Модифицированные концентраты молочного белка и их использование при изготовлении гелей и молочных продуктов

Модифицированные концентраты молочного белка и их использование при изготовлении гелей и молочных продуктов

Реферат

Настоящее изобретение относится к получению модифицированных катионами концентратов молочного белка (КМБ) с пониженным содержанием кальция с использованием катионообменника. Оно также относится к использованию таких КМБ при изготовлении пищевых гелей. И, наконец, оно относится к использованию таких гелей для получения сыров, сыроподобных продуктов, закусок, десертов, кондитерских изделий и промежуточных пищевых продуктов.

Специалисты в области сыроделия умеют варьировать параметры процесса изготовления сыра для корректировки в широком диапазоне состава, структуры и органолептических свойств традиционных видов сыра, доступных в различных частях мира. Традиционный сыр можно рассматривать как пищевой гель, состоящий из гидратированной белковой матрицы, в которой распределены частицы жира. В сыре белковая матрица состоит в основном из гидратированного казеина и его производных, образующих комплекс с минералами, представленными, главным образом, различными фосфатными солями кальция. Для получения различных структур сыроделы практикуют варьирование, помимо макропоказателей композиции (концентрации жира, белка, воды и соли), других важных параметров, в число которых входят условия химической обработки в сырной ванне, например, концентрация сычужного фермента, температура, концентрация ионов и значение pH. Указанные переменные влияют на скорость и уровень выделения сыворотки из творожных частиц в процессе синерезиса. При синерезисе минералы выделяются из частиц творога вместе с другими компонентами сыворотки. Одним из важнейших минералов, воздействующих на структуру сырного сгустка, является кальций (Robinson R K & Wilbey R A. Cheesemaking 3^rd ed. Chapt. 8, Aspen Publishers, Gaithersburg. 1998. Creamer L, Gilles J & Lawrence R C. Effect of pH on the texture of Cheddar and Colby cheese. New Zealand Journal of Dairy Science and Technology, 23, 23-35 (1988)). Фокс приводит данные по содержанию кальция в большом числе традиционных типов сыров (Fox P F. Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology. Vol. L. General Aspects, 2^nd ed. р.563. Chapman & Hall, London, 1993).

При изготовлении нетрадиционного сыра содержание кальция в продукте можно регулировать посредством известных уже процессов. См. в качестве недавнего примера патент США 6,183,804 (Moran и др.), в котором предлагается регулировать содержание кальция в КМБ (т.е. понижение) за счет подкисления молока перед ультрафильтрацией. Указывается также, что при желании к молоку может быть добавлен хлорид натрия перед ультрафильтрацией для снижения содержания кальция. На практике, при использовании указанных технологий имеется предельное процентное значение кальция, который может быть удален при ультрафильтрации молока, определяемое такими факторами, как осаждение белка (см., Walstra P. On the stability of casein micelles. Journal of Dairy Science 73, 1965-1979 (1999)), вязкость ретентата и предельная степень диафильтрации. Кроме того, скорость потока при ультрафильтрации может тормозиться (см., Eckner K F & Zattola E A. Modelling flu of skim milk as a function of pH, acidulant and temperature. Journal of Dairy Science. 75, 2952-2958 (1992) and also Ernstrom C A, Sutherland B J & Jameson G W. Cheese base for processing. A high yield product from whole milk by ultrafiltration. Journal of Dairy Science. 63 228-234 (1980)), а загрязнение пермеата добавленной солью или кислотой может понизить его ценность. Обычно достигаемый на практике предел удаления с использованием мембранной технологии на коммерческом предприятии составляет около 20% кальция. В данном описании для целей изобретения кальций использован как ссылочный минерал для сравнения содержаний двухвалентных катионов в модифицированных процессовых потоках и продуктах. Следует отметить, что содержание других минералов, например, магния, будет также изменяться.

В европейской заявке EP 16292 (Arnaud и др.) указывается, что, по существу, 100% кальция может быть удалено из молока и молочных продуктов с помощью обработки катионообменной смолой, заряженной одновалентными катионами.

