KR20100051028A

KR20100051028A - 저장-안정성 농축 액상유 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100051028A
Application number: KR1020090106317A
Authority: KR
Inventors: 제니퍼 루이스 키멜
Original assignee: 크래프트 푸드 글로벌 브랜드 엘엘씨.
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2010-05-14
Also published as: US9055752B2; EP2183976A2; CA2683535A1; CN101911975B; US20100112128A1; ES2543725T3; RU2421005C1; CN101911975A; EP2183976B1; EP2183976A3; JP4917639B2; JP2010110323A; KR101788313B1; CA2683535C; BRPI0904313A2

Abstract

개선된 향미, 색 및 식감을 갖는 저장-안정성 농축 유제품, 예컨대 농축 우유 및 그의 제조 방법이 제공된다. 방법은 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 카제인을 유장에 실질적으로 가교시킬 수도 있는 어떠한 열 처리도 배제하며, 감소된 양의 유장 및 락토스를 갖는 안정한 농축 액상유를 제조하기 위해 바람직하게는 정밀여과를 사용한다. 얻어진 제품은 살균 수치 F_o가 5 이상이고, 또한 고온 살균 중에 겔화 및 갈색화에 저항성를 갖고, 장기간의 저장 기간 동안에 겔화에 저항성을 갖는다.

농축 액상 유제품, 정밀여과, 정용여과, 저장 안정성

Description

저장-안정성 농축 액상유 및 그의 제조 방법{SHELF-STABLE CONCENTRATED DAIRY LIQUIDS AND METHODS OF FORMING THEREOF}

본 발명은 농축 액상유 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 본 발명은 비-겔화, 비-갈색화의, 감각이 좋은 농축 액상유, 예컨대 고갈된 수준의 유장 단백질 및 락토스를 갖는 농축 우유에 관한 것이다.

우유와 같은 액상 유제품은 그들의 안정성을 증가시키기 위해 열 처리될 수 있다. 유감스럽게도, 우유의 열 처리는 가공 기간 또는 장기간의 저장 기간 동안에 종종 색 변화 및/또는 겔화를 일으킨다. 예를 들어, 고온으로 가열된 우유 내의 락토스는 단백질과 상호작용되는 경향이 있고 그 결과 눈에 거슬리는 갈색이 생긴다. 이러한 좋지 못한 상태는 종종 갈변 또는 갈색화 또는 말라이드(Mallaird) 반응이라 일컬어진다. 다른 한편으로, 겔화는 완전히 이해되지 않지만, 문헌에 따르면 특정한 상태하에서 유장 및 카제인 단백질에 의해 형성된 3-차원 단백질 기질로서 겔이 형성될 수 있음을 시사하고 있다. 예를 들어 문헌 [Datta et al., "Age Gelation of UHT Milk - A Review, "Trans.IChemE, Vol. 79, PartC, 197-210 (2001)] 참조. 겔화 및 갈색화 양쪽 모두는 좋지 않은 감각 특성을 부여하기 때문 에 우유에서 바람직하지 못하다.

우유의 농축은 소량을 저장 및 운반하는 것을 가능하게 하기 때문에 종종 바람직하고, 이에 의해 저장 및 적재 비용을 낮출 수 있고 더욱 효율적인 방식으로 우유를 포장하고 사용하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 우유의 농축은 겔화 및 갈색화와 같은 더욱 현저한 문제점을 발생시키기 때문에, 감각이 좋은 고농축 우유의 제조가 어려울 수 있다. 예를 들어, 적어도 3배(3X)로 농축된 우유는 열 처리 동안에 단백질 겔화 및 갈색화를 겪는 경향이 더욱 크다. 추가로, 이러한 농축 우유는 제품이 숙성할 때 시간 경과에 따라 분리되고 겔을 형성하는 경향이 더욱 크고, 이에 의해 제품의 유용한 저장 수명이 제한된다. 그 결과, 농축 우유는 일반적으로 약 25 ％ 미만의 총 고형물 농도, 약 7％ 미만의 단백질 수준 및 약 6개월 미만의 저장 수명으로 제한된다.

농축 우유를 제조하는 전형적인 방법은 우유의 농축과 조합된 다수의 가열 단계를 포함한다. 예를 들어, 농축 우유를 제조하기 위해 사용되는 한가지 일반적인 방법은, 먼저 우유를 고형물 대 지방의 원하는 비율까지 표준화한 다음 우유를 예비가열하여 우유 카제인이 이후의 살균 중에 응결될 위험을 감소시키는 것을 포함한다. 이 방법에서, 예비가열은 살균 이전에 저장하는 동안 응결이 일어날 위험을 감소시키고, 초기 미생물 부하를 더욱 감소시킬 수도 있다. 이어서, 예비가열된 우유를 증발, 한외여과 또는 기타 적절한 방법에 의하여 원하는 농도까지 농축한다. 우유를 균질화하고, 냉각하고, 재표준화하고 포장할 수 있다. 추가로, 고온에서 또는 저장 기간 동안에 발생할 수도 있는 우유의 응결 위험을 감소시키는 것을 돕기 위하여 안정화제 염을 첨가할 수도 있다. 포장 이전 또는 포장 후에, 제품을 살균한다. 살균은 보통 비교적 저온에서 비교적 장기간 (예를 들어, 약 90 ℃ 내지 약 120 ℃에서 약 5 내지 약 30분) 또는 비교적 고온에서 비교적 단시간 (예를 들어, 약 135 ℃ 또는 그 이상에서 수 초 동안) 수행하는 것을 포함한다.

농축 우유를 제조하기 위한 다양한 접근법이 문헌에 기재되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 2,860,057 (Wilcox)는 농축 후에 예비가열, 저온살균 및 고온 단기간 살균을 사용하여 농축 우유를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 윌콕스(Wilcox)는 농축 단계 이전에 약 115 ℃ (240 ℉)에서 약 2분 동안 예비가열하고, 농축 단계 후에 93 ℃ (200 ℉)에서 약 5분 동안 예열하고, 약 127 ℃ 내지 132 ℃ (261 내지 270 ℉)에서 1 내지 3분 동안 살균하는 것을 사용하여 약 26％ 고형물까지 우유를 농축하는 것을 교시하고 있다.

미국 특허 공개번호 2003/0054079 A1 (2003년 3월 20일)(Reaves)는 일반적으로 30 내지 45％ 무지방 우유 고형물을 갖는 초고온 우유 농축물의 제조 방법을 개시하고 있다. 리베스는, 예열된 우유 출발 생성물을 생성하기 위하여 65 ℃ (150 ℉)에서 10분 동안 우유를 예열한 다음 82 ℃ (180 ℉)에서 16 내지 22초 동안 저온살균하고 높은 저온살균 온도 (다시 말해서, 진공 하에 62 ℃ (145 ℉)에서 10분)에서 증발시켜 중간체의 응축된 액상 우유를 생성하는 것을 개시하고 있다. 이어서 크림 및 안정화제, 예컨대 헥사메타인산나트륨 또는 카라기난을 중간체 우유에 첨가하고, 이어서 첫 번째 단계는 82 ℃ (180 ℉)에서 30 내지 36초 동안, 두 번째 단계는 143 ℃ (290 ℉)에서 4초 동안 2 단계로 초저온살균한다. 얻어진 우 유 농축물에 대하여 30일 내지 6개월의 저장 수명이 보고되었다.

미국 특허 공개번호 2007/0172548 A1 (2007년 7월 26일) (Cale)은 적어도 약 60 ℃의 온도에서 pH 4.6 가용성 단백질의 감소를 일으키기에 충분한 시간 동안 액상유를 먼저 예비가열함으로써 열-안정성 농축 유 제품을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 약 60 ℃의 낮은 예비가열 온도에서, 캐일(Clae)은 수 시간의 예비가열 시간을 설명하고 있다. 더욱 높은 온도에서, 캐일은 짧은 시간을 설명하고 있다. 예를 들어, 약 70 ℃ 내지 약 100 ℃에서의 예비가열은 약 0.5 내지 약 20분이 필요한 것으로 설명된다. 이어서, 정용여과와 함께 또는 정용여과 없이 한외여과에 의해 추가의 농축을 수행하여 적어도 약 8.5％ 총 단백질을 갖는 중간체 액상유를 얻는다. 이어서, 살균에 앞서, 안정화제 및 식감 증진제를 중간체 액상유에 첨가한다. 이 조성물은 살균 중에 겔화 및 갈색화에 저항성을 갖고, 주변 조건 하에서 약 6개월 이상 동안 겔화 및 갈색화에 저항성을 갖는다.

