Способ удаления привкуса у белка молочной сыворотки

Способ удаления привкуса у белка молочной сыворотки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится в общем к обработке материалов, содержащих белок молочной сыворотки, для применения в различных пищевых продуктах. Более конкретно, данное изобретение относится к способу удаления привкуса у белковых материалов молочной сыворотки для того, чтобы сделать их приемлемыми в широком диапазоне пищевых продуктов.

В последние годы белки молочной сыворотки стали широко использоваться в пищевых продуктах вследствие пользы для здоровья, получаемой из их применения. Например, исследования предполагают, что белки молочной сыворотки могут обеспечивать разнообразные преимущества для здоровья, такие как антигипертензивная активность, усиление иммунной системы, антимикробная активность, усиление здоровья кишечника и активность гигиены полости рта. В некоторых применениях вкус сывороточных белковых материалов не вызывает возражений. Однако в некоторых применениях, таких как заменители молочных продуктов, напитки и т.п., и особенно в том случае, когда количество сывороточного белка увеличивается до уровней, связанных с такими преимуществами для здоровья, привкусы, обнаруживаемые в сывороточных белковых материалах, могут препятствовать их легкому одобрению потребителем. Таким образом, для расширения применений белковых материалов молочной сыворотки авторы по изобретению хотели найти способ уменьшения вкусовых компонентов белковых материалов молочной сыворотки. Однако не было очевидным, что способы, которые использовали прежде для удаления вкусовых компонентов из других органических материалов, будут успешными в обработке белковых материалов молочной сыворотки. Органические материалы, поскольку они имеют сложный состав, должны быть испытаны для определения, будет ли тот или иной способ их обработки удовлетворительным.

Одним примером ранее используемых способов очистки органических материалов является способ, описанный в патенте США 4477480, в котором авторы показывают, что крахмал может быть обработан щелочью для удаления нежелательных вкусовых компонентов. В обычным образом переуступленном патенте, патенте США 4761186, для очистки крахмала используется ультрафильтрация. В обоих случаях, вкусовые компоненты удаляют из крахмала, в патенте '480 солюбилизацией вкусовых компонентов таким образом, что они могут быть вымыты из относительно нерастворимого крахмала. В патенте '186 использовали ультрафильтрацию для удаления вкусовых компонентов в виде проходящего через мембрану вещества (пермеата), тогда как нерастворимый крахмал оставался в водной суспензии. В отличие от этого данное изобретение отделяет вкусовые компоненты от растворимых высокомолекулярных белков молочной сыворотки.

Имеется много статей и патентов, которые относятся к переработке соевых материалов для извлечения белкового содержимого и которые одновременно уменьшают содержание вкусовых соединений, чтобы сделать эти белки более приемлемыми в пищевых продуктах. Однако эти более ранние описания не были специфически направлены на удаление вкусовых соединений и извлечение по возможности как можно больше белка. Одним из примеров является патент США 4420425, в котором белковые компоненты сои солюбилизируют при рН 7-11, предпочтительно при около 8, и после ультрафильтрации через мембрану, имеющую порог отсечения молекулярной массы выше 70000, извлекают распылительной сушкой задержанных соевых белков. В вариантах, в которых только часть этого белка солюбилизируют при более низких величинах рН и подвергают ультрафильтрации с использованием мембраны, имеющей порог отсечения молекулярной массы предпочтительно более 100000, было обнаружено, что этот продукт имеет улучшенный цвет и вкус. Можно было ожидать, что более высокий порог отсечения будет приводить к потере ценных белков. В другом патенте, патенте США 5658714, суспензию соевой муки регулируют до рН в диапазоне 7-10 для солюбилизации белков, которые затем пропускают через ультрафильтрационную мембрану и задерживают фитат и алюминий предпочтительно в виде твердых веществ. Хотя порог отсечения молекулярной массы не приводился, предполагается, что размер пор был достаточно большим, чтобы быть способным пропускать эти растворимые белки. Оба эти патента содержат обширные обсуждения усилий других авторов в обработке соевых материалов; ни один из них не описывает или не предполагает регуляции рН во время процесса ультрафильтрации.

