CN1033347A

CN1033347A - 蛋白质产品

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Publication number: CN1033347A
Application number: CN87108338A
Authority: CN
Inventors: 诺曼·索尔辛格; 约瑟夫·拉泰拉; 山本昌司
Original assignee: Labatt Breving Co Ltd
Current assignee: Labatt Breving Co Ltd
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1989-06-14
Anticipated expiration: 2002-12-17
Also published as: GR3006449T3; JPH01168244A; RU2107441C1; ATE82835T1; EP0323529A1; MX170455B; BR8807339A; CN1020399C; ES2044907T3; AU8267787A; DE3782942D1; HU890720D0; DE3782942T2; KR890009289A; NO875197L; WO1989005098A1; NO875197D0; FI96736B; AU612334B2; KR960006321B1

Abstract

本发明公开了一种含有实际上是非聚集的变性蛋白质颗粒的蛋白质的、可分散在水中的粗粒胶体及其制备方法。这种粗粒胶体可以用各种实际上是可溶性而未变性的蛋白质原料通过在高剪切力条件下控制热变性的方法来进行生产。此种颗粒在干燥状态时的平均直径颗粒大小分布为0.1微米至2.0微米，直径超过3.0微米的颗粒占总颗粒数的2％以下。当应用约放大800倍的标准光学显微镜观察时，大部分的所述颗粒实际上是球形的。该粗粒胶体在水合时具有实际上是光滑的、乳浊液似的感官特性。

Description

本发明涉及脂肪的代用品，包括脂肪本身以及在食品的制备中在预防性的和治疗性的减重疗法中、和高蛋白质疗法中所用的脂肪代用品。还涉及那类可食用的食品，其中通常以足以产生一种感官要求的浓度存在的脂肪，可用具有水包油乳浊液的光滑的感官特性的蛋白质材料来代替。

富含脂肪的食品是很受欢迎的，它在许多人的膳食中占有相当的比例。从营养观点来看，已广泛地认识到这样的消费量的弊端，并已在许多场合对此问题作了论述。

已有的最直接的解决方法可能是降低任何特定食品中存在的脂肪的数量。在美国专利3，892，873号中列举了一些产品的例子，用多相乳浊液（例如油包水包油或水包油包水）可降低某些含脂肪食品中脂肪的量，据该专利声称，这不会过度地损及这些食品的感官特性。在这些产品中，调整了水和油的比例关系以便使油的动觉作用达到最佳化，从而有可能相应地减少食品中所需要的油的量以便显示由脂肪产生的任何给定水平的感官作用。但是，就目前的情况来说，降低脂肪的量是非常合乎要求的，而这种方法能达到的程度是非常有限度的。即使能使食品中存在的脂肪的感官作用最佳化，但是任何制成的食品仍然保留了相当大部分的通常由这类食品中的脂肪产生的合乎要求的口感所必要的相当数量的脂肪。所以，虽然单纯降低脂肪具有它的优点，但这种方法不能广泛应用，此外，它不具有通过使用脂肪代用品来降低脂肪的量所具有的相同的潜在好处。

本技术建议在食品中使用脂肪代用品，并将这些食品称之为“热量降低的”。例如，美国专利证书第3，600，186号一般地叙述了含有液态多元醇聚酯的低热量制品。美国专利证第4，461，782号叙述了含有多元醇脂肪聚酯和微晶纤维素作为面粉或淀粉的代用品的烘烤制品。

蔗糖聚酯类被称赞为具有一般脂肪的物理特性和外观，但同时在肠道中又具有抗酶水解作用，因此使它们不易消化。但是，根据Economist（经济学家杂志）1987年4月4日第87-88页的一篇文献所述，蔗糖聚酯只允许用于水果的保护性涂层。此外，蔗糖聚酯还有缓泻作用，因此，当蔗糖聚酯使用量大时，必须配合使用氢化棕榈油或类似的油。更坏的是蔗糖聚酯实际上干扰身体对脂溶性维生素的吸收，特别是维生素A和E的吸收。

美国专利证书第4，143，163号举例说明了一种较惯用的处理热量低的食品方法，此专利公开了光滑质地的、高度松大的食品添加物成分，这种添加物由涂有可溶性胶和多元醇的纤维状纤维素制成，其颗粒大小在20至40微米之间。在绝对意义上来说纤维状纤维素不是代替了脂肪，而是纤维状纤维素物料增加了食品中的不易消化的物料的相对比例。使用其他原料是为了在某种程度上补偿高纤维食品的典型的不良口感。

另一种解决由于添加大量纤维而引起的不良口味的方法是使用各种水凝胶作为脂肪代用品。美国专利第4，305，964号叙述了一种脂肪代用品，其中将以水合水解胶体的水分散体为基料的凝胶水珠再分散在一种水包油乳浊液中。尽管存在于这些凝胶中的在比例上是少量的水解胶体可能有其营养优点，但是这些成分对消费者的膳食不会有明显的直接的营养价值。美国专利第4，510，166号叙述了一种淀粉/水凝胶，并认为可用作油或脂肪的代用品。除了代替油或脂肪外，通过此方法提供的唯一营养优点是这些凝胶中含有的10-50%的淀粉的热值。在碳水化合物已很丰富的膳食中，这点价值是微不足道的。

如上所述，根据营养的观点，众所周知，食品中脂肪含量高，不管其感官作用是如何最佳化，都是不合乎需要的。通过使用纤维添加物来稀释脂肪具有某些优点。但是对消费者来说没有直接的营养优点，不过消耗高纤维膳食已有利地与防止某些形式的肠道疾病相关联。以水凝胶为基料的脂肪代用品未能证明有任何这样的额外优点。用蔗糖聚酯代替脂肪也未对消费者提供直接的营养优点，虽然它明显地具有，在胆固醇被身体吸收之前就在肠道中将胆固醇螯合的优点。

如果另外一种脂肪代用品能对消费者的营养需求提供直接的和所需要的作用，这将是最大的优点。

美国专利第4，308，294号在这方面有某些对路的地方，这是通过在一种脂肪代用品中使用0.5-30%的蛋白质，这种代用品中含有一种搅打过的水合蛋白质/树胶络合物，而这种络合物是分散在部分凝胶化的和酸化的水包淀粉相中。但是，在第二纵列，第62和68行中指出所需要的替代油的性质取决于吸水膨润的淀粉颗粒的感官作用。

在正常条件下，健康成人的氮平衡可以由每公斤体重每天摄入0.9克的蛋白质来维持。一种同时也是营养蛋白质源的脂肪代用品可以容易地满足这些要求，这对一般的蛋白质不足状态可以起到预防性的和治疗性的优点，以及在治疗肥胖症、动脉硬化以及可能有的许多食物病症中具有潜在的优点。通常使用鱼、大豆、乳清、酪蛋白、卵清蛋白或谷蛋白来进行食品的蛋白质强化。这些强化剂中的每一种都有其伴随而来的问题。但是，一般说来，水溶性食品蛋白质通常是胶粘的，而热变性的蛋白质则趋向于形成块状凝胶（例如煮熟的鸡蛋清）或粗的砂砾般的颗粒。一个例外情况是已经成功地将大豆蛋白质纺成具有感官性质（特别是组织）的纤维，而此种感官性质使人想起了肌原纤维物质，例如肉。但是，这种组织性质明显地不是普遍可用的，因为这样的纤维显然不是在任何方面都可以模仿的，例如在口感上模仿脂肪或油。

在此技术中需要有具有实质上是光滑的、乳浊液似的感官特性的天然营养物，以及含有作物至少一部份脂肪代用品的此种天然营养物的食品。

本发明涉及蛋白质的、可分散在水中的粗粒胶体，此种粗粘胶体在水合状态下具有实际上是光滑的、乳浊液似的感官特性。本发明中的粗粒胶体产物含有大小和形状均匀分布的、实际上是非聚集的变性蛋白颗粒。此种颗粒的特征在于应用放大约800倍的标准光学显微镜观察时，实际上是球形的。此种颗粒的特征在于在干燥状态下的平均直径颗粒大小分布约为0.1微米至2.0微米。在它们的优选形式中，直径超过3.0微米的颗粒占总颗粒数的2%以下。当本发明的颗粒状变性蛋白质产品分散在一种水介质中时，具有最恰当地描述为乳浊液似的口感一接近于由水包油乳浊液产生的口感。

合适的蛋白质源有动物蛋白、植物蛋白和微生物蛋白，其中包括但并不限于鸡蛋蛋白和乳蛋白，植物蛋白（特别是包括从棉花、棕榈、油菜、红花、可可、葵花、芝麻、大豆、花生等制得的油籽蛋白质）以及例如酵母蛋白和所谓的单细胞蛋白一类的微生物蛋白质。优选的蛋白质包括乳清蛋白质（特别是甜乳清蛋白）和非乳清蛋白质（例如牛血清白蛋白、蛋清白蛋白），以及植物性乳清蛋白（即非乳乳清蛋白），例如大豆蛋白。目前最佳的原料源是能够提供可溶性的球形、非纤维状蛋白质。这些蛋白质在此之前未受过蛋白质变性处理（即在分离过程中）。

本发明的产品还包括一种蛋白质的可分散于水中的粗粒胶体，其中包括实际上是非聚集的变性蛋白质颗粒，实际上所有的所述颗粒的总结合体在干燥状态下是由体积约为5×10^-4立方微米至约5.5立方微米的颗粒所组成，大多数所述颗粒用放大800倍的标准光学显微镜观察时，实际上是球形的。

为了产生本发明所要求的动觉特性（即为了产生一种光滑的、滑润的触发感），本发明成分中的大多数颗粒最好具有不是粗糙不平的或实际上是球形的拓朴结构。本文中的“实际上是球形的”一词是包括球形、扁球形或长球形等各称各样的形状。在本发明的成分中最好全部是球形的或绝大多数是球形的。本发明的成分中有其他球形存在也是可以的，但是其他球形占绝大多数或全部是其他球形则不太好。条形的或丝状的颗粒，虽然是允许的，但是也不太好的。针状颗粒则是最不合乎要求的。这些颗粒在干燥状态下测得的直径（如果不是球形时，则指长轴）最好在低微米级至接近亚微米级范围内。

在本发明中由加工引起的蛋白质变性通常是不可逆的，此种变性使天然的（即未变性的）蛋白质产生了变化，蛋白质状态先倾向于分子增大使其形成上述形式的颗粒。用这类方法来作为实例，本发明公开了一些方法，用此种方法使能经受这种处理的蛋白质通过热变性来进行上述的分子增大。

在本发明的一方面中，本发明的方法包括将未变性的实际上是可溶的和可热凝结的蛋白质，在热变性温度下、在pH值小于所述蛋白质的等电点的水溶液中，在所选择的剪切条件下加热和进行足够的时间以避免形成显著的具有直径大于约2微米的熔融颗粒状蛋白质聚集体并同时还形成直径大于约0.1微米的变性蛋白质粗粒胶体。

根据本发明的另一方面，提供一种实际上与上述方法相同的方法，在此方法中避免了形成任何显著量的具有体积超过3.5立方微米的熔融颗粒状蛋白质聚集体，并同时还形成体积约大于5×10^-4立方微米的变性蛋白质粗粒胶体。

本发明的这些方法，可有利地应用于热凝结的蛋白质水溶液，其特征在于具有蛋白质浓度约为10%至20%（重量）。通常，实施本发明的蛋白质原料源，应包括超过约80%的可溶性蛋白质，而最好是超过约90%的可溶性蛋白质。提供低于约80%的可溶性蛋白质的蛋白质原料源很可能一开始就包括过大的颗粒和/或能明显降低本发明产品感官特性的那些颗粒聚集体。将蛋白质溶液的pH值确定在低于此溶液中的蛋白质的等电曲线的中点（即各种蛋白质成分的等电点的复合曲线的中点），但也不应低到使该蛋白质进行显著的酸水解作用。通常，将pH值确定在或接近等电曲线的中点，会倾向于促进形成较大尺寸的颗粒分布，而pH值实际上是低于等电曲线中点时，则会促进形成具有极小平均直径的颗粒。最好是把溶液的pH值确定在约低于蛋白质原料源的等电曲线中点1pH单位。在需要时，通过应用有机酸或无机酸或碱可容易地进行pH值调节。

如需要时，可将实施本发明中所应用的蛋白质溶液进行化学的或物理的预处理，来除去不希望有的非蛋白质成分，或甚至包括肽和氨基酸在内的蛋白质成分。例如，干的甜浓缩乳清蛋白质（已经用超滤方法除去，例如显著量的非蛋白质含氮化合物和乳糖）可以用萃取加工方法来除去脂肪和胆固醇以及在将本发明产物作为脂肪代用品应用于食品中时会产生异味的其他成分。也可用其他方法来代替超滤，例如乳清可以应用色层净化法来除去乳糖、盐和大多数其他非蛋白质成分，而留下乳清蛋白和乳球蛋白作为主要的蛋白质成分。

本发明的水合粗粒胶体产品很容易用蛋白质溶液通过受控制的加热和高剪切条件，使蛋白质溶液在某一物理和化学条件下进行可控制的蛋白质变性以形成所需要的大小和形状的非聚集的蛋白质颗粒来制备。在变性作用中所形成的颗粒通常是球形的，并具有超过约0.1微米的平均直径。应实际上避免形成直径超过约2微米的颗粒和/或形成聚集体直径超过2微米的小颗粒的聚集体。换加话说，应避免形成体积超过5.5立方微米的颗粒或颗粒的聚集体，并同时形成显著量的体积为5×10^-4立方微米或大于5×10^-4立方微米的颗粒。所用的蛋白质变性温度和热处理的时间将随所用的特定蛋白质原料而改变。同样地，特定的高剪切条件，包括用于蛋白质溶液的剪切时间也应有变化。例如，pH为3.5至5.0的甜乳清蛋白质溶液可按照本发明在80至130℃和每秒7500-10000次的剪切速率下处理3秒钟到15分钟。

在根据本发明生产的许多产品中发现了上述特定加工条件。不过，对适合于任何一种所选择的蛋白质基质的特定剪切速率，可以通过常规的经验试验和利用任何选择的加工设备方便地进行确定。

在本发明的变性作用过程中，溶液中未变性的蛋白质相互作用以形成不溶性的凝结物，而受控制的加热和高剪切力可以保证形成在所需要的大小范围内的非聚集颗粒。根据所溶解的市售蛋白质原料的特定性质和这些原料的溶液中所含有的非蛋白质成份的性质，单独靠施加加热或高剪切力不能最好地避免形成尺寸过大的颗粒聚集体。在此种情况下，在本发明的范围内，可在蛋白质溶液中加入一种或几种物料（聚集体抑制剂），例如卵磷脂、黄原胶、麦芽糖糊精、卡拉胶、囊酯类、藻酸盐等，而最好是在热变性作用之前加入。根据所选择的不同的聚集体抑制剂，这些物料加入的浓度可以从小到0.1%开始直到10%（重量）。已经发现将这些聚集体抑制剂预先进行水合有利于将它们加入到蛋白质溶液中去。如果适当地进行选择和处理，这些聚集体抑制剂与未凝结的蛋白质一起可以进一步改进此系统的润滑性，从而提高奶油状的感觉。

