ES2339776T3 - Proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteina de leche. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche que comprende las etapas de: proporcionar una solución que tiene una proteína de leche que contiene kappa-caseína que es un material retenido de ultrafiltración, ajustar el contenido en iones divalentes de dicha solución de proteína a un nivel predeterminado, en el cual no se forma gel considerable después del tratamiento con una enzima de coagulación de la leche, mediante intercambio catiónico usando un intercambiador catiónico de calidad alimentaria para reemplazar calcio y magnesio por sodio o potasio, añadir una enzima de coagulación de la leche de calidad alimentaria en condiciones de reacción apropiadas para convertir dicha kappa-caseína en para-kappa-caseína mientras se mantiene una solución, desactivar o retirar dicha enzima para finalizar dicha conversión, y concentrar dicha solución.
Description
Proceso para preparar un ingrediente concentrado
de proteína de leche.
Esta invención se refiere a un proceso para
preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche, útil en
la elaboración de queso. También se refiere al uso de un ingrediente
de este tipo para preparar un gel similar a queso y como un
ingrediente en la elaboración de queso y queso procesado.
\vskip1.000000\baselineskip
Se conocen muchos procesos que producen queso y
productos similares a queso usando técnicas de recombinación sin la
liberación de suero o exceso de líquido. Los productos elaborados
mediante un proceso de este tipo se conocen como completamente
recombinados. Se usa una amplia variedad de proteínas de leche
concentradas como ingredientes en la elaboración de queso
recombinado. La leche ultrafiltrada (retenida), el concentrado de
proteína de leche (MPC) y los polvos retenidos son ingredientes
usados en la fabricación de queso y queso recombinado. Una
característica de los ingredientes secos usados para preparar queso
completamente recombinado es que puede ser difícil incorporar agua
en los ingredientes y proporcionar una emulsión estable con grasa.
Se conoce que la proteína de leche tratada con cuajo influye en la
textura del producto de queso y la capacidad de incorporar grasa en
la emulsión de proteína-agua.
Uno de los métodos tradicionales para producir
queso es el uso de enzimas coagulantes de la leche para producir un
gel. Típicamente, se usa quimosina (cuajo) como la enzima de
elección. La acción del cuajo sobre la leche para queso es
compleja. En resumen, las enzimas proteolíticas tales como el cuajo
modifican la kappa-caseína para producir
para-kappa-caseína. Se puede formar
un gel o cuajada calentando la leche tratada con enzima hasta
temperaturas superiores a aproximadamente 20ºC. La leche tratada con
enzima en casi cualquier concentración práctica ha sufrido la
desventaja de ser difícil de concentrar eficazmente sin la formación
de un gel que perjudica el proceso de concentración.
Una barrera técnica fundamental para resolver el
problema de gelificación por la enzima durante la concentración es
que para ser capaz de formar el producto final deseado, la propiedad
de gelificación tiene que ser capaz de inducirse o restaurarse
finalmente, es decir, se necesita encontrar una manera que
posibilite la inactivación de la propiedad de gelificación durante
la preparación del ingrediente y que después sea capaz de
restaurarse según sea necesario cuando se use en la elaboración del
queso.
Los especialistas en la técnica de la
elaboración de quesos conocen que las propiedades del gel formado
mediante la acción de enzimas están influidas por la concentración
de iones de calcio en la leche. Por consiguiente, el cloruro de
calcio es un aditivo permitido en la preparación de queso natural y
se usa en circunstancias en la que la fuerza del gel de cuajada
sería, de otra manera, inadecuada.
También se conoce que en la leche, el calcio
está dividido entre una forma soluble en la fase de suero y una
forma insoluble (como compuestos de fosfato de caseína complejos) en
las micelas (Singh y Fox, 1987). Existe equilibrio entre estas dos.
La ultrafiltración combinada con diafiltración es capaz de retirar
cantidades significativas de calcio soluble de la leche. Se conocen
métodos para mejorar la retirada de calcio soluble durante la
concentración por membrana mediante la acidificación de la leche o
del material retenido antes de, o durante, el tratamiento o
mediante la adición de sal o mediante la adición de agentes
quelantes de calcio tales como citrato (Bastian, Collinge y
Ernstrom, 1991). Existe un límite práctico y económico para el uso
de estos agentes si el requerimiento es suprimir completamente la
gelificación tras la adición de cuajo. El valor o el coste de
eliminación, del material filtrado de la diafiltración se vuelve
cada vez menos rentable a medida que aumenta el alcance de la
diafiltración y, especialmente, cuando se contamina con agentes que
se añaden para promover la retirada de calcio.
Se conoce que cuando se tratan soluciones de
caseinato sódico con cuajo, no se forma gel. Sin embargo, se puede
formar un gel tras la adición de calcio y la aplicación de calor
(Varnam y Sutherland, 1994). El tratamiento de leche desnatada con
un agente secuestrante de calcio tal como citrato o EDTA suficiente
para retirar al menos el 33% del fosfato de calcio coloidal elimina
la capacidad del cuajo de provocar que la leche desnatada forme un
gel. Sin embargo, posteriormente se puede inducir un gel mediante la
incorporación de sales de calcio (Udabage, McKinnon y Augustin,
2001).
