A23C3 - Консервування молока або молочних препаратів (вершків A23C 13/08; масла A23C 15/18; сиру A23C 19/097)
A01J11 - Пристрої для обробки молока (консервування і стерилізація молока A23C)
Власники патенту RU 2308209:
Товариство з обмеженою відповідальністю Науково-виробниче підприємство "АкваАктів" (RU)
Винахід відноситься до харчової промисловості і може бути використано для розкислення молока. Електроактивації молока проводять на основі бездіафрагменних (безмембранних) електролізу, без застосування електролітів, використовуючи власну мінералізацію молока. Електроліз здійснюють за допомогою електролізера з однаковими плоскими графітовими електродами до тих пір, поки кислотність молока не досягне заданих значень в градусах Тернера. Одержуваний продукт відрізняється підвищеною термостійкістю і високим негативним окислювально-відновним потенціалом. Можливість автоматичної переполюсаціі електродів дозволяє уникнути трудомісткої очищення електродів від малорозчинних відкладень. Простота конструкції використовуваного бездіафрагменних електролізера здешевлює процес активації молока, а активований молоко має більш високу фізіологічну активність. 1 з.п. ф-ли, 2 мул. 1 табл.
Винахід відноситься до харчової промисловості, зокрема, може бути використано для розкислення молока і надання йому додаткової термостійкості і фізіологічно активних властивостей.
Відомо [1], що стандартне молоко повинно мати питому вагу при 20 # x000B0; С 1,029-1,034 г / см куб .; кислотність по Тернеру не вище 22 # x000B0 ;; жирність не менше 3,2%. Парне молоко (16-16,5 # x000B0; Т) має фізіологічно обґрунтовану біологією ссавців буферність від швидкого скисання (кілька годин в залежності від температури повітря і початкової ступеня бакобсемененності). Але з плином часу, за рахунок роботи молочнокислих бактерій, відбувається його закислення до 100 і більше градусів Тернера. Молочний цукор перетворюється в молочну кислоту, білки денатурують, молоко згортається і перетворюється в молочнокислий продукт. Для продовження терміну буферности свіжого молока його зазвичай охолоджують або пастеризують.
Альтернативою даному процесу є сучасні розробки по електрохімічної активації водних розчинів (розкислення молока, зокрема). Суть їх полягає в тому, що обробка молока в електроактиватора дозволяє підняти pH молока до необхідного рівня і, таким чином, відновити необхідний рівень кислотності. В результаті кислотність молока за шкалою Тернера може постійно перебувати в необхідних межах. При цьому зростає термостійкість молока, що підвищує вихід сухого продукту при термообробці електроактівірованних молока.
Однак існуючі російські запатентовані технології електрохімічного розкислення молока (№2043041, №2057435) не можуть бути прийняті за пріоритети, оскільки даний винахід засноване на принципі безмембранних активації, а ці патенти грунтуються на принципі мембранної активації, що має на увазі відомі конструктивні особливості використання буферних анолітної розчинів ( 2). А це означає значну добавку в вихідний хімічний склад молока катіонів лужних металів, що в принципі може розглядатися як так звана «фальсифікація» молочних продуктів.
Тому за прототип може бути прийнята відома в технічній літературі розробка безмембранних активатора (3), яка дозволяє відновлювати вихідну кислотність молока електрохімічним шляхом за рахунок хімізму солей (електролітів), що містяться в самому молоці, без використання сторонніх електролітів.
Однак дана розробка принципово не може бути застосована в сучасному виробництві молочних продуктів з тієї основної причини, що аноди даного електролізера складаються з алюмінію. А ця обставина має на увазі активне розчинення такого анода відповідно до теорії безмембранних електролізу водних розчинів третьої групи [4], яка може бути представлена в наступному вигляді:
де А - катіон; D - аніон; F - кількість електрики (А / ч); р + - заряд катіона; k - - заряд аніона; n - кількість іонів.
Стосовно до молока даний процес можна інтерпретувати в такий спосіб.
Молоко завжди містить значну кількість хлоридів, нітратів, фосфатів і сульфатів. У процесі електролізу молочних розчинів цих солей в катодного зоні (у катодного електрода) відбувається повне відновлення водню (виділяється у вигляді дрібних бульбашок газу), а також відновлення катіонів Na і К з утворенням їх лужних сполук. В анодному зоні відбувається розрядження іонів кисню і хлору, а також сірки, азоту і фосфору. При цьому аніони, що містять сірку, азот і фосфор (SO4 # X0200A; -. SO3 # X0200A; -. NO3 # X0200A; -. NO2 # X0200A; -. PO4 # X0200A; - РО3 # X0200A; - і ін.), Які стоять за шкалою електроднихпотенціалів вище кисню, окислюються на аноді в першу чергу і залишаються в розчині або виділяються з нього у вигляді газоподібних оксидів, а хлор, який має електродний потенціал нижче кисню і тому розряджається з меншою швидкістю, більше час залишається в розчині у формі активного хлору (з утворенням активних хлор-кисневих окислювачів, знезаражувальних активований молоко). За рахунок кількісного переважання в молоці сульфатів, фосфатів і нітратів щодо хлоридів створюється метастабільний в фізико-хімічному аспекті, але досить стійкий у часі, розчин із значним переважанням лужних властивостей і явно вираженим негативним потенціалом.
Але це положення може бути таким оптимальним тільки в разі нерозчинних анодів. Основним недоліком прототипу є якраз добре розчинний анод з алюмінію, який насичує молоко гідроокисами алюмінію, що з плином часу може зробити його практично отруйним.
Крім того, конструктивний недолік гідравліки прототипного електролізера - зміна напрямку протоки (з висхідного на низхідний) призводить до зростання забіваемості приладу (піною з бульбашками водню, що володіють флотируются ефектом, на катоді, і відкладеннями білків молока на аноді). Це робить роботу приладу фактично періодичної, а не безперервної.