在本发明所加工的优选的蛋白质溶液中也可以有一种或几种多羟基化合物存在，最好是单糖、双糖或三糖，例如葡萄糖、果糖、乳糖等。这些成分可以存在于制备蛋白质溶液所用的原料中作为一种成分来提供可溶性蛋白质（例如，存在于干燥的乳清蛋白浓缩物中的乳糖或其酶水解产物，以及如果选用乳糖酶处理得到的葡萄糖和半乳糖）或作为蛋白质溶液的添加物。在各种蛋白质溶液中的多羟基化合物的相对浓度可以有很大的变化。某些基本上不含糖或其他多羟基化合物的蛋白质原料（例如经柱色层分离法净化的牛乳乳清蛋白）可以很容易地加工来制备本发明的粗粒胶体，但是随着加入乳糖，特别是在蛋白质溶液中加入聚集体抑制剂时可形成一些改性产品。其他蛋白质原料的溶液（例如蛋清白蛋白和牛血清白蛋白）通过加入，例如乳糖可以大大有利于保证本发明产品的生产效率。因此，按照本发明，可以在加工的蛋白质溶液中加入按蛋白质重量计算的由0到100%或更多的多羟基化合物（较好的是糖类，而最好的是像乳糖那样的还原糖）。

本方法中可以使用的蛋白质原料还包括选自含有白蛋白;球蛋白;谷蛋白、可热凝结和可溶的衍生蛋白质的动物蛋白、植物蛋白和微生物蛋白及其混合物。

本发明的控制的变性过程主要包括通过加热使大量的这些蛋白质分子进行缔合而形成不溶性的蛋白质凝块来从溶液中“除去”蛋白质分子。此外还进行成分和过程控制来防止此种尺寸过大的凝块的产生。因为盐类能实际上影响溶解度和在水溶液中蛋白质倾向凝聚的可能性，所以在进行加热和高剪切条件下的溶液中，进行常规的调节盐的浓度，是属于本发明的考虑范围内的。

在实施本发明中所应用的蛋白质溶液中的可选用的成分包括着色剂、香料、稳定剂、防腐剂等，其数量足以使产品达到所要求的特性。

本发明还提供可食用的拼料或食品，其中通常存在于食品中的脂肪已经用本发明的水合蛋白质物料所代替。这类食品包括低热量食品，例如色拉调料、蛋黄酱式调料和讨论以及像冰淇淋那样的冷冻甜食。将本发明中的材料和高强度甜味剂一起使用，例如天冬甜精、alitam、acesulfame K和sucralose等可以进一步减少热量。本发明的成分中还可以添加维生素和或矿物质。

根据下列的详细说明并结合参看附图，即可更好地了解本发明，其中：

图1是流体通过的加工设备的纵剖面图，此种设备适合于均匀地提供实施本发明中所优选的高剪切力和高的热传递速率;

图2是图1中显示的设备的示意图，并与实施本发明的优选过程有用的各种其他设备相连接;

图2A是与图2中所示相似的示意图，但是没有图2中所绘的10B刮板式热交换器。

图3、4和5是本发明范围内的牛乳乳清粗粒胶体样品的显微照相图。图3a-4a和5a说明放大400倍的牛乳乳清粗粒胶体。图3b，4b和5b分别说明图3a，4a和5a中显示的部分视野，并放大500倍。

图6a和6b分别是ALATAL^R810乳清蛋白质放大40倍和400倍的显微照相图。ALATAL^R810是从美国伊利诺州Rosemont的新西兰乳制品公司销售的市售乳清产品。

图7a和7b分别是ALATAL^R812乳清蛋白质放大40倍和400倍的显微照相图。ALATAL^R812是和ALATAL^R810相似的一种市售产品，也可以从新西兰乳品公司购得。（注：在例5中阐述了上述ALATAL^R制品的更详细的说明。）

图8a和8b是分别用显示当量体积表示的ALATAL^R810乳清蛋白质试样和本发明的牛乳乳清粗粒胶体试样的颗粒大小分布的可比较的半对数直方图。

图9a和9b是分别显示用当量直径表示的ALATAL810乳清蛋白质试样和本发明的牛乳乳清粗粒胶体试样的颗粒大小分布的可比较的半对数直方图。

图10a和10b是区别于对数基线的具有直线直方图，分别显示用当量直径和当量体积来表示的本发明的牛乳乳清粗粒胶体试样的颗粒大小分布。

图11a显示为实施本发明中的批量操作而设计的加工设备的剖视图;

图11b是图11a的加工设备中的刀具的平面图。

图12与图11a相似，但是显示为连续流动操作而设计的设备的剖视图;

图13是图12中沿13-13线的剖视图;

图14是图11b中沿14-14线的剖视图;

图15是说明加工设备操作时的图;

图16是本发明的乳清蛋白粗粒胶体试样放大1000倍的显微照相;

图17是本发明的牛血清白蛋白粗粒胶体试样放大1000倍的显微照相;

图18是按本发明生产的蛋清白蛋白粗粒胶体试样放大1000倍的显微照相;

图19是按本发明生产的大豆蛋白粗粒胶体放大1000倍的显微照相。

本发明已经确定可以用各种蛋白质原料生产在水合状态下具有实际上是光滑的、乳浊液似感官特性蛋白质的、可分散在水中的粗粒胶体。这种蛋白质的、可分散于水中的粗粒胶体含有实际是非聚集的变性蛋白质颗粒，其特征在于在干燥状态下的平均直径颗粒大小分布约为0.1微海至2.0微米，其中直径超过3.0微米的颗粒占总颗粒的2%以下。这些颗粒的进一步特征在于用放大800倍的标准光学显微镜观察时通常是球形的。

这种粗粒胶体物料可以用各种各样的在加工之前实际上是可溶于水的和实际上是未变性的蛋白质原料在受控制的变性作用条件下来进行生产。本发明的粗粒胶体的水分散体的特征在于具有实际上是光滑的、乳浊液似的感官特性，和根据本发明可用作高蛋白质、低热量的脂肪代用品。本发明还提供以其中包括作为拼料的或以这种粗粒胶体为基料的食品。

关于本文使用的“口感”和“感官特性”等词，可以理解这通常是与触觉、感觉等有关，此类感觉虽然对于整个身体来说是一样的，但是舌、口腔和食管粘膜的感觉是特别敏锐的。更确切地说，本文所用的“口感”和“感官特性”是关于上述感觉中的一种感觉，而特别是与细度、粗度和油滑性等触觉在关的感觉。通常认为这类触觉是在口部中，在口中最容易觉察到各种食品之间的细微差别。

因此，本发明的新蛋白质产品，当分散在水介质中时，具有最恰当地描述为乳浊液似的口感和感官特性。显然，蛋白质的水合程度会影响其流变性，因此也影响及对此物料的感觉。这些产品的口感最好是和非常接近于水包油乳浊液。

本发明中的新蛋白质制品的假乳浊液性质显示出此种颗粒直径约为0.1至2.0微米的热变性凝结蛋白质颗粒的粗粒胶体分散体的重力稳定性，这些颗粒的直径约为0.1微米至2.0微米。这些分散体接近于通常由水包油乳浊液所产生的目视和感官印象，例如（按该新材料在通过实施本发明所制得的某些相应的产品中的浓度增加顺序）调咖啡用白油、可倾注的色拉调料，可用匙取的色拉调料，涂抹料的糖衣。

可以理解，“溶液”一词在蛋白质技术中常用作未变性蛋白质的实际上是真胶态分散体的同义词。此种未变性蛋白质颗粒的大小约为0.001至0.01微米，因此，这些颗粒的胶态分散体的稳定性取决于蛋白质分子上的电荷，而特别是在pH值接近其等电点时，和取决于这些蛋白质与水的亲合性。因此，正如在简明化学词典（Condensed Chemical Dictionary）第9版，第222页上所定义的，这些未变性蛋白质正好落在“胶体化学”一段所规定的较小的颗粒范围内。与此相反，本发明中的变性蛋白质颗粒的大小是在约0.1微米至2.0微米范围内，因此包括大小接近或超过上述定义中所提出的上限的那些颗粒。虽然本发明中的蛋白质经过热变性处理，但是并没有失去一般的胶体特性（即此种颗粒在水介质中的分散体的稳定性）。因此，在本发明范围内的新蛋白质分散体能在中和的水悬浮体中、在高达10，000重力的力的作用下阻碍蛋白质沉降（pH值约为6.5至7.0）。因此，本文应用“粗粒胶体分散体”一词的目的是为了与未变性蛋白质的“溶液”区别开（即真胶态分散体）。同样地，本发明中的变性凝结蛋白质，此后称之为粗粒胶体，应同真胶体区别开，真胶体在上述词典的定义中是指不大于1微米的颗粒。这一区分反映了相对较大的颗粒是本发明的变性凝固蛋白质颗粒的特征。

本发明的粗粒胶体所特别要求的感官特性尤其取决于粗粒胶体颗粒的大小和形状。

尤其是还发现较大的变性蛋白质凝结物的分散体（即干燥后的直径大于约3微米）使增补此种分散体后的食品具有不合乎要求的粉笔灰似的口感。这种粉笔灰似的口感可以识别为比已知的热变性蛋白质（约15-175微米）具有较少砂砾感。看来当蛋白质凝结物颗粒中的最大尺寸的颗粒具有直径大于约2-3微米的数目增加时，就会越过一个敏锐清晰的感觉阀值。

长度一般大于5微米和直径一般小于约1微米的纤维状颗粒，可形成光滑而胀大的糊状物（当在舌和腭之间施加更大的力时，可感觉察到有一种固体增加的感觉）。当纤维变短而接近球形时，这一特性就减少了。

颗粒的形状也是重要的，因为通常是球形的颗粒倾向于产生更光滑、更似乳浊液的感官感觉。当有更大比例的粗粒胶体颗粒是更完整球形时，则可能发生有更多的直径大于2微米的颗粒，而又不损及粗粒胶体混合物的感官特性。但是，如同前面提及的，直径大于1微米的棒状颗粒倾向于产生粉笔灰到粉末状的口感。

在颗粒大小接近0.1微米时，可产生像油脂那样的口感，对一种准备模拟水包油乳浊液产品来说，如果觉察到此种产品中这种触觉特性起主导作用时，此种颗粒大小是不能采用的。在希望生产一种油滑口感令人感到兴趣的产品时，例如像黄油那样的涂抹料，则上述这样大小的颗粒是适用的。因为在乳浊液似口感与油滑口感之间的转变比乳浊液状口感与粉笔灰样口感之间的转变更具有渐进性，所以，在本发明的粗粒胶体中具有较大比例的0.1微米级直径的颗粒是可以接受的。因此，如果平均颗粒大小不小于0.1微米，即使有相当比例的单个颗粒直径小于0.1微米，乳浊液似的特性仍占优势。

本发明的方法适用的蛋白质包括那些来自上述各种各样的和种类不同的蛋白质，例如从油籽得到的植物性乳清，哺乳动物分泌的乳汁、血清和鸟卵。

本发明的方法涉及的蛋白质是当它们处于天然状态时最好是球蛋白。

根据传统的蛋白质分类的观点，本发明的方法适用于那些可溶于水溶剂系统和选自简单、结合、和衍生蛋白质中的蛋白质。合适的简单蛋白质包括：白蛋白、球蛋白和谷蛋白。合适的结合蛋白质包括：核蛋白;糖蛋白和粘蛋白，（也统称为糖蛋白）;磷蛋白（有时列为简单蛋白质）;色蛋白;卵磷蛋白质和脂蛋白。也可用热凝结的衍生蛋白质。

不适用于本发明的简单蛋白质有类蛋白（也叫作硬蛋白）例如弹性蛋白、角蛋白、胶原蛋白和丝心蛋白，所有这些蛋白质，在其天然状态时是不溶性的。鱼精蛋白和组蛋白加热时是不凝结的，因此在本热变性方法中不适合作为原料。

可溶性又可热凝结的结合蛋白可适用于本方法中。

同样，衍生蛋白质（即各种分解过程或变性过程的产物）虽然它们是衍生得到的，但是仍保持可溶性和热可凝结性，它们也可在本方法中用作原料，当然，只要他们不是由于是衍生得到的而在一开始就变成不能体现本方法的最终产品所需要的感官特性。但是，一般说来，许多蛋白质，例如变性蛋白（又名infraprotein）、结合蛋白质、、胨和肽（又名多肽）均缺少一种或二种这些必要的特性。

根据实施本发明方法，热凝固性再加上任何一种特定蛋白质的固有性能，就能在受热/剪切条件下形成不溶块。蛋白质样品的纯度，变性的程度或样品的开始出现的潜在变性作用，都直接地或间接地与蛋白质在本方法中用作原料的适用性有关。

对于本方法来说，按照以下所规定的标准，如果一种蛋白质有约80%或大于80%是可溶的那么此蛋白质就“是可溶的”。溶解度最好大于90%。

在未变性的条件下应用将要在本方法中使用的溶剂测定了溶解度。根据本文的内容，要选择一种合适的溶剂系统，对于本领域的技术人员来说是没有困难的，但应考虑需要加工的特定蛋白质的溶解度性质，还包括在此方法中所要求的pH和温度参数。一般说来，溶解度会受许多内在因素和外源因素的影响。选择溶剂时最重要的是pH、盐浓度、温度和溶剂的介电常数。例如，白蛋白可溶于水，球蛋白不溶于水但可溶于盐溶液。蛋白质纯度，包括其他蛋白质和非蛋白质成分也程度较少地影响溶解度。因此，当一种不纯的样品可能不具有必要的溶解度时，而一种较纯的样品则可能具有必要的溶解度。但是应注意到，任何一种单一品种的蛋白质的给定样品愈纯，则应愈苛刻地精密遵守所选择的加工参数。

测定蛋白质溶解度的方法是，将10克蛋白质在一个韦林氏搀合器中分散在190克选择好的溶剂系统中1或2分钟。将所得到的分散体分成二份。将其中的一份在一个使用SW-55转子的Bechman L8-70 离心机中离心分离25分钟（Beckman，Polo Alto CAO每分位11000转（17000重力），温度为22℃）。然后收集经过离心分离的上层清液。应用一台Carlo Erba氮分析仪（意大利，米兰，1500型）进行氮分析，测定未经离心分离的部（1号溶液）和经离心分离的上层清液（2号溶液）的蛋白质含量，因此根据下式计算百分溶解度：

可溶性蛋白质%＝ (2号溶液中的蛋白质%)/(1号溶液中的蛋白质%) ×100

只要将溶液在较高的转速下进行离心分离（高达每分钟50，000转和330，000重力），结果就可以收集到较高百分比的物料，已经发现按照上述测试方法在17000重力时进行测定，溶解度大于85%的蛋白质物料。通常在分散体中是稳定的，或者对本发明来说是“可溶的”。

