FI63663C - Foerfarande foer framstaellning av proteinkoncentrat foer laogkalorimargarin - Google Patents

Description

Γαΐ KUULUTUSJULKAISU , , , , 7 LBJ (11) utlAggNINOSSKRIFT 6 3 663 ^ (51) Kv.ik.3/Mt.a.3 A 23 J 1/20 SUOMI—FINLAND (21) iWttih.k*rw*-p.t«K»n*ic«a** 783567 (22) HtkMnliptWI — AittOkninpdK 22.11.78 ' * (23) Alkupttvft—>GIWgh«ad«g 22.11.78 (41) Tullut Julkbulul — iIMt off«ncH| 2U. 05.79 PMMttt· J* fkl«frih«JlttU· Nthtivik»!panon Ja kwiLJulkalaun prm.— ratant· och rtffotwrttyralMn v ' Anrtlun utltgd och utljfcrlten publlcuratf 29.0i+. 83 (32)(33)(31) FYydatty acuolkaut—Bagird prlorftac 23.11.77

Ruotsi-Sverige(SE) 771327^-^

Toteennäytetty-Styrkt (71) Mjölkcentralen Aria, ekonomisk förening, Fack, S-l+02 20 Göteborg, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Kurt Wallgren, Göteborg, Tage Nilsson, Göteborg, Ruotsi-Sverige(SE) .(7^) Berggren Oy Ab (5^) Menetelmä valkuaistiivisteen valmistamiseksi vähäkalorista margariinia varten - Förfarande för framställning av proteinkoncentrat för lägkalor imargar in

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä valkuaistiivisteen valmistamiseksi sentyyppistä vähäkalorista margariinia varten, jolla on pieni kaloriarvo ja suuri valkuaispitoisuus. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on menetelmä, jolla kuoritusta maidosta valmistetaan valkuaistiivistettä, jota myöhemmin käytetään ns. vähäkalori-sen margariinin valmistukseen, jonka rasvapitoisuus on 35-60 %.

Ennestään tunnetaan menetelmä, jolla valmistetaan vesi-öljyssä-tyyppistä, vähäkalorista margariinia ja jossa vesifaasi saatetaan emulgoitumaan rasvafaasiin ja jossa vesifaasi on valmistettu voin ja/tai voiöljyn valmistuksesta peräisin olevan kirnumaidon valkuais-tiivisteestä. Tällaisella kirnumaidon valkuaistiivisteellä on hyvät vettä sitovat ja emulgoivat ominaisuudet, ja se sopii erittäin hyvin vähäkalorisen margariinin valmistukseen. Kirnumaidon saanti on kuitenkin suhteellisen rajoitettua, kun taas kuoritun maidon saanti on melko hyvää. Sen tähden on toivomuksena ollut voida valmistaa runsasvalkuaista, vähäkalorista margariinia, jonka valkuaistiivis-te on saatu kuoritusta maidosta.

2 63663

Ennestään tunnetaan myös vähäkalorisen margariinin valmistusmenetelmä, jossa vesifaasi valmistetaan käyttämällä kuorittua maitoa lähtöaineena ja jossa valkuainen on maitokaseiinia, joka on valmistettu hapolla saostamalla, ja jossa suljetussa jäähdytys- ja kiteytysjärjestelmässä vesifaasi dispergoidaan rasvafaasiin määränä korkeintaan 60 % vesifaasia 40 %:ssa rasvafaasia lämpötilassa, jossa rasva alkaa kiteytyä, niin että saadaan vesi-öljyssä-tyyppinen emulsio. Ennen vesifaasin dispergointia rasvafaasiin valkuaista pidetään 65-80°C:n lämpötilassa 10-30 minuutin ajan.