Poarch (en el documento US 4.202.907) describe
un proceso que se aprovecha de estos fenómenos. El medio para
suprimir la formación de gel en soluciones de proteína de leche
cuajadas se consigue mediante la retirada de calcio. La
incorporación de calcio en alguna etapa posterior restaura las
características de gelificación de la proteína de leche tratada con
cuajo. Poarch produjo un caseinato sódico cuajado que se secó sin
gelificación como un ingrediente para uso posterior. El ingrediente
se mezcló con agua, una sal de calcio soluble y carne triturada
(pasta de salchicha). Al calentarse, se formó un gel que conserva
grasa y humedad en salchichas y otros productos de carne formados
durante el proceso de cocción.
El documento EP 0435573 A1 describe un método
para fabricación de un queso bajo en grasa a partir de leche
desnatada, el nivel de grasa de leche se ajusta a menos de
aproximadamente el 1% para proporcionar la leche baja en grasa
utilizada en el método. La leche baja en grasa se somete a
tratamiento de membrana para proporcionar un material retenido.
El documento WO 82/01806 A describe un proceso
para producción de queso o base de queso que contiene
sustancialmente toda la caseína y proteína de suero las cuales
estaban presentes originalmente en la leche. El proceso evita la
posibilidad de pérdida de proteínas del suero mediante la
eliminación de la sinéresis.
Sería deseable formar un ingrediente de queso
seco que no forme gel después de la adición de una enzima de
coagulación de la leche, que sea capaz de secarse eficazmente y que
se pueda reconstituir para formar un gel mediante la adición de
agua con calentamiento, con o sin adición de iones de calcio.
Es un objeto de esta invención avanzar de alguna
manera hacia la consecución de este desiderátum o al menos ofrecer
al público una opción útil.
\vskip1.000000\baselineskip
En un aspecto la invención es un proceso para
preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche que
comprende las etapas de:
- \quad
- proporcionar una solución que tiene una proteína de leche que contiene kappa-caseína que es un material retenido de ultrafiltración,
- \quad
- ajustar el contenido en iones divalentes de dicha solución de proteína a un nivel predeterminado en el cual no se forma gel considerable después del tratamiento con una enzima de coagulación de la leche, mediante intercambio catiónico usando un intercambiador catiónico de calidad alimentaria para remplazar calcio y magnesio por sodio o potasio,
- \quad
- añadir una enzima de coagulación de la leche de calidad alimentaria en condiciones de reacción apropiadas para convertir dicha kappa-caseína en para-kappa-caseína mientras se mantiene una solución,
- \quad
- desactivar o retirar dicha enzima para finalizar dicha conversión, y
- \quad
- concentrar dicha solución.
\vskip1.000000\baselineskip
En una realización se añaden o están presentes
en dicha solución de proteína de leche otras proteínas.
Preferiblemente, dichas otras proteínas se
añaden a dicha solución de proteína de leche antes de ajustar dicho
contenido en iones divalentes.
Preferiblemente dicha enzima de calidad
alimentaria es cuajo.
En una realización dicho contenido en iones
divalentes se reduce en al menos el 25% del que está presente en la
leche desnatada.
En otra realización dicho contenido en iones
divalentes se reduce en al menos el 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 o el
100% del que está presente en la leche desnatada.
Preferiblemente dicha
kappa-caseína se convierte en
para-kappa-caseína en un pH en el
intervalo de 4,5 a 7,5 a una temperatura en el intervalo de 0 a
70ºC.
En otra realización la conversión es a una
temperatura de 10, 20, 30, 40, 50 ó 60ºC.
En una realización se añade grasa o aceite
comestible a dicha solución de proteína de leche.
En una realización dicha grasa es nata.
En otra realización dicha grasa es grasa de
leche.
En otra realización dicha leche es leche
entera.
En una realización dicho proceso es un método
discontinuo.
En otra realización dicho proceso es un método
continuo.
En una realización adicional dicho proceso es
una combinación de un proceso discontinuo y uno continuo.
En una realización el proceso incluye la etapa
adicional de calentar dicha solución concentrada para formar un
queso procesado.
En otra realización el proceso incluye la etapa
de combinar dicha solución concentrada con ingredientes de
elaboración de queso antes de o durante dicha etapa de
calentamiento.
En otra realización el proceso incluye la etapa
adicional de secar dicha solución de proteína de leche
concentrada.
El proceso puede incluir además la etapa
adicional de rehidratar dicha solución seca con agua caliente y la
mezcla para formar un queso.
En una realización dicho agua se calienta antes
de la mezcla.
En una realización alternativa dicho agua se
calienta durante o después de la mezcla.
En una realización dicho agua se calienta a
entre 30ºC y 100ºC.
En una realización dicho agua de rehidratación
contiene calcio.
En otra realización el proceso de la invención
incluye la etapa preliminar de someter una leche a ultrafiltración
y recuperar el material retenido de proteína de leche formado de ese
modo.
En una realización dicha ultrafiltración incluye
diafiltración.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención se puede apreciar más completamente
teniendo como referencia la Figura 1 adjunta que es un diagrama de
flujo esquemático de una realización preferida de la invención que
incluye varias etapas opcionales.
