропускають через структуризатор, беруть у співвідношенні гідроксиду натрію 1:3 або сухого гідроксиду кальцію 1:12 при температурі (7585)°С, далі суміш піддають тиску 1622 бар, доводять її до гомогенного стану, після чого почергово інтенсивно перемішують і стискають з розрізанням розплавленої маси, а висушування здійснюють після екструдера попередньо на транспортері, де продукт охолоджують, далі його ріжуть на стружку, остаточно досушують і одночасно перемелюють в дисково-сушильному агрегаті роторного типу при температурі (90100)°С протягом (910) секунд, після чого в просіювачі відокремлюють нерозмелені фракції і готовий продукт подають у ваго-пакувальну установку. При подачі помеленого казеїну до екструдера і змішування із 50 %-м хімічно чистим гідроксидом натрію або сухим хімічно чистим гідроксидом кальцію та водою, яку пропускають через структуризатор, збільшується їх дифузія та здатність вступати в реакцію, покращується гомогенізація та підвищується мікробіологічна стабільність води. Це забезпечує повну взаємодію і змішування, що вилучає цілісну білкову систему із казеїну. Використання хімічно чистого гідроксиду натрію або хімічно чистого гідроксиду кальцію, які регламентовані для використання в продуктах харчування, дозволяє отримати нейтральний запах та білий з мінімальним кремовим відтінком колір готового продукту. Співвідношення гідроксиду натрію до води 1:3 або сухого гідроксиду кальцію 1:12 при температурі (7585)°С, достатнє для проходження хімічної реакції. Казеїн розм'якшується, набухає і розплавляється, каталізатором служить температурний режим. Температурний режим і структуровані хімічно реагуючі інгредієнти дозволяють від'єднати молекули вільних кислот СООН від білка, таким чином, звільнивши поле діяльності для 50 %-го розчину NaOH або сухого гідроксиду кальцію, які нейтралізують кислоту, що використовувалась при виробництві казеїну. Таким чином на виході ми отримаємо продукт нейтрального середовища. Подача 50 %-го гідроксиду натрію або сухого гідроксиду кальцію дає можливість частково розчиняти домішки, що знаходяться в казеїні і отримати продукт з чистотою вище групи В. Органолептичні показники готового продукту - присмак і запах є молочні, без сторонніх присмаку та запаху. Це досягається завдяки оптимальному температурному режиму (7585)°С при змішуванні, без перепалювання, поступовому проходженню хімічної реакції в робочій камері екструдера, подачею структурованих 50 %-го розчину хімічно чистого гідроксиду натрію або сухого хімічно чистого гідроксиду кальцію і води для нейтралізації вільних кислот казеїну і поступовій рівномірній взаємодії продукту в робочій камері екструдера, що оптимально для проходження хімічної реакції, при якій не відбувається денатурація білкової системи. Оптимальний температурний режим також дозволяє не перепалювати продукт. Таким чином, казеїнат не змінює свій колір в порівнянні з казеїном. Колір готового продукту є білим з мінімальним кремовим відтінком. При сушінні казеїнатів, яке здійснюють інфрачервоними променями після екструдера, продукт охолоджують на транспортері, ріжуть на стружку, остаточно досушують і одночасно перемелюють в дисково-сушильному агрегаті роторного типу при температурі (90110)°С протягом (910) секунд, що дозволяє зменшити частку вологи з 12 % до 6 %. Внаслідок цього масова частка білка в складі казеїнату збільшується. Характеристика казеїнатів, що одержані запропонованим способом, наведена в Таблиці. Таблиця Назва показника Масова частка вологи, не більше ніж, % Масова частка білка, не менше ніж, % Масова частка жиру, не більше ніж, % Масова частка золи, не більше ніж, % Активна кислотність, од. рН 3 Індекс розчинності, см сирого осаду Казеїнат натрію 6,0 87,0 2,0 0,5 6,6-7,0 0,2 Казеїнат кальцію 6,0 87,0 2,0 0,5 6,6-7,0 0,2 45 50 Суть способу виробництва казеїнатів пояснюється конкретним прикладом його виконання. Схема руху сировини (казеїну) і готового продукту (казеїнату) по технологічній лінії: пальцевий млин (казеїн) - екструдер (казеїнат не оброблений) - сушильно-охолоджувальний транспортер (казеїнат попередньо підсушений) - різальний станок - кутер (казеїнат різаний) - дисковосушильний агрегат роторного типу (казеїнат мелений відповідної вологості) - сито (казеїнат) пакувальна машина (казеїнат). Казеїн в кількості 500 кг попередньо підготовляють для 2 UA 116927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 виробництва та подають в робочу камеру двошнекового екструдера. Змішані 50 %-ий розчин хімічно чистого гідроксиду