Еще один способ удаления кальция из казеиновых мицелл предусматривает его химическое связывание с использованием пищевых секвестрантов, таких как фосфатные или цитратные соли. Указанные средства известны в технологии превращения натурального сыра в плавленый сыр, мягкие (намазываемые) сырные пасты и соответствующие продукты. Такие средства известны как "плавящие соли". В WO 01/41578 (Blazey и др.) показано, что при модифицировании характеристик растворимости КМБ может использоваться хелатирование кальция с использованием таких средств, как ЭДТК (этилен-диамин-тетрауксусная кислота).В европейской заявке EP 16292 (Arnaud и др.) указывается, что сыр, обработанный катионообменником, может быть превращен в мягкую сырную пасту, и при этом не возникает необходимости в использовании плавящих солей.

Мы обнаружили, что при обработке катионообменной смолой и при ограничении уровня удаления кальция можно достичь промежуточных концентраций кальция, которые выше концентраций, использованных в способах, описанных Moran и др., и меньше, чем концентрации, указанные Arnaud и др., что позволяет получать ряд новых белковых гелей, сырных и сыроподобных продуктов без использования коагулирующих ферментов, например, сычужного фермента, а также плавящих солей или камедей.

Задачей настоящего изобретения является достижение вышеуказанного или по меньшей мере предоставление потребителям дополнительного выбора.

В единственном примере, приведенном в EP 16292, описано почти полное удаление кальция из предшественника "молочного продукта" - сыра Чеддер, - перед изготовлением обработанного молочного продукта (типа плавленого сыра). Однако отсутствует указание или предположение о том, что изобретатели предприняли какую-нибудь попытку ограничить уровень удаления кальция до заданного значения. Не предполагалось также посредством контроля удаления ионов кальция получать КМБ, пригодный для изготовления пищевых гелей или сыроподобных гелеобразных продуктов с заданными свойствами.

В широком смысле, настоящее изобретение относится к способу получения модифицированного КМБ, пригодного для получения геля, предусматривающему:

подвергание водного раствора немодифицированного КМБ катионному обмену с использованием разрешенного для пищевого применения катионообменника, содержащего одновалентные катионы, для получения в указанном модифицированном КМБ заданного уровня замещения двухвалентных катионов одновалентными катионами, составляющего не более 80%, и извлечение указанного КМБ.

В варианте способ по изобретению включает стадии обезвоживания и сушки указанного модифицированного КМБ в порошок.

В варианте указанный водный раствор немодифицированного КМБ разделяют на два процессовых потока, первый из них подвергают рассматриваемому катионному обмену, а второй объединяют с указанным первым потоком после того, как первый поток был подвергнут указанному ионному обмену, с получением потока указанного модифицированного КМБ.

Предпочтительно содержание кальция в указанном модифицированном КМБ снижают до 20-80% от содержания кальция в немодифицированном КМБ.

Более предпочтительно содержание кальция снижают до 40-60% от содержания кальция в немодифицированном КМБ.

Альтернативно содержание кальция снижают до 25-45% от содержания кальция в немодифицированном КМБ.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения содержание кальция снижают до 50% от содержания кальция в немодифицированном КМБ.

В варианте способ по изобретению дополнительно включает стадию нагревания указанного модифицированного КМБ до 25-95°С и поддерживания этой температуры до образования геля, и извлечение с этой стадии указанного геля.

Предпочтительно указанный модифицированный КМБ нагревают до температуры 50-90°С.

В другом варианте ингредиенты, используемые для получения молочного продукта, добавляют к указанному модифицированному КМБ до образования указанного геля.

В другом варианте ингредиенты для изготовления молочного продукта добавляют в процессе образования указанного геля.

В еще одном варианте ингредиенты для изготовления молочного продукта добавляют к указанному гелю после его формирования.

В альтернативном варианте немодифицированный КМБ получают из ретентата, полученного при ультрафильтрации обезжиренного молока.

В еще одном альтернативном варианте указанный немодифицированный КМБ получают из ретентата, полученного при ультрафильтрации цельного молока.

Предпочтительно указанную ультрафильтрацию продолжают, пока немодифицированный КМБ не будет содержать по меньшей мере 20% общего содержания сухих веществ.

Предпочтительно указанный ионный обмен проводят при pH 4,5-8,0.

Предпочтительно указанный ионный обмен проводят на ионообменной колонке, а указанную колонку заполняют разрешенной для пищевого применения катионообменной смолой, заряженной ионами калия или натрия. Наиболее предпочтительно, указанная смола содержит ионы натрия.