对于某一特定用途来说，优选的蛋白质，可从有效性、费用、随蛋白质产生的香味以及蛋白质源中的杂质的性质和蛋白质源中的其他成分等条件来改变。本发明的优选蛋白质包括球蛋白质，例如牛血清白蛋白，蛋清白蛋白和大豆蛋白，而以牛乳乳清蛋白最好。根据本发明，必须进行处理的蛋白质源经常含有各种杂质。因此最好的是，对于本发明来说，在适用的蛋白质中有不溶性成分天然存在时，则此种成分是小于3.0微米的极限，或可在加工前被除去，或在加工过程中使其变得小于该极限。

目前，牛乳乳清蛋白是最优选的蛋白源。牛乳蛋白质可以分为二类，即血清或乳清蛋白以及凝乳或酪蛋白产物。通常将酪蛋白归入磷蛋白，但实际上它是几种不同的和可鉴别的蛋白质（α、β、κ，等蛋白质）、磷和钙的不均匀复合物，钙的复合物在牛乳中形成一种叫做酪蛋白酸钙的胶态钙盐凝聚集物。在生产干酪时，可以用二种方法中的一种来将酪蛋白从牛奶中沉淀出来。第一种方法是用酸处理牛奶使pH降到约4.7，于是酪蛋白就从牛奶中沉淀出来而形成最后可加工成干酪的凝乳。在第二种方法中，应用凝乳酶而不是应用酸来沉淀酪蛋白。用第一种方法生产的酪蛋白通常比第二种方法生产的含较高的脂肪和较小的灰分。灰分含量的差别相信是由于酸的作用而将磷酸钙从酪蛋白分子中分裂出来的结果，而残留的灰分则大部分是有机结合磷。“酸酪蛋白”是用于生产软干酪，例如酪农干酪，而“凝乳酶干酪”或“衍酪蛋白”则是用于生产切达干酪或mozzarella。

乳清是从牛乳中除去固体物（脂肪和酪蛋白）后残留的血清。乳清含有乳清蛋白和乳球蛋白。乳清蛋白是脱脂乳蛋白总量的2%到5%，它在牛乳中相信是作为脂肪颗粒的蛋白质表面活性剂稳定剂。乳球蛋白是脱脂蛋白总量的7%到12%，它同全脂奶中酪蛋白质有密切地联系。用上述酸沉淀法得到的乳清称作酸乳清，其pH值通常约为4.3至4.6。用上述酶沉浣法得到的乳清称作甜乳清，其pH值通常约为5.9至6.5。一般情况是，市售干乳清含有约10%到13%的变性蛋白、71%的乳糖、约2%的乳酸、约3%至5%的水和约8%-11%的灰分以及包括低浓度的磷酐。从干酪生产过程中得到的乳清通常含有90%或更多的水分。甜乳清和酸乳清的特性如下：

甜乳清酸乳清

乳糖 4.0-5.0% 4.0-5.0%

干固体物 5.3-6.6% 5.3-6.0%

蛋白质 0.6-0.8% 0.6-0.7%

矿物质和盐分＊ 0.4-0.6% 0.7-0.8%

脂肪 0.2-0.4% 0.05-0.1%

注＊主要是钠盐、钾盐和钙盐

美国专利4，358，464号公开了一种将酸乳清转变为甜乳清的方法。

所产生的乳清的量与生产的干酪的量成正比。单估计美国，每年大约生产430.6亿磅的乳清。

虽然乳清本身及乳清成分，例如乳白蛋白、乳球蛋白和乳糖，各有其不同的已知用途，但是要将乳清转变成工业上可用的形式是有明显困难的。在这方面The FDA Consumer-1983年11月引用乳清制品研究所的数字，每年美国生产的乳清目前只有53%被加工成有用的乳清制品。根本的困难是从干酪生产中得到的乳清含有约如上所述的90%的水，而且没有一种在此形式下的成分是有用的。除去多余的水是非常昂贵的，根据目前的和预期的能源费用，大部分乳清只能保持原状。此外，乳清中含有的有用的乳清只有很小的比例，约为乳清中固体物的9%到11%（重量）。乳清固体物中其余的主要部分，即其70%（重量）以上是乳糖。但是，乳糖的商品价值是很低的。最终结果是，干酪生产者一般认为乳清只有极少的价值，并实际上只是作为一种用最可能低的费用来处理的东西。更经常的是仅把乳清排入下水道，但是，近来日益觉察到对环境可能造成的污染，已导致了对此类排除方法的严格限制，以致乳清几乎已成为干酪生产过程在这方面的负担。虽然某些地方当局允许乳清及共有关产物排入污水系统，但其费用是非常高的。为了降低处理乳清的成本，于是一种可供选择的先有技术就成为是可行的了，此种先有技术是将此种副产品加热使蛋白质，主要是乳白蛋白热变性和凝结，然后再将它从残留的乳糖糖浆中以一种粗的非功能性形式分离出来。然后再将所得到的产品出售，使加工费用低于排放费用。

形成不溶性变性蛋白质制品的先有技术，主要包括在接近或高于乳清的等电点时将乳清加热变性。根据Modler等人的研究（乳制品科学杂志Journal of Dairy Science，60卷，第2期）用此类方法回收乳清蛋白质是相当受欢迎的和经济的，但其产品通常是不溶的和粗糙的，因此商品用途是有限的。Amantea等人报告了一些改进溶解度的方法（Journal of Canudian Institute of Food Science and Technology 7∶199，1974），先用铁强化乳清蛋白质，然后在碱性条件下处理：但是这些改进方法只是通过大量消耗含硫氨基酸来实现的。Modler等人报导了在低于所用的乳清蛋白质的等电点进行的先有技术，通常可改进溶解度和功能性。在美国专利第3，930，039号中叙述了象这样的先有技术，其中清楚地公开了在高酸/高温条件下，只有非常少的部分的全部乳清蛋白质变性，留下来的其余部分蛋白质则是处在其原来的功能状态即可溶的状态。

显然，可溶性的天然乳清蛋白质不会对其强化的食品提供粗糙的质地，也不提供乳浊液似的质地。此外，正如在“食品加工”Food Processing 36（10）52，54（1975）中所阐述的，用这种可溶性乳清蛋白质来强化面条时遇到了困难。根据此文献，费拉德尔菲亚东部地区研究中心的农业部的科学家发现，如果不大量的和根本性的改变用于生产未强化面条的加工设备，则传统的天然的（可溶的）乳清蛋白质制品是无法用来强化面条的。热变性的乳清蛋白质制品对现有的面条加工设备并不需要进行上述改装。受过训练的品偿专家对用这种变性乳清蛋白质强化的面条进行了评价，认为其质地次于未强化的面条。从热变性的乳清蛋白质预期的砂砾般性质来看，此发现是不足为奇的。虽然品味专家发现此强化的产品在质地上的差别不是不能接受的，特别是用西红柿酱或干酪酱进一步掩盖了此类差别时，但是，显然，在其表面上，如果质地能得到内在的改进而不是单纯掩盖，则该强化产品会更畅售。但是，正如Modler等人所指出的，如上所述，由上述现有技术的乳清蛋白质变性方法形成的大颗粒的蛋白质聚集物，使产品具有砂砾般的口感。为此，先有技术的变性乳清蛋白质制品的商业利用性是有限的，甚至在简单的蛋白质增补应用中也有限的。

在“新西兰乳品科学和工艺”（New Zealand Journal of Dairy Science and Technology），15，167-176页中J.L.Short发现乳清蛋白质也遇到了类似的情况。该文献的表2中公开的数据表明大部分应用于制造热沉淀的（变性的）乳清蛋白单离体的传统技术可生产颗粒大小在约100到200微米之间的蛋白质，甚至经过碾磨或其他机械粉碎处理后仍如此。甚至由Short公开的比较小的变性乳清蛋白质颗粒（约28微米）对于所强化的食品也能提供粗糙的砂砾般的质地。

本发明的一个方面是涉及牛乳乳清的转化，特别是涉及其蛋白质成分转化为有用的制品。可以理解以下关于牛乳乳清蛋白质的选择和加工的说明对本发明的其他方面也是一般地适用的，本文已经叙述了牛乳乳清的衍生作用以及甜乳清和酸乳清之间的差别。仍然需要注意的是：第一，对本发明来说，此种牛乳乳清不应进行任何明显的微生物腐败或其他腐败;第二，使用甜牛乳乳清可形成一种非常优于用酸牛乳乳清得到的产品。

一般来说，凡有下列任何一种或全部情况时：不寻常的高酸度（即不寻常的低pH）、高的灰分含量或牛乳乳清或牛乳乳清蛋白浓缩物中存在有大的不溶性聚集颗粒时，则表明有如下列一种或几种情况：

（1）乳清的处理和贮藏不良;

（2）微生物腐败;

（3）试图通过使用缓冲剂或碱性盐来恢复pH，以便掩盖（1）或（2）的影响，并从而试图使产品的外观恢复到原来规格，或

（4）如果是经过预巴氏灭菌的，则在巴氏灭菌过程中进行了过度的热处理。

对于本发明的目的来说，上述情况都是不合乎要的（即，此类乳清蛋白质应实际上以未变性的形式存在），优选的牛乳乳清原料不应具有这些性质。显然在原始乳清中的任何缺陷必定会被携带通过加工过程并有害地在在最终产品中表现出来。

优选的甜乳清蛋白浓缩物符合以下规格：

pH值 6-7

灰分（%干基）＜5

总脂质（%干基） 2-4

总氮（%干基） 8-8.5

非蛋白质氮（%干基）＜0.75

真蛋白质（%干基） 48±1

不溶性蛋白质（%干基） ≤5

变性蛋白质（%干基） ≤3

其中：

（1）真蛋白质按总氮百分数和非蛋白质氮百分数之差（二者均按干基计算）乘以6.38的积算出;

（2）不溶性蛋白质是用总蛋白质的重量百分比表示，并规定为在17000重力下离心分离20分钟从1%的乳清蛋白浓缩物的中和的分散体分离出来的蛋白质;以及

（3）变性蛋白质是用总蛋白质的重量百分比表示，是根据差示扫描测热计分析（也叫作差示热分析）算出。

虽然可以将上述特定的乳清蛋白浓缩液喷雾干燥至例如约3%水分的含水量，但是显然，乳清蛋白浓缩液最好是从未干燥过的。因此优选的乳清蛋白浓缩液是从新鲜的、未干燥过的、液体牛乳乳清制得的，按本发明在使用前它本身是未经干燥过的。下文将这种优选的乳清蛋白浓缩物叫作“天然乳清蛋白浓缩物”。

牛乳乳清蛋白（或其他）的巴氏灭菌处理是可有可无的，因为制备本发明的粗粒胶体制品并不取决于巴氏灭菌。但是，巴氏灭菌在实用上是有用的，为了防止微生物腐败的缺点，在大多数大批生产的情况中都是喜欢采用的。

本发明所用的处理牛乳乳清的条件，是在加工其他物料时，例如牛奶，典型使用的巴氏灭菌时间和温度。因此，例如在批量法加工中可能要求60℃和30分钟。同样地，对于本发明来说也可用众所周知的连续的和高温短滞留时间的巴氏灭菌（约71℃处理15秒）。但是，在整个此种加工过程中的条件对成品的香味具有较小的影响而且过程是连续的，所以最好是采用高温短滞留时间的巴氏灭菌法。

对巴氏灭菌条件的唯一限制是应避免明显的蛋白质变性，以便避免伴随形成的任何明显数量的大于3微米的变性蛋白质聚集物。

超滤是将牛乳乳清中的乳清蛋白质浓缩到在滞留物中含有总固体物约为35-55%（重量┑挠叛》椒ā８荼竟哪谌荩渌氖视梅椒ǘ员炯际趿斓氖炝啡嗽崩此凳呛苊飨缘摹Ｔ谌魏吻榭鲋校绻τ帽痉⒚鞯姆椒ǎ蚝?5%或少于35%的蛋白质的乳清蛋白浓缩物，会进行美拉德反应（因为存在有浓度比较高的乳糖），这种美拉德反应会使乳清蛋白的香味、质地、味道和营养发生不合乎要求的变化，而含有超过55%白蛋白质的乳清蛋白浓缩物，根据成本效率，则会当蛋白质浓度增加时，而产生逐渐降低的产率。按干基计算的蛋白质含量的相对增加实际上主要是由于超滤滞留物固体中乳糖数量（按干基计算）减少所造成的。因此，不用说也会明白，所选用的超滤器的分子量截留界限必须在未变性乳清蛋白质的分子量和双糖乳糖的分子量之间。应用，例如具有1000道尔顿级的分子量截留界限的非常细的孔隙度的超滤器可以满足此种功能。这种硬超滤器能截留滞留物中的低分子量肽（LMP）和非蛋白质氮分子（NPN）。先有技术提出在超滤后滞留物中滞留LMP和NPN的理由是由于这些物料能促进所谓的“有用的起泡性”。这可以作为实施本发明时确定使用哪一种超滤器的根据。

但是这些上述的LMP和NPN分子现在已与“典型的乳清香味”联系起来并被认为是不合乎要求的，如果将此乳清蛋白质粗粒胶体用在一种特定的清淡食品中，而在这种食品中又无法掩盖此种令人不快的气味时，则这些物料的存在可能会降低产品的质量并从而降低该产品的销售性。一般说来，LMP和NPN分子的分子量可以认为是在10，000至18，000道尔顿之间。因此如果选择的超源器是在约20，000至30，000道尔顿范围内，则不但LMP和NPN分子进入渗透液中，而且总通量也明显高于同样表面积的较硬的超滤器。分子量截留界限超过30，000道尔顿的超滤器是不符合要求的，因为超滤器的大孔会很快地被所需要的乳清蛋白质所堵塞。

但是，根据实施本发明的一个实施方案，在打算将本发明的粗粒胶体干燥的情况下，特别好的是避免LMP和NPN在滞留物中。在干燥形式的产品中，这些分子会将粗粒胶体颗粒“胶粘”在一起，而使这种粗粒胶体在复水时形成均匀的分散悬浮液极度困难。

使产品产生奶油状或乳浊液似特性的方法是消除细的砂性，这种砂性偶而会遇到，而且此砂性是由于在成品中形成过量的针状乳糖结晶的结果。超滤后在滞留物中存在的乳糖可以与超滤处理配合使用一种商品化的真菌乳糖酶来进一步使之减少。例如，在美国专利2，826，502和4，179，335号中公开了在乳制品中使用真菌乳糖酶来进行乳糖水解。