Ennestään tunnetulla menetelmällä on tiettyjä haittoja, jotka pääasiassa johtuvat vaikeudessa saada stabiili emulsio käytettäessä niinkin korkeaa vesifaasipitoisuutta kuin 60 % sekä vaikeudesta saada mikrobiologisesti kestävä tuote. Tunnetussa menetelmässä pidetään tarpeellisena pitää pH-arvoa melko alhaisena ja korkeintaan arvossa 6. Pastöroinnin on tapahduttava korkeassa lämpötilassa pitkän ajan kuluessa, jotta saataisiin tuote, joka on riittävän stabiili ja jossa ei tapahdu huomattavia mikrobiologisia muutoksia. Valkuaisten saostuminen lähtöaineesta tapahtuu pakostakin aikaa vievässä vaiheessa happoja lisäämällä. Jotta mahdollistettaisiin vesifaasin emulgointi rasvafaasiin, on rasvafaasi jäähdytettävä ennen molempien faasien sekoittamista toisiinsa. Vesifaasin valmistuksessa lisätään mine-raalihappoja ja orgaanisia happoja, joilla vaikutetaan valkuaistii-visteen koostumukseen. Nämä kemikaalit on sen jälkeen pestävä pois kalliissa ja mutkikkaassa vaiheessa, ennen kuin valkuaistiiviste voidaan lisätä rasvafaasiin. Suuri osa ns. heravalkuaisista menee myös hukkaan, koska näitä ei voida saostaa pelkästään tavanomaisen hapetuksen avulla.

Tunnetaan myös menetelmä, jossa valkuaistiivistettä valmistetaan kuoritusta maidosta ja jolloin maitoraaka-aine hapatetaan pH-arvoon 5,1-5,8 ja sille suoritetaan kalvosuodatus, minkä jälkeen valkuais-tiivisteelle suoritetaan erityinen lämpökäsittely. Kalvosuodatuksen avulla saadaan talteen suhteellisen suuri osa heravalkuaisesta, jota ei voida saostaa hapatuksella. Näin talteenotetut heravalkuaiset parantavat valkuaistiivisteen laatua, jolloin se saa entistä paremman vedenpidätys- ja emulsiokyvyn. Kalvoprosessi edellyttää kuitenkin erityisen laitteiston käyttöä, mikä voi tulla melko kalliiksi.

Valkuaistiivisteitä vähäkalorisia margariineja varten, joilla on suuri 3 63663 valkuaispitoisuus/ voidaan valmistaa myös erilaisista kaseiineista, mutta tällöin syntyy ensisijaisesti makuvirheiden, esim. liiman maun aiheuttamia ongelmia.

Toinen mahdollinen valkuaisraaka-aine voisi olla kvarkki. Tätä tuotetta on kuitenkin vaikea valmistaa, niin että sillä olisi riittävän suuri KA-pitoisuus (kuiva-ainepitoisuus) ja valkuaispitoisuus. Tavallinen kvarkki on lisäksi vaikeasti käsiteltävä tuote, joka aiheuttaa vaikeuksia separoinnissa, pumppauksessa ja jäähdytyksessä. Tämä pätee erityisesti niihin pitkiin käyttöaikoihin, joita kevytmargarii-nin teollinen tuotanto vaatii.

Kvarkki sisältää lisäksi useita lisättyjä ja muita bakteereja, jotka vaikuttavat kielteisesti bakteriologiseen laatuun ja kestävyyteen ja jotka varastoinnin aikana luovuttavat proteinaaseja. Tämä on erityisen silmiinpistävää jäähdytysvarastoinnissa ja sekä valkuaistii-vistettä (kvarkkia) että valmista tuotetta (vähäkalorista margariinia) sulatettaessa. Lisäksi kvarkki sisältää juoksute-entsyymiä.

Nämä bakteriellit ja muut entsyymit aiheuttavat makuvirheitä, kuten esim. juuston makua.