В одном альтернативном варианте ингредиенты, используемые для изготовления сыра, добавляют к указанному модифицированному КМБ перед нагреванием для образования указанного геля.

В альтернативном варианте указанный модифицированный КМБ концентрируют мембранной фильтрацией после осуществления указанной стадии ионного обмена.

В альтернативном варианте указанный раствор, содержащий немодифицированный КМБ, подвергают белковому ионному обмену перед проведением катионного обмена.

Еще один объект изобретения касается порошка модифицированного КМБ, полученного указанными выше способами.

Другой объект изобретения касается геля из указанного модифицированного КМБ, полученного указанными выше способами.

В альтернативном варианте указанный гель представляет собой пищевой продукт, который служит в качестве ингредиента другого пищевого продукта.

В еще одном альтернативном варианте указанный гель имеет химические и физические характеристики сыра.

В еще одном альтернативном варианте указанный гель может быть далее переработан в плавленый сыр или в продукт типа плавленого сыра.

В широком смысле, настоящее изобретение состоит из упомянутых или указанных в описании заявки частей, элементов и признаков, по отдельности или вместе, и любая или все комбинации двух или более указанных частей, элементов или признаков, а также указываемые конкретные числовые показатели, которые имеют известные эквиваленты в области техники, к которой относится изобретение, все они находятся в объеме изобретения, как если бы они были особо описаны.

Настоящее изобретение поясняется далее со ссылкой на чертеж на котором представлена блок-схема, иллюстрирующая способ по изобретению. На чертеже показаны стадии для получения жидких или сухих модифицированных КМБ, а также составление рецептур и процедуры, используемых для изготовления различных пищевых гелей, пригодных для употребления, например, натуральных сыроподобных продуктов, десертов, аналогов мяса и т.п., на основе этих модифицированных КМБ.

ПОЛУЧЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КМБ

Как показано на чертеже, предпочтительным исходным материалом является молоко. В частности, содержание жира в цельном молоке доводят до желаемого уровня с использованием сепарирования для отделения жира в виде сливок или с использованием нормализации для снижения или обогащения жирового содержания путем добавления подходящих сливок или обезжиренного молока. Сепарирование и/или нормализация обеспечивают исходный материал, который может варьировать от обезжиренного молока до цельного молока с повышенным содержанием жира. В качестве исходного материала предпочтительнее использовать обезжиренное молоко с содержанием жира от 0,06 до 0,08%, либо цельное молоко. Молоко пастеризуют и охлаждают, как требуется, с использованием стандартных процедур. При необходимости размер жировых шариков в молоке может быть уменьшен гомогенизацией.

Для удаления желательных порций воды, лактозы. солей молока и (необязательно) некоторых или всех белков молочной сыворотки, чтобы получить желательный раствор КМБ, могут использоваться различные процедуры фильтрования. Предпочтительным способом фракционирования компонентов молока является непрерывное мембранное фильтрование. Подготовленное молоко более предпочтительно фракционируют для получения раствора КМБ путем ультрафильтрации (УФ) с использованием подходящей мембранной системы, способной обеспечить коэффициент объемного концентрирования (ФОК = объем молока/объем ретентата) от 2 до 8 раз. Предпочтительно УФ-система снабжена мембраной, способной задерживать соединения с молекулярным весом выше 10000-30000, которая применяется для получения УФ ретентата со значением ФОК 3-6. Концентрация белка может быть повышена в ходе УФ диафильтрацией (ДФ); добавлением воды в ходе УФ для улучшения удаления лактозы, растворенных молочных солей, а также для снижения вязкости получаемого при этом ретентата. Подходящая УФ/ДФ система приводит к получению ретентата с общим содержанием сухих веществ (ОС) от 14% до 50%. Предпочтительно УФ/ДФ система приводит к получению ретентатов из обезжиренного молока с 14%-30% ОС и ретентатов из цельного молока с 35%-45% ОС. Предпочтительная УФ/ДФ система должна приводить к получению УФ ретентатов, содержащих, по существу, весь казеин и все белки сыворотки, изначально содержавшиеся в потоке вводимого в систему молока. Использование фильтрования при производстве КМБ хорошо описано в литературе (Renner E & Abd El-Salam M.H. Application of ultrafiltration in the Dairy Industry. (1991) Elsevier Applied Science. London, England.; Glover F A. Ultrafiltration and Reverse Osmosis for the Dairy Industry. Technology Bulletin 5 National Institute of Research in Dairying. (1985) Reading, England. Cheryan & Minir. Ultrafiltration and Microfiltration Handbook. (1998) Technomic Publishing, Lancaster, PA, USA).