캐일의 문헌에 기재된 바와 같이, 유 농축물의 연장된 저장 수명을 달성하기 위하여, 예비가열이 필요한 가공 단계인 것으로 일반적으로 생각된다. 캐일은, 비처리된 유제품 (카제인 및 유장 단백질을 양쪽 모두 가짐)이 열 처리, 예컨대 예비가열에 노출될 때, 유장 단백질이 우유에서 카제인 교질입자의 외면에 존재하는 카제인 단백질 (즉, κ-카제인)과 가교되는 것으로 생각된다는 것을 기재하고 있다. 캐일은 이러한 가교가 적어도 2개의 효과를 달성할 것으로 설명한다. 첫 번째로, 상호작용은 용액으로부터 많은 유장 단백질을 제거하며, 이것은 살균에서 겪게 되는 고온에서 유장 단백질이 매우 반응성일 수 있기 때문에 중요한 것으로 설명된 다. 두 번째로, 카제인 교질입자가 혈청 또는 유장 단백질로 코팅될 때, 카제인-카제인 상호작용이 감소되거나 최소화될 수 있고, 이것은 열적으로 유도된 우유 겔이 형성되는 경향을 감소시킬 수 있는 것으로 설명된다.

다른 유형의 우유 농축 기술이 알려져 있지만, 각각의 기술은 일반적으로 저장-안정성 또는 관능상 유쾌한 농축물을 달성하는데 성공이 제한되어 있다. 예를 들어, 문헌 [Tziboula et al., "Microfiltration of milk with ceramic members: Influence on casein composition and heat stability," Milchwissenschaft, 53 (1): 8-11, 1998]은 탈지유의 정밀여과에 관련된 재료 및 방법을 설명하고 있다. 티볼라(Tziboula)는 우유의 정밀여과가 카제인 및 유장 양쪽 모두를 갖는 잔류물을 생성함을 설명하고 있지만, 이것은 잔류물 및 투과물에서 유장이 동일한 양으로 존재함을 나타내는 것이다. 그러나, 티볼라는 얻어진 잔류물이 투과물 또는 출발 우유 원료에 비하여 열 처리를 덜 견디는 것으로 결론내리고 있다. 티볼라는 잔류물로부터 락토스를 제거하기 위한 어떠한 대책도 만들지 못하였다.

본 발명은 안정한 농축 액상유, 예컨대 다량의 카제인 단백질 및 감소된 양의 유장 단백질, 락토스 및 미네랄을 갖는 농축 유의 제조 방법에 관한 것이다. 방법의 한 가지 측면에서, 예비가열 또는 출발 액상유의 기타 가열이 배제되고/되거나, 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 출발 액상유의 온도 노출이 카제인과 유장 단백질 간의 임의의 가교를 최소화하고 바람직하게는 없애도록 구성된 수준 미 만으로 유지된다. 다른 측면에서, 농축물 내에 유장 단백질 및 락토스 양쪽 모두의 양을 고갈시키는 농축 기술이 사용된다. 그 결과, 최종 살균 단계에 앞서 농축물로부터 충분한 양의 유장 단백질이 제거되고, 이것은 소량의 유장 만이 높은 살균 온도에 노출되는 것에 기인하여, 최종 음료에 남아있는 임의의 유장 단백질과 카제인 단백질 간의 가교를 최소화하고 바람직하게는 없앤다. 이러한 유장 및 락토스 고갈 및 농축-전 온도 조절은, 이전의 유 농축물에 비하여, 최종 농축 음료에서 저장-안정성을 약 9개월 이상, 바람직하게는 약 12개월 이상까지 개선하는데 관련되는 것으로 생각된다.

이전의 방법으로 달성된 유장 및 카제인 단백질의 가교는 농축물에 초기 안정성을 제공할 수 있긴 하지만, 일부 상황 하에서 시간 경과에 따라 가교가 분해되고 결국 수 개월의 저장 후에 농축물이 불안정해질 수도 있는 것으로 생각되기 때문에, 본 명세서에서의 유장 및 락토스 고갈 방법과 조합된 농축-전 온도 조절이 이전의 농축 방법에 비하여 장점을 제공한다. 예를 들어, 저장 수명의 기간 후에, 예비가열을 받은 이전의 농축물에서 유장과 κ-카제인 간의 사전 가교가 약해질 수도 있고, 일부 조건 하에서 유장-카제인 교질입자 구조물이 열화될 수도 있는 것으로 생각된다. 어떠한 이론에 의해서도 제한되기를 원하지 않지만, 시간 경과에 따라 가교된 유장이 카제인 교질입자로부터 해리될 수 있고 동시에 이것과 카제인 교질입자로부터 κ-카제인 분자를 제거할 수 있는 것으로 생각된다. 이러한 분리가 발생할 때, 일단 κ-카제인이 카제인 교질입자의 외면에 더 이상 존재하지 않거나 감소된 양으로 존재한다면, 카제인 교질입자가 다른 카제인 교질입자와 상호작용할 가능성이 증가되는 경향이 있고, 그 결과 장기간의 저장 기간 동안에 상 분리 및/또는 겔화가 발생할 수도 있는 것으로 생각된다.

본 명세서의 신규 방법에서, 락토스, 카제인 단백질 및 유장 단백질을 함유하는 액상유 베이스를 먼저 제공함으로써 안정한 농축 액상유를 형성한다. 이어서, 카제인 단백질을 농축하고 액상유 베이스로부터 유장 단백질, 락토스 및 미네랄을 감소시키도록 구성된 방법에서 예컨대 정밀여과 기술에 의하여 액상유 베이스를 농축하여, 일반적으로 유장 및 락토스 감소된 농축 액상유 잔류물을 형성한다. 바람직하게는, 정밀여과 단계로부터의 잔류물은 약 13 내지 약 17 ％ 이상의 총 단백질 및 출발 유 원료에 비하여 감소된 양의 락토스 및 유장 단백질을 갖는다. 일반적으로, 농축 단계 이전에 액상유 베이스를 위한 예비가열 또는 기타 가열 처리 단계가 존재하지 않고, 정밀여과 중 및 정밀여과 이전의 온도를 노출 온도 및 유장이 카제인에 가교되는 경향이 있는 온도 미만으로 유지시킨다. 한가지 접근법에 의하면, 예를 들어, 정밀여과 이전 및 정밀여과 중에 액상유 베이스의 온도를 약 90 ℃ 미만, 바람직하게는 약 70 ℃ 미만, 일부 경우에 약 55 ℃ 미만으로 유지한다.

정밀여과 후에, 중간체 농축 액상유를 형성하기 위하여 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물에 유효량의 안정화제 및 식감 증진제를 첨가할 수 있다. 이어서, F_o가 약 5 이상인 안정한 농축 액상유를 얻기에 충분한 시간 동안 및 충분한 온도에서 중간체 농축 액상유를 살균할 수도 있다. 중간체 농축 액상유는 유장 이 감소되기 전에 조절된 온도를 갖고 유장 감소 후에만 증가된 온도에 노출되기 때문에, 중간체 농축 액상유는 일반적으로 살균 중에 겔화에 저항성을 갖고, 얻어지는 안정한 농축 액상유는 주변 조건 하에서 약 9개월 이상 (바람직하게는, 약 12 개월 이상)의 저장 기간 동안 겔화에 저항성을 갖는다.

일반적으로, 얻어지는 안정한 농축 액상유는 약 25 내지 약 30％ (바람직하게는 약 28 내지 약 30 ％)의 총 고형물을 갖고, 약 9 내지 약 13％의 총 단백질 (농축물은 바람직하게는 약 8 내지 약 12％의 카제인 단백질 및 약 1％ 이하의 유장 단백질을 포함한다) 및 일반적으로 약 1％ 미만의 락토스를 포함한다. 얻어진 안정한 농축 액상유에서 총 단백질의 조성은 약 90％ 이상의 카제인 단백질 및 약 10％ 미만의 유장 단백질 (바람직하게는 약 95％ 이상의 카제인 단백질 및 약 5％ 미만의 유장 단백질)을 포함한다. 다시 말해서, 최종 농축물에서 카제인 단백질 대 유장 단백질의 비율은 일부 경우에 적어도 약 90:10, 다른 경우에 적어도 약 95:5이다. 이러한 비율은 출발 유 원료 및 유장이 고갈되지 않은 이전의 농축물에서 약 80:20의 카제인 대 유장 비율과는 대조된다.

본 명세서에 기재된 방법의 얻어진 안정한 농축 액상유는 안정화제 및/또는 식감 증진제를 포함한 기타 성분을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 안정한 농축 액상유는 약 0.2 내지 약 0.4％ (바람직하게는, 약 0.25 내지 약 0.33％)의 안정화제를 포함할 수도 있다. 또한, 안정한 농축 액상유는 약 0.4 내지 약 0.6％의 식감 증진제를 함유할 수도 있다. 마지막으로, 안정한 농축 액상유는 약 4.5 내지 약 6％의 감미제, 예컨대 당을 함유할 수도 있는 것으로 생각된다.