В группе родственных патентов компания Mead Johnson описала способы солюбилизации соевых белков повышением рН водного раствора соевых материалов и извлечения белков, которые, как сообщается, имеют мягкий (нежный) вкус. Эти способы непосредственно направлены на концентрирование белков, а не на удаление вкусовых соединений. В патенте США 3995071 рН увеличивали до 10,1-14 (предпочтительно 11-12) для солюбилизации соевых белков, после чего рН снижали до уровня от около 6 до 10 и использовали ультрафильтрацию с применением мембраны, имеющей порог отсечения молекулярной массы 10000-50000 Дальтон для задерживания белков при выбрасывании углеводов и минеральных соединений. В патенте США 4072670 особое внимание уделялось удалению фитатов и фитиновой кислоты солюбилизацией белков при рН 10,6-14 и температуре 10-50°С, чтобы сделать фитаты и фитиновую кислоту нерастворимыми, затем отделением их и, наконец, подкислением этого раствора до рН около 4-5 для осаждения соевых белков. В патенте США 4091120 соевые белки солюбилизировали при рН, меньшем, чем 10, предпочтительно при 7-9, и использовали ультрафильтрацию для отделения этих белков в виде задерживаемого вещества (ретентата) при прохождении углеводов в виде проникающего через мембрану вещества (пермеата). Эти патенты не описывают или не предполагают регуляции рН во время процесса ультрафильтрации.

Авторы по изобретению стремились удалить соединения в соевых материалах, которые способствуют цвету и привкусу и которые мешают применению соевого белка в некоторых пищевых продуктах, таких как напитки, заменители молочных продуктов и т.п. Авторы по изобретению обнаружили, что полученные из соевого белка материалы могут быть успешно обработаны с извлечением по существу всех белков и удалением соединений, которые обусловливают нежелательный цвет и привкус. Кроме того, посредством регуляции рН от около 8,5 до около 12 во время процесса ультрафильтрации могут быть получены соевые белковые материалы с удаленным привкусом, имеющие улучшенные функциональные свойства. Таким образом, этот продукт пригоден для многочисленных пищевых продуктов. Теперь авторы по изобретению неожиданно обнаружили, что сходный способ может быть выгодным образом использован к белковым материалам молочной сыворотки для удаления нежелательных вкусовых компонентов для получения белкового материала молочной сыворотки с удаленным привкусом, который может быть включен во многие различные пищевые продукты. Однако этот способ может быть модифицирован таким образом, что он может функционировать в щелочном или кислом диапазоне рН. Таким образом, щелочной или кислый белок молочной сыворотки с удаленным привкусом может быть получен с использованием способа по изобретению.

В широком смысле, данное изобретение является способом получения водной композиции молочной сыворотки, имеющей концентрацию белка молочной сыворотки от около 1 до около 50 процентов, в которой корректируют рН для солюбилизации белкового содержимого молочной сыворотки и для высвобождения вкусовых (придающих привкус) соединений. Затем эту композицию подвергают ультрафильтрации при поддержании контроля рН, с использованием мембраны, способной задерживать по существу все белковое содержимое молочной сыворотки при удалении вкусовых компонентов в виде проходящей части (пермеата). Как отмечалось выше, авторы по изобретению неожиданно обнаружили теперь, что способ, используемый для белковых материалов сои, может быть использован сходным образом для удаления привкуса белковых материалов молочной сыворотки. Данный способ, в применении к сывороточным белкам, может выполняться либо при кислых, либо при щелочных условиях по желанию для получения либо кислого, либо щелочного белкового материала молочной сыворотки с удаленным привкусом.

Сывороточные белковые материалы с удаленным привкусом, полученные способами по изобретению, идеальным образом пригодны для применения в молочных и немолочных напитках, однородных напитках, полезных для здоровья напитках, кондитерских продуктах, пищевых брикетах, сырах, заменителях сыра, молочных и немолочных йогуртах, мясных и искусственных мясных продуктах, хлопьях из зерновых продуктов, выпеченных продуктах, сухих завтраках (зернопродуктах) и т.п. Предпочтительно, кислый белок молочной сыворотки с удаленным привкусом используют в кислых пищевых продуктах, а щелочной белок молочной сыворотки с удаленным привкусом используют в нейтральных и щелочных пищевых продуктах. Таким образом, посредством надлежащего выбора можно избежать дестабилизации белка молочной сыворотки с удаленным привкусом, связанной с прохождением его через его изоэлектрическую точку.