Как упомянуто выше при описании уровня техники, известно, что можно регулировать содержание минеральных компонентов в КМБ путем изменения pH молока перед проведением фильтрования. pH молока может быть доведен до 3,0-9,5 путем добавления пищевой кислоты и/или щелочи. Изменением pH молока удается ускорить растворение двухвалентных ионов в казеине, что позволяет перемещать указанные минералы в молочную сыворотку с последующим удалением их из молока путем фильтрования. Предпочтительная процедура предусматривает снижение pH молока при температуре 18°С или ниже путем добавления пищевых кислот для повышения степени растворения комплекса двухвалентных минералов, присутствующих в казеине. Альтернативно, усиленное удаление двухвалентных ионов может быть достигнуто путем добавления кислоты для снижения pH, выдерживания молока в течение некоторого периода времени и повышения pH путем добавления щелочи. Предпочтительная последовательность процессов, проводимых для достижения усиленного удаления двухвалентных ионов из казеиновых мицелл посредством варьирования pH, включает: (1) снижение pH молока при температуре 15°С или ниже до 4,9-5,4 добавлением органической кислоты пищевого качества; (2) выдерживание молока при указанной температуре и при слабом перемешивании в течение 30-45 минут; (3) добавление щелочи пищевого качества для повышения pH молока до 5,8-6,2, сразу после этого приступая к желательной обработке. Для корректировки pH предпочтительнее пищевая органическая кислота и наиболее предпочтительна молочная кислота.

Альтернативно или дополнительно к кислоте, перед фильтрованием к молоку по желанию можно добавлять пищевые соли, содержащие одновалентные катионы. После добавления одновалентных катионов молоко перед проведением УФ предпочтительно выдерживают в течение 30 минут при осторожном перемешивании.

Однако все указанные процедуры ограничены максимальным уровнем достигаемого на практике снижения содержания кальция примерно лишь на 20%. Эти известные процедуры не предпочтительны также из-за значительно сниженных скоростей потока через различные фильтрующие мембраны при пониженном pH за счет образования кислотных и/или солевых пермеатов. Указанные выше методы снижения содержания двухвалентных катионов в растворе КМБ могут использоваться в качестве предварительной стадии перед осуществлением способа по изобретению.

Для целей настоящего описания процент снижения содержания кальция выражают в ммоль кальция на кг общего белка, обычно содержащегося в эквивалентных растворах КМБ, получаемых фильтрацией молока при обычном pH свежего молока, то есть 6,6-6,8.

Способ, приведенный в настоящем описании и показанный на чертеже, относится к получению КМБ из свежего молока с последующей немедленной обработкой такого ретентата в ионообменной колонке, хотя можно также получать водный раствор белка путем восстановления (гидратации) сухого КМБ с целью дальнейшей обработки по изобретению.

В способе по изобретению содержание минеральных компонентов в растворе КМБ модифицируют путем обработки 10-100% раствора КМБ в ионообменном реакторе, содержащем соответствующим образом заряженную смолу. Предпочтительный ионообменный реактор включает катионообменную смолу, заряженную одновалентными катионами, такими как катионы водорода (H⁺), катионы кальция (K⁺) или катионы натрия (Na⁺). Более предпочтительно катионообменная смола заряжена ионами натрия для проведения обмена и удаления желательного количества двухвалентных катионов, особенно Ca⁺² и Mg⁺², из раствора КМБ.

В случае если через ионообменную смолу пропускают 100% раствора КМБ, степень удаления кальция предпочтительно составляет не менее 20%, и не более 80% содержания кальция в исходном растворе КМБ. Предпочтительной процедурой для достижения заданного уровня снижения кальция является проведение ионного обмена в части раствора КМБ и затем смешивание указанной части с раствором КМБ, не подвергнутым ионному обмену. Предпочтительно, методом ионного обмена обрабатывают более 10%, но менее 100% от исходного раствора КМБ с достижением удаления из раствора КМБ 20%-95% кальция, который предпочтительно замещается натрием. Более предпочтительно, катионным обменом удаляют из раствора КМБ 60%-85% кальция, который замещается предпочтительно натрием. Раствор КМБ после ионного обмена смешивают затем с раствором КМБ, который не был подвергнут ионному обмену, с получением смеси с пониженным содержанием кальция, составляющим не менее 20% и не более 80% содержания кальция в исходном растворе КМБ.