Keksinnön perustana on sen tähden ollut ongelma pyrkiä saamaan aikaan menetelmä, jolla valmistetaan kuoritusta maidosta valkuaistiivis-tettä, joka sopii käytettäväksi vesi-öljyssä-tyyppisen, vähäkalori-sen margariinin seuraavaan valmistukseen. Menetelmässä on poistettu edellä mainitut ongelmat ja valkuaistiiviste voidaan siis valmistaa kuoritusta maidosta suorittamatta sille kalvosuodatusta ja pastöroimatta sitä 65-80°C:n korkeassa lämpötilassa pitkän ajan kuluessa. Menetelmässä ei tarvitse lisätä mineraalihappoja eikä orgaanisia happoja, jotka on pestävä pois, ennen kuin valkuaistiivistettä käytetään vähäkalorisen margariinin valmistukseen. Kun tarkoituksena on saada vähäkalorisen margariinin valmistukseen sopiva valkuaistii-r viste, on ongelmina lisäksi viskositeetin alentaminen separoinnin ja käsittelyn yhteydessä, vedensitomiskyvyn ja emulgointikyvyn säätö, KA-pitoisuuden ja valkuaispitoisuuden lisääminen, bakteeripitoisuuden alentaminen sekä sellaisten entsyymien toimimattomiksi tekeminen, jotka voivat muun muassa aiheuttaa makuvikoja.

Jotta voitaisiin poistaa nämä eri valkuaisraaka-aineisiin liittyvät epäkohdat ja alentaa viskositeettia separoinnin ja käsittelyn yhtey- 4 63663 dessä, säätää vedensitomis- ja emulgointikykyä, nostaa KA-pitoisuutta ja valkuaispitoisuutta, alentaa bakteeripitoisuutta ja tehdä entsyymit toimimattomiksi, tuotetta lämpökäsitellään tässä menetelmässä, sen jälkeen kun se on hapatettu pH-arvoon n. 4-5. Tämä tapahtuu niin korkeassa lämpötilassa kuin valkuainen kestää menettämättä vedensitomis- ja emulgointikykyään. Riittävän voimakkaan lämpökäsittelyn mahdollistamiseksi hapatettu maito pidetään 35-55°C:n tai edullisesti 52-55°C:n lämpötilassa määrätyn ajan verran (vähintään 15 minuuttia), muun muassa jotta kalsium erottuu kaseiinista. Tämä pitoaika saadaan aikaan pitokennoissa tai pitosäiliöissä. Maitoon sulkeutuneen ja vapaan kaasun takia muodostuu vaahtoa, kun tuote paisuu pitokennoissa tai pitosäiliöissä. Maidon valkuainen vedetään tällöin flotaation vaikutuksesta ylös vaahtoon ja dehydratoidaan osittain. Tämä aiheuttaa rakeiden muodostumista ja vedensitomis- ja emulgointikyvyn pienenemistä seuraavassa lämpökäsittelyssä ja separoinnissa. Tätä vaahdon muodostumista voidaan estää eri tavoin, kuten esimerkiksi ylläpitämällä pitokennossa ylipainetta tai käyttämällä bakteeriviljelmiä, jotka antavat pienen kaasupitoisuuden, esimerkiksi raejuusto- tai Cheddarjuustoviljelmää. Lisäksi prosessissa on minimoitava ilman muodostuminen pitoaikaan asti 35-55°C:ssa.

Vaahdon muodostuminen voidaan myös estää käyttämällä sopivaa vaahdon-estoainetta, esimerkiksi lesitiiniä.

Tämän käsittelyn jälkeen 35-55°C:ssa maito kuumennetaan niin korkeaan lämpötilaan kuin valkuainen kestää, sopivasti 6O-80°C: seen. Tämän yhdistetyn lämpötilakäsittelyn avulla 35-55°C:ssa ja sen jälkeen 6O-80°C:ssa pH-alueella 4-5 saadaan entsyymit ja bakteerit halutulla tavalla tehtyä tehottomiksi ja saavutetaan valkuaisen vettä sitovan ja emulgoivan kyvyn säätö. Lämpökäsittelyn jälkeen valkuainen erotetaan haluttuun KA-pitoisuuteen ja valkuaispitoisuuteen, jolloin valkuaisella on haluttu vedensitomis- ja emulgointikyky.

Keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluu kahdeksan peräkkäistä vaihetta, jotka sopivasti suoritetaan peräkkäin. Keksintöä selitetään nyt lähemmin näiden kahdeksan vaiheen suhteen.

Vaihe 1. Kuorittuun maitoraaka-aineeseen lisätään mahdollisesti valkuaista, kuten heravalkuaista tai rekonstituoitua maitojauhetta, ja siihen voidaan myös lisätä suoloja, kuten sitraattia tai fosfaattia

II

5 63663 valkuaisen stabiloimiseksi ja/tai maidon kausivaihtelujen vaikutusten eliminoimiseksi.