\vskip1.000000\baselineskip
La leche, bien sea desnatada o entera, se puede
obtener a partir de suministros frescos o reconstituirse a partir
de polvos de leche desnatada, de suero de la leche o de leche
entera, incluyendo polvos de material retenido o combinaciones de
los mismos con un disolvente potable. Los disolventes potables
preferidos son agua y leche. Se puede usar suero de la leche como
sustitución de una proporción de la leche de partida.
El contenido en grasa de leche se puede ajustar
mediante métodos conocidos en la técnica que implican la
incorporación o extracción de nata o grasa. Se puede añadir grasa
no láctea o aceite vegetal. Se puede usar homogenización para
dispersar tales adiciones de grasa o aceite. Opcionalmente, la leche
de partida se puede fortificar con material retenido de leche o
material retenido de suero.
La leche preparada se puede pasteurizar. La
pasteurización se conoce la técnica.
La leche se concentra mediante técnicas de
concentración por ultrafiltración para producir un material
retenido. Preferiblemente, se usa diafiltración junto con
ultrafiltración para mejorar la concentración de la proteína en
relación con las concentraciones de lactosa y minerales. La
ultrafiltración y la diafiltración son métodos conocidos en la
técnica. El manejo de la ultrafiltración o de la diafiltración se
puede manipular opcionalmente mediante la adición de ácido de
calidad alimentaria o sal común.
En una realización preferida, el material
retenido final tiene una proporción de proteína a sólidos no grasos
de entre el 42% y el 95%.
La expresión "solución de proteína de
leche" como se usa en este documento incluye suspensiones de
proteína de leche.
Opcionalmente, antes o después de la
ultrafiltración, la caseína y las proteínas solubles se pueden
tratar para controlar o modificar sus concentraciones.
Preferiblemente, se pueden usar tratamientos de intercambio iónico,
cromatografía, pH y temperatura para retirar o agotar proteínas
seleccionadas o fracciones de proteína. Opcionalmente, se pueden
añadir proteínas. Tales proteínas pueden ser lácteas o no
lácteas.
Opcionalmente, antes o después de la
ultrafiltración, la caseína y las proteínas solubles se pueden
tratar para controlar o modificar sus interacciones. En una
realización preferida, las proteínas solubles se pueden unir o
enlazar químicamente parcial o completamente a la caseína. Tales
tratamientos pueden implicar modificaciones térmicas, químicas
(incluyendo pH), físico-químicas (incluyendo
presión) o enzimáticas.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Después de la producción del material retenido,
se usa intercambio iónico para retirar selectivamente cationes
divalentes tales como calcio y magnesio y remplazar estos iones con
sodio o potasio. En la leche bovina típica, la concentración de
calcio es de aproximadamente 30 mM, que representa aproximadamente
el 85% del contenido total de cationes divalentes. Las condiciones
de tratamiento de acuerdo con esta invención que alteran el
contenido en calcio también producen cambios correspondientes en
todos los cationes divalentes presentes.
Se retiran suficientes cationes divalentes para
evitar la formación de una cuajada, coágulo o gel tras la adición
de cuajo o enzimas de calidad alimentaria similares capaces de
transformar la kappa-caseína en
para-kappa-caseína o de agentes que
provocan que las soluciones de caseína formen gel en presencia de
cationes divalentes. Preferiblemente, se usa intercambio iónico
para retirar la cantidad deseada de cationes divalentes.
Opcionalmente, el nivel deseado final de cationes divalentes se
puede conseguir combinando proporciones de corrientes tratadas y no
tratadas.
Después del ajuste de la concentración de
cationes divalentes, se añade quimosina (cuajo) o una enzima de
calidad alimentaria similar capaz de convertir la
kappa-caseína en
para-kappa-caseína. La solución
cuajada se puede mantener durante un periodo para permitir que la
enzima reaccione con la kappa-caseína.
Opcionalmente, esta reacción se puede facilitar mediante la
aplicación de calor a la solución. Opcionalmente, el alcance de la
reacción de conversión de kappa-caseína se puede
terminar a un alcance seleccionado de conversión. Un método
preferido para terminar la reacción es el uso de calor para
desactivar la enzima. No se forma un gel a la finalización del
periodo de reacción.
Como se usa en este documento, la expresión
"enzima de coagulación de la leche" se refiere a una enzima que
es capaz de convertir la kappa-caseína en
para-kappa-caseína.
Opcionalmente, el comportamiento de la proteína
se puede modificar mediante la adición de sales
mono-catiónicas de citrato y/o fosfato. Se puede
aplicar calor junto con el uso de estas sales.
Opcionalmente, se pueden aplicar agentes usados
para modificar las proteínas a una parte de la corriente de
proceso. La parte no tratada se combina posteriormente con la parte
tratada.
El pH de la solución se puede ajustar, antes o
después de cualquier tratamiento que modifique las proteínas,
mediante la adición de agentes que actúan como ácidos o bases.
