Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения высокобелкового молочного коктейля

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для получения молочных коктейлей обогащенных белком вырабатываемых из молочной основы, представляющей собой смесь молока и/или ультрафильтрационного концентрата молока и/или сливок и/или концентрата молочного белка и/или казеината натрия и/или казеината калия и/или концентрата сывороточного белка и/или микропартикулята сывороточных белков и с возможностью обогащения витаминно-минеральными премиксами.

Уровень техники

Известен диетический белковый продукт (RU 95102653 A1, A23C 21/00, опубл. 20.11.1996), в котором при его производстве предложено использовать в качестве белкового компонента сывороточно-белковый концентрат, полученный ультрафильтрацией молочного сырья с массовой долей сухих веществ 15–20 % или деминерализованную сыворотку, углеводная часть представлена смесью пектина и сахарозы в водном растворе декстрин-мальтозной патоки или солодового экстракта, жировая часть состоит из смеси топленого коровьего и растительного масел, а наполнителем служит фруктовый сок или пюре.

К недостаткам способа относятся относительно низкие органолептические показатели продукта вследствие использования в составе композиции топленого и растительного масел.

Известен способ производства кисломолочного напитка на основе смеси молока и молочной сыворотки с солодовым экстрактом ячменя (RU 2494632 C1, A23C 21/02, опубл. 10.10.2013), сквашенного закваской, состоящей из молочнокислых бактерий рода L. bulgaricus, Str. thermophllus, Lc. lactis, Lc. cremoris, Lc. diacetylactis.

Недостатком способа являются невысокие органолептические показатели продукта ввиду специфического вкуса молочной сыворотки, входящей в состав композиции.

Известен специализированный белковый продукт для питания спортсменов (RU 2375923 C2, A23L 1/30, A23L 1/305, A23L 1/302, A23L 1/304, A23J 3/04, опубл. 20.12.2009), который содержит концентрат сывороточного белка, аминокислоты L-аргинин и L-глутамин, растительные пищевые волокна - фруктоолигосахариды и гуммиарабик, витаминный и минеральный премиксы, вкусовые и ароматические добавки при определенном соотношении. Специализированный белковый продукт получают сухим смешиванием компонентов в смесителях, применяемых в пищевой промышленности.

Недостатком способа является то, что продукт относится к специализированному питанию и имеет специфические органолептические показатели продукта ввиду содержания концентрата сывороточного белка, входящего в состав композиции, также продукт является сухим, что осложняет его прямое применение и требует предварительного растворения.

Известен способ получения молочной смеси с высоким содержанием белка и высокобелковая молочная смесь (RU 2331197 C1, A23C 9/00, A23L 3/30, A23C 21/06, 13.11.2006), способ заключается в акустической обработке механической смеси жидкой основы и источника белка. Обработка осуществляется при заданном значении безразмерного критерия подобия процесса. Этим критерием является произведение интенсивности ультразвука на удельное акустическое сопротивление смеси, деленное на квадрат гидростатического давления в ней. В качестве жидкой основы смеси используют цельное молоко, пахту, молочную сыворотку либо их смеси, а в качестве источника белка - сухое обезжиренное молоко.

Недостатком способа являются относительно низкая пищевая и биологическая ценность продукта в связи с использованием в качестве источника белка - сухого обезжиренного молока.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения (прототипом) является способ получения низкокалорийного обезжиренного молочного напитка с высоким содержанием кальция (RU 2007134563 A, A23C 9/20, A23C 21/06, опубл. 27.03.2009). Свободный от стабилизатора низкокалорийный обезжиренный молочный напиток содержит низкокалорийную молочную основу, выбранную из группы, состоящей из обезжиренного молока, раствора белка молочной сыворотки или смеси обоих, из которой полностью или частично удалены углеводы и добавлен кальций, причем количество кальция составляет 120-240 мг на 100 г молочного напитка. Способ получения молочного напитка включает следующие этапы:

- обезжиренное молоко, раствор белка молочной сыворотки или их комбинацию подвергают ультрафильтрации или, альтернативно, сгущают и подвергают хроматографии для удаления углеводов или уменьшения их количества;

- любые оставшиеся углеводы гидролизуют, если требуется;

- добавляют волокно, витамин D и другие необязательные добавки, такие как вода, соль, подсластитель, ароматизатор и другие витамины;

- полученную таким образом смесь подвергают пастеризации, ультрапастеризации или ультравысокотемпературной обработке при температуре от 72 до 145°С;

- смесь гомогенизируют; и к смеси добавляют кальций.