Vaihe 2. Kuoritulle maidolle suoritetaan pastöroiva lämpökäsittely, joka voi tapahtua 72°C:n lämpötilasta 15 sekunnin ajan erittäin korkeaan lämpötilaan vastaavalla lämpötila/aikasuhteella riippuen kaudesta ja saantovaatimuksesta.

Vaihe 3. Kuorittuun maitoon lisätään edullisesti hieman juuston-juoksutinta valkuaishiukkasten stabiloimiseksi. Sopiva juustonjuok-suttimen lisäysmäärä on 5-40 ml/1000 litraa kuorittua maitoa.

Vaihe 4. Kuorittu maito hapatetaan tässä vaiheessa sopivassa lämpötilassa kaasua muodostamattoman hapon avulla, joka ei siis hapatuksen aikana muodosta hiilidioksidia eikä muuta kaasua. Hapatus tapahtuu sopivasti pH-arvoon 4-5.

Vaihe 5. Hapatettu maito lämmitetään ensimmäisessä lämpövaiheessa lämpötilaan 35-55°C tai edullisesti 52-55°C ja pidetään tässä lämpötilassa vähintään 15 minuuttia. Ylempää lämpötilarajaa lähellä olevissa lämpötiloissa voidaan käyttää mainittua lyhyttä pitoaikaa, mutta alempaa rajaa lähellä olevissa lämpötiloissa on käytettävä pidempiä pitoaikoja. Lämpökäsittely tapahtuu sopivasti lämmönvaihti-messa, jossa lämpöväliaineen ja tuotteen välinen lämpötilaero on mahdollisimman pieni. Kuoritun maidon tämän lämpökäsittelyn avulla saos-tettu valkuainen saa sopivan konsistenssin, jotta se voidaan erottaa tai saostaa muulla tavoin, ja lämpökäsittely antaa valkuaiselle hyvät vettä sitovat ja emulgoivat ominaisuudet.

Vaihe 6. Vaiheessa 5 käytetty lämpötila on melko alhainen mahdollistaakseen erotuksen, niin että valkuaistiivisteelle saadaan riittävän suuri KA-pitoisuus ja jotta bakteeripitoisuus olisi riittävän alhainen ja esiintyvät entsyymit olisivat tehottomia. Tämän vuoksi kuoritun maidon lämpötilaa nostetaan hetkellisesti 6O-80°C:seen tai edullisesti 65-70°C:seen. Saavutettua, korkeaa lämpötilaa on pidettävä yllä mahdollisimman lyhyen ajan. Lämpötilan nosto voi sopivasti tapahtua ruiskuttamalla höyryä joko suoraan kuorittuun maitoon tai sitä putkea kohti, jossa kuorittua maitoa kuljetetaan paikalta, jossa sille suoritettiin vaiheen 5 mukainen pitkäaikainen lämpötila-käsittely. On tärkeää, että mainittua lämpötilaa 6O-80OC pidetään 6 63663 yllä vain hetkellisesti, koska valkuaista palaa muuten kiinni laitteistoon ja samalla valkuainen menettää vedensitomiskykynsä ja siinä muodostuu rakeita tms., jotka vaikeuttavatvalkuaistiivisteen seuraa-vaa tiivistystä. Toisaalta on tärkeää, että kuoritulle maidolle annetaan kohotettu lämpötila tässä toisessa lämpötilavaiheessa, koska tämä alentaa viskositeettia ja helpottaa niin ollen tiivistystä ja koska on osoittautunut, että tällä toisella lämpötilakäsittelyllä voidaan estää tai poistaa ei-toivotun juuston maun syntyminen.

Vaihe 7. Suoraan vaiheen 6 mukaiseen hetkelliseen lämpötilan korotukseen liittyen valkuainen tiivistetään mahdollisimman nopeasti, sopivasti separoimalla. Tällöin saadaan 20-24 %:inen valkuaistiiviste, joka pääasiassa sisältää kaseiinia, mutta myös jonkin verran hera-valkuaista. Näin valmistetulla valkuaistiivisteellä on todettu olevan hyvä vettä sitova ja emulgoiva kyky, ja se sopii hyvin vesi-öljyssä-tyyppisen vähäkalorisen margariinin valmistukseen.