Данное изобретение обеспечивает способы удаления привкуса белков молочной сыворотки. Кроме удаления привкусов, данное изобретение обеспечивает также эффективное удаление лактозы, что делает возможным концентрирование сывороточных белков до высоких уровней. Обычно белок молочной сыворотки содержит от около 70 до около 80% лактозы (на сухую массу). Обычно уровни лактозы, меньшие, чем около 15% (на сухую массу), могут быть получено в белке молочной сыворотки с удаленным привкусом. Посредством интенсивной ультрафильтрации/диафильтрации (т.е. с использованием более 5 промывочных циклов и обычно от около 6 до около 7 циклов) уровень лактозы может быть уменьшен до менее чем около 99 процентное уменьшение (на сухую массу). Кроме того, могут быть получены белковые материалы молочной сыворотки с удаленным привкусом, содержащие более чем 50% (на сухое вещество) и предпочтительно от около 65 до около 95 процентов белка; получение более высоких уровней белка (обычно больших, чем около 85 процентов) требуют интенсивной ультрафильтрации/диафильтрации. Таким образом, становится возможным включение сывороточного белка в общепринятые пищевые продукты при достаточно высоких уровнях (обычно достаточных для обеспечения от около 2,5 до около 20 г сывороточного белка на размер одной порции (обычно от около 25 до около 100 г для твердых пищевых продуктов и от около 100 до около 300 мл для жидких пищевых продуктов) для обеспечения пользы для здоровья сывороточного белка. До этого изобретения включение белков молочной сыворотки при таких уровнях приводило обычно к значительным привкусам и, следовательно, лишь очень ограниченному одобрению потребителями. Кроме того, удаление лактозы может позволить использование таких пищевых продуктов потребителями, не переносящими лактозу; обычно в таких случаях должно быть удалено около 95% лактозы.

В одном варианте, данное изобретение предлагает способ удаления белковых материалов молочной сыворотки, предусматривающим приготовление водной композиции белкового материала молочной сыворотки, содержащего вкусовые соединения, регулирование рН до щелочного диапазона от около 8,5 до около 12 или до кислого диапазона от около 2,4 до около 4 для солюбилизации белкового содержимого белкового материала молочной сыворотки и высвобождения вкусовых компонентов и затем пропускание этой композиции с отрегулированным рН смежно ультрафильтрационной мембране, имеющей поры, которые обеспечивают порог отсечения молекулярной массы до 50000 Дальтон, при поддержании рН на том же уровне, до которого была отрегулирована эта водная композиция, с задержанием таким образом по существу всего белкового содержимого молочной сыворотки при пропускании через поры образующих привкус соединений.

В другом варианте (называемом здесь “щелочным режимом обработки”) данное изобретение предусматривает регулирование рН до уровня от около 8,5 до около 12 щелочью, такой как гидроксиды натрия, калия или кальция, для поддержания растворимости белкового содержимого молочной сыворотки и высвобождения вкусовых соединений, делая возможным отделение таких соединений ультрафильтрацией. Важно то, что рН в этом щелочном режиме операции также поддерживают на уровне от около 8 до около 12 во время ультрафильтрации.

В другом варианте (называемом здесь “кислотным режимом обработки”) данное изобретение предусматривает регулирование рН до уровня от около 2,5 до около 4 годной в пищу кислотой (например, лимонной кислотой, уксусной кислотой, молочной кислотой, яблочной кислотой, аскорбиновой кислотой, фумаровой кислотой, адипиновой кислотой, фосфорной кислотой, гидросульфатом натрия и т.п.) для поддержания растворимости белкового содержимого молочной сыворотки и высвобождения вкусовых соединений, делая возможным отделение таких соединений ультрафильтрацией. Предпочтительные годные в пищу кислоты для использования в этом кислотном режиме обработки включают в себя фосфорную кислоту, лимонную кислоту и яблочную кислоту. Важно то, что рН в этом кислотном режиме операции контролируется также от около 2,5 до около 4 во время процесса ультрафильтрации.