Недостатком способа являются недостаточная пищевая ценность напитка, а также невысокие органолептические показатели продукта ввиду специфического вкуса молочной сыворотки, входящей в состав композиции.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является получение диетического продукта повышенной пищевой ценности, снижение себестоимости производства готового продукта.

Техническими результатами применения предлагаемого способа являются:

- повышение биологической ценности продукта за счет использования ценных белковых компонентов молочного сырья;

- повышение пищевой ценности продукта за счет использования ценных компонентов молочного сырья;

- повышение диетических качеств продукта за счет снижения калорийности продукта, ввиду использования микропартикулята сывороточных белков - молочная сыворотка, модифицированную методами ультрафильтрации и микропартикуляции. Микропартикулят содержит агломераты сывороточных белков с размером частиц, схожим с шариками молочного жира. По своим органолептическим показателям микропартикулят аналогичен молочным сливкам: имеет однородную, в меру вязкую консистенцию, белый цвет и чистый молочный аромат, что позволит уменьшить содержание жира в смеси;

- сохранение консистенции и вкусовых качеств продукта без их изменения в процессе хранения;

- улучшение структурных характеристик готовых продуктов за счет повышения содержания белка в смеси и без использования стабилизаторов;

- сокращение загрязнения окружающей среды за счет использования в составе продукта молочной сыворотки, проблема переработки которой является актуальной;

- расширение ассортимента молочных продуктов функционального назначения.

Указанные технические результаты достигаются тем, что способ получения высокобелковой молочной основы для коктейля предусматривает пастеризацию молочного сырья, охлаждение, измерение содержания белка в молочном сырье, составление смеси, при этом согласно изобретению в качестве молочного сырья используют обезжиренное молоко, которое после пастеризации и охлаждения перед составлением смеси подвергают ультрафильтрации или диафильтрации до содержания белка 4-6 %, затем составляют смесь пастеризованного обезжиренного молока, и/или ультрафильтрационно концентрированного обезжиренного молока, и/или восстановленного обезжиренного молока с концентратом молочного белка, и/или казеинатом натрия, и/или казеинатом калия, и/или концентратом сывороточного белка, и/или микропартикулятом сывороточных белков, смесь перемешивают до однородности и полного растворения белка. Возможен нагрев смеси до 50° C для улучшения растворимости белка и гидратации, затем смесь охлаждают до температуры гомогенизации. Вносят наполнитель в количестве 1-15 % от массы молочной основы. Смесь после перемешивания направляют на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40–65 °С. После чего гомогенизированную смесь подают на ультравысокотемпературную обработку (УВТ-установку), охлаждают и фасуют.

Если в смеси используют сухие компоненты, то их, перед внесением в молочную смесь, восстанавливают в небольшом объёме молочного сырья с постоянным перемешиванием и нагревом до 50° C.

Для производства молочной основы согласно изобретению может быть использовано обезжиренное молоко, которое может быть заменено концентрированным обезжиренным молоком с массовой долей белка 4,0-6,0 %, полученным методом ультрафильтрации или диафильтрации. Выбор способа концентрирования зависит от имеющегося на предприятии оборудования и не влияет на исполнение других технологических операций в предлагаемом способе.

Перед гомогенизацией смесь может быть нормализована сливками.

В качестве наполнителя могут быть использованы подсластители и ароматизаторы.

После составления смеси до пастеризации в полученную смесь может быть внесен фермент для гидролиза лактозы.

До пастеризации вместе с белком в полученную смесь может быть внесен витамин D в количестве от 0,1 до 1,5 мкг на 100 г.

Осуществление изобретения

Продукт может быть получен несколькими способами.