使用超滤处理可以减少滞留物中的在原来的牛乳乳清中的含水量。虽然对于实施本发明中并不是十分重要的，但是这种减少意味着只有较少的水必须携带通过以后的加工步骤，这当然会使这些步骤更为经济。此外，许多本发明预期的产品使用高的粗粒胶体固体物浓度，以使接近最好的产品稠度。虽然高固体物浓度可以在此方法的任一后续阶段中达到，或者甚至在完成之后，变性作用之前减少水分明显是有利的。但是，如前所述的超滤，使滞留物中的总固体物增到超过16%是不经济的（约50-55%蛋白质，按总固体物重量计算）。此外，在总固体物浓度正在增加的同时，超滤也同时使按总固体物计算的蛋白质百分比增加，此种情况如上所述，根据成本效率，则会当按总固物计算的蛋白质浓度的百分浓度增加超过55%时，而使产品的产率逐渐降低。因此，通过真空蒸馏滞留物来除去要除去的水量可以增加最后乳清蛋白质中的滞留物中的总固体物。反之，例如可以将干燥滞留物冷冻，然后使所得到的乳清蛋白浓缩物复水来形成所需要的固体物浓度。在大多数情况中，最好有40-50%的固体物，因为用生产制成商品产品所需要的其他成分来稀释的此种浓缩物可以用来使粗粒胶体的浓度达到其中所要求的水平。所需要的粗粒胶体的浓度取决于产品本身的性质。

超滤处理的副产物是渗透液，它主要含有水，乳糖，磷酸钙，乳酸和其他物料，而且如果超滤器选择合适时，不会含有LMP和NPN。可以想象，这种渗透液是美国专利第4，143，174号和4，209，503号中描述的方法的合适的原料。另一方面，乳糖和含氮物质也可以作为产品销售。例如可以先进行低温乳糖结晶，接着再进行热加工来生产LMP/NPN和磷酸钙组分。LMP/NPN浓缩物实质上是一种浓缩的发泡剂，当然，只要它是以一种未变性的形式来回收的。可以很容易地利用任何一种传统销售形式的乳糖来生产此种产品，或者，也可以在乙醇或其他这类产品的生产中用作可发酵的碳水化合物源。

在实施本发明中，通过在牛乳乳清蛋白质的变性过程中，均匀地加热产品，即可提高变性作用的均匀性，从而也最大限度的提高产率和产品质量。由于气泡是牛乳乳清蛋白质变性作用中均匀加热牛乳乳清浓缩蛋白的一种障碍物，所以截留的空气可以有害地影响产品的质量。因此，这在下文公开的高温短滞留时间的变性处理中是特别有用的，气泡最好在加工前从牛乳乳清蛋白浓缩物中清除。如果在加工过程中空气仍然夹带在乳清蛋白中，热传递效率则会严重降低，从而导致：

（1）降低转化效率;和/或

（2）由于局部障碍热传导，因而加热不均匀，而使产品较不均匀。

应用，例如康奈尔机器公司出售的Versator^TM设备可以容易地达到脱气。

在本发明的生产粗粒胶体的所有过程中，使用其特征是具有蛋白质浓度约为10-20%（重量）的蛋白质水溶液，而最好是约为15-18%（重量）的蛋白质浓溶液。在蛋白质浓度低于10%（重量）时，会形成具有不合乎要求的感官质量的粘性块。溶液中的蛋白质浓度大大超过20%时，会变成极度粘稠，因而无法对此蛋白质溶液施以所要求的剪切速率。

蛋白质水溶液还可含有高达100%（重量）或更多的多羟基化合物，而最好是一种单糖或双糖。这些化合物可以是在蛋白质原料中“天然”存在的（例如在甜牛乳乳清蛋白浓缩物中存在的乳糖），或在变性加工之前加入溶液中。最好的多羟基化合物包括还原糖类，例如乳糖、葡萄糖、果糖和麦芽糖，而特别优选的是乳糖。适用的非还原糖包括蔗糖和lactitol。

在本发明的制备方法中使用高剪切速率相信是为了防止在变性作用中形成大的变性蛋白质聚集体。可在该水溶液中加入任选的聚集体抑制剂来促进生产所需要的产品。应该选择或调整聚集体抑制剂浓度，以便它不会又将混合物的pH值改变到最佳的加工规范之外。适用的聚集体抑制剂包括水合的阴离子物质，例如黄原胶（通常包括0.1%（重量）的蛋白浓缩物），枣酯类（0.5%至2.0%（重量）的蛋白质浓缩物，尽管枣酯会使成品变味）的卵磷脂（1%至10%（重量）的蛋白质浓缩物）。其他适用的聚集抑制剂有卡拉酸、藻酸盐和硬脂酰乳酰钙。

用淀粉酶水解或酸水解产生的麦芽糊精提供另一种在本发明中适用的聚集抑制剂。优选的浓度是10%至50%（重量）的蛋白质浓缩物。这些物料具有节省蛋白质的效应，如同高果糖糖浆那样，只是后者不如前者有效。可以理解这些抑制剂是碳水化合物，因此也是一个热量源，这是一种可能使其在例如低热食品一类用途中不予选用的一种因素。

水合卵磷脂和水合黄原酸是不同抑制剂具有不同效应的例子。二者都对成品提供润滑性口感。但是，由于卵磷脂是效率较低的抑制剂，因此产生平均大小较大的粗粒胶体颗粒。但是，用黄原聚集体抑制剂产生的那些粗粒胶体颗粒是较小的和较光滑的颗粒。前述二者对成品都有一种增白作用，这是因为它们似乎有助于形成一种更均匀的分散系统，因而增加了看上去如同白色的光散射效应。

还发现复合聚集物抑制剂也具有有用的性质。例如，卵磷脂-麦芽糊精复合物特别适用于生产用于低粘度色拉调料（例如，法国）的粗粒胶体，和具有固体物含量更少的调咖啡用白油。黄原胶和卵磷脂聚集物抑制剂可应用于，例如高粘度色拉调料（例如Blue Cheese 或CreamyItalian），水果布丁、糖果胶冻中。

其他可选用的成分例如盐和包括适用的香料、色料和稳定剂等成品组分通常均可存在于或加入溶液中而不会产生不良的影响。在许多情况中（即，添加剂的性质及其对蛋白质溶液的影响容许的场合），特别合乎要求的是将这样的最终成品成分包括在蛋白质溶液中，来防止在加工后需要再进行额外的巴氏灭菌步骤。

可以对蛋白质原料进行任选的处理来除去胆固醇、脂肪和其他可以使粗粒胶体变味的杂质。其中一种方法是包括一种提取步骤，在此步骤中将蛋白质物质在有一种适用的食品级酸存在的条件下，与一种食品级溶剂接触，而此种溶剂最好是乙醇。然后将蛋白质原料进行几次清洗和过滤步骤来提供提取过的蛋白质制品。

适用的溶剂包括低级链烷醇、己烷等，而最好的是乙醇。适用的食品级酸包括无机酸，例如磷酸以及食品级有机酸，例如乙酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸等，而最好的是柠檬酸。

提取椒ㄌ乇鹩杏糜谌コ鞍字试矗缛榍宓鞍字逝ㄋ跷镏械牡ü檀己椭尽Ｔ谔峁┳罴殉ブ竞偷ü檀嫉挠叛√崛》椒ㄖ校榍宓鞍字逝ㄋ跷镉?0-97%的乙醇（最好是约为90%的乙醇）、3-10%的水（最好是约为9%）和约0.01-0.20%的酸（最好是约为0.084%的柠檬酸）的混合物在52℃提取6小时。在另一种提供较高的合乎要求的香味和加工特性的方法中，将乳清蛋白浓缩物，用浓度分别为94.95、5.0和0.05%的乙醇、水和柠檬酸的混合物在40℃提取4小时。根据这些方法，乳清蛋白浓缩物在提取前含有多达4%的脂肪和0.15%的胆固醇，而提取后则含有低于2%的脂肪和低于0.02%的胆固醇。

一旦选定了一种特定的蛋白质原料和经过预处理后，就将蛋白质溶液用比较特定的温度、剪切力的pH条件处理比较短的时间。根据不同的蛋白质，有特定量的多羟化合物（例如糖类的）、聚集体抑制剂以及其他任选的成分存在，有助于使所需要的产品获得最佳的产率。根据受控制的热变性加工方法生产粗粒胶体，在此热变性加工过程中，使用高剪切力以防止形成任何显著量的大颗粒的蛋白质聚集体。变性过程是在低于选定的蛋白质的等电曲线的中点的pH值下进行的，而最好是在低于等电曲线的中点的1pH单位下进行。此方法可以在较低的pH值下进行，其条件下加工pH值不应太低以致发生蛋白质的酸降解，而限制条件是pH值大约一般不应低于3。

按常规地选择用于制备粗粒胶体的准确温度和剪切条件，并延长足够的时间以形成直径约大于0.1微米的变性蛋白质粗粒胶体颗粒，并同时避免形成任何显著量的直径超过约2微米的熔融颗粒状蛋白质聚集体。用于加工一种给定的蛋白质溶液的优选剪切条件是通过应用“过大”颗粒测试法来最佳地确定的。

颗粒大小测试提供对本发明的产品的感官质量的一种度量标准。

一种供本技术领域的人员使用最简单和最快速的方法就是用类似于制备临床血液涂片的方法来制备光学载玻片。根据此方法，首先配制一种合适的分散的粗粒胶体稀释液，并调整pH值最好是在6.5至7范围内。然后进行高速磁力搅拌，超声波或均质化以充分分散可能存在于各个粗粒胶体颗粒之间的任何弱的结合。然后将少量（例如8微升）稀释的、中和的分散体涂在生物学研究中常用的那种玻璃显微镜载玻片上，并令其干燥。用众所周知的方法在已知的放大倍数下用带刻度的目镜观察试样。然后将试样中的分散的粗粒胶体颗粒与和目镜上的标线进行目视比较，正确估计在全部分散的粗粒胶体颗粒中的过大或聚集的颗粒的统计分布。

另一种分析颗粒大小分布的方法就是使用图象分析计算机，例如，美国剑桥研究所（Cambridge Institute）提供的QUANTIMET^TM20。

另一种方法就是使用MICROTRAC^TM颗粒大小分析器。在食品开发（Food Product Development）1976年12月期中，由J.W.Stitley等人撰写的题为“Particle Size analysis and characterization using Laser Light Scattering Applications”一之中阐述了此种技术的一般情况。

对于本技术的人员来说，根据本文，也可以将沉积技术用来测定颗粒大小。但是，可以理解，在重力法技术中必须考虑到保护性胶体的作用，例如，在上述热变性处理中，究竟应用了哪些加工助剂。下面是概述重力法测定“过大”蛋白质聚集体百分比的例子：

1.制备本发明的5%（重量）的粗粒胶体的分散体，并中和至pH为6.5至7;

2.将比重为1.351、pH为3.3、总氮为0.006%和固体状浓度约71%的高果糖玉米糖浆按1∶4的重量比加入中和的5%粗粒胶体分散体中;

3.然后将此混合物均质化，来分散粗粒胶体颗粒之间的松散结合;

4.然后再在约15℃下用478重力将此混合物离心20分钟。过大的蛋白质聚集体，即，直径实际上大于2微米的颗粒可以用离心分离出来的颗粒中所含的蛋白质的重量被离心作用前在粗粒胶体分散体中所含蛋白质重量除的百分数来表示。

这些测试方法可以用于本发明的粗粒胶体分散体，也可用于作为生产所述粗粒胶体的原料的蛋白质物料。本技术领域的人员很容易就会明白，考虑到在某些pH值时的粗粒胶体的带电性质，以电容为基础的颗粒大小分析设备，例如Coulter-Coulter^TM分析仪是不适合于本应用的。

但是，根据优选的加工条件，是将蛋白质水溶液在每秒7500-10000或高的剪切速率下，高温处理极短时间。例如对于用配备有小型化的（例如一升容量）“Henschel”搅拌器的一加仑韦林氏搀合器，已经发现用每分钟5000转的加工速率可提供足够的剪切力。

通常，在实施本发明中适用的流体食品基质加工器基本上包括以下部件：

一根具有中心纵向轴的一个外表面和一个内圆柱形表面的管子;

在所述外表面上传送热交换介质的设备;

一个可绕着所述轴旋转的长圆柱形转子，所述的转子安装在所述管子内部，与所述的内表面同轴，从而形成一个由所述转子和所述内表面之间的不大于约2毫米的实际上是均匀的无阻碍的环形空间所构成的处理区;

驱动所述转子高速转动的设备。

在处理区外面的设备，适合于将一种欲处理的流体装入所述的处理区和随后将所述处理区保持在装满的条件下和保持在比环境大气压足够高的压力下来防止在所述区内形成汽相的设备，否则在升高的处理温度下，由于在所述流体食品中所含有的组分的脱气而会产生汽相，并同时提供在加工所述的流体食品时通过所述处理区的所述流体食品的物料通过量。

可以理解，本装置可供极端迅速地处理基料和使乳清蛋白浓缩物料从其中通过。较好的是将管子的内表面和/或转子的外表面涂有或由一种比较惰性的，象囟化聚乙烯一类的聚合物材料，例如聚四氟乙烯或氯三氟乙烯聚合物组成。

通常应用一套泵系统来向处理区供应物料。

当打算用本发明的任何给定的加工器在温度条件下处理流体基质，而此温度条件在环境大气压力下会使在处理区内形成汽相时，就必须采取措施来防止脱气。通常，供料泵是安装在处理区的上游，而阀等设备则安装在处理区的下游，从而可以控制处理区内的压力。在优选的安排中，安装在处理区的上游的第一台泵供应由乳清蛋白质源配制的蛋白质溶液，而安装在处理区的下游的并以低于第一台泵的转速进行操作的第二台泵，则在处理区形成一种背压。无论是用一台泵或用其他的设备来形成此种背压，为了避免在处理区中的挥发性基料从溶液中脱气，背压通常是必不可少的。在处理区形成汽相通过产生一种对有效率地、均匀地将热传输给溶液中的蛋白质的不稳定的、经常是瞬变的和通常只是局部的隔离障碍物而破坏了打算促进处理区内的加工条件的均匀性的设计特点的目的。为此，将拟在本发明的加工器中处理的溶液在加工前先脱气也是较好的。如上所述，用市售的个脱气设备，例如康奈尔机器公司销售的VERSATOR^TM脱气机即可容易地实现此种脱气。

上述二台泵系统可以平衡地控制物料通过量和背压。可以调节第一台或上游供应泵86来调整产品通过处理区的速率。然后可以调节第二台或下游泵100来控制在二台泵之间的设备（包括处理区）中所产生的背压。

当用本发明处理食品时，避免处理区中产生汽相是非常重要的。虽然从一个食品中损失挥发性成分可以损害食品的感官质量，但是本技术领域的人员都认识到，受控制的调整某些不合乎要求的挥发性成分实际上可以提高某些食品的质量。在处理基料完成后，在将背压降低到环境大气压力之前，将所处理的基料冷却至低于在环境大气压力下会发生不希望有的挥发和分离的温度，是有可能控制或甚至避免挥发性成分从乳清蛋白质溶液中的损失的。在处理区和第二个泵之间安装一套热交换设备也许是最容易实现上述此种目的的。其他与产品从第二台泵（或其他适合于形成合适的背压的设备）出来时的温度有关的条件是，例如，可以包括是否需要对处理过的产品直接进行无菌包装，或者是否将产品需要送去贮存。在任何情况下，都必须实际上避免在处理区内形成汽相。