Нативные белки молочной сыворотки (т.е. неденатурированные) являются обычно растворимыми на протяжении большого диапазона величин рН. Денатурация такого белка, которая часто встречается во время обработки (например, при приготовлении сыра, пастеризации, повышенной температуре, ультрафильтрации и т.п.) уменьшала растворимость (особенно около изоэлектрической точки около 7,4). Поддержание рН сывороточного белка с удаленным привкусом по существу в том же диапазоне, что и диапазон его конечного применения в пищевом продукте, позволяет поддержание желаемой растворимости. Применение белка молочной сыворотки с удаленным привкусом, полученного с использованием щелочного режима обработки, в случае нейтрального или щелочного пищевого продукта и применение белка молочной сыворотки с удаленным привкусом, полученного с использованием кислотного режима обработки, в случае кислотных пищевых продуктов позволяет избежать модификации рН белка молочной сыворотки с удаленным привкусом (и обеспечивает прохождение его через его изоэлектрическую точку) и обеспечивает тем самым максимальную растворимость в пищевом продукте.

В одном варианте данное изобретение является способом удаления привкуса белковых материалов молочной сыворотки в непрерывном процессе, в котором водную смесь белковых материалов молочной сыворотки с отрегулированным рН пропускают смежно ультрафильтрационной мембране для отделения этих вкусовых компонентов. рН поддерживают при от около 8,5 до около 12 для щелочного режима обработки или при от около 2,5 до около 4 для кислотного режима обработки во время ультрафильтрации добавлением подходящего количества подходящим образом изменяющего рН материала (т.е. основания или кислоты в зависимости от желаемого режима обработки). Пермеат (пермеат), содержащий вкусовые компоненты, лактозу, минеральные соединения и воду, пропускают смежно с мембраной обратного осмоса для обезвоживания проходящего материала (пермеата), а отделенную воду рециркулируют для присоединения к рециркулирующему задержанному материалу (ретентату) и свежим материалам молочной сыворотки с отрегулированным рН. Часть задержанного материала (ретентата) непрерывно удаляют и извлекают белковые материалы молочной сыворотки с удаленным привкусом.

В предпочтительном варианте данное изобретение является способом удаления привкуса белковых материалов молочной сыворотки в периодическом или полунепрерывном процессе, в котором водную смесь белковых материалов молочной сыворотки с отрегулированным рН пропускают смежно ультрафильтрационной мембране, пермеат (пермеат) отделяют для извлечения этих вкусовых компонентов, а задержанный материал (ретентат) рециркулируют для присоединения к свежим белковым материалам молочной сыворотки с отрегулированным рН. Воду добавляют периодически или непрерывно для замены потерянной воды к пермеату и для коррекции концентрации материалов молочной сыворотки в объединенном потоке до заранее определенного уровня. Если необходимо, изменяющий рН материал (например, основание или кислота) может быть добавлен к рециркулируемому задержанному материалу (ретентату) или добавленной воде для регуляции рН до желаемого диапазона во время процесса ультрафильтрации. Этот процесс продолжают, пока не будут удалены все вкусовые соединения. Если желательно, этот процесс может быть также продолжен, пока не будут получены достаточные уровни удаления лактозы; такие материалы с уменьшенным уровнем лактозы могут быть использованы в пищевых продуктах, предназначенных для не переносящих лактозу индивидуумов.

В другом предпочтительном варианте данное изобретение обеспечивает способ получения белкового материала молочной сыворотки с удаленным привкусом, предусматривающий:

(а) приготовление водной композиции белкового материала молочной сыворотки, содержащей растворимые белки молочной сыворотки и вкусовые соединения;

(b) регулирование водной композиции (а) либо (1) до щелочного рН от около 8,5 до около 12, либо (2) до кислого рН от около 2,5 до около 4;

(с) пропускание водной композиции (b) смежно ультрафильтрационной мембране, имеющей порог отсечения молекулярной массы до около 50000 Дальтон, при поддержании рН в том же диапазоне, до которого рН доводили на стадии (b), при подходящих условиях ультрафильтрации, при которых эти вкусовые соединения проходят через мембрану с удалением посредством этого привкуса белкового материала молочной сыворотки и задерживанием по существу всех растворимых белков молочной сыворотки; и

(d) извлечение растворимых белков молочной сыворотки, задержанных ультрафильтрационной мембраной, с получением белкового материала молочной сыворотки с удаленным привкусом. Обычно является предпочтительным, чтобы любые нерастворимые материалы были удалены из композиции белка молочной сыворотки перед стадией ультрафильтрации. Удаление таких нерастворимых материалов (которые могут включать в себя, например, сырную пыль, глобулы жира и агрегаты казеина, при использовании молочной сыворотки, образованной из процесса приготовления сыра) может проводиться в любое время перед стадией ультрафильтрации, в том числе перед приготовлением первоначального водного раствора стадии (а).