По первому способу указанные технические результаты достигаются тем, что способ получения молочной основы предусматривает пастеризацию обезжиренного молока, охлаждение, измерение содержания белка. В подготовленное обезжиренное молоко вносят концентрат молочного белка, и/или казеинат натрия, и/или казеинат калия, и/или концентрат сывороточного белка, и/или микропартикулят сывороточных белков в количестве 1,0–20,0 % от массы молочной основы, используя мешалку перемешивают смесь до тех пор, пока смесь не станет однородной и белок полностью растворится, возможен нагрев до 50° C для улучшения растворимости белка и гидратации, затем охлаждают до температуры до температуры гомогенизации. Вносится наполнитель. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40–65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

Во втором случае перед составлением смеси обезжиренное молоко подвергается концентрированию методом ультрафильтрации или диафильтрации до массовой доли белка 4-6 %. В подготовленный ультрафильтрационный или диафильтрационный концентрат обезжиренного молока вносят концентрат молочного белка, и/или казеинат натрия, и/или казеинат калия, и/или концентрат сывороточного белка, и/или микропартикулят сывороточных белков в количестве 1,0 – 20,0 % от массы молочной основы, используя мешалку перемешивают смесь до тех пор, пока смесь не станет однородной и белок полностью растворится, возможен нагрев до 50° C для улучшения растворимости белка и гидратации, затем охлаждают до температуры до температуры гомогенизации. Вносится наполнитель. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40-65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

В третьем случае сухое обезжиренное молоко перед пастеризацией и охлаждением, проведением измерения содержания белка восстанавливается до необходимого содержания сухих веществ. В подготовленный обезжиренное молоко вносят концентрат молочного белка, и/или казеинат натрия, и/или казеинат калия, и/или концентрат сывороточного белка, и/или микропартикулят сывороточных белков в количестве 1,0–20,0 % от массы молочной основы, используя мешалку перемешивают смесь до тех пор, пока смесь не станет однородной и белок полностью растворится, возможен нагрев до 50° C для улучшения растворимости белка и гидратации, затем охлаждают до температуры 6-8 °С. Вносится наполнитель. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40-65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

В четвертом случае сухое обезжиренное молоко перед пастеризацией и охлаждением восстанавливается до необходимого содержания сухих ве-ществ. Затем проводят концентрирование методом ультрафильтрации или диафильтрации до массовой доли белка 4-6 % и проведением измерения содержания белка. В подготовленный ультрафильтрационный или диафильтрационный концентрат обезжиренного молока вносят концентрат молочного белка, и/или казеинат натрия, и/или казеинат калия, и/или концентрат сывороточного белка, и/или микропартикулят сывороточных в количестве 1,0–20,0 % от массы молочной основы, используя мешалку перемешивают смесь до тех пор, пока смесь не станет однородной и белок полностью растворится, возможен нагрев до 50° C для улучшения растворимости белка и гидратации, затем охлаждают до температуры гомогенизации. Вносится наполнитель. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40-65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

Была проведена оценка конкретных вкусовых характеристик продукта, изготовленного с использованием молочной основы, полученной заявленным способом. Эта оценка показала, что в процессе хранения указанного продукта хорошо сохранились его консистенция и вкусовые качества.

Далее приводятся примеры осуществления изобретения, которые никак не ограничивают заявленное изобретение.

Пример 1. Для приготовления 1000 кг продукта 885,39 кг обезжиренного молока принимают по массе и качеству, пастеризуют. Проводят измерение содержания белка. После обезжиренное молоко насосами подается в емкость, в которой будет проводиться составление смеси. В эту емкость добавляется 13,48 кг концентрата молочного белка, предварительно растворенный в небольшом количестве обезжиренного молока. Смесь, используя мешалку, перемешивается. Очень важно, чтобы скорость перемешивания быть настолько низкой, насколько это возможно, чтобы мягко гидратировать белки и свести к минимуму аэрацию. Продолжить перемешивание раствора белка в условиях окружающей среды до тех пор, пока смесь не станет однородной, около 20-30 мин. Для улучшения растворимости и гидратации белка, возможно использовать нагрев смеси до 50° C. Затем смесь охлаждают до температуры 6-8° C. В смесь вносится фруктово-ягодный наполнитель 10 % от массы смеси и витаминно-минеральный премикс. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40-65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