Конструкция ионообменного реактора и количество используемой ионообменной смолы должны способствовать достаточно быстрой скорости обмена двухвалентных катионов на одновалентные катионы. Количество ионов кальция, удаляемых из раствора КМБ, контролируют путем отбора соответствующих проб смолы, определения концентрации КМБ, вязкости в ионообменной колонке и контроля условий обработки в ионообменной колонке, таких как время пребывания, уровень pH, температура, объем жидкости, объем смолы, обменная способность и пропускная способность слоя смолы. Управление ионообменным процессом может осуществляться специалистами в данной области (Perry. Chemical Engineers Handbook. Sixth edition. Chapter 16. Vermeulen T & LeVan D. Adsorption and Ion Exchange. McGraw Hill (1984). Nachod F C & Schubest J. Ion Exchange Technology. Academic Press, New York, (1956)).

Предпочтительный раствор КМБ, добавляемый в ионообменный реактор, содержит около 10% общего количества сухих веществ. Уровень pH доводят до около 5,9 перед ионным обменом посредством добавления соответствующего количества кислоты пищевого качества, для снижения вязкости жидкости в ионообменной колонке. Предпочтительной ионообменной смолой является разрешенная для пищевого применения смола Amberlite SR1L Na. Предпочтительно ионный обмен проводят при температуре 2-60°С. Более высокие температуры снижают вязкость жидкости в ионообменном резервуаре, но для предотвращения развития микроорганизмов предпочтительна температура 10°С.

Предпочтительно, в потоке смешанного КМБ содержание кальция снижается от более 20% до менее 80%. Степень снижения кальция в КМБ выбирают с учетом физических и химических характеристик конечного продукта и способа образования геля, например, желательных уровней гидратации порошка КМБ, степени эмульгирования и желатинирования. Диапазон снижения кальция, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, выше, чем уровни снижения содержания кальция, достигаемые практически всеми известными способами, связанными с добавлением кислоты или соли перед фильтрованием, и ниже, чем уровни снижения содержания кальция, описанные Арно (Arnaud и др.) в EPA-16292.

Для получения геля типа сыра Чеддер методом ионного обмена обрабатывают от около 25% до около 60% раствора обезжиренного КМБ с целью удаления от около 80% до около 90% кальция. Такой обработанный раствор объединяют с раствором КМБ, который не подвергали ионному обмену, для достижения желательного уровня снижения кальция в получаемой смеси от около 25% до около 45%. Данный пример иллюстрирует приведенный в описании перечень других вариантов получения разных конечных продуктов из различных модифицированных КМБ.

Раствор КМБ может быть при желании пропущен через отдельную ионообменную систему для изменения содержания белка дополнительно к обмену минеральных ионов. Предпочтительно, ионообменная система, используемая для модификации белков, включается в последовательность процедур перед стадией ионного обмена, осуществляемой для модификации содержания минеральных компонентов. Более предпочтительно, ионообменная система, используемая для модификации содержания белка в концентрированном растворе белка, содержит смолу, способную удалять β-лактоглобулин (β-Lg). Такая ионообменная система будет предпочтительно давать раствор КМБ, из которого полностью или частично удалены β-Lg и аналогичные белки, поле чего проводят ионный обмен для модификации содержания минеральных компонентов.

Кроме того, концентрирование белкового раствора может быть продолжено после проведения ионного обмена с целью дальнейшей модификации содержания минеральных компонентов и, возможно, содержания белка в КМБ. Предпочтительно, для концентрирования белкового потока и снижения в нем содержания одновалентных катионов на килограмм общего белка используют сочетание УФ и ДФ.

Предпочтительно, если к КМБ добавляют соли, то к КМБ после фильтрования добавляют соли с одновалентными катионами. Предпочтительно, к концентрированному раствору белка добавляют хлорид натрия и/или хлорид калия в количестве от около 0,05 до 2,5%.