Ультрафильтрационная мембрана, используемая в способе по изобретению, будет иметь порог отсечения молекулярной массы до 50000 Дальтон, предпочтительно 1000-50000, наиболее предпочтительно около 10000.

НА ЧЕРТЕЖАХ:

Фиг.1 - блок-схема процесса по изобретению.

Фиг.2 - блок-схема предпочтительного варианта осуществления изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

Белковые материалы молочной сыворотки. Белки молочной сыворотки имеют высокую питательную ценность для людей. Фактически, аминокислотный состав таких сывороточных белков является близким к идеальному профилю композиции для питания человека. К сожалению, применение таких сывороточных белков в пищевых композициях было ограниченным вследствие нежелательных запахов и/или привкусов, а также других органолептических проблем, связанных с белками молочной сыворотки. Нормальные белковые материалы молочной сыворотки обычно имеют значительные привкусы лактозы, молока и животных, которые могут ухудшать вкусовые характеристики пищевых продуктов, в частности, в остальном мягких (нежных) пищевых продуктов. Привкусы в белковых материалах молочной сыворотки обычно связывают с окислением липидов ненасыщенных жирных кислот во время процесса приготовления сыра или после него и/или сахароаминной реакцией Майяра потемнения продукта. Окисление липидов может приводить к образованию летучих альдегидов, кетонов, сложных эфиров и спиртов, которые, по-видимому, способствуют привкусу картона. Обычно белковые материалы молочной сыворотки способствуют привкусам, описываемым как картонный, плесневелый, металлический, кислый, кипячения (перепастеризации), вяжущий, диацетиловый; см., например, Lave et al., Milchwissenschaft, 50, 268-272 (1995); Carunchia Whetstine et al., J. Dairy Sci., 86, 439-448 (2003).

Авторы изобретения обнаружили, что дефекты, обычно ассоциируемые с сывороточными белками, могут быть значительно уменьшены и в некоторых случаях элиминированы с использованием способа по изобретению. Белок молочной сыворотки с удаленным привкусом, приготовляемый при помощи по изобретению, может быть не только использован в большом разнообразии пищевых продуктов, но и может быть использован в более высоких уровнях, чем уровни, возможные до сих пор, с обеспечением пищевых продуктов с более высокой питательной ценностью. Белки молочной сыворотки с удаленным привкусом могут быть получены, например, из молочной сыворотки, полученной из общепринятых процессов приготовления сыра, изолята белка молочной сыворотки, концентрата белка молочной сыворотки и т.п.

Ультрафильтрационные мембраны. Для разделения многих материалов используют фильтрацию. В данном изобретении ультрафильтрацию используют для удаления вкусовых соединений из белковых материалов молочной сыворотки. Важным является то, что рН белкового материала молочной сыворотки должен поддерживаться на уровне от около 8 до около 12 во время процесса ультрафильтрации. Ультрафильтрация предназначена для удаления частиц, имеющих размер между 10 и 1000 Ангстрем (0,001-0,1 мкм), что соответствует обычно частицам, имеющим молекулярную массу между 10000 и 1000000, и на ультрафильтрацию может также влиять форма таких высокомолекулярных частиц. Сывороточные белки имеют молекулярный диапазон между около 14000 и 100000. Типичный анализ белков молочной сыворотки приведен в таблице ниже:

Фракция белка молочной сыворотки	MW (дальтон)	Процент общих белков молочной сыворотки
Бета-лактоглобулины	18300	50
Альфа-лактоальбумин	14000	12
Иммуноглобулины	15000-100000	10
Бычий сывороточный альбумин	69000	5
Протеоза-пептоны	4100-41000	23

Может быть выбрана мембрана, которая способна пропускать все белки молочной сыворотки или только выбранный белок. В данном изобретении белки молочной сыворотки задерживаются ультрафильтрационной мембраной при выбранном режиме работы, тогда как более низкомолекулярные вкусовые соединения проходят через эту мембрану и отделяются, что улучшает цвет и вкус задержанных белков молочной сыворотки и ассоциированных с ними твердых веществ.