Opcionalmente, la solución se somete alternativamente en pH a una
etapa de tratamiento alcalino seguida por una etapa de tratamiento
ácido o viceversa. Preferiblemente, se puede conseguir una
reducción en el pH mediante la adición directa de un ácido permitido
de calidad alimentaria o un precursor que se hidrolice en la
solución hasta un ácido alimenticio permitido. Un acidulante de
calidad alimentaria preferido es ácido láctico y un precursor de
ácido láctico preferido es
glucono-delta-lactona (GDL) o
anhídrido láctico (láctido). Una base preferida es sosa cáustica.
Preferiblemente, el agente de ajuste de pH se diluye antes de la
adición a la solución. La temperatura se puede ajustar antes o
después de cualquier ajuste de pH.
Opcionalmente, la corriente de proceso se puede
homogeneizar en cualquier etapa conveniente durante el proceso.
Como alternativa, se puede preparar un
acidulante añadiendo un microorganismo productor de ácido (un
cultivo iniciador) a la solución que se tiene que tratar y
preparando el ácido necesario fermentando una proporción de la
lactosa presente. Tales cultivos iniciadores se conocen en la
técnica de elaboración de queso.
Opcionalmente, se puede usar una combinación de
fermentación y adición de ácido directa para conseguir la
acidificación necesaria.
La solución tratada, o fermentado, ajustada
hasta su pH final deseado se concentra, preferiblemente usando
evaporación térmica. Un atributo importante de la invención es que
la gelificación (es decir, formación de cuajada como se conoce en
la técnica de elaboración de queso) no ocurre durante dicha etapa de
concentración.
Opcionalmente, el concentrado se puede usar
directamente como un ingrediente en una cocina para queso procesado
o usarse como un ingrediente en la preparación de queso o queso
procesado y productos similares a queso procesado.
Como alternativa, a continuación de la
concentración, el concentrado se seca hasta un contenido de humedad
que proporciona un producto estable en almacenamiento a temperatura
ambiente. Un contenido de humedad preferido en el polvo seco es de
menos del 15%. El método de secado preferido es secado por
pulverización.
Opcionalmente, en cualquier etapa antes del
secado por pulverización, la solución se puede tratar con calor
para desnaturalizar las proteínas. Un intervalo de tratamiento
térmico preferido es entre 60 y 140ºC durante entre 5 segundos y 1
hora.
En un aspecto, se puede añadir nata
pasteurizada, grasa de leche o grasa no láctea o aceite vegetal para
ajustar el contenido en grasa en materia seca del producto en
diversas etapas del proceso antes del secado. Preferiblemente, la
mezcla se homogeniza a continuación de la adición de una fuente de
grasa o aceite.
Opcionalmente, se puede añadir al concentrado
una solución que contenga cationes divalentes antes del secado o
durante el proceso de secado, de manera que las condiciones no den
como resultado la gelificación del ingrediente durante el
secado.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Como alternativa, se puede añadir una sal en
polvo que contenga cationes divalentes al polvo durante o a
continuación del secado. Opcionalmente, se pueden combinar grasa,
nata, acidulantes o saporíferos en forma de polvo antes del
envasado.
Cuando el polvo seco no se usa inmediatamente,
se envasa. Los envases preferidos incluyen bolsas o depósitos o
sistemas de envasado que posibilitan el almacenamiento ambiente
estable del ingrediente durante hasta e incluyendo dos años.
El ingrediente de queso en polvo se puede
convertir en un queso comestible hidratando y aplicando calor y
mezclando. Se puede usar agitación para facilitar la dispersión del
polvo en la solución. Los ingredientes adicionales que se pueden
añadir incluyen queso, grasa de leche, nata, grasa no láctea o
aceite, polvo de leche desnatada (SMP), polvo de leche entera,
concentrado de proteína de leche (MPC), caseinato, proteína de
leche total (TMP®), concentrado de proteína de suero (WPC), proteína
vegetal, hidrocoloide o polisacárido, saporífero, colorante, sales
de ácidos cítrico y fosfórico y ácidos alimentarios aprobados.
Si se requiere, se puede ajustar el pH de la
mezcla. Un pH final preferido de la mezcla antes de calentarse
(cocinarse) está entre 5,0 y 8,0. Si se desea, antes de la cocción,
se puede añadir cultivo iniciador y permitir que se desarrolle
ácido mediante fermentación. Como alternativa, se puede añadir ácido
directamente. Los acidulantes preferidos son ácido láctico,
glucono-delta-lactona (GDL),
anhídrido láctico (láctido), ácido cítrico, ácido acético y ácido
fosfórico. Si se requiere, se puede añadir base para conseguir el pH
de cocción.
La mezcla se cocina mediante la introducción de
calor. Una temperatura preferida para la formación de un gel es al
menos 30ºC. Una temperatura más preferida es al menos 72ºC. El
tiempo de tratamiento preferido está inversamente relacionado con
la temperatura de tratamiento y es entre 30 segundos y una hora.
Opcionalmente, se puede añadir una sal de calcio
antes de calentar la mezcla.
Opcionalmente, una vez empezado el período de
cocción, el pH se puede ajustar a entre 5,0 y 8,0.