다른 접근법에 의하면, 여기에 개시된 방법은, 얻어진 안정한 농축 액상유가 한외여과 및 예비가열된 액상유와 상기 기재된 유장 및 락토스 감소 방법에 따라 농축된 액상유와의 배합물을 포함할 수도 있다는 것을 제공한다. 예를 들어, 카제인 단백질 및 유장 단백질을 갖는 두 번째 출발 액상유를 제공하고, 유장과 카제인을 가교시키기에 충분한 온도에서 충분한 시간 동안 예비가열한 다음, 한외여과 기술을 사용하여 농축하여 두 번째 농축 액상유 잔류물을 형성할 수도 있다. 두 번째 농축 액상유 잔류물은 두 번째 출발 액상유에 비하여 증가된 양의 카제인 단백질 및 유장 단백질 양쪽 모두를 가질 수도 있다. 한 가지 접근법에 의하면, 두 번째 농축 액상유는 약 80 내지 약 83％의 카제인 단백질 및 약 17 내지 약 20％의 유장 단백질의 단백질 조성을 가질 수 있고, 유장 단백질의 약 70％ 이상이 카제인 단백질에 가교된다. 두 번째 농축 액상유 잔류물을 상기로부터의 유장 및 락토스 감소된 농축 액상유 잔류물과 혼합하여, 다양한 양의 유장 및 카제인 단백질과 다양한 양의 가교된 유장 및 카제인을 갖는 농축물을 형성할 수도 있다.

일반적으로, 예비가열 또는 기타 농축-전 열 처리의 부재 하에 수득되는, 감소된 양의 유장 및 락토스를 갖는 저장-안정성 농축 액상유를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 하나의 측면에서, 방법은 먼저, 농축 단계 이전 및 농축 단계 중 출발 액상유 원료의 온도 노출을, 유장이 카제인과 가교되는 경향이 있는 것 미만의 온도 및 노출 시간으로 제한한다. 다른 측면에서, 방법은 농축 액상유를 상승된 온도에 노출시키기에 앞서 유장, 락토스 및 미네랄을 감소시키는 농축 기술을 사용 한다. 그 결과, 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 유장-함유 액상유를 노출시키는 온도 및/또는 노출 시간을 먼저 조절함으로써, 유장과 카제인 단백질 간의 가교가 감소될 수 있거나 일부 경우에 없앨 수 있다고 생각된다. 이어서, 액체를 상승된 온도 및/또는 살균 온도에 노출하기에 앞서 농축물에서 유장 및 락토스의 양을 고갈시키는 농축 기술을 사용함으로써, 고온으로 처리될 때 최종 제품에서 적은 유장이 (존재한다면) 카제인에 가교된다. 그 결과, 농축-전 온도 조절 절차와 조합된 이러한 유장 및 락토스 고갈은, 최종 농축 음료에서의 저장 안정성을 약 9 개월 이상, 바람직하게는 12개월 이상으로 개선하는데 관련되는 것으로 생각된다.

한 가지 접근법에 의하면, 먼저 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에, 이전의 농축물의 카제인 교질입자에서 유장 단백질이 κ-카제인 단백질에 가교되는 경향이 있는 온도 및 시간 미만의 온도 및 시간에 출발 액상유를 열 노출시키는 것을 제한한다. 배경 기술에 나타낸 바와 같이, 이전에는, 이러한 가교가 농축 유 음료에서 연장된 저장-수명을 달성하기 위해 필요한 것으로 믿어졌다. 본 명세서의 방법은 이러한 가교 및 가열 단계를 배제한다. 예를 들어, 본 명세서의 방법은 농축 단계 이전 및 농축 단계 중 출발 액상유의 온도 및 노출 시간을 약 90 ℃ 이하, 일부 경우에 약 70 ℃ 미만, 다른 경우에 약 55 ℃ 미만으로 유지하여, 농축 단계 중에 유장 감소에 앞서 액상유가 카제인과 유장 사이에서 실질적으로 가교를 갖지 않거나 최소의 가교를 갖도록 한다. 이하 더욱 상세히 언급된 바와 같이, 카제인과 유장 간의 가교 양은 액체에서 pH 4.6 가용성 단백질의 양에 의해 측정될 수 있다. 본 명세서에서의 목적을 위하여, 카제인과 유장 간에 실질적으로 가교가 없거나 최소 의 가교란, 농축 단계 이전에 액상유에 약 90％ 이상의 이상의 pH 4.6 가용성 단백질이 있음을 의미한다.

다른 접근법에 의하면, 이어서 액상유를 정밀여과 기술과 같은 농축 기술을 사용하여 농축하여 카제인 단백질을 농축시키고, 정용여과와 함께 또는 정용여과 없이 유장 단백질, 락토스 및 기타 미네랄의 수준을 고갈시켜 적어도 약 90:10, 바람직하게는 적어도 약 95:5의 카제인 대 유장의 비율을 갖는 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물을 얻는다. 이어서, 살균에 앞서, 유효량의 안정화제 및 식감 증진제를 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물에 첨가하여 살균 중에 겔화 및 갈색화에 저항성을 갖는 조성의 중간체 농축 액상유를 만든다. 이어서, 중간체 농축 액상유를 살균 기술을 사용하여 살균하여 약 5 이상 (바람직하게는 약 6.5 이상, 더욱 바람직하게는 약 7.5 이상)의 살균 수치 F_o를 갖는 안정한 농축 액상유를 달성한다. 얻어진 안정한 농축 액상유는 주변 조건 하에서 약 9개월 이상, 바람직하게는 약 12개월의 저장 기간 동안 겔화 및 갈색화에 저항성을 갖는다.

더욱 구체적으로, 바람직한 살균 수치 및 제품 안정성 특징을 달성하기 위한 다-단계 방법을 통해 안정하고 감각이 좋은 액상유를 형성한다. 도 1은 안정한 농축 액상유를 제조하는 일례의 방법을 도시하고 있다. 먼저, 출발 액상유 또는 액상유 베이스를 임의로 균질화한다. 이어서, 출발 액상유를 원하는 수준까지 농축하여 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물을 형성한다. 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에, 출발 액상유에서 카제인과 유장 단백질 간에 실질적으로 가교를 형성하는 경향이 있는 예비가열 또는 기타 열 처리가 존재하지 않는 것이 바람직하다. 일반적으로, 정밀여과-유형 기술 단독 또는 정용여과 기술과 조합된 기술을 사용하여 약 24 내지 약 25％의 총 고형물 함량까지 (혼입(addback)에 앞서) 농축을 수행하여 유장, 락토스 및 미네랄을 고갈시킨다. 정밀여과를 정용여과와 조합한다면, 정용여과는 정밀여과 중에 또는 후에 수행되어야 한다. 농축 단계 후에, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물을 균질화한다. 유효량의 보조제, 예컨대 안정화제 및 식감 증진제를 균질화된 농축 액상유에 첨가할 수도 있다. 바람직하게는 약 9％ 초과의 총 단백질 (가장 바람직하게는 약 12 내지 약 13％의 단백질)을 갖는 최종 안정한 농축 액상유를 포장하고 5 초과의 F_o까지 살균하여 안정한 농축 액상유를 제공한다.

도 2는 안정한 농축 액상유를 제조하기 위해 더욱 바람직한 구현양태의 일례를 도시한다. 먼저, 2％ 우유를 균질화한 다음 정용여과와 함께 정밀여과 기술을 사용하여 농축하여, 적어도 약 16 내지 약 17％의 총 단백질, 약 13 내지 약 14％의 지방, 약 1％ 미만의 락토스 및 약 24 내지 약 25％의 총 고형물의 목표 조성 (혼입 전에)을 갖는 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물을 얻는다. 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물은 일반적으로 약 90％ 이상의 카제인 (약 93 내지 약 95％의 카제인) 및 약 10％ 미만의 유장 (약 5 내지 약 7％ 미만의 유장)을 함유한 총 단백질 함량을 갖는다.

농축 단계 이전에, 유장 및 카제인을 가교시키는 경향이 있는 2-％ 우유의 예비가열 단계 또는 기타 열 처리 단계가 존재하지 않는다. 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에, 일반적으로 가교를 최소화하고 바람직하게는 없애기 위한 노출 시간 동안 약 90 ℃ 이하, 바람직하게는 약 70 ℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 55 ℃ 이하의 온도로 2％ 우유를 유지시킨다. 농축 후에, 형성된 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물을 균질화할 수도 있다.

이어서, 보조제 또는 혼입제를 잔류물에 배합할 수도 있다. 한가지 접근법에 의하면, 혼입제가 1종 이상의 안정화제 (예를 들어, 약 0.2 내지 약 0.4％의 시트르산삼나트륨 또는 인산이나트륨), 1종 이상의 식감 증진제 (예를 들어, 약 0.2 내지 약 0.6％의 염화나트륨) 및 임의의 첨가제 (예를 들어, 약 0.01 내지 약 0.02％의 향미제 및 약 4 내지 약 6％의 감미제)를 포함할 수도 있다.

얻어진 생성물을 포장하고 5 이상의 F_o를 달성하도록 살균 (예, 레토르트)하여 안정한 농축 액상유를 제공한다. 한가지 접근법에 의하면, 최종 또는 얻어진 안정한 농축 액상유는 약 9 내지 약 13％의 총 단백질 (약 90％ 이상의 카제인 (바람직하게는, 약 93 내지 약 95％의 카제인) 및 약 10％ 미만의 유장 (바람직하게는, 약 5 내지 7％ 미만의 유장)), 약 6 내지 약 8％의 지방, 약 1％ 미만의 락토스 및 약 25 내지 약 30％의 총 고형물의 목표 조성을 갖는다.