Полимерная ультрафильтрационная мембрана может быть определена как анизотропный (неоднородный) слой. Одна поверхность является наружным слоем (оболочкой), содержащим поры, которые определяют размер молекул, которые могут проходить через эту мембрану. Наружный слой (оболочку) этой поверхности поддерживает губчатая структура, которая простирается до противоположной поверхности. Такие мембраны получают обычно коагуляцией полимеров в водяной бане. Типичные полимеры, которые используют для этого, включают в себя полисульфоны, сложные эфиры целлюлозы, поли(винилиденфторид), поли(диметилфениленоксид), поли(акрилонитрил), которые могут быть отлиты в мембраны. Часто эти мембраны образованы в полые трубки, которые собирают в пучки, через которые проходит подлежащий фильтрации раствор. Альтернативно, могут быть использованы плоские мембранные листы и спиральные конструкциии. В коммерческой практике, прилагается давление для облегчения движения более низкомолекулярных соединений через эту мембрану. Эта мембрана должна быть способна выдерживать используемое давление, что делает важным то, что губчатая поддерживающая структура должна быть однородной во избежание разрушения поверхностного наружного слоя (оболочки) и обхода этой мембраны.

Кроме только что описанных полимерных мембран, для приготовления ультрафильтрационных мембран использовали другие материалы, такие как керамика, агломерированные металлы и другие неорганические материалы. Данное изобретение не ограничивается каким-либо конкретным типом мембраны. В общем, эта мембрана должна быть способна пропускать вкусовые соединения, которые, как считают, имеют молекулярные массы, более низкие, чем 1000 Дальтон. Более важно то, что эти мембраны должны быть способны задерживать по существу все из солюбилизированных белков молочной сыворотки. Таким образом, мембрана по изобретению будет иметь порог отсечения молекулярной массы до около 50000 Дальтон, предпочтительно около 1000-50000, более предпочтительно 10000-30000.

Способ. Способ по изобретению включает следующие стадии:

(1) Приготовьте водную смесь белкового материала молочной сыворотки. В случаях, когда исходный белковый материал молочной сыворотки является водным раствором (например, молочной сывороткой из процесса приготовления сыра), этот материал может использоваться в таком виде, в каком он находится, или может добавляться или удаляться дополнительная вода для образования водной смеси.

(2) Определение того, следует ли использовать щелочной или кислотный режим обработки. Это будет обычно зависеть от ожидаемого конечного использования сывороточного белка с удаленным привкусом. Если предполагается использование сывороточного белка с удаленным привкусом в пищевом продукте, обычно имеющем нейтральный или щелочной рН, будет предпочтительным щелочной режим обработки. Если предполагается использование сывороточного белка с удаленным привкусом в пищевом продукте, обычно имеющем кислый рН, будет предпочтительным кислотный режим обработки. В случае щелочного режима обработки добавляют основание для повышения рН этой водной смеси до уровня от около 8,5 до около 12 для поддержания растворимости белков молочной сыворотки и для высвобождения вкусовых соединений. В случае кислотного режима обработки добавляют кислоту для понижения рН водной смеси до уровня от около 2,5 до около 4 для поддержания растворимости белков молочной сыворотки и для высвобождения вкусовых соединений.

(3) Пропускание смеси с отрегулированным рН при поддержании рН в диапазоне, используемом на стадии (2), смежно ультрафильтрационной мембране, имеющей порог отсечения молекулярной массы до около 50000 Дальтон, удаление вкусовых соединений в виде пермеата и удаление оставшихся белков молочной сыворотки и других веществ молочной сыворотки в виде ретентата.

(4) Нейтрализация ретентата и извлечение белков молочной сыворотки.