При желании может проводиться дальнейшее концентрирование раствора КМБ с использованием стандартных процедур, включая выпаривание. Способы выпаривания включают, но не ограничиваются приведенным перечнем, использование выпарного аппарата с падающей пленкой, трубчатого выпарного аппарата и испарителя с очищаемой рабочей поверхностью. Выпаривание раствора модифицированного КМБ продолжают до достижения общего содержания сухих веществ (ОС) от около 25% до около 75%. Содержание жира в растворе КМБ после корректировки содержания минеральных компонентов или после выпаривания может доводиться до желательного уровня путем добавления сливок с соответствующим содержанием жира. Содержание соли в растворе модифицированного КМБ может корректироваться путем добавления хлорида натрия и/или хлорида калия по желанию либо перед, либо после выпаривания. Концентрированный раствор модифицированного КМБ может использоваться непосредственно при изготовлении композиции и при образовании пищевых гелей, как показано ниже.

Альтернативно, концентрированный раствор модифицированного КМБ может быть при желании высушен в порошок. Способы сушки включают, но не ограничиваются этим, распылительную сушку, сушку в псевдоожиженном слое и сушку замораживанием. Предпочтительное ОС в продукте после сушки составляет 95%. Сухой порошок модифицированного КМБ стабилен при хранении, и его можно упаковать и хранить до использования для образования из него полностью сформированного геля или для получения сыра позже и, возможно, в другом месте. При желании, возможна дальнейшая обработка для превращения порошка в желательный пищевой гель.

ОБРАЗОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ГЕЛЕЙ ИЗ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КМБ

При желании, концентрированные растворы модифицированного КМБ, сухие порошки модифицированного КМБ или комбинация растворов и порошков модифицированного КМБ могут быть объединены с соответствующим источником жира. Приемлемые источники жира включают сливки, густые сливки, масло, обезвоженный молочный жир, осветленное сливочное масло и пищевые растительные масла. Наиболее предпочтительными источниками жира являются густые сливки (молочный продукт, содержащий около 80% молочного жира), сливочное масло и/или обезвоженный молочный жир. Соответствующая процедура, применяемая при использовании сухого порошка модифицированного КМБ, включает смешивание модифицированного порошка КМБ с жиром при соответствующем перемешивании с получением гомогенного продукта типа пасты.

Гелеобразование в указанной выше смеси может быть вызвано путем нагревания через рубашку или непосредственно, введением пара при температуре от около 35°С до около 95°С. Предпочтительно, образование геля при получении любого сорта, включая, но не только сыр Чеддер, индуцируют при температурах от около 35°С до около 75°С. Степень перемешивания выбирают так, чтобы образовался хороший гель, который при охлаждении имеет желательные форму, структуру, размер жировых шариков и характеристики плавления. В процессе гелеобразования при желании может варьироваться усилие сдвига.

Для образования указанных гелей не требуется коагулирующих ферментов, например, сычужного фермента, плавящих солей, камедей, однако указанные ингредиенты могут добавляться для варьирования структуры гелей, если требуется. При желании пищевые гели могут быть далее обработаны, например, сыроподобные пищевые гели могут быть обработаны с использованием стандартных технологий для получения сыроподобных продуктов типа плавленого сыра.

Проведя серию экспериментов, авторы обнаружили, что для получения полезных гелей в случае данного пищевого гелеобразного продукта имеется оптимальный диапазон снижения уровня кальция. Согласно процедуре, описанной в примере 1, был приготовлен ряд порошков модифицированного КМБ с разными концентрациями кальция. Указанные порошки были приготовлены как из обезжиренного молока, так и из цельного молока. Упомянутые порошки также включали пару стандартных порошков КМБ из обезжиренного и цельного молока, которые не подвергали ионообменной процедуре снижения содержания кальция. В описанных в примере 3 экспериментах, которые были проведены в нагревателе Blentech исследовали способность таких порошков образовывать гель с номинальной композицией сыра Чеддер (35% влажности). В таблице 1 приведены результаты по изучению свойств гелей, полученных из двух серий таких порошков. Была получена комбинация приемлемых и неприемлемых гелей. Указанные результаты классифицированы в соответствии с содержанием кальция (кг Ca/кг белка) в КМБ и полученные результаты приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что имеется предпочтительный диапазон концентраций кальция для получения приемлемых гелей с номинальной композицией сыра Чеддер, который не зависит от исходного молочного источника (обезжиренное молоко или цельное молоко).