Vaihe 8. Kuten jo aiemmin mainittiin, on kuoritusta maidosta saatu valkuaistiiviste hyvin herkkää lämpötilalle, ja jos lämpötila pysyy samana, valkuaisesta tulee nopeasti rakeista, se menettää vedensitomiskykynsä ja luovuttaa heraa. Sen tähden on tärkeää, että valkuaistiiviste välittömästi separoinnin jälkeen jäähdytetään alle 8°C:n lämpötilaan. Valkuaistiiviste on käytettävä mahdollisimman nopeasti vähäkalorisen margariinin valmistukseen, mutta alle 8°C:n lämpötilassa valkuaista voidaan haitatta varastoida pari kolme päivää.

Tuoreen kuoritun maidon käytön sijasta voidaan keksinnön mukaista menetelmää soveltaa myös käyttämällä kuorittua maitojauhetta, joka tavalliseen tapaan liuotetaan veteen ja jolle sen jälkeen suoritetaan yllä vaiheissa 1-8 kuvattu käsittely. Kuoritusta maitojauheesta valmistettu valkuaistiiviste antaa yhtä hyvän tuloksen kuin tuoreesta kuoritusta maidosta valmistettu valkuaistiiviste.

Tarpeen vaatiessa ja jos niin sopivaksi katsotaan voidaan yllä kuvatun menetelmän mukaisesti kuoritusta maidosta valmistettu valkuaistiiviste sekoittaa myös sopivaan kirnumaitovalkuaistiivisteeseen vähäkalorisen margariinin seuraavan valmistuksen aikana.

Yllä selitettyä valmistusmenetelmää voidaan kaaviollisesti havainnollistaa, kuten oheisessa juoksukaaviossa on esitetty.

II

7 63663

Keksintöä selitetään nyt muutamien suoritusesimerkkien avulla. Esimerkki I

4500 litraa kuorittua maitoa lämmitettiin hetkellisesti 87°C:seen ja jäähdytettiin 20°C:seen. Sen jälkeen lisättiin 0,7 % cottage-cheese-happoa (raejuustohappoa) ja 90 ml juoksutinta. Koagulaatti rikkoutui pH-arvossa 4,6 ja lämmitettiin sen jälkeen 55c»C:seen ja pidettiin tässä lämpötilassa 30 minuuttia. Sen jälkeen maito siirrettiin kvarkkiseparaattoriin positiivisen säädettävän pumpun avulla. Välittömästi ennen separointia maidon lämpötila nostettiin suoralla höyryllä 68°C:seen. Maito ei tässä tapauksessa kestänyt korkeampaa lämpötilaa ilman rakeiden muodostumista ja menettämättä vedensitomis-kykyään. Kun oli suoritettu konsentroiminen valkuaispitoisuuteen 20-24 % valkuaista, valkuaistiiviste varastoitiin lämpötilassa, joka vaihteli välillä 4-8°C.

Saadulla valkuaistiivisteellä osoittautui olevan tasainen ja sileä konsistenssi ilman kovia paakkuja. Sillä todettiin olevan hyvä vedensitomiskyky, ja se sopi hyvin kyseisentyyppisen, vähäkalorisen margariinin valmistukseen, jonka valkuaispitoisuus on suuri ja rasvapitoisuus n. 40 %.

Esimerkki II

450 kg kuorittua maitojauhetta rekonstituoitiin 1550 litralla vettä ja sai turvota 7°C:ssa 24 tunnin ajan. Sen jälkeen lisättiin vielä 2500 litraa vettä, ja maitoa käsiteltiin välittömästi tämän jälkeen samalla tavoin kuin esimerkissä I.

Saadulla valkuaistiivisteellä oli sileä konsistenssi ilman kovia paakkuja, ja sen vedensitomiskyky oli hyvä.

