ES2339776T3 - Proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteina de leche. - Google Patents

Proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteina de leche. Download PDF

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Christine June Coker
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Peter Dudley Elston
Lilian De Barros Ferreira
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Abstract

Un proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche que comprende las etapas de: proporcionar una solución que tiene una proteína de leche que contiene kappa-caseína que es un material retenido de ultrafiltración, ajustar el contenido en iones divalentes de dicha solución de proteína a un nivel predeterminado, en el cual no se forma gel considerable después del tratamiento con una enzima de coagulación de la leche, mediante intercambio catiónico usando un intercambiador catiónico de calidad alimentaria para reemplazar calcio y magnesio por sodio o potasio, añadir una enzima de coagulación de la leche de calidad alimentaria en condiciones de reacción apropiadas para convertir dicha kappa-caseína en para-kappa-caseína mientras se mantiene una solución, desactivar o retirar dicha enzima para finalizar dicha conversión, y concentrar dicha solución.

Description

Proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche.
Campo técnico
Esta invención se refiere a un proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche, útil en la elaboración de queso. También se refiere al uso de un ingrediente de este tipo para preparar un gel similar a queso y como un ingrediente en la elaboración de queso y queso procesado.
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Antecedentes de la técnica
Se conocen muchos procesos que producen queso y productos similares a queso usando técnicas de recombinación sin la liberación de suero o exceso de líquido. Los productos elaborados mediante un proceso de este tipo se conocen como completamente recombinados. Se usa una amplia variedad de proteínas de leche concentradas como ingredientes en la elaboración de queso recombinado. La leche ultrafiltrada (retenida), el concentrado de proteína de leche (MPC) y los polvos retenidos son ingredientes usados en la fabricación de queso y queso recombinado. Una característica de los ingredientes secos usados para preparar queso completamente recombinado es que puede ser difícil incorporar agua en los ingredientes y proporcionar una emulsión estable con grasa. Se conoce que la proteína de leche tratada con cuajo influye en la textura del producto de queso y la capacidad de incorporar grasa en la emulsión de proteína-agua.
Uno de los métodos tradicionales para producir queso es el uso de enzimas coagulantes de la leche para producir un gel. Típicamente, se usa quimosina (cuajo) como la enzima de elección. La acción del cuajo sobre la leche para queso es compleja. En resumen, las enzimas proteolíticas tales como el cuajo modifican la kappa-caseína para producir para-kappa-caseína. Se puede formar un gel o cuajada calentando la leche tratada con enzima hasta temperaturas superiores a aproximadamente 20ºC. La leche tratada con enzima en casi cualquier concentración práctica ha sufrido la desventaja de ser difícil de concentrar eficazmente sin la formación de un gel que perjudica el proceso de concentración.
Una barrera técnica fundamental para resolver el problema de gelificación por la enzima durante la concentración es que para ser capaz de formar el producto final deseado, la propiedad de gelificación tiene que ser capaz de inducirse o restaurarse finalmente, es decir, se necesita encontrar una manera que posibilite la inactivación de la propiedad de gelificación durante la preparación del ingrediente y que después sea capaz de restaurarse según sea necesario cuando se use en la elaboración del queso.
Los especialistas en la técnica de la elaboración de quesos conocen que las propiedades del gel formado mediante la acción de enzimas están influidas por la concentración de iones de calcio en la leche. Por consiguiente, el cloruro de calcio es un aditivo permitido en la preparación de queso natural y se usa en circunstancias en la que la fuerza del gel de cuajada sería, de otra manera, inadecuada.