Приведенные в таблице 2 результаты позволяют сделать вывод, что в случае получения продукта типа сыра Чеддер снижение содержания кальция менее чем примерно на 25%, приводит к получению порошка КМБ с плохой гидратацией и полезный гель не образуется при нагревании. Кроме того, авторами обнаружено, что при значительном снижении содержания кальция, более чем на 70%, получается неприемлемая комбинация слабой диспергируемости жира и слабого гелеобразования при нагревании.

Приведенные в описании примеры, взятые из другой серии экспериментов, показывают, что различные порошки КМБ (с содержанием белка 70% и 85% по сухому весу) и различные уровни снижения кальция могут использоваться для получения широкого диапазона молочных пищевых гелей.

Таблица 1Получение гелей типа сыра Чеддер из КМБ с пониженным содержанием кальция в двухшнековом нагревателе Blentech
Класс порошка	Содержание кальция1	Снижение уровня кальция2 (%)	Гидратированный порошок и дисперсия	Включение жира	Образование геля
КМБ70 с высоким содержанием жира	784	0	Комочки	Приемлемое	Паста
582	26	Комочки	Приемлемое	Паста
564	28	Диспергирован	Приемлемое	Гель
315	60	Диспергирован	Свободный жир	Отдельная белковая фаза
14	98	Комочки	Свободный жир	Отдельная белковая фаза
КМБ70 из обезжиренного молока	784	0	Комочки	Приемлемое	Паста
512	35	Диспергирован	Хорошее	Гель
460	41	Диспергирован	Хорошее	Гель
406	48	Диспергирован	Свободный жир	Гель3
235	70	Диспергирован	Свободный жир	Отдельная белковая фаза
14	98	Диспергирован	Свободный жир	Отдельная белковая фаза
1 - Расчет в ммоль кальция/кг общего белка2 - Процент кальция, удаленного ионным обменом3 - Граничное образование геля

Таблица 2Получение гелей типа сыра Чеддер из КМБ с пониженным содержанием кальция в двухшнековом нагревателе Blentech
Содержание кальция1	Снижение уровня кальция2 (%)	Гидратированный порошок и дисперсия	Включение жира	Образование геля	Приемлемый диапазон
784	0	Комочки	Приемлемое	Паста
582	26	Комочки	Приемлемое	Паста
564	28	Диспергирован	Приемлемое	Гель
512	35	Диспергирован	Хорошее	Гель
460	41	Диспергирован	Хорошее	Гель
406	48	Диспергирован	Свободный жир	Гель3
315	60	Диспергирован	Свободный жир	Отдельная белковая фаза
235	70	Диспергирован	Свободный жир	Отдельная белковая фаза
14	98	Диспергирован	Свободный жир	Отдельная белковая фаза
1 - Расчет в ммоль кальция/кг общего белка2 - Процент кальция, удаленного ионным обменом3 - Граничное образование геля

К белково-жировой смеси в аппарате для (термо)обработки могут быть добавлены другие приемлемые ингредиенты по необходимости перед, во время или после гелеобразования с получением готового пищевого геля. Добавляемые ингредиенты могут включать, но не ограничиваясь этим, дополнительные белковые растворы или порошки, белковые растворы или порошки, вносимые с последующей корректировкой минерального состава ионным обменом; белковые растворы или порошки с последующей ферментацией соответствующими культурами микроорганизмов и/или ароматообразующими ферментами; воду, животные и/или растительные жиры, и/или масла, соли, минеральные компоненты молока, ферментированные сыры, ароматизаторы, ароматизирующие ферменты и культуры микроорганизмов, липолизированное сливочное масло, пищевые камеди и/или гидроколлоиды, красители, консерванты, средства, улучшающие текучесть, пищевая(ые) кислота(ы) и т.п. Коагулирующие ферменты, например, сычужный фермент, необязательны для гелеобразования. Кроме того, для осуществления гелеобразования можно при желании добавлять известные плавящие соли, обычно используемые при производстве плавленого сыра, включающие, например, фосфатные соли натрия, но без ограничения приведенным примером.

При подборе параметров композиций, таких как содержание белка, жира и воды, уровень снижения кальция в модифицированном КМБ, концентрация соли и pH, а также таких параметров процесса, как температура, усилие сдвига и время пребывания, можно регулировать физические и химические свойства охлажденного гелеобразного продукта. Предпочтительный гелеобразный продукт имеет химические и физические свойства, близкие к свойствам натурального сыра, и в этой связи может упаковываться и поступать в продажу как натуральный сыр.