Opcionalmente, la mezcla gelificada se puede
enfriar. Durante o después del enfriamiento, se pueden añadir
ingredientes sensibles al calor a partir de la lista mencionada
anteriormente. Los métodos preferidos de enfriamiento son
intercambiador de calor de superficie raspada, enfriamiento con
camisa de agua o enfriamiento rápido al vacío.
Opcionalmente, el producto de queso se puede
someter a ruptura antes del envasado.
Opcionalmente, se pueden añadir precursores
saporíferos antes de la cocción, después de la cocción o antes del
envasado. Tales precursores saporíferos pueden incluir organismos o
enzimas viables que desarrollan sabores a lo largo del tiempo en el
producto envasado.
La mezcla cocida se envasa. Los bienes envasados
se pueden enfriar adicionalmente en almacenamiento. Las condiciones
de almacenamiento se pueden mantener para permitir que ocurra
maduración y desarrollo del sabor en el producto. El desarrollo del
sabor y la maduración son procesos conocidos en la técnica de
elaboración de queso.
El producto de queso preferiblemente se envasa y
se mantiene en almacenamiento refrigerado antes del uso final.
En una realización alternativa, el ingrediente
de queso seco se coloca en una cocina para queso procesado y se usa
como un ingrediente en la preparación de queso procesado y productos
similares a queso procesado.
En otro aspecto, el ingrediente de queso seco se
puede usar en la formulación de productos dulces, barras
nutricionales y similares. La combinación única de alto contenido en
proteína, con propiedades emulsificantes y de hidratación
potenciadas se puede usar a conveniencia en tales productos en los
que con frecuencia existen cantidades limitadas de agua para
solvatación.
Los ejemplos específicos de realizaciones
preparadas de la invención se encuentran más adelante.
\vskip1.000000\baselineskip
Tres bolsas de 25 kg de concentrado de proteína
de leche comercial (MPC85, ALAPRO^{TM} 4850) se reconstituyeron
en agua a 50ºC hasta el 9% de sólidos totales. La solución
reconstituida se enfrió hasta 10ºC. Después se ajustó el pH de la
solución enfriada hasta 5,85 con solución de ácido láctico al
3%.
La solución MPC85 con pH ajustado enfriada se
pasó a través de una columna que contenía 100 l de resina de
intercambio iónico RHOM y HAAS SR1LNa para reducir la concentración
de calcio. A continuación de la eliminación de al menos el 90% del
calcio, se añadieron 196 kg de nata (40% de grasa) a la solución
MPC85 sometida a intercambio iónico. La proporción de calcio a
proteína de la mezcla fue 3.320 mg/kg (1300 mg/kg en base de polvo
de la Tabla 1). Esto corresponde a una eliminación de
aproximadamente el 90% del calcio que estaba presente en la leche
de partida.
La mezcla se cuajó en frío. Se añadió cuajo
Australian Double Strength en una proporción de cuajo a proteína
del 0,25% al MPC85 carente de calcio y fortificado con nata y se
mantuvo a 10ºC durante 12 horas para que la reacción
progresara.
La mezcla cuajada se evaporó
(50-55ºC) hasta aproximadamente el 40% de sólidos
totales, se homogeneizó y después se secó por pulverización.
\vskip1.000000\baselineskip
La solución cuajada (del ejemplo 1) se calentó
hasta 50ºC y se mantuvo durante 1 hora para asegurar que la
reacción había llegado a la finalización. No se observaron signos de
precipitación o formación de un gel. A una segunda muestra, se
añadió solución de cloruro de calcio en cantidad suficiente para
precipitar la proteína. Al calentar el precipitado en agua caliente
(50ºC) el precipitado se endureció hasta una consistencia de tipo
de mozzarella elástica indicando que el material retenido sometido a
intercambio iónico había experimentado el cuajado suficiente (en el
proceso del ejemplo 1) para formar un gel de queso pero por la
ausencia de suficiente calcio y calor. Cuando se realizó el mismo
ensayo sobre un material retenido sometido a intercambio iónico no
cuajado el precipitado formado era fino, no cohesivo y no poseía una
textura similar a un gel.
\vskip1.000000\baselineskip
Aunque la leche se trata comúnmente con cuajo
como un proceso discontinuo, el cuajado eficaz a temperaturas
elevadas por encima de las que se usan comúnmente en la fabricación
de queso permitirían que se usara un proceso continuo para las
etapas de cuajado, concentración y secado del proceso deseado.
Una solución al 20% p/p de medio comercial de
polvo MPC85 carente de calcio (NZMP 4861) (aproximadamente 12.800
mg de Ca/kg de polvo, es decir, aproximadamente del
50-60% del calcio retirado) se reconstituyó
mezclando el polvo en agua con un agitador de varilla durante 30
minutos a 50ºC. La proporción del calcio a proteína de la solución
fue de 15.100 mg/kg.
Se tomó una muestra de la solución reconstituida
y se añadió rápidamente solución de cloruro de calcio en cantidad
suficiente para precipitar la proteína. El precipitado se lavó
inmediatamente en agua caliente (50ºC). Después del lavado, la
textura del precipitado era fina, no cohesiva y no poseía una
estructura similar a gel.
Al resto de la solución (a 50ºC) se añadió cuajo
Australian Double Strength en una proporción de cuajo a proteína
del 0,25%.
