PL209819B1

PL209819B1 - Sposób obróbki serwatki

Info

Publication number: PL209819B1
Application number: PL382188A
Authority: PL
Inventors: Leszek Nitwinko
Original assignee: Niles Społka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2011-10-31
Also published as: PL382188A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki serwatki jako półproduktu do dalszego przerobu, polegający na jej zobojętnianiu.

Serwatka jest produktem ubocznym powstającym przy produkcji: serów twardych i miękkich, twarogów, kazeiny, serków typu mozzarella, serków homogenizowanych kwasowo-podpuszczkowych oraz innych produktów powstających ze wszystkich rodzajów mleka. Rozróżnia się między innymi serwatki: kwasową (kwaśną), kwasowo-podpuszczkową, podpuszczkową, zagęszczoną, powstałą po wytrąceniu białek kwasami organicznymi i nieorganicznymi, dowolne mieszaniny wszystkich rodzajów serwatek.

W zależ noś ci od technologii przetwórstwa do serwatki przechodzi 50-60% skł adników suchej masy mleka, a w tym średnio: 95% albuminy, 95% globuliny, do 33% kazeiny, 96% laktozy, 8% tłuszczu, 81% związków mineralnych. Skład serwatki zależy od pochodzenia i składu mleka, technologii przetwarzania, pory roku, żywienia zwierząt.

Zawartość witamin i mikroelementów w mg/l100 g suchej masy serwatki według Bednarskiego „Mleczarstwo” t. II, wyd. ART-T Olsztyn, 1997 przedstawia poniższe zestawienie:

Składnik	Zawartości w serwatce (po produkcji serów)
Witamina A	100
Tiamina	4-6
Pirodyksyna	6-10
Ryboflawina	7-30
Sól wapniowa kwasu pantotenowego	30-70
Biotyna	0,2-0,3
Witamina B₁₂	0,01-0,05
Witamina C	30-50
Żelazo	1-7
Miedź	0,5-5
Cynk	5-9
Magnez	0,01-0,04

Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 585 586 znany jest sposób polegają cy na dodaniu do serwatki cukru, na przykład sukrozy, laktozy lub dekstrozy, a także substancji obecnych w sproszkowanym mleku krowim i zawierających co najmniej tlenek sodu, tlenek wapnia, tlenek magnezu. Substancje te zawierają składniki w takich ilościach, jakie występują w sproszkowanym mleku, na przykład (na 100 części mas.): tlenek potasu 25,02, tlenek sodu 10,01, tlenek wapnia 20,01, tlenek magnezu 2,42, tlenek żelaza 0,13, trójtlenek siarki 3,84, pięciotlenek fosforu 24,29, chlor 14,28% mas. Substancje te dodawane są w takich ilościach, aby osiągnąć neutralny lub lekko zasadowy odczyn serwatki. Następnie, serwatka jest pasteryzowana i koncentrowana na przykład w próżni albo odparowana.

Uzyskany produkt może być wykorzystany do produkcji słodyczy, lodów, czekolady, ciast, masła, odżywek dla dzieci, skondensowanego mleka i mleka w proszku.

W europejskim opisie patentowym nr 311 795 przedstawiony jest proces wytwarzania produktu z serwatki, który zawiera proteiny w postaci odpornej na temperaturę przy neutralnym pH. Sposób ten polega na przygotowaniu wodnego roztworu zawierającego proteiny serwatki w postaci nierozpuszczalnej i zawierającego wapń, magnez, cytryniany i/Iub fosforany w następujących proporcjach:

(Ca + Mg - cytryniany) < 0 mM 5,5 < pH < 6,2 (Ca + Mg - cytryniany) < 4 mM 6,2 < pH < 7,2 (Ca + Mg - cytryniany - fosforany) < 4 mM 7,2 < pH < 9,02