Все типы белковых материалов молочной сыворотки считаются потенциальными источниками белка молочной сыворотки для применения в пищевых продуктах. Так, например, подходящие белковые материалы молочной сыворотки включают в себя сыворотку, полученную из общепринятых процессов приготовления сыра, изолят белка молочной сыворотки, концентрат белка молочной сыворотки и т.п. Таким образом, белковые материалы молочной сыворотки, которые содержат белки молочной сыворотки, обеспечивают в виде водной смеси или объединяют в водную смесь, обычно суспензию твердых белковых веществ молочной сыворотки. Для пищевых продуктов требуется это белковое содержимое, но, как обсуждалось выше, считается, что это белковое содержимое содержит вкусовые соединения, которые должны быть выделены, чтобы их можно было отделить. Отделение вкусовых соединений проводят в водной смеси, в которой как белки, так и вкусовые соединения являются растворенными. Концентрация белковых материалов молочной сыворотки в этой водной смеси должна составлять от около 1 до около 50 процентов. Обычно концентрация белковых материалов молочной сыворотки после отрегулирования рН будет меняться во время последующей стадии ультрафильтрации, так как вода удаляется с пермеатом. Вода должна пополняться либо периодически, либо непрерывно. Например, в диафильтрации воду добавляют для постепенного разведения задержанных белков в периодическом или полунепрерывном процессе.

Вторая стадия, как это будет видно в примерах, является важной, если должно выполняться удаление вкусовых соединений. Белки молочной сыворотки солюбилизируют добавлением подходящего модифицирующего рН агента (основания или кислоты) к данной водной смеси до достижения рН от около 8,5 до около 12 (щелочной режим обработки) или рН от около 2,5 до около 4 (кислотный режим обработки).

Для щелочного режима обработки было обнаружено, что рН от около 8,5 является необходимым для поддержания растворимости белков молочной сыворотки во время ультрафильтрации, тогда как рН выше 12, по-видимому, вызывает нежелательную деградацию этих белков. Хотя теоретически может быть использовано любое основание, предпочтительными являются гидроксид натрия или калия, особенно предпочтительным является гидроксид калия. Другие основания, которые могут иметь применение, включают в себя гидроксиды кальция, магния и аммония. Для кислотного режима обработки, хотя теоретически может быть использована любая годная в пищу кислота, предпочтительными являются фосфорная кислота, лимонная кислота и яблочная кислота, причем особенно предпочтительной является фосфорная кислота.

Считается, что поддержание растворимости соевых белков во время ультрафильрации позволяет вкусовым соединениям оставаться в форме, в которой они могут быть удалены; если белки молочной сыворотки денарурируются во время ультрафильтрации, вкусовые соединения могут становиться связанными с белками молочной сыворотки или инкапсулированными белками молочной сыворотки, что предотвращает или уменьшает эффективность их удаления. Вкусовые соединения, которые имеют относительно низкую молекулярную массу, в сравнении с белками молочной сыворотки, способны проходить через поры ультрафильтрационной мембраны, тогда как по существу все солюбилизированные белки молочной сыворотки являются слишком большими и задерживаются. Важным является то, что рН должен поддерживаться в только что описанных диапазонах (т.е. от около 8,5 до около 12 для щелочного режима обработки или от около 2,5 до около 4 для кислотного режима обработки) во время процесса ультрафильтрации/диафильтрации, чтобы позволить удаление такого большого количества вкусовых соединений, какое только возможно.

Третья стадия могла бы проводиться периодическим образом, подобно лабораторным экспериментам, сообщенным ниже в примерах 1-5, в которых вкусовые соединения и вода проходят через мембрану и удаляются текущей водой. Однако в коммерческих приложениях способа по изобретению водная смесь с отрегулированным рН циркулирует непрерывно смежно ультрафильтрационной мембране. Поскольку вода, рН-модифицирующий агент и вкусовые соединения проходят через эту мембрану в виде пермеата и выбрасываются, добавляют дополнительную воду для поддержания желательной концентрации белковых материалов молочной сыворотки, которая будет иметь тенденцию понижать рН водной смеси. Эта вода может быть увеличена в объеме обезвоживанием проходящего мала (пермеата) и рециркуляцией извлеченной воды в систему подачи. Модифицирующий рН материал (например, основание или кислота, по необходимости) может добавляться по мере необходимости для регуляции рН в желаемом диапазоне (т.е. от около 8,5 до около 12 для щелочного режима обработки или от около 2,5-4 для кислотного режима обработки) непосредственно к ультрафильтрационному раствору, к любому рециркулируемому водному материалу или к восполняемой воде, как это желательно.