살균 정도 또는 살균 수치(F_o)는 유 제품을 특정한 온도로 처리하는 시간을 기준으로 하고, 가공 동안에 제품이 겪게 되는 모든 열 처리의 최고점이다. 그 결과, 다양한 공정 조건을 통하여 원하는 살균 수치가 달성될 수 있다. 전형적으로, 농축 우유를 약 5 이상, 바람직하게는 훨씬 높은 수준의 F_o (예를 들어 약 15 또는 그 이상)까지 살균한다. 유감스럽게도, 상기 언급된 바와 같이, 고온 또는 높은 온도로의 장기간 노출은, 원하는 살균 수치를 달성하기 위해 종래의 살균 방법에 일반적으로 필요하였으나, 겔화 또는 갈색화를 유도함으로써 농축 우유, 특히 약 7％ 초과의 단백질을 갖는 농축 우유의 장기간 안정성에 부정적인 영향을 미친다.

열 공정을 위한 식품의 가장 느린 가열 점 속도 곡선 동안에 시간-온도 데이터의 그래프 적분을 사용하여 살균 공정을 위한 살균 수치를 측정할 수 있다. 이러한 그래프 적분은 제품에 제공된 총 치사율을 수득한다. 그래프 방법을 사용하여 원하는 F_o를 달성하기 위해 필요한 공정 시간을 계산하기 위해서는, 식품의 가장 느린 가열 위치에서 열 침투 곡선 (즉, 온도 대 시간의 그래프 플롯)이 요구된다. 이어서, 가열 그래프를 작은 시간 증분으로 세분하고, 각각의 시간 증분에 대해 산술 평균 온도를 계산하고 하기 식을 사용하여 각각의 평균 온도에 대한 치사율(L)을 결정하기 위해 사용한다.

L = 10 ^(T-121)/z

[상기 식에서,

T = 작은 시간 증분(℃)에 대한 산술 평균 온도;

z = 특정한 미생물에 대한 표준화 수치; 및

L = 온도 T에서 특정한 미생물의 치사율]

이어서, 하기 식을 사용하여, 각각의 작은 시간 증분에 대해 계산된 치사율 값에 시간 증분을 곱한 다음 합하여 살균 수치(Fo)를 수득한다:

Fo = (t_r1)(L₁) + (t_r2)(L₂)+ (t_r3)(L₃)+ …

[상기 식에서,

t_r1, t_r2, … = 온도 T1, T2, …에서의 시간 증분;

L₁, L₂, … = 시간 증분 1, 시간 증분 2, … 에 대한 치사율 수치; 및

F_o = 121 ℃에서 미생물의 살균 수치]

결론적으로, 침투 곡선이 일단 만들어지면, 어떠한 온도에서의 처리 시간의 길이를 121 ℃ (250 ℉)의 기준 온도에서의 균등한 처리 시간으로 전환시킴으로써, 공정에 대한 살균 수치 F_o를 컴퓨터로 계산할 수 있다. 살균 수치의 계산은 일반적으로 문헌 [Jay, "High Temperature Food Preservation and Characteristics of Thermophilic Microorganisms", in Modern Food Microbiology (D.R.Heldman, ed.), 1998, ch.16, New York, Aspen Publishers] (여기에서 그 전체내용이 참고문헌으로 포함됨)에 기재되어 있다.

여기에 기재된 목적을 위하여, "혈청 단백질"은 일반적으로 카제인 이외의 우유 혈장의 단백질 함량을 가리킨다 (즉, 혈청 단백질이란 일반적으로 유장 단백질 함량을 가리킨다). "우유 혈장"이란 일반적으로 지방 함량의 제거 후에 남아있는 원유의 부분을 가리킨다. "카제인"은 일반적으로 카제인 자체 (즉, 산 카제인) 또는 그의 수용성 염, 예컨대 카제이네이트 (예를 들어, 칼슘, 나트륨 또는 칼륨 카제이네이트 및 이들의 조합)를 포함한다. 여기에 기재된 카제인 양 및 퍼센트는 카제인 및 카제이네이트의 존재하는 총량을 기준으로 하여 보고된다 (그의 금속 양이온 양 제외). 카제인은 일반적으로 우유 내의 인단백질의 일부 또는 전부 및 이들의 혼합물에 관련된다. 카제인의 중요한 특징은, 이것이 천연 우유에서 교질입자를 형성한다는 것이다. 이에 한정되지 않지만 α-카제인 (α_s1-카제인 및 α_s2-카제인), β-카제인, γ-카제인, κ-카제인 및 이들의 유전적 변형체를 포함하여 많은 카제인 성분이 확인되었다.

"감소된 지방" 우유는 일반적으로 약 2％ 지방 우유를 의미한다. "저 지방" 우유는 약 1％ 지방 우유를 의미한다. "무지방 우유" 또는 "탈지 우유"는 양쪽 모두 약 0.2％ 미만의 지방 우유를 의미한다. "전지 우유"는 일반적으로 약 3.25％ 이상의 지방 우유를 의미하고 표준화되거나 표준화되지 않을 수 있다. "우유 버터"는 일반적으로 우유 또는 크림을 버터로 만든 후에 남아 있는 잔류 제품을 의미하고 약 3.25％ 이상의 지방을 함유한다. "생 우유"는 일반적으로 아직 열처리되지 않은 우유를 의미한다. 사용된 우유 또는 우유 제품은 표준화되거나 표준화되지 않을 수 있다. 바람직한 우유는 젖소로부터 얻어지지만, 원한다면 인간 소비를 위해 적절한 기타 포유류로부터의 우유가 사용될 수 있다.

"저장-수명" 또는 "저장-안정성"은 일반적으로 좋지 않은 향, 외관, 맛, 농도 또는 식감과 같은 좋지 않은 감각적 특징이 나타나지 않으면서 약 70 ℉ 내지 약 75 ℉(약 21 ℃ 내지 약 24 ℃)에서 유제품이 저장될 수 있는 기간을 의미한다. 추가로, 주어진 저장 수명에서 감각상 허용가능한 유제품은 이취, 이취미 및 갈색 착색이 나타나지 않고, 덩어리지거나 끈적이거나 미끄러운 질감을 갖지 않을 것이고, 겔화되지 않은 채로 유지될 것이다. "안정성" 또는 "저장-안정성"이란 상기 정의된 바와 같이 주어진 시간에서 유제품이 좋지 않은 감각적 특징을 갖지 않고 감각상 허용가능함을 의미하며, 여러 상 (즉, 지방, 크림, 혈청, 및/또는 침강물)으로 분리되지 않고 균질한 우유-유사 액으로 보이도록 유지됨을 의미한다. 안정성 또는 저장 안정성은 약 90％ 이상의 브루 회수율을 의미한다.

"총 우유 고형물" 또는 "총 고형물"은 일반적으로 지방 및 고형-무지방(SNF) 내용물의 전체를 가리킨다. "SNF"는 일반적으로 단백질, 락토스, 미네랄, 산, 효소 및 비타민의 총 중량을 가리킨다.

본 방법에서 필수적으로 어떠한 액상유 베이스라도 사용할 수 있다. 바람직하게는, 액상유는 인간 식품의 공급원으로서 유용한 우유를 갖는 젖을 짜는 가축으로부터 유래된다. 이러한 가축은 비-제한적인 예로서 젖소, 물소, 기타 반추동물, 염소, 양 등을 포함한다. 그러나, 일반적으로 젖소 우유가 출발 물질로서 바람직하다. 사용된 우유는 전지 우유, 감소된 지방 우유, 저-지방 우유 또는 탈지 우유일 수도 있다.

젖소의 우유는 락토스, 지방, 단백질, 미네랄 및 물뿐만 아니라 소량의 산, 효소, 기체 및 비타민을 함유한다. 많은 요인들이 생 젖소 우유의 조성에 영향을 미칠 수도 있지만, 이것은 일반적으로 약 11 내지 약 15％의 총 고형물, 약 2 내지 약 6％의 우유 지방, 약 3 내지 약 4％의 단백질, 약 4 내지 약 5％의 락토스, 약 0.5 내지 약 1％의 미네랄 및 약 85 내지 약 89％의 물을 함유한다. 우유는 많은 유형의 단백질을 함유하지만, 이들은 일반적으로 2개의 일반적인 부류: 카제인 단백질 및 유장 단백질로 나뉠 수 있다. 우유 염류 또는 회분으로 알려진 미네랄은 일반적으로 주 성분으로서 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 마그네슘을 포함하고; 이러한 양이온은 우유 내의 포스페이트, 클로라이드 및 시트레이트와 조합할 수 있다. 우유 지방은 주로 트리글리세리드 및 소량의 다양한 기타 지질로 이루어진다. 락토스 또는 유당 (4-O-β-D-갈락토피라노실-D-글루코스)은 생 우유에 존재하는 환원가능한 이당류이다.