Se tomaron muestras cada 15 segundos durante los
primeros 2 minutos y después cada 5 minutos durante 30 minutos. A
cada muestra, se añadió rápidamente solución de cloruro de calcio en
cantidad suficiente para precipitar la proteína y el precipitado se
lavó inmediatamente en agua caliente (50ºC). La textura de todos los
precipitados después del lavado tenía un carácter similar a gel
elástico firme que indicaba que la proteína se había convertido
rápidamente mediante el cuajo en un estado capaz de formar un
coágulo similar a queso pero por la ausencia de calcio.
Esto demostró que a temperaturas de 50ºC y
concentración de cuajo adecuada, la reacción con la caseína era
rápida y si se retiraba suficiente calcio, las soluciones de
proteína de leche completamente cuajadas no gelificarían a
temperaturas de al menos 50ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Material retenido de leche desnatada
(aproximadamente el 16% de sólidos) que contenía proteína al 85% en
una base seca se usó como fuente a partir del sitio Hautapu de
Fonterra Co-Operative Group Limited. Este material
retenido se diluyó en una proporción 1:1 con agua desmineralizada.
Previamente, 120 l de resina SR1LNa se convirtieron en la forma de
potasio usando cloruro de potasio de calidad farmacéutica
suministrado por Bronson y Jacobs PTY Ltd., Auckland, Nueva
Zelanda. 600 l de material retenido diluido se dividieron en dos
partes de 360 l y 240 l. Se ajustó el pH del lote de 360 l de
material retenido usando ácido cítrico hasta un pH de
aproximadamente 5,9 y se pasó a través de la columna de intercambio
iónico para retirar el calcio y reemplazarlo con potasio. La
solución intercambiada tenía un pH de aproximadamente 6,8. Se
combinaron 120 l de material retenido sometido a intercambio iónico
con 180 l de material retenido no sometido a intercambio iónico para
producir un material retenido con calcio medio, con una proporción
de calcio a proteína de 16.330 mg/kg (que corresponden a 13.500
mg/kg de base de producto en la Tabla 1) y equivale a una
eliminación de aproximadamente el 50% de calcio en la leche de
partida. Este material retenido se trató con calor para
desnaturalizar las proteínas del suero. El tratamiento térmico se
realizó durante aproximadamente 4 min a 120ºC.
Se añadió cuajo a la solución tratada con calor
y después de aproximadamente 30 min a aproximadamente 50ºC, la
solución se evaporó hasta aproximadamente el 20% de sólidos y se
secó por pulverización para producir un polvo. La solución no formó
un gel durante el proceso de concentración evaporativa.
\vskip1.000000\baselineskip
Una muestra del ingrediente de queso en polvo
preparado como se ha descrito en el ejemplo 1 se colocó en
almacenamiento. La estabilidad en almacenamiento del ingrediente,
con respecto al color y los niveles de peróxido, a 30ºC y 40ºC se
estudió a lo largo de 20 semanas. Las diferencias mayores a una
unidad en el índice de blancura son detectables a simple vista. El
ingrediente era estable con respecto al color en almacenamiento 30ºC
pero no era estable cuando se almacenó a 40ºC. Todos los valores de
peróxido (PV) estuvieron por debajo del umbral de detección
sensorial indicando que la grasa en el ingrediente era de buena
calidad. Este ensayo sugiere que el ingrediente se puede almacenar
y enviar a mercados retirados en tiempo y lugar de la fuente de
suministro de leche y usarse dónde y cuándo fuera conveniente en la
preparación de queso.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- 330 g de ingrediente cuajado alto en grasa y bajo en calcio (del Ejemplo 1, Tabla 1) se colocaron en un procesador de alimentos y se añadieron 242 g de agua hirviendo y se agitó a alta velocidad. Sorprendentemente, se formó rápidamente una emulsión similar a queso buena sin separación de grasa que era similar a un fundido de queso procesado.
- 2
- Después de 1 minuto, la mezcla se vertió en un molde y se dejó que se endureciera. Una vez enfriada hasta temperatura ambiente, el gel similar a queso se podía rebanar finamente y fundirse y estirarse de forma similar al queso Mozzarella cuando se calentaba.
Inesperadamente esto demostró que un producto
útil de queso se podría elaborar a partir de un ingrediente cuajado
de proteína de leche, bajo en calcio, sencillamente sólo mediante la
adición de agua y calor.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- 152 g de ingrediente sin grasa, con contenido en calcio medio, cuajado y tratado con calor (del Ejemplo 4, Tabla 1) y 178 g de AMF se colocaron en un procesador de alimentos y se cortaron hasta que formaron una pasta.
- 2
- Se añadieron 242 g de agua hirviendo y se agitó a alta velocidad. En esta etapa se separó la grasa y no se formó fácilmente una emulsión.
- 3
- La mezcla se colocó en un horno de microondas para calentamiento durante 1 minuto en el programa de alta potencia.
- 4
- La mezcla se regresó al procesador de alimentos y se agitó a velocidad alta hasta que se formó una emulsión.
- 5
- La mezcla se vertió en un molde y se dejó que se endureciera.