当然，背压的量是随被处理的乳清蛋白质溶液的性质（即是否有挥发性香料添加剂存在）和处理该乳清蛋白质溶液所用的跫ā：苋芤杭扑愠霰苊獯砬型哑恢碌乃柩沽Γ杂诒炯际趿煊虻娜嗽崩?说是很清楚的。

见图1，适用于本发明中的加工器通常用10标明，它包括有一根长的管12，管的二端由闭合板14和16封闭，从而提供构成加工区的室18。管12是密封在一个同轴的更大的长的管20内。管12和管20之间的环形空间是用铸成的模板改成螺旋槽24，它从管20的内表面延伸到管12的外表面，螺旋槽24从热交换介质入口26处延伸到热交换介质出口28处。图示的加工器是一个内直径约3英寸（约7.6厘米）的实验用模型，它形成一个处理区（即规定为管12的内壁面对标称为一平方英尺（即约930平方厘米）的转子54的主体的区域，由于密封垫、端板等等的存在而使其工作面积缩小到约650平方厘米）。此设备可用水蒸气、水或盐水作为热传递介质，加工温度的范围很宽。加工器中允许用的压力随所用密封垫而定，但是，即使是用传统的橡胶成分的密封垫，压力也可以十分高，例如每平方英寸50至100磅。

热交换介质通常是与被加工的物料成逆流的方式通过螺旋形室24来进行循环的。例如，被加工的物料通常是通过径向方向的入口50进入，再从轴向方向的出口48流出，在此情况中，热交换介质则是通过口28进入室24，然后从口26流出。

外管20是密封在一个热绝缘的外套30内，外套延伸过管20在端部件32和34之间的全长。端部件32和34分别备有入口26和28，分别由焊点36和38在它们的轴向内面焊接到管20的外表面，为了防止热交换介质泄漏，在它们的轴向外部，分别装有O形密封装置40和42。端板14用螺栓44固定到端部件34上，端板16则用螺栓46固定到端部件32上。在端板14上有物料出口孔48，而在端板16上则有物料入口孔50。显然，本文所用的入口和出口一词是可以互换的，因为，在需要时它们的功能是可以互换的。端板14上可以安装传统的轴承组件52。

有一个用不锈钢制的转子54沿轴向穿过室18，而转子上熔有一层聚四氟乙烯。转子54的主体部分的直径只略小于管12的内直径，从而在转子54和管12的内表面之间提供一个宽约2毫米的环形加工区。转子54的端部缩小部分56是由装在端板14上的轴承组件52所支承（例如不锈钢头内的轴套）。转子54的端部缩小部分58也是支承在一种惯用的，例如象FAFNTRLC MECHANI-SEAL^TM型的圆柱形套筒式的轴承组件内（图中未示出）来进行旋转。

端部缩小部分58的末端60配有一个平头插座62。室18的口64是用传统的闭合板装置密封的。

图2是本发明中使用的食品加工器10，以及向加工器10供应乳清蛋白质浓缩物、保持加工器中压力（最好是约为80-90磅/平方英寸）和从加工器10抽出加工过的物料的泵系统。泵系统包括第一台泵86，通过导管92，连接到加工器10的入口28。

加工器10的轴向方向的出口26通过导管106连接到相应的轴向方向的传统的单刮板式热交换器10B的入口处。从图可以看到，此种连接的方式可以保证物料不会改变方向地平稳流过热交换器10B，如上所述将产品在其中冷却以避免有用的挥发性成分的损失。此外，由于避免了在加工器10和热交换器10B之间的流动中形成涡流，所以没有一点产品含在升高的处理温度下保持一段不合乎要求的长时间，又有助于保持产品的均匀特性。

连接管道106装有一个绝热外套，或者为了提高操作的适应性，最好是装有可使热交换介质绕着连接管106流过的设备。还可以提供一个入口108，通过此入口可安放温度和压力传感器（图中未示出），从而可以仔细地监测加工过程中物料的状态。热交换器10B的出口，经管道98与第二台泵100相通。加工过的物料通过管道104离开泵100。

在操作中，将需要加工的流体食品、浆状物或溶液加入泵86，并以实际上是恒定的速度经管道92将其泵送至加工器10。

同时，将转子54以通常为850至1200转/分的恒定转速驱动（典型的是约为1000转/分）。产率（以乳清蛋白质中总真蛋白质转变成本发明的粗粒胶体的百分数表示）在较高的转子转速下比较低的转子转速下大。这种情况相信是某种净化现象造成的。加工过的物料经口48出来，通过出口26和导管106到热交换器10B。将冷却后的物料通过管道98送至泵100，如果要立即包装的话，最后通过管道104送至包装设备（图中未示出）。这样的排列和操作是非常有利的，因为，例如，可以不需要再将产品加热来进行灭菌等。或者，加工过的产品也可送去贮存。应该注意的是86和100同时工作，这样可以保证将物料平稳地输送通过加工器同时还可以准确地细调系统中的压力。显然，在启动时，需要使系统平衡来获得准确的压力、温度、剪切力和所需要的物料通过量，这些参数显然在很大程度上是相互有关的。

在图11至15中阅述了可供选用的设备。

首先关于图11，一种目前优选的加工器包括一个外罩110，在此实例中的外罩110是由底板111支承的并由许多螺栓113固定在底板111上。底板111又装在支座114上，在支座114的上端有一环形凸缘115。在底板111的下侧有一个环形凹槽117用来安装凸缘116。支座114和底板111承受凸缘116。支座114和底板111上有垂直对准的长通道118和119，通过此二通道有一根垂直的长主驱动轴120伸过通道118并向上进入通道119。驱动轴120在加工器操作时由一个传动装置例如电动机（图中未示出）来旋转。在驱动轴120的上端装有一个叶片轴121，在二个轴120和121之间有一个带键的连轴器。

加工器的外罩110包括一个下容器部分126以及一个上盖部件127，容器支承在一个环形的轴承支座128上。在环形轴承支座128的下侧有螺纹孔，将前面提到的螺栓113拧进这些孔中以便将密封支座128牢固地固定在底板111。有一个位于中间的、垂直长孔129通过密封支座128。将通道129的上端部分加宽，它形成一个在通道129的内部周缘上的突出部分或座133，以便合适地使支座128中的密封件139对中。叶片轴121伸过通道129。在密封件139的上方，叶片136装在叶片轴121的上端，并用螺帽137固定。在轴承131、叶片轴121和垫圈138之间装有传统的唇形密封139以便在这个接口处形成不透水的密封。

在此例中，容器126是双层的，并包括外壁141和内壁142，二层壁中间留有距离以便在二者中间形成流通道143。壁141和142均为碗形，在它们的下端中心部分有通过二层壁的对准中心的孔144，此孔可容纳密封支座128，壁141和142均通过例如焊接将其固定到密封支座128上。在它们的上端，二层壁141和142是径向地从叶片轴121的轴心向外张开的，而将其在代号146所表示一段紧密地压在一起而形成一种密封连接。将一种热交换介质通过二个壁之间的空间143，将进口管147和出口管148固定在外壁141上，并与空间143连接，以便将热交换介质流过空间143。

盖127延伸过二个壁141和142的上侧，并覆盖在张开部分146的上部周边上。为了使盖127能紧密地固定在容器126上，在张开部分146的下侧装一个环151，环形盖127的周边延伸过张开部分146的上侧。一个环形夹152合围在环151和盖127的外周边上，夹152，环151和盖127有互相啮合的斜面153，以便当组装这些部件时，夹152将盖127紧密地向下楔入或锁入组件152。在环151和盖127的相邻表面之间装有垫圈或环形密封圈154以便使连接处密封。

在外罩126内部构成一个环形腔161，此腔在外罩126的内壁142和盖127之间形成。容器内壁表面163呈圆碗形而成为环形腔的下半部。环形腔的上半部则是由壁163上面的盖127的下侧形成的环形凹槽164所组成，环形凹槽164与叶片136的转动轴心同心并与容器126的曲面163的中心同心。在腔161的外周围处，凹槽164的内表面向下延伸到图中的代号166所指明处并紧密连接叶片135的末端的上部边表面167。此外，盖127沿环形腔161的轴向下降以形成一个中心部分168，叶片136的中心和螺帽137在环形的中心处的上倾斜，并直接在168的下面。

盖127上有二个孔或通道171和172。通道171是在腔161的轴心上，并从盖127的上表面伸过168部分而在腔161的轴心上开口。管子173是由一个螺纹配件174拧紧在通道171的上端，一个压力控制装置176（在本实例中是一个重锤）安装在管子173的上端。重锤176中有一个闭端孔177，管子173的上端伸入孔177中。在加工器操作时，如果腔161内压力高于所要求的量时，则可将管子上端的重锤176提起，通过管173将腔161内的内压从腔内释放出来，因此重锤176可以保持腔内的压力。通道172则由配件179与另一根管了178连接，并伸到腔161的最上部分。当腔中充满欲加工的流体时，通道172和管子178可用来例如排除腔161内的空气，并在加工时可将一个热电偶（图中未显示）穿过管子178和通道172，而插入流体的上表面来监控流体的温度。

叶片136包括一个中央加厚部分181，此处有一个垂直的长孔182用来装叶片轴121。螺帽137紧固在181部分的上表面。有二个臂183和184从部分181径向向外和向上延伸，并紧靠着（间隙最好是0.5至1.0毫米）容器的壁142的内部弯形表面163延伸。叶片臂183和184的上端部分实际上是与叶片轴平行，因此使臂延伸超过环形腔的下半部。如图11b所示，二个臂183和184的二侧面186和187也是退拔的，所以叶片臂的外端变窄。假定叶片136和轴121是按逆时针方向转动（如11b中所示），则二个臂183和184就具有前缘186和后缘187。关于图14，每个臂上的二个缘186和187是比较钝的，但是最好是彼此相对地向下退拔。

对于图11a中所示加工器的操作来说，假定组合轴120和121是由于一个合适的驱动电动机连结转动的，以及将盖127在开始时从容器126上移开。腔161中装满一批其体积实际上是相等于容器带盖时腔161的体积的流体。在腔的容器部分装有这一批流体的情况下，将盖127放在容器的上方，使盖的环形部分166向下伸入容器腔中。然后将夹152夹到连接容器的外周围和盖的部位，使盖紧固到容器上。当盖向下移到容器上时，凹槽164的上端中的空气可与腔161中的任何过剩流体一起通过通道172逸出。缓慢转动组合轴120和121以及叶片136来消险除流体中的任何气袋和除去任何来自腔中的空气，有助于从腔中消除空气。用此种方法，在加工前可将空气从腔161中消除。

加工此流体时，将组合轴120和121以及叶片136快速转动，高速转动的臂183和184在流体中产生了高剪切力。在臂的前缘186处形成亚音速脉冲，而在后缘187处则形成气穴。臂快速转动使流体形成如图15中所示的天然圆环191或环形。所谓天然圆环就是指容器上无盖127时，流体自然形成的环形。换句话说，即如果将盖127移走，和叶片以足够的速率转动时，则流体就会成圆环191。在盖127下侧的凹槽164的形状与环形191的表面的形状一致，从而不容许其中流体流动很不激烈的“死区”存在。

关于图15，在理论上，环191的表面流体向上流动并从叶片臂的外端径向地向内流动，以及流体沿箭头192所示循环。此外，流体沿圆周方向移动，并按叶片的移动方向，从而形成一个螺旋形路径。此外，在理论上，流体中形成许多同心层（同心层用同心箭头193表示），这些同心层有相似的螺旋形路径。但是，层与层之间也有流体移动，因此流体很快就均匀了。叶片通过流体的移动以及各流体层之间的相互移动是如此强烈，以致有很大程度的机械能转化为热。

当叶片以约5000转/分转动时，叶片就使流体进行所述的快速的环形流，并形成明显的气穴现象和湍流，特别是在前缘186的前面。流体的流动使壁142与热交换介质之间迅速进行热传递。由叶片产生的搅动或高剪切力使流体迅速混合和变热。测定流体中高于单位时间单位物质的热交换介质的温度的温升，可以估计机械能转化为热能的转化率。旋转叶片136时输入流体的功的强度是相当高的（单由机械效应造成的升温的大小反应出来），足以防止例如大于1-2微米颗粒大小的蛋白质分子聚集。

叶片136在加热和混合流体中特别有效。以5000转/分转动的叶片的比较钝的前缘186在流体中产生亚声速脉冲，同时在后缘187处产生气穴。稍微向下和向内退拔的前缘186和后缘187（图14中所示）使流体产生大的搅动，同时还有效地消除了在腔壁处积聚产品。叶片产生一种天然的环形曲面，而室或腔的形状能在搅拌中同天然环形曲面相匹配，从而避免了腔中的死区、防止了低流动区中产品的结块和积聚、和增进了混合的均匀性。

在一个需要防止腔中流体变得太热的例子中，将一种冷却介质流过管子147和148以及空间143以抑制腔161中的流体升温超过所需要的温度。另一方面，如果要将流体加热时，则可以将一种热的介质流过空间143。在流体已被叶片充分搅拌同时流体的温度已达到所需要的水平时，停止叶片旋转，打开盖127，将该批已搅拌好的流体从腔161中取出。

图12和13说明一种最佳实施方案的设备，此设备是用来进行连续流动操作的，不同于图11a中所示的批量操作的实施方案。图11a和图12中的实施方案包括相应的部件，而且在二张图中的相应部件均使用相同的代号，但是，在图12和13中的代号用千位数字表示。

关于图12，加工器包括容器1126和盖1127，除盖1127有较大的厚度外，其余部份与图11a中的相似。将图12中的容器和盖用夹1152和密封1154以及放在它们之间的O形环1155紧固在一起。将叶片1136装在腔1161内。在此特定实例中，容器1126也有与图11a的容器相似的双层壁，同时也配有进口管和出口管1147和1148。但是，管子1147和1148是用塞1201封住的，以便在双层壁之间形成死空气空间1143，此空间作为围绕容器的绝热层。盖1127中有通道1172，可用来安放热电偶传感器，在此实例中的通道1171形成一个出口，供流体产品在加工后连续流动离开腔1161。

容器1126用底1128装在底板1111上，在本发明的此实施例中，底座1128还包括一个供流体流入加工腔中的通道。产品进入管1203与流体产品的来源（图中未示出）相连接，并与紧密围绕在底座1128的外周边的圆形密封环1204相连接。管子1203的内端与底座1128中的对角线通道1206连接，在此通道1206的外端用O-形环1207将其密封。通道1206径向向内和向上倾斜（见图12），与底1128的内表面以及隔离衬套1208成一个角度。在衬套1208的外表面形成一个环形凹进部分或槽1209，通道1206和槽1209可以相通。因此，经过管子1203流入加工器的产品，流经通道1206再进入环形槽1209。许多进料或入口1211同槽1209成向上角度和径向向内，进料口1211的上端在衬套1208的上表面上并低于叶片1136的下表面。由于进料口1211的角度，进入腔的流体产品首先径向向内和向上，然后径向向外和向上流过叶片1136的侧面。