방법의 세부사항에 관련하여, 본 발명의 방법은 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 출발 액상유를 카제인과 유장 단백질 간에 상당한 가교를 일으키는 노출 시간 동안 그러한 온도에 노출시키거나 예비가열하지 않는다. 특히, 방법은 바람직하게는 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 출발 우유 원료를 약 90 ℃ 이상의 온도로 노출시키지 않고, 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 노출 온도를 일부 경우에 약 70 ℃ 이하, 다른 경우에 약 55 ℃ 이하로 제한한다. 어떠한 이론에 의해서도 제한되기를 원하지 않지만, 출발 우유를 이러한 온도 (또는 단지 단시간 동안만 가교를 일으키지 않는 온도)에 노출시키지 않음으로써, 유장과 κ-카제인 간에 가교 양이 감소되거나, 또는 일부 경우에 모두 없앨 수 있는 것으로 생각된다. 출발 액상유를 저온살균하거나 약 90 ℃ 이상의 온도에서 단지 수 초 또는 수 분 (즉, 일반적으로 약 1 내지 약 2 분 미만)동안 가온할 수도 있지만, 이러한 온도 및 노출 시간은 일반적으로 카제인을 상당한 양으로 유장에 가교시키기에 충분하지 않은 것으로 이해된다.

액체에서 pH 4.6 가용성 단백질의 양을 측정함으로써 카제인과 유장 단백질 간의 가교를 결정할 수 있다. pH 4.6 가용성 단백질의 분석은 α-락트알부민 및 β-락토글로블린 혈청 단백질의 정량화를 위해 특이적이다. pH 4.6 가용성 단백질의 양을 측정하기 위해 적절한 방법의 예는 미국 출원 일련번호 11/186,543에 제공되어 있고, 문헌 ([J.Agric.Food Chem. 1996, 44, 3955-3959] 및 [Int.J.Food Sci.Tech. 2000, 35, 193-200])에 공개된 방법 (HPLC-질량 분광법에 대해 수정될 수 있도록 변형된 방법 포함)에 기초로 한다. 이러한 3개 참고문헌의 pH 4.6 가용성 단백질의 정량화에 관한 부분은 여기에서 참고문헌으로 포함된다. 이러한 경우에, 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 액체는 적어도 약 90％ 이상의 pH 4.6 가용성 유장 단백질을 갖는 것으로 예상되고, 이것은 유장 감소 단계에 앞서 카제인과 유장 간에 단지 최소의 가교가 발생하거나 또는 실질적으로 가교가 발생하지 않음을 가리키는 것이다.

이어서, 유장, 락토스 및 미네랄을 고갈시키기 위해 정용여과와 함께 또는 정용여과 없이 정밀여과 기술에 의하여, 온도 조절된 출발 액상유의 농축을 바람직하게 달성한다. 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물을 형성하기 위하여, 액상유를 적어도 약 2.7배 (바람직하게는 적어도 약 3배, 더욱 바람직하게는 적어도 약 4배) 만큼 농축하여 (혼입 전에) 약 9％ 초과의 총 단백질 (바람직하게는, 약 13 내지 약 17％) 및 약 1％ 미만의 락토스를 갖는 농축 액상유를 형성하는 것이 바람직하다. 농축 액상유 잔류물의 고형물 함량은 적어도 부분적으로 농축의 정도에 의존된다.

정밀여과를 사용함으로써, 농축 단계 중에 상당한 양 (일반적으로 적어도 약 40％, 더욱 바람직하게는 적어도 약 95％)의 락토스 및 미네랄을 제거한다. 또한, 정밀여과를 사용함으로써, 출발 액상유에 대해 유장을 고갈시킨다. 일반적으로, 정밀여과는 출발 유 원료에 대해 적어도 약 80％, 더욱 바람직하게는 약 90％ 이상의 유장 또는 혈청 단백질을 제거한다. 따라서, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물 (혼입 전)은 바람직하게는 적어도 약 13 내지 약 17％의 총 단백질을 함유하고, 이것은 약 93 내지 약 95％의 카제인 단백질 및 약 5 내지 약 7％의 유장 단백질 및 약 1％ 미만의 락토스를 함유한다. 농축 후에, 액상유를 대략 주변 온도 (예를 들어, 약 20 내지 약 25 ℃)로 임의로 냉각할 수도 있다.

나타낸 바와 같이, 유장 단백질, 락토스 및 미네랄의 일부가 투과물로서 물과 함께 공극을 통해 통과하는 반면 잔류물은 필수적으로 모든 카제인 단백질 및 지방 함량을 포함할 수 있도록 하기에 충분히 큰 막 공극 크기를 사용하여, 바람직하게는 정용여과와 함께 정밀여과 기술을 사용하여 농축 단계를 수행한다. 예를 들어, 락토스- 및 유장-다량 함유 투과물로부터 카제인 단백질-다량 함유 잔류물을 분리하기 위하여 우유를 막 분리 처리할 수 있다. 본 발명에 따라 가공된 우유의 유형은 특히 제한되지 않으며, 예를 들어 전지 우유, 탈지 우유, 지방 감소 우유, 저-지방 우유, 우유 버터 및 이들의 조합을 포함한다.

하나의 구현양태에서, 사용된 막 여과 절차 매개변수는 약 0.2 마이크로미터 (바람직하게는, 약 0.1 마이크로미터) 이하의 평균 공극 크기, 약 0.1 내지 약 0.5 바아의 균일한 막투과 압력, 및 약 50 내지 약 55 ℃의 가공 온도를 갖는 세라믹 막 필터가 장착된 통상적인 정밀여과 장치를 포함한다. 하나의 구현양태에서, 유장 단백질, 락토스 및 미네랄이 약 50％ 분리 비율로 막을 통해 통과하고, 잔류물은 공급 흐름에 대하여 출발 유 원료에 의해 제공되는 약 100％의 지방 및 카제인 단백질, 약 50％의 락토스, 및 약 50％의 유리 미네랄을 포함한다. 바람직한 구현양태에서, 희석제를 정용여과 체계에 공급하는 것 이외에는, 정밀여과 단계를 위해 사용된 것과 동일한 조건 하에서 동일한 필터를 사용하여 정용여과를 수행한다. 바람직하게는, 방해없이 동일한 시스템에서 정용여과 및 정밀여과 단계를 수행한다. 정용여과는 잔류물에서 락토스 농도를 4％ 미만으로, 유장 단백질을 총 단백질의 약 5 내지 약 7％ 미만으로 유지하는 역할을 한다.

농축 및 임의의 냉각 후에, 살균 중에 연장된 저장 수명을 통하여 얻어진 농도가 유체로 유지되도록 하기에 효과적인 양으로, 유효량의 안정화제, 식감 증진제 및/또는 향미제를 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물에 첨가할 수도 있다. 안정화제는 카오트로픽 제(chaotropic agent), 칼슘-결합 완충액 또는 저장 기간 동안에 농축 액상유의 겔화 또는 분리를 막기 위하여 칼슘을 효과적으로 결합하는 기타 안정화제일 수도 있다. 어떠한 이론에 의해 한정되기를 원하지 않지만, 미국 특허 7,026,004호에 상세히 기재된 바와 같이, 칼슘-결합 안정화제는 이후의 살균에 앞서 저장하는 동안에 액상유의 겔화 또는 분리를 막는 것으로 생각된다. 칼슘을 결합하는 임의의 완충액 또는 카오트로픽 제 또는 안정화제가 사용될 수도 있다. 칼슘-결합 완충액, 안정화제 및 카오트로픽 제의 예는 시트레이트 및 포스페 이트 완충액, 예컨대 인산이나트륨, 인산이칼륨, 시트르산이나트륨, 시트르산삼나트륨, EDTA 등 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다. 카오트로픽 제의 예는 나트륨 도데실 설페이트(SDS) 및 우레아를 포함한다. 바람직한 칼슘-결합 완충액 또는 안정화제는 인산이나트륨이다.

적절한 식감 증진제는 염화나트륨, 염화칼륨, 황산나트륨 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 식감 증진제는 염화나트륨 및 염화칼륨 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함하고; 염화나트륨이 가장 바람직한 식감 증진제이다. 안정성 또는 식감 특징에 상당한 부정적인 영향을 미치지 않는 한, 향미제 및 기타 첨가제, 예컨대 당, 감미제 (천연 및/또는 인공), 유화제, 지방 유사물, 말토덱스트린, 섬유, 전분, 고무 및 효소-처리 및 배양된 천연 및 인공 향미제 또는 향미 추출물을 첨가할 수 있다.

유효량의 안정화제 및 식감 증진제는 일반적으로 특정한 출발 액상유, 원하는 농도, 및 사용된 특정한 안정화제의 칼슘 결합 능력에 의존된다. 그러나, 일반적으로, 2％ 우유로 출발하고 정밀여과를 사용할 때, 소의 우유가 안정한 유체 농축물을 형성하기 위한 출발 액상유인 경우에, 약 0.1 내지 약 1％의 인산이나트륨, 약 0.1 내지 약 1％의 염화나트륨, 약 1 내지 10％의 당 및 약 0.01 내지 약 0.3％의 기타 향미제가 본 방법에서 효과적일 수 있다.