PL 209 819 B1

W niemieckim zgłoszeniu patentowym nr 1988/3 818 675 opisany jest proces produkcji półsurowca do wytwarzania kosmetyków, farmaceutyków, środków myjących i dodatków do żywności. Do serwatki dodaje się na 100 części mas. od 5 do 30 części mas. mieszaniny soli mineralnych i/lub od 0,5 do 10 części mas. kwasu węglowego na 100 części mas. serwatki, przy czym mieszanina soli mineralnych składa się z chlorku litu, wodorku litobromowego, węglanu litu, mleczka manganowego, mleczka sodowego, jodku potasu, borku amonu, chlorku żelaza, fosforanu dwusodowego, wapnia. Sole są rozpuszczone w wodzie i jako roztwór o neutralnym pH dodawane są do serwatki o pH równym 3. Następnie serwatkę przechowuje się w czasie od 4 do 24 godz. w temperaturze otoczenia. Atmosferę nad serwatką odciąga się przez czas 2 godzin w cyklach 5-10 minutowych.

Istota sposobu według wynalazku polega na zobojętnianiu zawartego w serwatce kwasu mlekowego C3H6O3 związkiem lub związkami magnezu, w tym MgO, Mg(OH)2, MgmRn.

Odważa się określoną ilość serwatki, dokonuje pomiaru w ° SH jej współczynnika Soxhleta-Henkela zawartości kwasu mlekowego na jednostkę masową serwatki i wyraża się go masowo, przyjmuje się w ° SH zadaną ilość kwasu mlekowego w jednostce masowej uzyskiwanego produktu i wyraża się ją masowo. Następnie, z różnicy wyrażonych masowo współczynników Soxhleta-Henkela dla substratu i produktu ustala się ilość kwasu mlekowego, która ma być zobojętniona całkowicie. Z reakcji zobojętniania kwasu mlekowego neutralizatorem, którym jest związek magnezu, ustala się niezbędną ilość tego związku na cząsteczkę kwasu mlekowego oraz uwzględniając masy cząsteczkowe kwasu mlekowego i związku magnezu, ustala się ilość masową związku magnezu dla zobojętnienia całkowitego założonej ilości kwasu mlekowego w ilości serwatki poddanej obróbce. Tak ustaloną i odważoną ilość związku magnezu wprowadza się do serwatki i miesza, w wyniku czego zachodzi reakcja zobojętniania założonej ilości kwasu mlekowego, której przebieg można sterować temperaturą, ciśnieniem i/lub czasem oraz sposobem dozowania i mieszania, do uzyskania założonego pH w granicach od 5,0 do 7,0.

Korzystnie, neutralizator dozuje się do serwatki sukcesywnie z równoczesnym mieszaniem, przy czym dozowanie neutralizatora prowadzi się najdłużej do czasu przebiegu reakcji zobojętniania założonej ilości kwasu mlekowego do założonego wcześniej pH.

Korzystnie, obróbkę serwatki prowadzi się w procesie ciągłym, dozując neutralizator na odcinku nie dłuższym niż 4/7 drogi przepływu serwatki. Strumień przepływu serwatki korzystnie zaburza się.

Neutralizator stosuje się w postaci czystej i/lub zanieczyszczonej, przy czym ustalając ilość neutralizatora w postaci zanieczyszczonej uwzględnia się jego mniejszą zdolność zobojętniania kwasu mlekowego.

W przypadku zastosowania jako neutralizatora dowolnego zwią zku magnezu, ustalenie jego ilości prowadzi się korzystnie poprzez ustalenie ilości tlenku magnezu, po czym na podstawie stosunku mas cząsteczkowych związku magnezu i tlenku magnezu, ustala się ilość masową rzeczywistego neutralizatora.

Przedstawiony powyżej sposób umożliwia uzyskiwanie serwatki, która jest doskonałą paszą dla zwierząt hodowlanych oraz półproduktem do dalszego przetwórstwa, może być bowiem wykorzystana do produkcji skondensowanego mleka, mleka w proszku, ciast, odżywek, masła, lodów, słodyczy, czekolady, w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym, chemii gospodarczej.

Istotną zaletą jest wprowadzenie do serwatki magnezu, który odgrywa bardzo ważną rolę w organizmie i ma wyjątkowe znaczenie w procesach życiowych. U wielu ludzi, zwłaszcza starszych, występuje niedobór tego pierwiastka.