Una vez enfriado a temperatura ambiente, el
producto similar a queso tenía una textura quebradiza y no se
estiraba cuando se calentaba.
Además de las diferencias de textura en los
bloques de queso, los quesos muestran características de gratinado
diferentes. En comparación con el queso elaborado con el ingrediente
sin grasa, con contenido en calcio medio, cuajado y tratado con
calor (Ejemplo 7), el queso elaborado a partir del ingrediente alto
en grasa, bajo en calcio y cuajado (Ejemplo 6) tenía
características de fusión, elasticidad y formación de burbujas
diferentes.
Los Ejemplos 6 y 7 muestran que se puede
producir un intervalo de productos similares a queso con texturas y
características de fusión variables sin la necesidad de añadir
calcio en la etapa de formación de producto.
\vskip1.000000\baselineskip
A un mezclador/cocina de baja rotura de doble
tornillo Blentech CC45 (Blentech Corporation, Rohnert, Park, CA) se
añadieron cheddar joven molido alto en sólidos (4500 g), cheddar
molido al 40% de FDM (1350 g), cheddar maduro molido (800 g),
mantequilla salada (810 g), polvo cuajado alto en grasa y bajo en
calcio (del Ejemplo 1, Tabla 1) (2350 g), sal (67 g), citrato
trisódico (334 g), fosfato disódico (83 g), agua (1596 g) y ácido
sórbico (11 g). Esta mezcla se combinó sin la aplicación de calor a
130 rpm durante 5 minutos antes de añadir ácido cítrico (48 g). La
mezcla se combinó durante un minuto adicional y la temperatura se
aumentó hasta 87ºC usando inyección de vapor directa a lo largo de
7 minutos. Una vez que se había conseguido la temperatura diana, el
producto caliente se mezcló durante 1 minuto antes de verter la masa
fundida en rebanadas sobre una mesa fría. El producto enfriado
tenía una composición y textura típica de rebanadas de queso
procesado (pH 5,77, humedad del 39,9%).
Sorprendentemente, el ingrediente cuajado,
carente de calcio y que contenía grasa (del Ejemplo 1), se hidrató
rápidamente y se dispersó en la emulsión sin la formación de
gránulos o partículas no disueltas. Por el contrario, los polvos
concentrados de proteína de leche convencionales (polvos de material
retenido) cuando se usan en fundidos de queso procesado se ha
esperado que presenten atributos no deseables de hidratación lenta o
pobre, una renuencia a dispersarse y una propensión a producir un
producto con grumos o partículas pequeñas no incorporadas.
\vskip1.000000\baselineskip
La textura de una pasta para untar de queso
procesado preparada usando un ingrediente de esta invención se
midió y comparó con controles preparados usando un ingrediente de
MPC70 convencional y un MPC70 carente de calcio. La textura se
evaluó midiendo el módulo elástico, G', de una muestra del producto
resultante. El módulo elástico se obtuvo a 0,1 Hz usando un
reómetro analizador de textura TA AR2000 (TA Instruments - Waters
LLC, New Castle, EE.UU.) a 20ºC usando el método descrito por Lee
S. K. y Klostermeyer H., Lebensm.-Wiss.
U-Technol., 34, 288-292 (2001).
(Una descripción de módulo elástico se detalla en Ferry (Ferry, J.
D., (Ed.), Viscoelastic Properties of Polymers, 3ª ed. Nueva York.
John Wiley & Sons, 1980)). Las observaciones de firmeza del gel
fueron determinaciones replicadas tomadas a partir de muestras
diferentes tomadas del mismo lote de producto (recipientes
diferentes).
Los polvos concentrados de proteína se
prepararon a partir de leche desnatada que no contenía grasa
añadida.
El control 1 se preparó usando un concentrado de
proteína de leche al 70% convencional (ALAPRO 4700).
El control 2 se preparó usando un concentrado de
proteína de leche al 70% carente de calcio, el Ingrediente 1 era un
proteinato de leche preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 donde el
contenido en proteína era el 70%, el Ingrediente 2 era similar al
Ingrediente 1 excepto en que al Ingrediente 2 se proporcionó el
tratamiento térmico del Ejemplo 4.
Los ingredientes de proteína usados tenían las
composiciones mostradas en la Tabla 2.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
Las muestras de pasta para untar se prepararon
usando las formulaciones de la Tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las pastas para untar se prepararon usando un
mezclador cocina de 2 l de capacidad Vorwerk Thermomix TM 21
(Vorwerk Australia Pty. Ltd., Granville, N.S.W., Australia).
El ingrediente de proteína, por ejemplo MPC70
(un polvo concentrado de proteína de leche al 70% de proteína (en
base seca) (ALAPRO 4700, Fonterra Co-operative Group
Limited, Auckland) se hidrató en solución salina (13,28 g de
citrato trisódico (Jungbunzlauer GmbH, Perhofen, Austria), 3,35 g de
ácido cítrico (Jungbunzlauer GmbH, Perhofen, Austria), 6,0 g de
cloruro de sodio (Pacific Salt, Christchurch, Nueva Zelanda) y 200 g
de agua). La mezcla se hidrató durante una noche a 4ºC.