이어서, 혼입제와 함께 유장 및 락토스 감소된 농축 액상유 잔류물을 살균하여 안정한 농축 액상유를 형성한다. 바람직하게는, 레토르트 조건을 사용하여 살균을 수행한다. 임의로, 목표로 하는 농도를 충족하기 위하여 농축 액상유를 희석 하는 것이 필요하다면, 살균에 앞서 희석을 달성해야 한다. 바람직하게는, 액상유를 포장하고 밀봉한 다음 임의의 적절한 장치에서 살균 온도로 처리한다. 5 이상의 F_o를 달성하기 위한 온도 및 시간 조건 하에서 살균을 수행한다. 일반적으로, 살균 방법은 살균온도 도달시간(come-up) 또는 가열 시간, 유지 시간 및 냉각 시간으로 구성된다. 살균온도 도달시간 동안에, 약 118 ℃ 내지 약 145 ℃의 온도가 약 1초 내지 약 30분 내에 달성된다. 이어서, 약 118 ℃ 내지 약 145 ℃에서 약 1.5초 내지 약 15분 동안 온도를 유지한다. 이어서, 온도를 약 25 ℃ 미만으로 약 10분 이하 내에 냉각시킨다. 바람직하게는, 표피 형성을 최소화하기 위하여 살균 중에 샘플을 서서히 교반(예를 들어 용기를 회전)시킨다.

주변 조건 하에 약 5 이상의 F_o 및 약 9개월 이상의 저장 수명, 바람직하게는 약 12개월 이상의 저장 수명을 제공하면서, 약 9％ 초과, 바람직하게는 약 12 내지 약 13％의 총 단백질 함량을 갖는 최종 안정한 농축 액상유를 제조하기 위하여 전체 처리 (다시 말해서, 정밀여과, 안정화제 및 식감 증진제의 첨가 및 살균)를 조절한다. 바람직하게는, 온도 조절 및 유장/락토스 감소가 추가의 안정성 증진제를 필요로 하지 않으면서 농축물에 충분한 안정성을 부여하기 때문에, 농축 단계 이전에 완충액 (예컨대 시트레이트 완충액 등), 미네랄 결합제 (예컨대 칼슘 결합제 등) 또는 기타 안정화제를 첨가할 필요가 없다. 추가로, 바람직하게는, 특히 농축-전 온도 조절과 조합될 때 안정한 농축물을 형성하기 위한 정밀여과를 사용하여 충분한 농도가 달성될 수 있기 때문에, 유장 및 락토스 감소된 농축 잔류물의 (한외여과, 증발, 정밀여과 또는 기타 방법에 의한) 2차 농축이 요구되지 않는다.

상기 언급된 바와 같이, 최종 안정한 농축 액상유에서 총 단백질의 조성은 적어도 약 93 내지 약 95％의 카제인 단백질 및 일반적으로 약 5 내지 약 7％ 미만의 유장 단백질이다. 그 결과, 이러한 농도는 전형적으로 약 93:7 내지 약 95:5의 카제인 단백질 대 유장 단백질의 비율을 갖는다. 이러한 비율은 출발 액상유 및 약 80:20의 카제인 대 유장 비율을 갖는 유장을 감소시키지 않은 이전의 농축물과 대조된다. 일반적으로, 얻어진 안정한 농축 액상유는 주변 온도에서 약 70 내지 약 1300 cP, 바람직하게는 약 100 내지 약 1500 cP의 점도를 갖는다 (실온에서 2분의 전단 후에 100 rpm에서 스핀들 번호 27을 사용하여 브룩필드 점도계에 의한 점도 측정).

어떠한 이론에 의해서도 제한되기를 원하지 않지만, 정밀여과를 통해 액상유로부터 유장 단백질을 감소시키거나 제거하기 전에 열 처리를 먼저 제한함으로써, 유장 단백질과 카제인 교질입자 간의 가교가 감소 (일부 경우에, 제거)될 것으로 생각된다. 또한, 어떠한 이론에 의해서도 제한되기를 원하지 않지만, 농축된 잔류물이 감소된 양의 유장 단백질을 포함하기 때문에, 이후의 살균 단계에서 이러한 가교가 또한 감소 (바람직하게는, 제거)된다. 따라서, 카제인 교질입자의 표면 위에서 유장 단백질과 κ-카제인 간의 가교 결합이 감소되고 일반적으로 방지되기 때문에, 카제인 교질입자로부터 가교된 유장 단백질이 해리되지 않고, 이는 배경기술에서 일반적으로 설명된 바와 같이 κ-카제인을 제거하는 경향이 있으므로, 농축된 제품의 안정성이 증진될 수 있는 것으로 생각된다. 오히려, 본 명세서의 방법은 κ-카제인 단백질에 의해 둘러싸인 원상태의 카제인 교질입자를 갖는 농축물 (κ-카제인에 가교된 최소의 유장을 갖거나 유장을 갖지 않음)을 형성하는 것으로 생각된다. 이러한 구조는 카제인-교질입자 대 카제인-교질입자 상호작용을 최소화하는 경향이 있고, 그 결과 κ-카제인이 카제인 교질입자와 원상태로 유지되는 경향이 있기 때문에 이전의 농축 방법에 의해 제조되는 이전의 농축물에 비하여 증진된 저장 수명을 갖는 농축물이 얻어지는 것으로 생각된다.

상기 나타낸 바와 같이, 포장에 앞서 (혼입제의 첨가 전 또는 후에) 농축된 액상유를 균질화할 수 있다. 일반적으로, 부드럽고 균질한 질감을 더 보장하기 위해 유 제품 전체에 걸쳐 유 지방 내용물(존재한다면)을 분쇄하고 분산시키는 것을 돕기 위하여, 원하는 유 조성물을 제조한 후 및 포장 전에 어느 때라도 균질화를 수행할 수 있다. 균질화는, 사용된다면, 하나 또는 다수의 단계로 실행될 수 있다. 예를 들어, 하나의 비-제한적 구현양태에서, 약 1,500 psi에서 첫 번째 균질화 단계를 수행할 수 있고 산업 표준 균질화기에서 약 500 psi에서 두 번째 단계를 수행할 수 있다. 이것을 포장 작업으로 즉시 수행하지 않는다면 균질화물을 냉각할 수도 있다. 예를 들어, 균질화물이 표준 균질화기의 판 열 교환기의 재생 및 냉각 부분을 통해 유동할 때 균질화물을 냉각할 수도 있다. 우유 제품에 적용될 수 있는 다른 균질화 계획이 사용될 수도 있다.

유 제품의 적용가능한 저장 수명을 위해 충분한 유 제품의 무결상태를 보존하는 이상, 사용되는 포장 기술은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 우유 농축물을 유리병 또는 박공 지붕 모양의 용기(gable-top carton) 등에서 살균 또는 레 토르트처리할 수 있고, 이것을 충진하고 밀봉하고 내용물을 열 처리한다. 또한, 유제품을 통상적인 상자 안 주머니(bag-in-box) 용기 또는 토트에서와 같이 다량으로 포장할 수 있다. 하나의 구현양태에서, 사전-살균된 병 또는 호일로 안을 댄 박공 지붕 모양의 용기 재료를 사용할 수 있다. 장기간 저장 수명(ESL) 또는 방부 포장 체계로 표시된 식품 포장 체계를 사용할 수도 있지만, 여기에서의 방법은 이에 한정되지 않는다. 유용한 식품 포장 체계는 유동성 식품 제품, 특히 우유 제품 및 과일 주스에 적용되거나 적용될 수 있는 통상적인 체계를 포함한다. "표피" 형성을 최소화하기 위하여 살균 중에 샘플을 서서히 교반할 수도 있다 (예를 들어 용기를 회전시킴). 유제품을 탱커 트럭 또는 기동차 탱커를 통해 벌크 형태로 부하하고 운반할 수도 있다.

바람직한 형태에서, 안정한 농축 액상유는 감각이 좋은 우유이고, 이것을 다수의 음료 제조 기계에서 사용되는 카트리지 또는 포드에서 밀봉할 수도 있다. 바람직한 용도 및 음료 제조 기계의 예는 미국 특허출원 일련번호 10/763,680 (2004년 1월 23일 출원) (그 전체내용이 여기에서 참고문헌으로 포함되고 본 명세서와 동일한 양수인에 의해 소유됨)에서 찾아볼 수 있다. 적은 양의 액체를 더 작은 포장에 저장할 수 있으면서, 큰 부피의 우유를 음료 제조 기계로부터 분배할 수 있기 때문에, 우유의 농축이 유리하다.

예를 들어, 카푸치노-유형 음료에서 소비자가 원하는 진짜 거품이 풍부한 우유-베이스 거품을 만들기 위해서 농축 우유의 카트리지를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 단지 약 2바아 미만의 압력을 사용하여 미국 특허출원 일련번호 10/763,680 에 기재된 바와 같은 저압 제조 기계 및 카트리지를 사용하여 거품을 내기 위해서는 안정한 농축 우유의 카트리지가 적절할 수도 있다.