После удаления вкусовых соединений (т.е. после завершения ультрафильтрационного процесса) последующая нейтрализация профильтрованного раствора может выполняться извлечением продукта и добавлением кислоты, требуемой для достижения желаемого рН. После отрегулирования рН водная смесь белков молочной сыворотки и других материалов может быть использована непосредственно в пищевых продуктах или она может концентрироваться или сушиться, как это необходимо для предполагаемого применения.

Процесс удаления привкуса белковых материалов молочной сыворотки ультрафильтрацией может проводиться различными путями. рН во время ультрафильтрации/диафильтрации поддерживают в желаемом диапазоне (т.е. от около 8,5 до около 12 и предпочтительно от около 9,5 до около 10,5, для щелочного режима обработки; или от около 2,5-4 и предпочтительно от около 2,8 до около 3,8, для кислотного режима обработки). Будут описаны два способа: непрерывная обработка и периодическая (в том числе полунепрерывный режим) обработка. Ожидается, что коммерческие процессы будут использовать периодическую или полунепрерывную обработку, которая должна быть более пригодной для получения белковых продуктов молочной сыворотки пищевой категории. Непрерывный процесс в общем виде показан на фиг.1. В непрерывном или периодическом процессе водную смесь белковых материалов молочной сыворотки регулируют до требуемого рН для солюбилизации белков молочной сыворотки и высвобождения вкусовых соединений и затем пропускают смежно ультрафильтрационной мембране, которая позволяет более низкомолекулярным вкусовым материалам проходить через ее поры вместе с водой (пермеат, т.е. пермеат), оставляя более высокомолекулярные белковые материалы молочной сыворотки (т.е. ретентат) для рециркуляции. Часть этого ретентата извлекают в виде продукта с удаленным привкусом, из которого могут быть извлечены белковые материалы молочной сыворотки по мере необходимости для конечного целевого использования. Воду добавляют для замены воды, потерянной в прошедшем через мембрану пермеате, и для обеспечения постоянной концентрации белковых материалов молочной сыворотки в потоке подачи, подаваемом к ультрафильтрационной мембране. Хотя это не является существенным для данного процесса, процесс фиг.1 включает в себя дополнительную переработку пермеата для извлечения части воды при помощи мембраны обратного осмоса для рециркуляции для присоединения к ретентату и свежим белковым материалам молочной сыворотки. Преимущество такой стадии заключается в уменьшении количества свежей воды, которая должна добавляться в этот процесс и удаляться в концентрировании пермеата. Конечно, рН белковых материалов молочной сыворотки может поддерживаться в желаемом диапазоне подходящим добавлением основания или кислоты по мере необходимости к рециркулируемой или свежей воде, добавляемой в этот процесс, или прямым добавлением основания, если это желательно.

В периодическом процессе, таком как описанный в примерах 6-8 ниже, партию белкового материала молочной сыворотки помещают в сосуд, рН регулируют до требуемой величины и материал подают к ультрафильтрационной мембране. Пермеат отделяют, а ретентат возвращают в сосуд. По мере прохождения этого процесса белковый материал молочной сыворотки истощается в отношении более низкомолекулярных вкусовых соединений и воды и становится более концентрированным в отношении желаемых белков молочной сыворотки. Периодически, к ретентату добавляют воду для его разбавления и обеспечения носителя для вкусовых соединений, которые проходят через эту мембрану. В полунепрерывном процессе воду добавляют непрерывно при такой скорости, что она удаляется в пермеате. Этот процесс продолжают до тех пор, пока все вкусовые соединения не будут удалены и ретентат не будет в достаточной степени освобожден от вкусовых соединений, чтобы стать продуктом, который может быть обработан дополнительно, как это требуется для конечного целевого применения. Периодический или полунепрерывный процесс может также включать в себя концентрирование пермеата с рециркуляцией отделенной воды подобно тому, как это показано на фиг.1. рН во время процесса ультрафильтрации/диафильтрации поддерживают в желаемом диапазоне (т.е. от около 8,5 до около 12 и предпочтительно в диапазоне от около 9,5 до около 10,5, для щелочного режима обработки; или от около 2,5 до около 4 и предпочтительно от около 2,8 до около 3,8, для кислотного режима обработки).

Ультрафильтрационная мембрана должна работать с перепадом давления поперек мембраны, который способствует миграции вкусовых соединений, воды и других ма