Se calentó aceite de soja (AMCO, Goodman
Fielder, Auckland, Nueva Zelanda) durante 1 min a una temperatura
ajustada a 100 y a una velocidad ajustada a 1 (esto llevó a la
temperatura del aceite a 60ºC).
Al aceite se añadieron el MPC70 hidratado,
lactosa y el agua restante (97,6 g). La mezcla se cocinó a una
temperatura ajustada a 85ºC durante 7 min a una velocidad ajustada a
4 (2000 rpm). Al final de cada minuto, la velocidad se ajustó a
"Turbo" (12.000 rpm) durante 3 s para mezclar vigorosamente la
emulsión, así como para evitar que la emulsión se quemara y se
adhiriera a la pared del horno. La emulsión caliente se vertió en
recipientes de plástico tapados a rosca, se invirtió y después se
almacenó a 4ºC. El pH final de la pasta para untar fue 5,75 \pm
0,05.
La textura de la emulsión almacenada se midió a
1 semana de edad usando un analizador de textura TA AR2000 (TA
Instruments - Waters LLC, New Castle, EE.UU.). Las condiciones del
módulo elástico oscilatorio de tensión pequeña (medición de G')
fueron 20ºC, 0,1 Hz y tensión de 0,005.
Las pastas para untar tenían una composición
nominal de humedad al 51,0%, grasa al 31,4%, proteína al 10,0%,
lactosa al 5,9% y el restante 1,7% de otros.
Las texturas de las pastas para untar medidas
como G' se muestran en la Tabla 4.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los ingredientes de esta invención produjeron
texturas de pasta para untar mejoradas (firmeza) en comparación con
los controles no tratados.
\vskip1.000000\baselineskip
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Claims (25)
1. Un proceso para preparar un ingrediente
concentrado de proteína de leche que comprende las etapas de:
- \quad
- proporcionar una solución que tiene una proteína de leche que contiene kappa-caseína que es un material retenido de ultrafiltración,
- \quad
- ajustar el contenido en iones divalentes de dicha solución de proteína a un nivel predeterminado, en el cual no se forma gel considerable después del tratamiento con una enzima de coagulación de la leche, mediante intercambio catiónico usando un intercambiador catiónico de calidad alimentaria para reemplazar calcio y magnesio por sodio o potasio,
- \quad
- añadir una enzima de coagulación de la leche de calidad alimentaria en condiciones de reacción apropiadas para convertir dicha kappa-caseína en para-kappa-caseína mientras se mantiene una solución,
- \quad
- desactivar o retirar dicha enzima para finalizar dicha conversión, y
- \quad
- concentrar dicha solución.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que otras proteínas se añaden o
están presentes en dicha solución de proteína de leche.
3. El proceso de la reivindicación 2, en el que
dichas otras proteínas se añaden a dicha solución de proteína de
leche antes de ajustar dicho contenido en iones divalentes.
4. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicha enzima de calidad
alimentaria es cuajo.
5. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho contenido en iones
divalentes se reduce en al menos el 25% del que está presente en la
leche desnatada.
6. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho contenido en iones
divalentes se reduce en al menos el 30, el 40, el 50, el 60, el 70,
el 80, el 90 o el 100% del que está presente en la leche
desnatada.
7. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicha
kappa-caseína se convierte en
para-kappa-caseína a un pH en el
intervalo de 4,5 a 7,5 a una temperatura en el intervalo de 0 a
70ºC.
8. El proceso de la reivindicación 7, en el que
dicha conversión es a una temperatura de 10, 20, 30, 40, 50 ó
60ºC.
9. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que se añade grasa o aceite
comestible a dicha solución de proteína de leche.
10. El proceso de la reivindicación 9, en el que
dicha grasa es nata.
11. El proceso de la reivindicación 9, en el que
dicha grasa es grasa de leche.
12. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicha proteína de leche se
elabora a partir de leche entera.
13. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, realizado como un proceso
discontinuo.
14. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, realizado como un proceso continuo.
15. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, realizado como una combinación de un
proceso discontinuo y uno continuo.
16. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye la etapa adicional de
calentar dicha solución concentrada para formar un queso
procesado.
17. El proceso de la reivindicación 16, que
incluye la etapa de combinar dicha solución concentrada con
ingredientes de elaboración de queso antes de o durante dicha etapa
de calentamiento.
18. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, que incluye la etapa adicional de secar
dicha solución de proteína de leche concentrada.
19. El proceso de la reivindicación 18 que
incluye la etapa adicional de rehidratar dicha solución seca con
agua caliente y mezclarla para formar un queso.
20. El proceso de la reivindicación 19, en el
que dicho agua se calienta antes de la mezcla.
21. El proceso de la reivindicación 19, en el
que dicho agua se calienta durante o después de la mezcla.
22. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 21 en el que dicho agua se calienta hasta
entre 30ºC y 100ºC.
23. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 22 en el que dicho agua de rehidratación
contiene calcio.
24. El proceso de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que incluyen la etapa preliminar de
someter una leche a ultrafiltración y recuperar el material
retenido de proteína de leche formado de ese modo.
25. El proceso de la reivindicación 24 en el que
dicha ultrafiltración incluye diafiltración.
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