натрію - NaOH і структурованої вода (в кількості відповідно 15 і 45 л/год. (1:3) подається до гвинтового каналу (робочої камери) екструдера. При цьому відбувається порційна подача меленого казеїну. Температурний режим на вході робочої камери екструдера встановлений близько 85 °C. На даному етапі казеїн підготовлений до розчинення. На вході робочої камери екструдера відбувається контакт розчину 50 % хімічно чистого гідроксиду натрію і структурованої води з казеїном, суміш піддають стисканню тиском 18 бар. Казеїн розм'якшується, набухає, розплавляється. В робочій зоні камери екструдера відбувається стабілізація тиску і рівномірне змішування суміші при температурі 90 °C, що є каталітичним фактором процесу. З метою підготовки суміші до інтенсивного змішування з розрізанням розплавленої маси в робочій камери відбувається різке збільшення тиску до 22 бар. Далі відбувається зниження тиску в робочій зоні екструдера до 16 бар з рівномірним змішуванням продукту. Для оптимального проходження вищеназваних процесів частота обертання шнеків екструдера задається на рівні 260 об./хв. Виходячи з матриці екструдера, продукт (екструдат) спінюється та значно збільшується в об'ємі внаслідок різкого падіння тиску до атмосферного. Попадаючи на транспортер, який служить для передачі екструдату з екструдера до різального станка (кутера), продукт попереднього підсушується інфрачервоними променями з 40 % до 12-20 % вологи та охолоджується. В нижній частині транспортера для цього встановлено вентилятори охолодження і підсушування ектрудату. З транспортера попередньо підсушений та охолоджений ексудат подається на різальний станок (кутер), де піддається різанню до зовнішнього виду стружки. У вигляді стружки ектрудат за допомогою пневмотранспорту подається на вторинну сушку і помел до дисково-сушильного агрегату роторного типу. Після вторинної сушки і помелу отримуємо казеїнат. Казеїнат сушиться при температурі 90-110 °C, що дозволяє ще зменшити мікробіологічні показники після процесу екструзії. Казеїнат знаходиться у дисковому сушильному апараті близько 10 сек., за цей час не виникає його підгоряння і відповідно зміна кольору. Висушений та помелений казеїнат попадає на вібропросіювач, де відбувається фракціонування продукту. Для гомогенізації казеїнату його транспортують у змішувальний апарат, де відбувається інтенсивне перемішування. Далі казеїнат подається на пакувальну машину. Пристроєм для подачі служить гвинтовий конвеєр. Казеїнат пакується у 25 кг паперові мішки з поліетиленовими вкладками, які вакуумують та запечатують. При виробництві казеїнатів кальцію для нейтралізації вільних кислот застосовується сухий хімічно чистий гідроксид кальцію Са(ОН)2, що і є основною різницею між виробництвом казеїнатів натрію і кальцію. Подача Са(ОН) 2 в кількості 10 кг/год. здійснюється разом з казеїном (400 кг/год.) в робочу камеру екструдера, де відбувається їх попереднє зміщування. Коли казеїн та Са(ОН)2 стає однорідною сумішшю, додається вода (120 л/год.). Продуктивність екструдера для даного виду казеїнату становить 400 кг/год., внаслідок зниження швидкості проходження хімічної реакції, тому що Са(ОН)2 є менш хімічно активною речовиною в порівнянні з гідроксидом натрію. Далі процес виробництва казеїнату натрію проходить аналогічно з казеїнатом натрію. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Спосіб виробництва казеїнатів, що включає подрібнення казеїну, змішування його з гідроксидами лужних металів і водою та висушування одержаної суміші, який відрізняється тим, що подрібнений казеїн для поступового розчинення дозовано подають до двошнекового екструдера, причому як гідроксиди лужних металів використовують 50 % хімічно чистий гідроксид натрію або хімічно чистий гідроксид кальцію, які до води, яку попередньо пропускають через структуризатор, беруть у співвідношенні гідроксиду натрію 1:3 або сухого гідроксиду кальцію 1:12 при температурі (7585) °С, далі суміш піддають тиску (1622) бар, доводять її до гомогенного стану, після чого почергово інтенсивно перемішують і стискають з розрізанням розплавленої маси, а висушування здійснюють після екструдера попередньо на транспортері, де продукт охолоджують, далі його ріжуть на стружку, остаточно досушують і одночасно перемелюють в дисково-сушильному агрегаті роторного типу при температурі (90100) °С протягом (910) секунд, після чого в просіювачі відокремлюють не розмелені фракції і готовий продукт подають у ваго-пакувальну установку. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3