Пример 2. Для приготовления 1000 кг продукта 898,57 кг обезжиренного молока принимают по массе и качеству, пастеризуют, проводят концентрирование на ультрафильтрационной установке. После 748,81 кг ультрафильтрационного концентрата обезжиренного молока насосами подается в емкость, в которой будет проводиться составление. В эту емкость добавляется 15 кг казеината натрия, предварительно растворенного в небольшом количестве обезжиренного молока. Смесь, используя мешалку, перемешивается. Очень важно, чтобы скорость перемешивания быть настолько низкой, насколько это возможно, чтобы мягко гидратировать белки и свести к минимуму аэрацию. Продолжить перемешивание раствора белка в условиях окружающей среды до тех пор, пока смесь не станет однородной, около 20-30 мин. Для улучшения растворимости и гидратации белка, возможно использовать нагрев смеси до 50° C. Затем смесь охлаждают до температуры 6-8 °C. В смесь вносится фруктово-ягодный наполнитель 10 % от массы смеси и витаминно-минеральный премикс. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40-65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

Пример 3. Сухое обезжиренное молоко в количестве 127,72 кг восстанавливается в 679,45 кг кипяченой и охлажденной до 45-50 ºС питьевой воде до содержания сухих веществ 15,0±2 %, и выдерживается в течение 3 ч для набухания белков. Затем восстановленное обезжиренное молоко подают в емкость для составления смеси, в которую добавляют 91,70 кг микропартикулята сывороточных белков, предварительно растворенного в небольшом количестве обезжиренного молока. Смесь, используя мешалку, перемешивается. Очень важно, чтобы скорость перемешивания быть настолько низкой, насколько это возможно, чтобы мягко гидратировать белки и свести к минимуму аэрацию. Продолжить перемешивание раствора белка в условиях окружающей среды до тех пор, пока смесь не станет однородной, около 20-30 мин. Для улучшения растворимости и гидратации белка, возможно использовать нагрев смеси до 50° C. Затем смесь охлаждают до температуры 6-8° C. В смесь вносится фруктово-ягодный наполнитель 10 % от массы смеси и витаминно-минеральный премикс. Смесь после перемешивания направляется на гомогенизацию при давлении 12-17 МПа, и температуре 40-65 °С. После чего гомогенизированная смесь подается на УВТ-установку, охлаждается и фасуется.

Расчет пищевой и биологической ценности был проведен для полученного продукта, имеющего состав, указанный на фиг. 1 (в кг, на 1000 кг готового продукта, без учета потерь сырья).

Аминокислотный состав коктейлей с повышенным содержанием белка определяли на последний день срока хранения и рассчитывали аминокислотный скор. Полученные результаты представлены на фиг. 2 и 3.

Из представленных данных видно, что сумма всех аминокислот в коктейлях с повышенным содержанием белка с использованием сывороточного белкового изолята, по сравнению с контролем, увеличилась на 2,58 г/100г или на 82,9%, в продукте с использованием Концентрат молочного белка (КМБ) на 3,02 г/100г или на 97,1%.

Содержание незаменимых аминокислот в сравнении с контролем повысилось также приблизительно на 80% для напитка с сывороточным белком и на 95% в продукте с КМБ.

Такое увеличение аминокислот, особенно незаменимых и условно незаменимых, благоприятно для повышения биологической ценности напитков, которые также можно рекомендовать для специального питания спортсменов и людей старше 60 лет.

Из фиг. 3 видно, что аминокислотный скор достаточно высокий по восьми аминокислотам. Лимитирующими аминокислотами являются метионин и фенилаланин, аминокислотный скор которых составил 96,2% и 61,6%, соответственно. Остальные аминокислоты имеют достаточно высокий аминокислотный скор, который колеблется в пределах 100,0% - 145,1%.

Таким образом, обогащение напитков функциональными белковыми ингредиентами привело к увеличению общего содержания аминокислот и улучшению их количественного соотношения, причем в основном за счет незаменимых и условно незаменимых аминокислот.