추가로, 안정한 농축 우유를 사용하여 우유 음료를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 안정한 농축 우유를 수성 매질과 혼합함으로써 음료를 형성할 수도 있다. 미국 특허출원 일련번호 10/763,680에 기재된 바와 같이, 희석에 의해 음료를 형성하기 위해 카트리지를 통해 수성 매질을 통과시킴으로써, 안정한 농축 우유를 함유한 카트리지로부터 우유 음료를 분배할 수도 있다. 바람직하게는, 농축된 우유를 약 1:1 내지 약 6:1의 비율로 수성 매질과 혼합하거나 희석할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 안정한 농축 액상유를 제조하기 위한 대안적인 방법이 제공된다. 이 방법에서, 한외여과되고 예비가열된 우유 (카제인에 가교된 유장을 가짐)를, 상기 기재된 농축-전 온도 조절 및 유장/락토스 고갈 방법으로 처리된 농축된 액상유와 배합한다. 이러한 대안적인 방법은, 농축물 내 유장의 양을 필요한 대로 증가된 수준의 유장과 맞출 수 있고, 안정성을 향상시키기 위해 추가의 유장이 카제인 교질입자에 가교되기 때문에 유리하다.

한 가지 접근법에 의하면, 두 번째 출발 액상유를 임의로 균질화한 다음 예비가열하여 유장과 카제인 단백질을 가교시킨다. 예를 들어, pH 4.6 가용성 단백질을 적어도 약 25％, 일부 경우에 적어도 약 50 내지 약 90％, 다른 경우에 적어도 약 70 내지 약 90％ 만큼 감소시키는데 효과적인 온도 및 시간에서 두 번째 출발 액상유를 예비가열할 수도 있다. 유장 및 카제인이 가교되는 것을 나타내는 가용성 단백질의 감소를 이루기 위해 약 60 ℃, 일부 경우에 약 70 ℃ 내지 약 100 ℃에서 약 0.5 내지 약 20분 동안 예비가열을 수행할 수도 있다. 이어서, 약 80:20 내지 약 83:17의 카제인 대 유장의 비율 및 약 1％ 미만의 락토스를 갖는 농축물을 형성하기 위해 한외여과 및 정용여과를 사용하여 액상유를 농축한다. 한외여과된 우유를 제조하기 위한 일례의 방법은 미국 특허공개 2007/0172548A1 (여기에서 참고문헌으로 포함됨)에 기재되어 있다.

이어서, 농축물을 균질화한 다음, 상기 기재된 유장 및 락토스 고갈된 농축 잔류물과 배합할 수도 있다. 배합물은 약 25 내지 약 75％ 정밀여과된 농축물과 약 25 내지 약 75％ 한외여과된 농축물의 범위일 수 있다. 일단 배합되면, 상기 기재된 것과 같은 혼입제를 첨가할 수도 있고, 대안적인 안정한 농축 액상유를 형성하기 위해 액체를 살균할 수도 있다.

추가로, 여기에 기재된 방법의 장점 및 구현양태는 하기 실시예에 의해 더욱 예증된다; 그러나, 특정한 조건, 공정 계획, 재료 및 이 실시예에 인용된 그의 양뿐만 아니라 기타 조건 및 세부사항이 본 방법을 과도하게 한정하는 것으로 해석되어서 안된다. 달리 나타내지 않는 한 모든 퍼센트는 중량 기준이다.

본 발명의 방법에 따르면, 개선된 향미, 색 및 식감을 갖는 저장-안정성 농축 유 제품을 제조할 수 있다. 본 발명의 방법은 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 카제인을 유장에 실질적으로 가교시킬 수도 있는 어떠한 열 처리도 배제하며, 고갈된 양의 유장 및 락토스를 갖는 안정한 농축 액상유를 제조하기 위해 바람직하 게는 정밀여과를 사용한다. 얻어진 제품은 5 이상의 살균 수치 F_o를 갖고, 고온 살균 중에 겔화 및 갈색화에 저항성을 갖고, 장기간의 저장 기간 동안에 겔화에 저항성을 갖는다.

실시예 1

장기간의 저장 수명으로 처리할 때, 본 명세서에 개시된 방법에 따라 만들어진 농축물 ("본 발명" 또는 "유장-고갈된 샘플")에 대해, 미국 특허공개 2007/0172548 A1의 방법에 따라 만들어진 농축물 ("비교 샘플" 및 "'548 공개")의 안정성을 비교하기 위하여 농축 유 샘플을 제조하였다.

'548 공개의 방법을 사용하여 3.3X 우유 농축물을 형성하기 위해 비교 샘플을 만들었다. 먼저 2％ 원유를 500 psi에서 균질화하고, 균질화된 우유를 약 90 ℃에서 약 300 초 동안 예비가열한 다음, 10,000 kDa 분자량 컷오프를 갖는 중공 섬유 막을 사용하는 정용여과와 함께 한외여과를 사용하여 예비가열된 우유를 약 50 ℃ 내지 약 55 ℃에서 농축함으로써 비교 샘플을 제조하였다. 약 25％의 총 고형물이 달성될 때까지 농축을 수행하였다. 농축물 내의 락토스 함량을 약 1％ 미만으로 감소시키기 위해 정용여과 수를 사용하였다. 농축 후에, 두 번째 균질화 단계를 1500/150 psi에서 수행하였다. 균질화 후에, 약 4.5％ 슈크로스, 약 0.25％ 시트르산삼나트륨, 및 0.4％ 염화나트륨을 약 69.3％ 농축물 및 약 25.5％ 물과 조합하여 최종 비교 농축물을 형성한 다음, 약 1초 내지 약 30분 내에 달성된 약 118 내지 145 ℃의 온도를 갖는 레토르트 조건에서 살균하고, 약 1.5초 내지 약 15분 동안 이 온도를 유지한 다음 샘플을 약 10분 이하 내에 실온으로 냉각하였다.

2％ 저온살균된 우유를 1500/500 psi에서 먼저 균질화하고, 0.1 마이크로미터 공극 크기를 갖는 세라믹 막을 사용한 정용여과와 함께 정밀여과를 사용하여 균질화된 우유를 농축함으로써 유장-고갈된 샘플을 제조하였다. 약 31％의 총 고형물이 수득될 때까지 농축을 수행하였다. 농축물 내 락토스 함량을 약 1％ 미만으로 감소시키기 위해 정용여과를 사용하였다. 농축 후에, 약 4000/500 psi에서 두 번째 균질화 단계를 수행하였다. 이러한 두 번째 균질화 후에, 약 54.3％ 농축물, 40.5％ 물, 약 4.5％ 슈크로스, 약 0.25％ 시트르산삼나트륨 및 약 0.4％ 염화나트륨을 조합하여 최종 농축물을 형성하고, 이것을 상기 기재된 것과 동일한 조건 하에 살균하였다. 유장-고갈된 샘플에 첨가된 약간 상이한 양의 농축물 및 물이 농축 후 고형물의 퍼센트 차이의 원인이 되고, 그 결과 최종 농축물이 비교 샘플과 유사한 조성을 갖는다.

최종 농축물 샘플 양쪽 모두는 하기 표 1에 제공된 바와 같이, 지방, 총 단백질, 미네랄 및 락토스 수준의 측면에서 유사한 조성을 함유하였다. 양쪽 샘플 모두가 유사한 총 단백질 함량을 갖긴 하지만, 여기에 기재된 방법에 의해 만들어진 샘플 (즉, 유장-고갈된 샘플)은 실질적으로 적은 유장 단백질을 갖는다 (즉, 비교 샘플에 비해 약 73％ 적은 유장 단백질). 이어서, 샘플을 육안 관찰 전에 약 70 내지 약 75 ℉에서 약 8개월 동안 휘젓지 않고 저장하였다.

약 8개월 후에, 이 연구의 제형 및 조건에서 비교 샘플은 3개의 뚜렷한 상을 나타내었다. 크림 층이 샘플 위로 올라오는 반면, 젤 침전 층이 아래로 침강하였다. 추가로, 크림과 침전물 층 사이에 불투명한 수성 층을 볼 수 있다. 반대로, 여기에 기재된 방법을 사용하여 만들어진 유장-고갈된 샘플은 눈에 보이는 크림 또는 수성 층을 갖지 않은 연속한 단일 상으로 보였다. 추가의 관찰 시에, 의미없는 소량의 샘플이 침전된 것이 주목되지만, 전체는 실질적으로 연속적이고 유체였다.

더 높은 양의 우유 고형물 및 대안적인 보조제인 인산이나트륨의 효과를 비교하기 위하여 유사한 샘플을 구성하였다. 하기 표 2에 기재된 것과 같은 농축물을 제조하기 위하여 상기 기재된 것과 동일한 방법을 사용하여 이러한 샘플을 제조하였다. 약 70 내지 약 75 ℉에서 약 8개월의 저장 후에, 본 연구의 제형 및 조건에서 제조된 고 고형물의 비교 샘플은 침강 및 얇은 물 층 (크림 층이 보이지 않음)을 모두 함유하는 반면, 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 제조된 고-고형물, 유장-고갈된 샘플은 어떠한 상 분리 없이 매우 균질하였다. 비교 샘플에서, 약 91.8％ 농축물, 약 1.3％ 물, 약 6.0％ 슈크로스, 약 0.33％ 인산이나트륨 및 약 0.55％ 염화나트륨을 조합하였다. 본 발명의 유장-고갈된 샘플을 위하여, 약 72.1％ 농축물, 약 21.1％ 물, 약 6.0％ 슈크로스, 약 0.33％ 인산이나트륨 및 약 0.55％ 염화나트륨을 조합하였다. 또한, 하기 나타낸 것과 유사한 조성을 갖는 최종 농축물을 목표로 하기 위하여, 농축 후에 농축물의 총 고형물에 기인한 차이가 있다.