Esimerkki III

20 kg heravalkuaisjauhetta, jonka valkuaispitoisuus oli 65 %, liuotettiin 50 litraan kuorittua maitoa ja sai turvota 7°C:ssa 24 tunnin ajan, minkä jälkeen se lisättiin 4450 kg:aan kuorittua maitoa. Kuorittua maitoseosta käsiteltiin esimerkin I tavoin paitsi, että kuoritun maitoseoksen lämpötila nostettiin välittömästi ennen separointia 78°C:seen suoralla höyryllä. Tässä tapauksessa maidon todettiin kestävän tämän korkean lämpötilan.

8 63663 Tässäkin tapauksessa saatiin valkuaistiiviste, jonka vedensitomis-kyky oli hyvä ja joka ei sisältänyt kovia paakkuja.

Esimerkki IV

4500 litraan kuorittua maitoa lisättiin 3 kg binatriumvetyfosfaattia ja 3 kg natriumnitraattia. Sen jälkeen maitoa käsiteltiin samalla tavoin kuin esimerkissä I paitsi, että maidon lämpötila nostettiin välittömästi ennen separointia 80°C:seen suoralla höyryllä.

Kaikissa esimerkeissä valkuaistiivisteellä oli tasainen ja sileä koostumus ilman kovia paakkuja ja vedensitomiskyky oli hyvä. Valkuaistiiviste sopi hyvin vähäkalorisen margariinin valmistukseen. Kun keksinnön mukaisesta valkuaistiivisteestä valmistettuja vähäkalorisia margariineja analysoitiin ja arvosteltiin, näiden todettiin olevan täysin samanarvoisia sellaisen vähäkalorisen margariinin kanssa, joka oli valmistettu kirnumaitovalkuaistiivisteestä kuten hakijan aiemmassa FI-patenttijulkaisussa 56478 on kuvattu.

Claims (8)

1. 63663 9
2. 1. Menetelmä, jolla kuoritusta maidosta valmistetaan valkuais-tiivistettä, jota myöhemmin käytetään vesi-öljyssä-tyyppisen, vähä-kalorisen margariinin valmistukseen, jolla on alhainen kaloriarvo ja suuri valkuaispitoisuus, tunnettu siitä, että kuorittua maitoa tai kuoritun maitojauheen vesiliuosta tai näiden raaka-aineiden seosta hapatetaan bakteriologisesti pH-arvoon 4-5, hapatettu maito lämmitetään ensimmäisessä lämmitysvaiheessa 35-55°C:seen ja pidetään tässä lämpötilassa vähintään 15 minuutin ajan, hapatetun maidon lämpötila nostetaan sen jälkeen toisessa lämmitysvaiheessa nopeasti korkeintaan 60-80°C: seen, valkuainen konsentroidaan välittömästi tämän lämpötilan kohottamisen jälkeen nopealla separoinnilla, ja valkuaistiiviste jäähdytetään välittömästi separoinnin jälkeen alle 8°C:n lämpötilaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuorittuun maitoon tai kuorittuun maitoseokseen lisätään välittömästi ennen hapatusta 5-40 ml juustonjuoksutinta/ 1000 litraa maitoa tai maitoseosta.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että maidolle annetaan ensimmäisen lämpötilavaiheen aikana edullisesti 52-55°C:n lämpötila.
5. 4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen lämpötilavaiheen lämpötilan nousu saadaan aikaan suihkuttamalla vesihöyryä joko suoraan kuorittuun maitoon tai putkea tai sentapaista vasten, jonka läpi kuorittua maitoa kuljetetaan.
6. 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapatetulle maidolle annetaan toisessa lämpötilakäsittelyssä edullisesti 65-70°C:n lämpötila. 1 Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuorittuun maitoon lisätään lesitiiniä vaahdon muodostuksen estämiseksi 35-55°C:seen tapahtuvassa lämpötilakäsittelyssä . 10 6 36 6 3
7. 7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuorittuun maitoon lisätään ennen lämpökäsittelyä heravalkuaista.
8. 8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuorittuun maitoon lisätään ennen läm-pötilakäsittelyä suoloja kuten sitraattia tai fosfaattia valkuaisen stabiloimiseksi ja/tai kausivaihtelujen vaikutuksen estämiseksi.