Zobojętnianie kwasu mlekowego w serwatce i tym samym uczynienie z niej doskonałego, naturalnego półproduktu do dalszego przerobu, ma ogromne znaczenie ekologiczne, bowiem znaczne ilości serwatki uzyskanej w procesie wytwarzania serów nie była dotychczas wykorzystywana i zanieczyszczała środowisko, a zwłaszcza wody powierzchniowe i przygruntowe. Ponadto zastąpienie stosowanych dotychczas środków pochodzenia nienaturalnego ograniczy szkodliwą ekologicznie produkcję zakładów chemicznych.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

Obróbce poddaje się 1000 kg serwatki, będącej mieszaniną różnych typów serwatek. Pomiar współczynnika Soxhleta-Henkela, który jest miarą zawartości kwasu mlekowego w jednostce masowej serwatki, wykazuje 18° SH. Ponieważ 1° SH oznacza, że w 100 g serwatki jest 0,0225 g kwasu mlekowego, pomiar wskazuje, że w 100 g serwatki jest 18 x 0,0225 g = 0,405 g kwasu mlekowego. By uzyskać serwatkę o współczynniku 4° SH (4 x 0,0225) g, czyli zawartości 0,09 g kwasu mlekowego

PL 209 819 B1 w 100 g, należ y zobojętnić całkowicie róż nicę dwóch zawartości kwasu, czyli 0,405 - 0,09 = 0,315 g. Jako neutralizatora używa się tlenku magnezu, wobec czego reakcja neutralizacji kwasu przedstawia się następująco:

C3H6O3 + MgO —— C6HioMgO6 + H2O, a wię c 2 cząsteczki kwasu o masie czą steczkowej 180 (2 x 90) są zoboję tnione cał kowicie przez 1 cząsteczkę tlenku magnezu o masie cząsteczkowej 40 z utworzeniem 1 cząsteczki mleczanu magnezu, co oznacza, że 180 g kwasu mlekowego jest zobojętnionych przez 40 g tlenku magnezu.

Ponieważ z wyrażonej masowo różnicy ° SH założono zobojętnienie 0,315 g kwasu mlekowego, należy ustalić ilość tlenku magnezu, która zostanie zużyta w tym celu. Można to obliczyć z proporcji:

180 g C3H6O3 - 40 g MgO — 0,315 - x x = (40 x 0,315): 180 = 0,07 g

W 1000 kg serwatki należy zobojętnić 3,15 kg kwasu mlekowego, do czego wymagana jest ilość 0,70 kg tlenku magnezu.

Doświadczalnie ustalono, że kwas mlekowy w serwatce powinien ulec zobojętnieniu w czasie 6 godzin, wobec czego do tanku z serwatką wsypuje się na początku 0,3 kg, a następnie co godzinę po 0,2 kg tlenku magnezu z równoczesnym mieszaniem. Po upływie 6 godzin, gdy pH serwatki wynosi

6,2, wyłącza się mieszadło, a powstały mleczan magnezu oddziela się w drodze filtrowania.

P r z y k ł a d II

Obróbce poddaje się serwatkę uzyskaną w procesie produkcji twarogów i poddaje zobojętnianiu w procesie ciągłym, przepuszczając grawitacyjnie rynną o długości 50 m. Rynna wyposażona jest w progi przydenne i występy ścienne, które zaburzają strumień serwatki, powodując jej mieszanie. Natężenie przepływu serwatki jest regulowane i dobrane w ten sposób, że parametry zobojętniania ustala się dla 1000 kg. Pomiar współczynnika Soxhleta-Henkela wykazuje 25° SH, co oznacza, że w 100 g serwatki jest 25 x 0,0225 g = 0,5625 g kwasu mlekowego. By uzyskać serwatkę o współczynniku 5° SH i uzyskać zawartość 0,1125 g (5 x 0,0225) kwasu mlekowego w 100 g serwatki, należy zobojętnić różnicę zawartości kwasu mlekowego substratu i produktu wyrażoną masowo, czyli 0,45 g (25 x 0,0225 - 5 x 0,0225). Neutralizatorem jest wodorotlenek magnezu, wobec czego proces przebiega według reakcji:

C3H6O3 + Mg(OH)2 — C6H10MgO6 + 2 H2O

Wodorotlenek magnezu stosowany jest w postaci czystej, a więc nie ma podstawy dla stosowania współczynnika uwzględniającego obniżoną zdolność neutralizowania związku. Z reakcji wynika, że 2 cząsteczki kwasu o masie cząsteczkowej 180 są zobojętniane przez 1 cząsteczkę wodorotlenku magnezu o masie cząsteczkowej 58, co oznacza, że 180 g kwasu jest zobojętnionych przez 58 g neutralizatora. Ponieważ z wyrażonej masowo różnicy ° SH założono zobojętnienie 0,45 g kwasu mlekowego, należy ustalić ilość neutralizatora, która zostanie użyta w tym celu:

180 g C3H6O3 - 58 g Mg(OH)2 — 0,45 - x x = (58 x 0,41): 180 = 0,145 g

W 1000 kg serwatki należy zobojętnić 4,50 kg kwasu mlekowego, do czego potrzeba zużyć 1,45 kg wodorotlenku magnezu. Neutralizator podaje się w sposób ciągły na początku rynny, na 12 i na 22 m w takiej ilości i w takiej synchronizacji z natężeniem przepływu serwatki, że w sumie będzie odpowiadać przewidzianej ilości 1,45 kg na 1000 kg serwatki. Na końcu rytmy serwatka ma pH równe

6,7. Po opuszczeniu rynny serwatka poddawana jest filtrowaniu, w czasie którego oddzielony jest mleczan magnezu, powstały w wyniku neutralizacji kwasu mlekowego.

Claims

1. Sposób obróbki serwatki polegający na jej zobojętnieniu i dodaniu magnezu, znamienny tym, że ustala się lub odważa się określoną ilość serwatki, dokonuje się pomiaru w ° SH jej współczynnika Soxhleta-Henkela zawartości kwasu mlekowego na jednostkę masową serwatki i wyraża się go masowo, przyjmuje się w ° SH zadaną ilość kwasu mlekowego w jednostce uzyskiwanego produkPL 209 819 B1 tu i wyraża się ją masowo, następnie z różnicy wyrażonych masowo współczynników Soxhleta-Henkela dla substratu i produktu ustala się ilość kwasu mlekowego, która ma być zobojętniona całkowicie oraz z reakcji zobojętniania kwasu mlekowego neutralizatorem, którym jest związek magnezu, ustala się niezbędną ilość tego związku na cząsteczkę kwasu mlekowego i uwzględniając masy cząsteczkowe kwasu mlekowego i związku magnezu ustala się ilość masową związku magnezu dla zobojętnienia całkowitego założonej ilości kwasu mlekowego w ilości serwatki poddanej obróbce, a następnie tak ustaloną i odważoną ilość tego związku magnezu wprowadza się do serwatki i miesza, w wyniku czego zachodzi reakcja zoboję tnienia zał o ż onej iloś ci kwasu mlekowego, której przebieg i czas steruje się temperaturą , ciśnieniem i/lub czasem oraz sposobem dozowania i mieszania, do uzyskania pH korzystnie w granicach od 5,0 do 7,0.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że neutralizator dozuje się do serwatki sukcesywnie z równoczesnym mieszaniem.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że dozowanie neutralizatora prowadzi się najdłużej do 3/4 czasu przebiegu reakcji zobojętniania założonej ilości kwasu mlekowego do założonego wcześniej pH.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę serwatki prowadzi się w procesie ciągłym.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dozowanie neutralizatora stosuje się na odcinku nie dłuższym niż 4/7 drogi przepływu serwatki.

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strumień przepływu serwatki zaburza się.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że neutralizator stosuje się w postaci chemicznie czystej i/lub zanieczyszczonej.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że ustalając ilość neutralizatora w postaci zanieczyszczonej uwzględnia się jego mniejszą zdolność zobojętniania kwasu mlekowego.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że niezależnie od zastosowanego związku magnezu ustalenie ilości neutralizatora prowadzi się dla tlenku magnezu, po czym, na podstawie stosunku mas cząsteczkowych związku magnezu i tlenku magnezu, ustala się ilość masową rzeczywiście użytego neutralizatora.