실시예 2

UF 및 MF 샘플을 배합함으로써 최종 농축물에서 유장의 양을 변화시킴으로써 살균 안정성에 미치는 효과를 결정하기 위하여, '548 공개의 방법으로부터 제조된 농축된 2％ 우유 (즉, 한외여과 또는 UF 샘플) 또는 본 명세서에 기재된 유장 및 락토스 고갈 방법으로부터 제조된 농축된 2％ 우유 (즉, 정밀여과 또는 MF 샘플)를 배합하여 샘플을 제조하였다. 예비가열의 사용을 포함하는 '548 공개의 방법에 따라 UF 샘플을 만들었기 때문에, 이들은 카제인에 가교된 약 70％ 이상의 유장을 가졌다.

도 3에 일반적으로 제공된 바와 같이, 100％ UF (비교) 및 100％ MF 잔류물, 및 75％ UF: 25％ MF; 50％ UF:50％ MF; 및 25％ UF:75％ MF를 포함하는 UF 및 MF 샘플의 배합물의 비율로 최종 샘플을 제조하였다. (달리 나타내지 않는 한) 살균에 앞서 약 6％ 슈크로스, 약 0.55％ 염화나트륨 및 약 0.33％ 인산이나트륨을 각각의 샘플에 첨가하였다. 모든 샘플은 살균 후에 유체 성질이고, 점도 증가는 높은 퍼센트의 정밀여과 농축 우유를 함유하는 샘플과 관련된다. 표준화된 점도 수치 (점도를 샘플의 총 고형물로 나눔)의 비교는, 한외여과에 비하여 정밀여과를 사용하여 제조된 농축물에 대해 높은 값을 나타내었으나, 그렇지 않은 것도 허용될 수 있었다.

주변 온도 (약 70 내지 약 75 ℉)에서 약 7개월의 저장 후에, 결과를 하기 표 4에 제공하였다. 시험된 샘플의 총 고형물이 표준화되지 않았기 때문에, 일부 샘플은 더욱 높은 총 고형물을 갖고 그 결과 저장 후에 유체가 아닌 농축물을 형성하는 경향이 있었다.

첨부된 청구의 범위에 설명된 바와 같이 구현된 방법의 원리 및 범위 내에서, 당업자라면, 본 방법 및 얻어지는 농축물의 성질을 설명하기 위해 기재되고 예증된 본 방법의 세부사항, 재료 및 배열, 제형, 및 그의 성분에 다양한 변화를 행할 수 있는 것으로 이해된다.

도 1은 안정한 농축 액상유를 제조하는 일례의 방법을 도시하고 있다.

도 2는 안정한 농축 액상유를 제조하기 위해 더욱 바람직한 구현양태의 일례를 도시하고 있다.

도 3은 안정한 농축 액상유를 제조하기 위한 대안적인 방법을 도시하고 있다.

Claims

락토스와 카제인 단백질 및 유장 단백질을 갖는 유단백질을 함유하는 출발 액상유를 제공하는 것,

카제인 단백질을 농축하고, 출발 액상유로부터 유장 단백질 및 락토스를 고갈시켜, 카제인 단백질 대 유장 단백질의 비율이 적어도 약 90:10이고 약 1％ 미만의 락토스를 갖는 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유를 형성하는 것,

출발 액상유를 농축 단계 이전 및 농축 단계 중에 카제인 단백질과 유장 단백질 간에 실질적으로 가교가 일어나지 않도록 하는 온도 이하로 유지시키는 것,

안정화제 및 식감 증진제를 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유에 첨가하여 중간체 농축 액상유를 형성하는 것,

F_o가 5 이상인 안정한 농축 액상유를 수득하기에 충분한 온도에서 이에 충분한 시간 동안 중간체 농축 액상유를 살균하는 것

을 포함하며, 이 때 중간체 농축 액상유는 살균 중에 겔화에 저항성을 갖는 것인,

약 25 내지 약 30％의 총 고형물, 약 9 내지 약 13％의 총 단백질 (약 90％ 이상의 카제인 단백질 및 약 10％ 미만의 유장 단백질) 및 약 1％ 미만의 락토스를 가지며, 주변 조건 하에 약 9개월 이상의 저장 기간 동안 겔화에 저항성을 갖는 안정한 농축 액상유의 제조 방법.
제1항에 있어서, 안정한 농축 액상유의 총 단백질이 약 93 내지 약 95％의 카제인 단백질 및 약 5 내지 약 7％의 유장 단백질을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 출발 액상유가 약 90％ 이상의 4.6 pH 가용성 단백질을 갖도록 농축 단계 이전 및 농축 단계 중의 온도가 약 90 ℃ 미만인 방법.
제3항에 있어서, 온도가 약 70 ℃ 미만인 방법.
제3항에 있어서, 온도가 약 55 ℃ 미만인 방법.
제3항에 있어서, 안정한 농축 액상유 내의 총 단백질이 약 93 내지 약 95％의 카제인 단백질 및 약 5 내지 약 7％의 유장 단백질을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 안정한 농축 액상유가 인산이나트륨, 인산이칼륨, 시트르산이나트륨, 시트르산삼나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 안정화제를 약 0.2 내지 약 0.4％ 포함하는 것인 방법.
제7항에 있어서, 안정화제가 인산이나트륨인 방법.
제1항에 있어서, 안정한 농축 액상유가 염화나트륨, 염화칼륨, 황산나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 식감 증진제를 약 0.4 내지 약 0.6 ％ 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 안정한 농축 액상유가 약 0.2 내지 약 0.4％의 인산이나트륨, 약 0.4 내지 약 0.6％의 염화나트륨 및 약 4.5 내지 약 6％의 감미제를 함유하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 농축 단계에서 정용여과와 함께 정밀여과를 사용하여 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유 잔류물을 형성하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 카제인 단백질 및 유장 단백질을 갖는 두 번째 출발 액상유를 제공하는 것, pH 4.6 가용성 단백질의 감소를 실행하기에 충분하도록 두 번째 출발 액상유를 예비가열하는 것, 두 번째 출발 액상유를 한외여과에 의해 농축하여, 두 번째 출발 액상유에 비해 증가된 양의 카제인 단백질 및 유장 단백질을 갖는 두 번째 농축 액상유 잔류물을 형성하는 것, 및 두 번째 농축 액상유 잔류물을 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유와 혼합하는 것을 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 두 번째 농축 액상유 잔류물이 약 80 내지 약 83％의 카제인 단백질 및 약 17 내지 약 20％의 유장 단백질을 갖는 소정량의 유단백질을 포함하는 것인 방법.
제12항에 있어서, 두 번째 농축 액상유 잔류물이 pH 4.6 가용성 단백질에 의해 결정할 때 카제인 단백질과 가교된 유장 단백질을 약 70％ 이상 갖는 것인 방법.
총 고형물 약 25 내지 약 30％;

약 90％ 이상의 카제인 단백질 및 약 10％ 미만의 유장 단백질을 포함하며, 카제인 단백질과 유장 단백질 간에 실질적으로 가교가 일어나지 않아 농축 단계 이전에 약 90％ 이상의 pH 4.6 가용성 단백질을 갖는 총 유단백질 약 9 내지 약 13％;

락토스 약 1％ 미만; 및

유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유가 살균 중에 및 약 70 내지 약 75 ℉ (약 21 내지 약 24 ℃)에서의 약 9개월 이상의 저장 기간 동안 저장-안정성을 유지하기에 충분한 양의, 1종 이상의 안정화제 및 1종 이상의 식감 증진제

를 포함하는, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유.
제15항에 있어서, 총 유단백질이 약 95％ 이상의 카제인 단백질 및 약 5％ 미만의 유장 단백질을 함유하는 것인, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유.
제15항에 있어서, 약 8 내지 약 12％의 카제인 단백질 및 약 1％ 이하의 유 장 단백질을 포함하는 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유.
제15항에 있어서, 총 유단백질이 카제인 단백질과 유장 단백질 간에 실질적으로 가교가 일어나지 않도록 농축 단계 이전 및 농축 단계 중 약 90 ℃를 초과하지 않는 온도에 노출시킨 유 원료로부터 공급되는 것인, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유.
제15항에 있어서, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유가 인산이나트륨, 인산이칼륨, 시트르산이나트륨, 시트르산삼나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 안정화제를 약 0.2 내지 약 0.4％ 포함하는 것인, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유.
제15항에 있어서, 안정한 농축 액상유가 염화나트륨, 염화칼륨, 황산나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 식감 증진제를 약 0.4 내지 약 0.6％ 포함하는 것인, 유장 및 락토스 고갈된 농축 액상유.