提供一个机械密封1216来封住隔离衬套1208和叶片1136之间的连接处。机械密封1216是环形的，并用O形环1217、1217b密封到衬套1208上，在机械密封1216的上端有一个向上突出的密封面1218同叶片1136的下侧啮合。关于图11b，密封面1218用虚线表示并可看到它是完全在叶片的外轮廓之内。为了达到良好的密封，密封面1218面积内的叶片1136的下侧最好是研磨过的。在底座1128和轴1121之间有一个旋转的唇形密封1221以封住此连接处。此唇形密封1221的外周边不转动地装在底座1128上，它的内周边则同轴1121的外表面滑动啮合。用一个环形弹簧1222，例如一种夹紧弹簧使唇形密封紧靠在轴1121上。

于是在唇形密封1221、机械密封1216、轴1121的外表面和衬套1208之间形成室1223。此室1223由冷水冲洗，冷水通过管子1226进入加工器并通过另一根管子1227离开此加工器，如图13所示，此二根管子是装在加工器的二对侧。此二根管子1226和1227还装在密封环1204上，并径向伸过密封环1204。流通道1228和1229穿过底座1128，二个通道的内端与室1223的二对侧连接。通道1228和1229的外端分别与同管子1226和1227连接，在这些连接处的周围装有O-形环。因此，在加工器操作时，冷却水通过管子1226流入加工器，进入室1223并并绕着机械密封1216与叶片1136的下表面接触的区域的内表面，随后通过管子1227流出室外。

加工器操作时，盖1127紧盖在容器1126上，叶片1136在腔1161内旋转，冷却水流过室1223。然后将生成的混合料通过进料管1203经过通道1206和进料口1211，再从旋转叶片1136的下侧进入腔体1161。流体产品充满腔1161，最初在腔中的空气被流过管子1172的流体排出。流体在腔1161中形成如以前描述过的那种天然环形，容器1126的壁和盖1127与天然圆环形状一致。将腔内的产品保持在压力下，因为在管子1203中要求有压力来强制流体产品流经腔和流出通道1171。连接到通道1171的出口管1231可以装一个节气阀或阀门来形成背压，从而增加了腔1161中的压力。

所描述的在腔1161中的流体的搅拌和加热与在腔161中的相似。进入腔中的流体直接流入叶片下面的高剪切力区。此外，部件1211的向上和向内角度使进入的流体形成湍流并冲洗密封1216，因而防止了流体在此区内的任何集聚或结块。此外，向内流动和接近中心保证了全部流体都在叶片下流动和保证了不会有某些流体在刚离开进入口1211后在臂的两侧形成分路。冷却水在室1223内流动，防止了轴承1216和叶片使被加工的流体产品过热和燃烧。对着入口1206的口1211最好稍稍扩大以便使流体均匀地流过三个口。

根据一种操作图11a的设备的步骤，调节空容器，将轴齿轮啮合，把容器固定在底板上和将叶片装在轴上，并将其固定。将340克脱气的蛋白质预混合料加入容器内，注意避免形成气泡或空穴。

将盖装进由容器的上壁形成的凹处中，并滑入到垫片的上方的位置，应注意留出装热电偶的入口，以便截留的空气可以通过此口排出。缓慢转动叶片可促进排除任何截留在其中的空气。在完成此步骤后，将盖牢牢地放好，除去从口上压出的过剩的预混合料，然后将热电偶插入并固定好。然后用夹具将盖固定好和将平衡锤放在排气管上。

然后将加热的流体循环通过容器，合上传动装置的开关，把叶片调调整到所要求的转速，此转速一般大于约5000转/分。在此转速下旋转的叶片使所含有的蛋白质预混合料进行快速的环形流动，从而形成了明显的空穴和湍流，特别是在叶片冲击缘的紧接的前方区域内。预混合料的旋流可以使热从加热流体通过容器内壁快速传递给预混合料。当预混合料的温度升到约80℃时，混合料的粘度开始增加，但是电动机仍能使叶片保持恒定转速。

此种不减弱的高输入功（与粘度增加相配合）使产品具有相当大的机械致生热。一般来说，此种热可使产品温度在1-2分钟内上升到高于“加热”流体温度约20至40℃。当目标温度和停留时间已经达到后，调节装在外面的控制热交换流体流动的阀门使加热的流体被冷却的流体所取代。产品温度立即开始下降。当产品冷却到80℃时，将叶片转速降低到约1000转/分，以便避免再提供更多的机械能，从而缩短了冷却时间。当产品温度已冷却至约35℃时，关闭传动装置，打开盖，从容器和盖中收集产品。

优选的加工温度范围从约80℃至120℃，加工时间从约3秒钟至15分钟，较好的是从约10秒至2分钟。在较低温度下加工时间较长，在80℃时处理约需15分钟，而在90℃到95℃的加工时间约为5分钟。反之，在120℃的加工时间只需约3秒钟。提高热传递速度可补充高的加工温度。所以只要加工设备的性能许可，最好是在高热传递速率/高变性温度下加工非常短的时间。但是，应该注意，当温度高于120℃时，相应缩短了产品停留时间，则所产生的粗粒胶体产品“较稀”并可能不太合乎要求。

当热变性加工完成后，产品也可任意地进行均质化处理。当产品是稀的和（或）中和的情况下（即有较低的蛋白质浓度），此种处理是合乎要求的，例如调咖啡用白油。这种处理对在加工中偶而形成的比较松散的、颗粒之间的缔合的分裂是有用的。当不聚集时（即不熔合成直径实际上是大于2微米的颗粒），那些互相缔合的粗粒胶体（即双缔合体或三缔合体），尽管从感官上看来是单个的复合颗粒，但是这种颗粒根据其相应的口感是不能与聚集体区别开的。均质化处理将这些缔合的颗粒分裂成具有所要求的口感性质的单个粗粒胶体颗粒。具有低粗粒胶体浓度的稀产品（如调咖啡用白油）的均质化处理最好在pH为6-7时进行。在此pH值时，在粗粒胶体的表面上的电荷分布有助于保持粗粒胶体的均匀分散在水介质中。虽然可以使用本技术领域中的任何已知的传统均化处理，但是必须注意避免粗粒胶体颗粒暴露在可使粗粒胶体颗粒聚集成较大颗粒的高温度下。

颗粒大小测试除了有利于选择上述的最佳的加工条件外，还可以用来测定本发明产品的感官性质。可用于质量控制的最简单的和最快速的测定方法之一包括制备一个光学载玻片，其制备方法和临床血涂片的制备方法相似。按照此方法，称取约10克的浆状食品样品于一个韦林氏搀合器中，加入190克蒸馏水以配成5%的溶液。然后将此溶液高速搀合二分钟，再将pH值调至6.75-7.0。然后在用探针声波发生器（Braunsonic Model 2000声波发生器，Burlingame，CA）进行声处理1分钟的过程中将试样进行高速磁搅拌。此方法分开了在单个粗粒胶体之间可能存在的任何弱的缔合。然后，根据颗粒的浓度，再用去离子水将此溶液稀释至0.25-0.50%。随后在制备载玻片前立即将此溶液放在一个超声浴中（Branson 2200超声浴，Shelton，CN）一分钟。

在用手摇动10秒钟后，把10微升用上述方法制备的试样放在一个已经放在一个Corning载玻片旋转器上的显微镜载玻片的中央。在将试样放在载玻片上后立即旋转载玻片。在载波片刚干燥后（通常约在30秒钟内），立即进行显微镜评价。

用一个配有卤光源的蔡司Zeiss Axiomat 显微镜（Zeiss，Thornwood，NY）和一个Dage MT1视频照明机（Michigan City，IN）和用50倍目镜和总放大倍数在1000和1600倍之间的照相控制器观察试样。此仪器只能用于定量分析直径大于约0.25微米的颗粒。为此，本文的所有的颗粒大小统计数据，除非另有说明，都是大小超过0.25微米的颗粒。不过，约0.1微米和约0.25微米之间的颗粒可以由一个观察者观察到和常规记录其存在。扫描许多视野来主观地评定试样的总的大小和形状的均匀性/不均匀性。在试样的定性评价之后，选择一个看来可以代表全部试样的视野。将此图象投影到一个高分辨率的黑白电视监控器（Lenco，Jackson，MO）上供定量分析。

首先将电视监控器上的图象数字化，然后将其从电视监控器翻译给计算机监控器。在此数字化和翻译步骤中，由于副作用以致在原来图象鲜欠挚哪承┛帕１涑扇诤显谝黄穑虼瞬荒茏魑嬲帕５拇恚雇枷笊晕跣　Ｓ谑墙庑┟飨匀诤系目帕Ｍü系耐枷螅ǖ缡蛹嗫仄鳎┖托碌耐枷螅扑慊嗫仄鳎┙卸员榷⌒牡卦诩艏讨猩境?

在一个视野中典型测出约250±50个颗粒。最初将象中的颗粒数目与它们相应的长度和宽度一起测定。用这些数据按下列公式计算另外二个变数，即当量球（E.S.）直径和当量球（E.S.）体积：

E.S.直径＝（B²×L）^1/3

E.S.体积＝4/3B²L

当已经测出图象中分布的全部颗粒的E.S.直径和E.S.体积时，即可计算出加权数目（D_n）和加权体积（D_v）平均E.S.直径。D是平均的颗粒直径数，将分布范围中的全部颗粒的直径相加然后被全部颗粒的总数除即可计算出此数值。D_v（体积加权平均直径）按体积加权每一个颗粒，从而提供以体积为基础的平均直径所在的范围或质量的含蓄状态。最大直径（D_max）就是显微镜视野中存在的最大颗粒的直径。

这些数据可以用来绘制直方图，用横座标的E.S.直径，作为颗粒数目的函数和颗粒体积的函数。用这些数据还可以直接测定超过2微米的颗粒体积的百分数和最大颗粒直径。下列实例涉及本发明的优选方法和步骤。在下文中还有本发明的最佳方面的例子。

实施例1

在65℃制备一种混合料，该混合料含有41%的（重量比）从Express Foods购得的牛乳乳清蛋白浓缩物和44%的水。通过在整个混合料中加入食品级酸以调节混合料的pH至4.2。向混合料加入30，000单位的商品真菌-乳糖酶，并重新校正pH值以保证维持在4.1。加入3%（重量比）的卵磷脂，将混合料在Versator^TM脱气机中以每分钟3.7公斤运转进行脱气，然后静置过夜。此混合物的比重为1.16。静置后，将混合物通到一个流体加工设备中，这在下文中基本上按图1进行说明，通常按图2进行布置。该流体加工设备在稳定态条件下进行操作，其中转子以每分钟900转运行，热传递介质（本例中是蒸气）的温度在入口处约为120℃，在出口处约为117℃。在加热过程中，混合物保持在每平方英寸约80-90磅的压力下以防止液体的脱气，否则在此温度和环境大气压力下会沸腾。在流体处理装置中使用了四个不同的停留时间，而使产品就升高到下表所列的四个相应的处理温度。

表1

停留时间处理温度（℃）

3.7秒 80

5.5秒 100

6.5秒 107

7.5秒 112

如在本文的另一处所公开的那样，将产品在一个单叶片的以每分钟200转操作的刮板式热交换设备中冷却到约80℃或更低的温度，这是考虑到在没有高剪切力条件下产品的热不稳定性。所产生的四种粗粒胶体制品，就其乳浊液似特性而论，每一种都判定为感官性质合格的。当然，粗粒胶体颗粒的转化率（即产量）在较短的停留时间/较低的温度下比在较长的时间/较高的处理温度下要低些。

实施例2

按实施例1中概述的步骤生产一种粗粒胶体制品，其中于约19℃将牛乳乳清蛋白浓缩物加入流体加工设备中，升高处理温度到约112℃（于每平方英寸80-90磅的压力下），停留时间约7.5秒。将产生的粗粒胶体再同表2中列出的添加成分混合：

表2

粗粒胶体制品 69.8（重量%）

白醋 8.6

苹果醋 6.9

糖 6.4

高果糖玉米糖浆 5.5

盐 1.8

洋葱泥 0.8

芥末 0.09

白胡椒 0.013

大蒜粉 0.013

进一步用低温度的、溶解于乙醇中的玉米油和多香果油增补此混合物。所得混合物是一种非常受人欢迎的蛋黄酱状的、实际上不含脂肪的制品。已经发现用这些油的溶液，单独用或混合用，能得到多种风味的制品，而不会在制品中引入大量的脂肪。

实施例3

另一个相似于实施例1中使用的牛乳乳清蛋白能使物试样，用表3中列出的成分和比例进行混合：

表3

乳清蛋白浓缩物 28.7（重量%）

自来水 29.52

＊酸混合物（盐酸/柠檬酸） 8.4

卵磷脂 3.0

白醋 8.6

苹果醋 6.9

洋葱泥 0.8

芥末 0.15

白胡椒 0.013

大蒜粉 0.013

黄原胶 0.1

角豆荚胶 0.1

将这些成分水合、搅拌，然后加入下列的其他成分：

糖 6.4

高果糖玉米糖浆 5.5

盐 1.8

然后将此混合物放在一个Versator^TM脱气器中于真空下脱气，再在室温下直接通入附图1和附图2的设备中。

将混合物加热到112-113℃以产生第一个试样，然后增加停留时间，让温度升到114-115℃以产生产品的第二个试样。在两种情况中，都在每平方英寸80-90磅的压力下加热。然后将这些产品通过刮板式单叶片热交换器，在其中冷却到约80℃和立即装瓶。

在这两种情况中产生的产品都是具有所要求的乳浊液似特性和合意的风味的蛋黄酱型产品。此例是本发明中不用乳糖水解的实例。由于整个混合物中所含的乳清蛋白浓缩物的浓度相当低，因此这样的乳糖浓度不会导致在成品中形成不合需要的乳糖结晶。

实施例4

下面的表4表示几种商品食品佐料和两种以牛乳乳清为基料的蛋黄酱状产品中脂肪、蛋白质、碳水化合物、胆固醇和热量含量的比较，这些蛋黄酱状产品是按本发明的做法生产的，更确切地说，是按相似于例3中所述的方法生产的。本发明的两个代表性产品的第二个是不含糖的，在产品配方中省去了糖和高果糖玉米糖浆。用Aspartame^TM甜味剂（门冬甜精）代替糖，用量足以补充失去的甜度。尤其是其他合成甜味剂和其他蛋白质甜味剂也可同本发明的粗粒胶体结合使用。

表4

成份（%）

碳水胆固醇热量

产品脂肪蛋白质化合物（毫克/100克）（千卡/100克）

蛋黄酱 78.6 1.1 2.7 71.4 716.8

Miracle

Whip^TM佐料 33.4 0.9 23.9 53.3 389.7

Calorie-

Wise^TM蛋黄酱 32 0.8 5.3 52.0 312.0

Weight-Watchers^TM

色拉佐料 13.3 0.3 15.0 31.4 181.0

粗粒胶体为基料

的蛋黄酱状产品 2 14.4 22.4 0 162.5

粗粒胶体为基料的，

无糖蛋黄酱状产品 2 14.4 11.6 0 120.8

实施例4A

本发明还提供较稠的产品，例如NUTELLA^TM型三明治涂料，它是一种甜的榛子-巧克力三明治涂料。还生产出一种与NUTELLA^TM相似的产品，该产品具有同样的有坚果香味的和光滑涂抹特性，蛋白质基料经过合适地调味和用门冬甜精（ASPERTAME）甜味剂增甜。

实施例5

通过和下列成分混合，按本发明的方法制备100公斤的以牛乳乳清为基料的蛋黄酱状产品：

表5

乳清蛋白浓缩物 28.7（重量%）

自来水 29.7

＊食品级混合酸 8.4

白醋 8.6

苹果醋 6.9

卵磷脂 3.0

糖 6.4

高果糖玉米糖浆 5.5

盐 1.8

洋葱泥 0.8

白胡椒 0.013

大蒜粉 0.013

芥末 0.15

＊食品级混合酸的pH应该是使总混合物在20℃时的pH约为4。

产生的混合物的比重约为1.199。将此混合物脱气和通过图1中说明的流体加工设备。加工设备的转子速度定在每分钟500转，以每分钟530克的速率将混合物加到加工室中。将混合物的温度升到约116℃（于80-90磅/平方英纾纬傻牟防淙础⒓跹梗缓笤谒鞒黾庸ど璞甘奔右允占?