Пропонована в даному винаході конструкція бездіфрагменного (безмембранних) електролізера дозволяє здійснити заявлений спосіб розкислення молока без вищезазначених дефектів. Особливістю схеми електролізера є застосування в ній однакових за формою (симетричних) і нерастворяющуюся графітових електродів з джерелом постійного струму з періодичної автоматичної переполюсаціей.
Схема приладу представлена на фіг.1.
Експлікація до фіг.1 «Схема електролізера з мінімальною комплектацією»
1 - знімна кришка в комплекті з електродами і силовими клемами (струм 380 V);
2 - пластмасовий корпус;
3 - графітові плоскі однакові електроди;
4 - зона протоки (активації);
5 - зливний патрубок;
6 - вхідний патрубок;
7 - відцентровий молочний насос;
8 - блок живлення постійного струму з автоматом переполюсаціі електродів;
Стрілки вказують напрямок протоки від низу до верху. Це неодмінна умова електроактіваціонного процесу. Активація може йти в замкнутій схемі або зі зливом у відкриту ємність. Розміри електродів і розмір зони активації встановлюються стосовно необхідної потужності електролізера згідно з відповідними гідравлічним і електрохімічним розрахунками.
Нижче наводиться приклад електрохімічної обробки молока.
Електроактивації ведеться на бездіафрагменних (безмеморанном) електролізері з ідентичними плоскими графітовими електродами з витратою молока 300 л / год. Напруга постійного струму 24 V, сила струму 15 А, кислотність вихідного молока за шкалою Тернера 17,5 # x000B0 ;, ОВП +220 мВ. Температура молока 26 # x000B0; С. Результати електролізу молока представлені в таблиці.
Фізико-хімічні показники молока
За даними таблиці видно, що на виході з електролізера молоко має кислотність на 1 градус Тернера нижче.
Термостійкість молока відразу ж (з початку процесу активації) зростає до 75 або на 7 одиниць і зберігається на цьому рівні, що відповідає підвищенню виходу продукції в процесах його термообробки на 1,5-2,5% згідно з літературними даними [1].
Щільність і жирність активованого молока при електроактивації не змінюються щодо вихідного.
Однак примітно, що при збереженні загального відсотка вмісту жирів, частка твердого жиру дещо знижується відносно рідкої фази. При цьому розмір конкрецій жирових структур скорочується з 10000 НМ до 1000 і менше.
Але найважливіше - це те, що відновний потенціал (ОВП) обробленого молока змінюється з позитивного на негативний (від +220 до -350 мВ). Ця обставина дозволяє констатувати факт отримання при безмембранних електроактивації продукту з невідомими раніше споживчими якостями (при кислотності, відповідної кислотності парного молока, він має негативний ОВП, характерний для відновного потенціалу кисломолочних продуктів).
Іншими словами, активоване молочний продукт, залишаючись незмінним за стандартними показниками якості молока (щільності, жирності, вмісту білків), набуває підвищені властивості фізіологічної активності для організму людини і ссавців тварин, яка за літературними даними [5] знаходиться в межах ОВП від -150 до - 350 мВ. Ця обставина робить активований молоко також легко засвоюваним, як і кисломолочні продукти. На що вказують і наші численні виміри ОВП парного Коров'єва молока. Воно зазвичай, при pH, рівному 16-16,5, має саме такий потенціал.
Еволюційно це легко пояснити необхідністю швидкого (практично безенергетіческі витратного) засвоєння харчування телям. Охолоджене молоко швидко втрачає цей потенціал і він встановлюється зазвичай на рівні вихідного ОВП спожитої організмом корови води.
У наших експериментах це межі від +250 мВ до +450 мВ.
Швидкість розкислення молока в таблиці, розрахована для діапазону 17,5-16,5 градусів Тернера за формулою V = T / L, де V - швидкість розкислення, Т - зміна кислотності в градусах Тернера, L - обсяг протоки, літр / год, становить 0,0033 град / год / літр.
Відносна швидкість закислення вихідного і активованого молока взята з досвідченою таблиці (фіг.2).
На графіках фіг.2 наведена відносна швидкість закислення електроактівірованних і вихідного молока при температурі + 26 # x000B0; С. Очевидно, що загальний тренд графіків якісно ідентичний, але крива електроактівірованних молока розташовується весь час нижче кривої вихідного молока. Тобто закислення електроактівірованних молока постійно йде з набагато меншою швидкістю. І найбільша відносна різниця між ними спостерігається на початку періоду закислення.
Розрахунки показують, що швидкість розкислення в перерахунку на 1 л / год у активируемого молока в 6,6 разів вище за швидкість процесу закислення. Іншими словами, продуктивність електроактиватора 300 л / год достатня для підтримки постійної кислотності 1980 літрів вихідного молока на рівні 17,5 градусів Тернера.
2. Переносний біоелектроактіватор «Есперо-10». Інструкція з експлуатації. Ташкент, НПФ «Есперо». 13 с.
3. М.Бенсон «Електронейтралізація молока». Молочна промисловість, 1948, №8, с.37-40.
4. Попов В.М. Філінчук В.І. Електрохімічний технологія зміни властивостей води, стор.26-27.
1. Спосіб електроактивації молока, що включає використання бездіафрагменних електролізера для доведення кислотності молока в градусах Тернера до заданих значень з одночасним підвищенням ступеня його термостійкості і зниженням окисно-відновного потенціалу, який відрізняється тим, що активацію молока здійснюють на тлі його власної мінералізації при виконанні електролізера з однаковими плоскими графітовими електродами.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що електроди встановлені з можливістю їх переполюсаціі.