Альтернативно гелеобразный продукт может использоваться в качестве ингредиента для дальнейшей обработки. Так, например, сыроподобные гели могут быть далее обработаны с последующим добавлением плавящих солей, таких как, без ограничения, фосфатные соли натрия и другие известные в данной области средства такого рода, с использованием стандартного оборудования для производства плавленого сыра и технологии получения продуктов типа плавленого сыра. Гелеобразные сыроподобные продукты могут быть превращены в продукты типа плавленого сыра сразу после образования сыроподобного геля. Альтернативно гелеобразные сыроподобные продукты могут храниться в условиях, обычно используемых в случае натурального сыра, до того момента, когда возникнет потребность получения продуктов типа плавленого сыра.

Использование гелеобразных сыроподобных продуктов для получения продуктов типа плавленого сыра включает добавление стандартных ингредиентов, применяемых при обработке сыра, которые включают, но без ограничения, натуральный сыр, жир, сливки, кислоту(ы), соль, плавящие соли, ароматизаторы, пищевые камеди или гидроколлоиды, ферментированный сыр и жировые продукты для формирования аромата, краситель(и), консервант(ы), средство(ва), способствующее(ие) текучести, и т.п. Получаемый продукт нагревают до обычной температуры, применяемой при такой обработке (то есть выше 80°С), при соответствующем перемешивании, фасуют в желательную упаковку и далее используют стандартную практику получения продуктов типа плавленого сыра.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1 - Получение порошков модифицированного КМБ по настоящему изобретению

Из свежего цельного молока удаляли сливки сепарированием при температуре ≤5°С с получением обезжиренного молока. Полученное обезжиренное молоко пастеризовали с использованием стандартных методов, охлаждали до 10°С и подвергали УФ до значения ФОК 3 в системе, содержащей мембраны типа Koch™ S4 HFK 131, не пропускающие молекулы с молекулярным весом более 10000. Затем проводили диафильтрацию и продолжали ее до момента, когда содержание белка в растворе КМБ достигнет 85% общего содержания сухих веществ. Часть раствора КМБ помещали в ионообменную колонку, содержащую разрешенную для пищевого применения смолу AMBERLITE™ SPIL Na, являющуюся сильно кислотной катионообменной смолой с общей обменной емкостью 2 эквивалента натрия/л. Примерно 70 л насыщенной натрием смолы помещали в 140-литровый контейнер из нержавеющей стали, получая рабочий слой смолы высотой 55 см. Раствор КМБ пропускали через полученную ионообменную колонку со скоростью потока 133 кг/час и собирали в контейнер для хранения. По окончании ионообменной обработки собранная в контейнере жидкость имела степень снижения содержания кальция 85%.

Достаточное количество модифицированного раствора КМБ объединили с раствором необработанного КМБ с получением модифицированной смеси КМБ, содержащей 378 ммолей кальция/кг общего белка, то есть приблизительно со степенью снижения содержания кальция на 33% по сравнению с необработанным раствором КМБ85. Смешанный модифицированный раствор КМБ выпаривали и сушили стандартными процедурами с получением концентрированного порошка молочного белка следующего состава: 95,6% ОС (4,4% влажность), 2,3% жира, 82,46% белка (%N × 6,38), 3,74% лактозы, 7,1% золы и 378 ммоль Са/кг белка. Модифицированный КМБ упаковывают в стандартные промышленные упаковочные материалы и хранят при температуре окружающей среды до использования с целью получения геля.

Порошки модифицированного КМБ, имеющие определенное содержание белка и заданный уровень снижения содержания кальция, производят с использованием того же основного процесса просто путем варьирования уровня УФ/ДФ и варьирования пропорций при смешивании растворов КМБ, подвергавшихся и не подвергавшихся обработке на ионообменнике.

Пример 2 - Сравнение характеристик гелеобразования модифицированных согласно настоящему изобретению КМБ с КМБ, полученными способом, описанным Арно в EP 16292.

ПРОИЗВОДСТВО ПОРОШКОВ СПОСОБОМ АРНО

Из цельного молока сепарированием удаляли сливки с получением о