用扫描电子显微术取得图3到图7中所示的显微照相。

图3a是描绘此产品的稀释的、分散的样品在放大400倍时的显微照相。

图3b是图3a中视野的一部分的显微照相，以5000倍放大和描绘一个特定的大粗粒胶体颗粒，连同大量符合本发明优选的大小范围的颗粒。

图4a、4b、5a、5b同样是成对的本发明的粗粒胶体显微照相，不过用于生产图4a及4b和5a及5b中的试样的加工条件稍有不同。

图3、4和5分别是成对的（a）和（b）显微照相，其中在（b）系列中显示的大颗粒是以较低的放大倍数显示在（a）系列中，并大约是在（a）系列的中央。

为了比较图6a和6b作如下说明。这些显微照相是描绘ALATAL^R810乳清蛋白质的典型样品。这种蛋白质物料是一种可以买到的商品产品，它同新西兰乳品科学和工艺杂志（Journal of Dairy Science and Technology）15，167-176中由J.L.Short公开的“约28微米”物料相似。ALATAL^R810乳清蛋白质的制备方法是用加热沉淀纯乳清蛋白质，沉淀这样形成的絮状凝乳，清洗，过滤、干燥和碾碎此成品。新西兰乳品公司分发的资料描述此产品为不溶于水和醇，具有优良的分散性，低功能性、中等程度至低的吸水性和软的研磨特性。同一产品文献指出99%的这种乳清蛋白质能通过40目筛。

图7a和7b分别以40倍和400倍放大显示典型的ALATAL812乳清蛋白质试样的显微照相。这些产品通常用作谷物（例如玉米粉、小麦面粉或大米）的添加剂。他们也用作营养食品和婴儿食品的蛋白质增补剂。

用目视将图6b或7b与3a、4a或5a比较可以定性评价市售乳清蛋白质产品同本发明的乳清蛋白质粗粒胶体之间的颗粒大小分布的差别。用颗粒大小分布分析软件可以作出定性比较。下面讨论有关的方法和设备。

将拟测定的颗粒的试样的机械混合的、稀悬浮液或分散液，进一步用超声波发生器分散。然后取小量此分散好的悬浮液放到一片光学显微镜载玻片的表面上，再用相似于临床血涂片的方法涂抹，这样在载玻片的大部分上涂有一层薄的均匀分布的膜。然后在一个（蔡司）光学显微镜下观察此载玻片，并任意选择一个视野。然后将视野的象投到一个DAGE NC67M型视频照相机的视频管上，此照相机可以从印地安那州，密西根城的Dage MTI公司购得。调整此照相机的控制器到在电视监控器上有最大的对比度，然后将用照相机看到的电子影象数字化，这是使用DAPPLE SYSTEMS IMAGE PLUS DATA ACQUISITION^TM软件（可以从加利福尼亚的Dapple系统公司购得）和一台APPLE^TMⅡE计算机完成的。然后重复此步骤，直至达到统计学上合适的补充视野增数。一个统计学上有效的取样通常需要观察200或更多颗粒后的数据所构成。

积累的数据表示观察到的每一个颗粒的以平方微米表示的面积。然后用数学方法将数据变换成当量直径和当量体积的量度单位。这些变换可以用DAPPLE系统图象和统计分析（DAPPLE SYSTEMS IMAGE PLUS STATISTICAL ANAYLSIS）软件在计算机中方便地完成。然后应用对数尺度作为基线来计算分布图形，以绘制上述以当量直径或高量体积变换为基准的原样颗粒大小分布的半对数直方图。基线也可以是直线的，对于最小颗粒和最大颗粒之间的绝对范围比较小的那些情况是有用的一种自由选择。

图8a是表示用于ALATAL^R810乳清蛋白质的按照前述步骤基于当量体积变换得到的颗粒大小分布的半对数直方图。

图8b是表示本发明的粗粒胶体的颗粒大小分布精确比较的直方图（试样与图3a和3b中所摄制的相同）。图9a和9b是同样二种物料以当量直径为基准的相似的对比。

表6和表7可以用来对比分别以当量体积和当量直径为基准的两种同样的乳清蛋白物料的统计学上的性质。

表6

（根据从当量直径变换得到的颗粒大小分布的统计数字）

图3a的粗粒胶体 ALATAL^R810乳清蛋白质

试样号数 237 252

平均值 0.658091784微米 3.72706446微米

方差 0.118242347 52.3957137

标准偏差 0.343865483 7.23848836

总体标准偏差 0.344593241 7.25289333

斜扭系数 1.47936609 4.67235898

峰态 5.59179915 25.580251

极限（最小） 0.202689664微米 0.202689664微米

极限（最大） 2.19398493微米 50.0366589微米

表7

（根据从当量体积变换得到的颗粒大小分布的统计数字）

图3a的粗粒胶体 ALATAL^R810乳清蛋白质

试样号数 237 252

平均值 0.305997371立方微米 1283.39828

方差 0.385952825 54503713.7

标准偏差 0.621251016 7382.66305

斜扭系数 4.95179105 6.78055025

峰态 33.8675672 51.6650783

极限（最小） 4.43502395立方微米 4.43502395

极限（最大） 5.62473522 66721.5414

实施例6

通过在一个混合器中先混合下表8中的成分来制备30公斤的本发明的一种蛋黄酱状产品。

表8

乳清蛋白浓缩物 28.7（重量%）

自来水 29.73

食品级的混合酸 8.4

白醋 8.6

苹果醋 6.9

卵磷脂 3.0

糖 6.4

高果糖玉米糖浆 5.5

盐 1.8

洋葱泥 0.8

芥末 0.15

白胡椒 0.013

大蒜粉 0.013

选择混合酸的pH，使总混合物的pH在20℃时约为4。此混合物的比重约1.18。

然后通过前面阐述过的流体处理设备的单通道中进行处理，在约80-90磅/平方英寸的高压剪切条件下升高混合物的温度至约115℃。

制备所形成产品的一个试样供按实施例5中所述的方法进行颗粒大小的定量分析。

图10a和10b是上述试样的直方图（具有直线基线），分别表示根据当量直径和当量体积描绘出的颗粒分布。有这样大小分布的颗粒结合的产品被评价为特别光滑、奶油状和稠的。

下面是本发明最佳情况的另一些例子。实施例7是用提取的牛乳乳清原料按照本发明生产粗粒胶体的一种最佳方法。实施例8是用牛血清的蛋白生产粗粒胶体的方法。实施例9是用鸡蛋白蛋白生产粗粒胶体的方法，而实施例10则是用大豆蛋白按照本发明形成粗粒胶体的方法。

实施例7

在变性加工前，用提取方法从乳清蛋白浓缩物（WPC）中除去脂肪和胆固醇。更确切地说，在一个反应器中装入181公斤的无水酒精（Asper酒精和化学品公司Shelbyville，KY，批号 16468X，16995X）。然后加入水（8.58公斤）和10%的柠檬酸溶液（954克Miles，Elkhart，IN），搅拌此溶液约2分钟。然后测定此溶液的pH以证实pH为5.0±0.5。

然后在反应器中加入140磅（63.5公斤）的乳清蛋白浓缩物WPC-50（批号6302-2 Fieldgate，Litchfield，MI），封闭此反应器。将蒸气通入反应器夹套中和将反应留在40-42℃下保持4小时。从反应器中取出蛋白质淤浆，用一个连续带式过滤器过滤，使滤饼厚度达1英寸。集结的滤饼重116公斤。在反应器中加入127公斤的95%乙醇，然后将湿的滤饼加到反应器中形成浆状物并混合20分钟。取出此浆，如前法过滤，将收集到的滤饼再加到装有127公斤95%乙醇的反应器中。混合此浆20分钟，然后小心过滤以除去尽可能多的液体。湿滤饼称重104.5公斤。

然后将湿滤饼放在盘中以形成均匀的1英寸或小于1英寸厚度的层，然后在真空下于45±1℃干燥12小时，得到乳清蛋白浓缩物51.5公斤，产率为80.9%。通过计算，约3.5公斤的物料已在干燥器中损失，计算原始湿滤饼中的挥发物百分数为47.4%。

产品的蛋白质浓度为56.91%，按照前述的溶解度测定方法测得的溶解度为93%。然后用此蛋白质来制定一个配方，该配方包含卵磷脂（“Lecigran F”，Riceland，Little Rock，AR），37%的食品级盐酸（J.T.Baker，Phillipsburg，NJ），黄原胶（“Keltrol T”，Kelco，SanDiego，CA）和水。

表9

乳清蛋白质配方

成分 % 重量（克）

乳清浓缩蛋白WPC-50 34.500 690.00

卵磷脂 0.932 18.64

盐酸 1.590 31.80

黄原胶 0.186 3.72

水 62.792 1255.00

100.000 2000.00

按以下顺序将表9中所列配方成分加到一个高剪切力混合器和脱气器中（Kady Mill，Scarborough，ME）：水，盐酸、卵磷脂、黄原胶和乳清蛋白浓缩物。在将混合物加到图11的设备中之前先行脱气，小心使机械能转换成热的量最小。然后将pH为4.15的预混合料装到加工容器中，密封，温度为100℃的热介质在容器的夹套中循环。此产品于4.3分钟达到122℃，此时将加热的流体换为冷水流，冷水使产品于2分钟内冷却到40℃。

然后评价从上述方法中得到的产品的感官性质和物理性质。在放大1000倍的图12中可以看到此产品具有光滑的、奶油状的稠度，其中64%的蛋白质转变成粗粒胶体颗粒，而没有大于3微米的颗粒形成。球形颗粒的体积-加权平均直径（Dv）为0.99微米，平均颗粒直径（Dn）为0.78微米，最大直径（D_max）为1.50微米。

实施例8

在此实施例中，根据本发明用牛血清白蛋白生产蛋白质粗粒胶体制品。使用从美国生物化学公司（U.S.Biochemical Corp.（Cleveland，OH））获得鉴定为“牛白蛋白，组分V”的牛血清白蛋白。此原料是一种含有97%蛋白质的冷冻干燥的粉末，按照上述方法测定的溶解度为99%。其他配方成分包括卵磷脂（“Lecigran F”，Riceland，Little Roak，AR），37%的食品级盐酸（J.T.Baker，Phillispsbury，NJ），黄原胶（Xanthan）（“Keltrol T”，Kelco，San Diego，CA），乳糖（α-乳糖-水化物，Sigma St.Louis，MO）以及水。

表10

牛血清白蛋白配方

成分 % 重量（克）

牛血清白蛋白 13.080 121.64

卵磷脂 2.100 19.53

盐酸 0.770 7.16

黄原胶 0.200 1.86

乳糖 7.560 70.31

水 76.290 709.50

100.000 930.00

将表10中的配方在一个高剪切力搅拌器和脱气机（Kady Mill，Scarborough，ME）中制备，其中的黄原胶已经预先水化的。按照水、盐酸、卵磷脂、黄原胶、乳糖和牛血清白蛋白的次序加到搅拌器中，混合物在转移到图11的设备中之前先行脱气。将pH4.19的预混合料装入加工容器，密封和接上温度记录器。启动电动机，将叶片的转速调整到每分钟5080转。几秒钟后，用温度为80℃的热流体通过容器的夹套进行循环。

在4.8分钟内，产品温度达到126℃，此时用冷水流替代加热的流体。产品在2分钟内降到40℃。此加工器的剪切速率可由产品温度和加热流体温度之间的差数46℃反应出来。这额外的热是以约380焦尔/秒的速率从机械能转变为热所得到的。

然后对从上述方法中得到的产品进行感官特性和物理特性的评价。此产品具有同用乳清蛋白浓缩物生产的粗粒胶体物料相似的粘稠度、奶油状质地和高的润滑性质。有71%的蛋白质已经转变成粗粒胶体颗粒。从图14可以看出虽然有某些杆状的纤维颗粒继续存在，但主要是球形的颗粒。这些超过3微米大小的杆状和纤维状颗粒占颗粒总数的2.25%。当将这些杆状和纤维状颗粒排除在显微图象分析之外时，则球形颗粒的体积-加权平均直径（D_V）为1.03微米，平均颗粒直径（Dn）为0.66微米，最大直径（D_max）为1.75微米。

实施例9

在此实施例中，按照本发明用鸡蛋白蛋白生产蛋白质粗粒胶体制品。已经确定新鲜鸡蛋白和喷雾干燥的鸡蛋白的混合物可生产所需要的产品。新鲜鸡蛋白是在制备预混合物当天从市场上购得的鸡蛋中用手工分离而得。此鸡蛋白含有99%的可溶性蛋白质，但是蛋白浓度低于10%。由于最初的蛋白质浓度低，所以单独加工新鲜鸡蛋白时，会产生变性蛋白质产品的粘稠体。喷雾干燥的鸡蛋白得是自Henningsen Foods（White Plains，NY）（P-110形鸡蛋白固体），它最少含有80%的蛋白质。喷雾干燥的蛋白粉的溶解度只有83%，而单独加工此物料可以产生不能接受的数量的超过大颗粒。为了避免单独使用某一种原料的局限性，因此将新鲜的和喷雾工燥的鸡蛋白原料混合在一起以提供适合于本发明操作的鸡蛋白蛋白质源。

卵磷脂、黄原胶、盐酸和乳糖的来源与实施例7的相同，其用量列于下表11。

表11

鸡蛋白蛋白配方

成分 % 重量（克）

新鲜鸡蛋白 70.21 1168.92

喷雾干燥鸡蛋白 13.44 223.72

卵磷脂 2.97 49.54

黄原胶 0.30 4.95

盐酸 2.37 39.43

乳糖 10.71 178.35

100.00 1664.91

新鲜鸡蛋白、卵磷脂、黄原胶、乳糖、喷雾干燥鸡蛋白和盐酸按此顺序和按照表11中规定的数量加到一个高剪切力搅拌器中，并在其中混合和脱气。形成的预混合物的pH为3.6，将此物料加到图11的加工设备中。加工是在浴温80℃下连续进行4.33分钟，叶片转速为每分钟5080转。最高产品温度是125℃。

从上述步骤中得到的产品是稠的和奶油状的。88.9%的蛋白质已经转变成粗粒胶体颗粒，这些颗粒具有明显的疏松聚集的倾向。分析表明颗粒大小是在所要求的范围内，D＝1.22微米，其中4%的颗粒超过2微米。从图4中可以看到全部颗粒实际上是球形的。

10

在此实施例中，按照本发明用大豆蛋白质生产一种蛋白质粗粒胶体产品。大豆蛋白质得自Ralston Purina （SN 1631-32-1，St.Louis，MO），按前面阐述的方法测得它的蛋白质含量为61.4%，溶解度为81%。卵磷脂、黄原胶、盐酸和乳糖的来源与实施例7的相同，其用量列于下表12。

表12

大豆蛋白质配方

成分 % 重量（克）

大豆蛋白质 22.036 99.16

卵磷脂 3.000 13.50

黄原胶 0.100 0.45

盐酸 2.196 9.88

乳糖 10.800 48.60

水 61.868 278.41

100.000 450.00

按水、盐酸、卵磷脂、黄原胶（Xanthan）、乳呛痛蠖沟鞍字收庖凰承蚣拥揭桓龈呒羟辛涟杵髦薪谢旌虾椭票福诮涟杵髦谢旌虾屯哑Ｐ纬傻脑せ旌衔锏膒H为3.74，将此预混合物加到图1的加工设备中。浴温保持在110℃。加热连续进行4.3分钟，叶片转速为每分钟5080转。产品达到的最高温度为119℃。

产品在熟煮时呈现浅棕黄色和光滑、奶油状和稠的，并带有一些大豆制品的典型豆腥味。71%的蛋白质转变成粗粒胶体颗粒。颗粒大小分析表明颗粒大小在所要求的范围内，其D_V为1.46微米，D_max为2.5微米。从图15中可以看到全部颗粒实际上是球形的。

以上这些实施例可以提供构成-本发明所发现的一般性质的足够证明。其最广泛的方面之一是本发明在于发现实质上任何一种动物蛋白或植物蛋白都可用于生成蛋白质的、在水中可分散的粗粒胶体颗粒，这些颗粒的水合形式具有基本上是光滑的（即不是粉状的、粉笔灰似的或砂砾般的）一般水包油乳浊液似的感官特性。一般说来，本发明的水合粗粒胶体颗粒制品具有高的粘性（25000厘泊级），是非膨胀性的和具有脂肪乳浊液的润滑性（即没有粘性）。这些产品可以明显地用于部分或全部替代许多食品中的脂肪或脂肪状物料，而在这些食品中通常存在着足以在感官上产生感觉的脂肪数量。

本发明的蛋白质制品可以通过对明显的实际上未变性的蛋白质进行有控制的变性作用加工来制备，加工后形成大小和总体形状比较均匀的水合蛋白质颗粒，这些颗粒的大小分布给予产品一种光滑的感官特性，这种感官特性通常只有水包油型脂肪乳浊液才能提供。

正如实施例中所阐明的，对蛋白质溶液同时加热和施以高剪切力进行有控制的变性加工可以产生所要求的蛋白质颗粒总体。为使本发明最佳化，用作原料的蛋白质溶液应当用例如干燥的蛋白质原料配成，其中有约80%以上的干蛋白质是可溶于水或稀盐溶液的。换句话说，如使用的原料含有大量不溶性蛋白质或提供大量不溶的、颗粒状的、非蛋白质物料，则不大可能得到所要求的产品，因为应用热和高剪切力通常在加工中使过大的颗粒变小是无效的。如果需要利用过大而在加工中不会变小的颗粒原料的蛋白质制剂时，则可以在有控制的加热和高剪切力加工之前，先用已知的缩减颗粒大小的有效方法去预处理制剂使现有的颗粒变小到所要求的大小范围之内，这是在本发明的预期的范围内的。一种这样的预处理的例子包括在一个磨碎机中加工此制剂，这同通常应用于油漆和颜料制剂中的方法相似。

蛋白质的化学复杂性，蛋白质在溶液中的两性性质以及大多数天然蛋白质原料的不均匀性都要求在本发明的有控制的变性加工时必须考虑被加热和处于高剪切力下的溶液的pH。目前，在任何低于蛋白质溶液的等电曲线的中点的pH进行热变性都可提供最佳的结果，但应注意防止pH值低到能产生蛋白质的水解降解。与这些考虑一致的是，许多蛋白质溶液要求在变性作用之前先调整pH（用任何合适的食品级酸）。

产生所要求的大小和形状都实际上是均匀的蛋白质颗粒总体的能力，在许多情况下，可受到进行变性作用的溶液中存在或不存在可溶的、非蛋白质成分的有利的或不利的影响。这些成分中比较明显的是以前阐述过的“聚集体抑止剂”。虽然此名词贴切地描述由这些化合物所提供的潜在功能中的一种功能（即，防止蛋白质分子形成大于所要求尺寸范围的聚集体），但是它们还提供其他功能，例如提高粗粒胶体制品的总的润滑性。特别是，这些化合物还会显著增加蛋白质转化为颗粒形的程度，很可能是基于电荷的影响或蛋白质络合物的形成。促进凝结物的形成和防止颗粒形成，这二种作用的结合，可导致大小在所要求范围内的蛋白质颗粒的形成的整个“焦点”。在以前的一些研究中是针对较精确地确定聚集体抑止剂的作用，观察到在室温下加入酸化的、实际上是纯的蛋白质溶液到水合的聚集体抑止剂中，出现一种凝结物，它在pH增加到中性时可以被溶解。此凝结物呈现许多种肉眼可见的形状，包括一种单一的大的凝胶、许多显微镜观察范围的纤维或/和小的球形的非聚集颗粒。这种凝结物的外形可用于指导选择加入物料的浓度以及加入的顺序。

在用本发明的受控制的热变性作用处理的蛋白质溶液中选择加入一种或几种聚集体抑止剂时，可以根据上述在室温下观察凝结物形成作用来合适地进行试验。在一个酸化的蛋白质溶液和聚集体抑止剂的混合物中形成一个大的球形聚集体或大的凝胶，则通常可以预测获得颗粒大小在要求范围内的分散液的前景是不良的。同样，纤维状聚集物的形成可以预测变性产品将具有大量非球形的和线状蛋白质颗粒，除非在加热和高剪切前采取措施分散此凝结物。在室温下形成小的、球形的、非聚集的凝结物通常可以预测变性加工将提供符合要求的粗粒胶体产物。

其他在本发明的加工中能起明显作用的其他溶液成分有天然存在的多羟基化合物，例如单糖和双糖，特别是乳糖。从实施例中可以看到含有50%（重量比）乳糖的乳清蛋白浓缩溶液可以容易地接受加热和高剪切以提供本发明的产品。在以前关于乳糖浓度对使用有控制的变性作用于大规模生产产品的能力的影响的研究中，发现用色谱法纯化预处理乳清蛋白浓缩物以除去几乎全部乳糖并不防碍有用产品的制备。但是反过来，在无乳糖的乳清蛋白溶液中加进乳糖并不能改进生产的效率，特别是在使用聚集体制剂时。此外，如在以上各实施例中所指明那样，用本发明制备粗粒胶体时，应用加热/剪切处理牛血清白蛋白、鸡蛋白蛋白和大豆蛋白中，在溶液内加入乳糖是很有利的。虽然乳糖那样的还原糖看来是最合适的添加剂，但非还原糖也可有效地用作添加剂。

希望对本技术熟悉的人在考虑前述的说明及其最佳实施例时对本发明的实践提出许多修改和变动。因此，只有在所附的权利要求中的限制属于本发明的范围。

Claims

1、一种含有实际上是非聚集的变性蛋白质颗粒的蛋白质的、可分散于水中的粗粒胶体，该颗粒在干燥状态时的平均直径颗粒大小分布约为0.1微米至0.2微米，直径超过3.0微米的颗粒约占总颗粒数的2%以下，当应用约放大800倍的标准光学显微镜观察时，大部分的所述颗粒通常是球形的，该颗粒在水合状态时形成具有实际上是光滑的、乳浊液似的感官特性的所述粗粒胶体。

2、权利要求1的粗粒胶体，其中的蛋白质，是由未变性的实际上是可溶性蛋白质制得的。

3、权利要求1的粗粒胶体，其中的蛋白质是选自下列一种蛋白质：牛血清白蛋白;鸡蛋白蛋白;大豆蛋白;或牛乳乳清。

4、权利要求1或2中的粗粒胶体，其中的蛋白质是甜牛乳乳清。

5、权利要求1、2、3或4中的粗粒胶体，其中所述的颗粒是水合的。

6、一种权利要求1的粗粒胶体的水分散体。

7、权利要求6的分散体，其中所述的变性蛋白质颗粒是选自一种实际上是可溶的未变性的蛋白质。

8、权利要求7的分散体，其中所述的变性蛋白质颗粒是选自一种溶解度大于90%的未变性的蛋白质。

9、权利要求8的分散体，其中所述的颗粒是同其特征在于具有蛋白质浓度在约10%和20%之间、和pH值小于该蛋白质等电曲线的中点的水溶液制得。

10、权利要求9的分散体，其中水溶液的pH值约低于该蛋白质等电曲线的中点的1pH单位。

11、权利要求9的分散体，其中将所述的水溶液配成每单位重量的蛋白质含有0-100%（重量）的糖。

12、权利要求9的分散体，其中所述的糖是乳糖。

13、权利要求10的分散体，其中所述的颗粒是用其特征在于含有约15%至18%（重量）的蛋白质的水溶液制得。

14、权利要求10的分散体，其中所述的溶液是通过加入一种或几种聚集体抑制剂改进的。

15、权利要求14的分散体，其中所述的聚集体抑制剂是一种阴离子抑制剂。

16、权利要求15的分体，其中所述的阴离子聚集体抑制剂是选自黄原胶、囊酯类、卵磷酸、卡拉胶、藻酸盐和硬脂酰乳酰钙。

17、权利要求14的分散体，其中所述的聚集体抑制剂是一种麦芽糖糊精。

18、一种含有实际上是非聚集的变性牛乳乳清蛋白颗粒的粗粒胶体的水分散体，该粗粒胶体在干燥状态时的平均直径颗粒大小分布约为0.1微米至约2.0微米，直径超过3.0微米的颗粒约占总颗粒数的2%以下，当应用约放大800倍的标准光学显微镜观察时，大部分的所述颗粒实际上是球形的，该颗粒在所述水分散体中形成具有实际上是光滑的、乳浊液似的感官特性的粗粒胶体。

19、权利要求18的分散体，其中所述的颗粒是由甜牛乳乳清蛋白制得的。

20、一种包括将未变性的实际上是可溶的和可凝结的蛋白质在热变性温度下、在pH值小于所述蛋白质的等电点的水溶液中，在所选择的剪切条件下加热和进行足够的时间以避免形成显著数重的具有直径大于约2微米的熔融颗粒状蛋白质聚集体并同时还形成直径大于约0.1微米的变性蛋白质粗粒胶体颗粒的方法。

21、权利要求20的方法，其中的蛋白质是选自牛血清白蛋白、鸡蛋白蛋白、大豆蛋白和牛乳乳清。

22、权利要求20的方法，其中蛋白质是甜牛乳乳清。

23、权利要求20的方法，其中所述的pH值约低于该蛋白质等电曲线的中点的1pH单位。

24、权利要求20的方法，其中的热变性是在约80℃至120℃之间的温度下进行的。

25、权利要求20的方法，其中所述的剪切速率大于每秒钟7500次。

26、权利要求20的方法，其中所述时间约为10秒到120秒。

27、权利要求20的方法的产品。

28、在一种其脂肪含量足以使所述产品具有一种感官特性的可含用的食品中，改进措施包括用一种水合蛋白质粗粒胶体来代替至少一部份所述的脂肪，该粗粒胶体含有实际上是非聚集的牛乳乳清蛋白质凝结物，粗粒胶体在干燥状态时的平均直径颗粒大小分布约为0.1微米至2.0微米，直径超过3.0微米的颗粒的占总颗粒数的2%以下，当应用约800倍的标准光学显微镜观察时，大部分的所述颗粒是球形的，水合颗粒使所述产品具有实际上是光滑的、乳浊液似的感官特性。

29、权利要求28的产品，其中的蛋白质是选自下列一种蛋白质：牛血清白蛋白;鸡蛋白蛋白;大豆蛋白;和牛乳乳清。

30、权利要求28的产品，其中的蛋白质是甜牛乳乳清。

31、一种适合于均匀地、非统计加工的流寤实纳璞福錾璞赴ǎ?

一件第一种设备，包括一个基本上是光滑的和等半径的无阻碍物的凹形圆柱表面：

一件第二种设备，包括一个基本上是光滑的和等半径的无阻碍物的凸形圆柱表面，该半径比所述的第一种设备的半径小，小的程度不大于约2毫米，

将所述的第一种和第二种设备按同心安装，从而形成一个由所述的第一种设备和所述的第二种设备之间的间隙所构成的均匀的环形处理区，所述的处理区与一个热传递介质源形成热传递关系;和

一件第三种设备，使第一和第二两种绕着其共同的对称纵轴进行彼此之间是相对的旋转运动。

32、一种流体基质加工器，包括：

一根包括具有中心纵轴的一个外部表面和一个内圆柱形表面的管子;

在所述外表面上传输热交换介质的设备：

一种能绕着所述的轴旋转的长的圆柱形转子，所述的转子安装在管子内部，与所述的内表面同轴，从而形成一个由所述转子和所述内表面之间的不大于2毫米的实际是均匀的无阻碍的环形空间所构成的处理区;

驱动所述转子高速旋转的设备;和

所述处理区外面的设备，适合于将一种欲处理的流体基质装入所述处理区内和随后将处理区保持在装满的条件下，并同时提供在加工所述的流体食品时通过所述处理区的所述流体食品的物料通过量。

33、权利要求32的加工器包括将所述处理区保持在比环境大气压足够高的压力下来防止在所述区内形成汽相的设备，否则在升高的处理温度下，由于在所述流体基质中所含有的组分的脱气而会产生汽相。