También se conoce que en la leche, el calcio está dividido entre una forma soluble en la fase de suero y una forma insoluble (como compuestos de fosfato de caseína complejos) en las micelas (Singh y Fox, 1987). Existe equilibrio entre estas dos. La ultrafiltración combinada con diafiltración es capaz de retirar cantidades significativas de calcio soluble de la leche. Se conocen métodos para mejorar la retirada de calcio soluble durante la concentración por membrana mediante la acidificación de la leche o del material retenido antes de, o durante, el tratamiento o mediante la adición de sal o mediante la adición de agentes quelantes de calcio tales como citrato (Bastian, Collinge y Ernstrom, 1991). Existe un límite práctico y económico para el uso de estos agentes si el requerimiento es suprimir completamente la gelificación tras la adición de cuajo. El valor o el coste de eliminación, del material filtrado de la diafiltración se vuelve cada vez menos rentable a medida que aumenta el alcance de la diafiltración y, especialmente, cuando se contamina con agentes que se añaden para promover la retirada de calcio.
Se conoce que cuando se tratan soluciones de caseinato sódico con cuajo, no se forma gel. Sin embargo, se puede formar un gel tras la adición de calcio y la aplicación de calor (Varnam y Sutherland, 1994). El tratamiento de leche desnatada con un agente secuestrante de calcio tal como citrato o EDTA suficiente para retirar al menos el 33% del fosfato de calcio coloidal elimina la capacidad del cuajo de provocar que la leche desnatada forme un gel. Sin embargo, posteriormente se puede inducir un gel mediante la incorporación de sales de calcio (Udabage, McKinnon y Augustin, 2001).
Poarch (en el documento US 4.202.907) describe un proceso que se aprovecha de estos fenómenos. El medio para suprimir la formación de gel en soluciones de proteína de leche cuajadas se consigue mediante la retirada de calcio. La incorporación de calcio en alguna etapa posterior restaura las características de gelificación de la proteína de leche tratada con cuajo. Poarch produjo un caseinato sódico cuajado que se secó sin gelificación como un ingrediente para uso posterior. El ingrediente se mezcló con agua, una sal de calcio soluble y carne triturada (pasta de salchicha). Al calentarse, se formó un gel que conserva grasa y humedad en salchichas y otros productos de carne formados durante el proceso de cocción.
El documento EP 0435573 A1 describe un método para fabricación de un queso bajo en grasa a partir de leche desnatada, el nivel de grasa de leche se ajusta a menos de aproximadamente el 1% para proporcionar la leche baja en grasa utilizada en el método. La leche baja en grasa se somete a tratamiento de membrana para proporcionar un material retenido.
El documento WO 82/01806 A describe un proceso para producción de queso o base de queso que contiene sustancialmente toda la caseína y proteína de suero las cuales estaban presentes originalmente en la leche. El proceso evita la posibilidad de pérdida de proteínas del suero mediante la eliminación de la sinéresis.
Sería deseable formar un ingrediente de queso seco que no forme gel después de la adición de una enzima de coagulación de la leche, que sea capaz de secarse eficazmente y que se pueda reconstituir para formar un gel mediante la adición de agua con calentamiento, con o sin adición de iones de calcio.
Es un objeto de esta invención avanzar de alguna manera hacia la consecución de este desiderátum o al menos ofrecer al público una opción útil.
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Descripción de la invención
En un aspecto la invención es un proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche que comprende las etapas de:
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proporcionar una solución que tiene una proteína de leche que contiene kappa-caseína que es un material retenido de ultrafiltración,
\quad
ajustar el contenido en iones divalentes de dicha solución de proteína a un nivel predeterminado en el cual no se forma gel considerable después del tratamiento con una enzima de coagulación de la leche, mediante intercambio catiónico usando un intercambiador catiónico de calidad alimentaria para remplazar calcio y magnesio por sodio o potasio,
\quad
añadir una enzima de coagulación de la leche de calidad alimentaria en condiciones de reacción apropiadas para convertir dicha kappa-caseína en para-kappa-caseína mientras se mantiene una solución,
\quad
desactivar o retirar dicha enzima para finalizar dicha conversión, y
\quad
concentrar dicha solución.
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En una realización se añaden o están presentes en dicha solución de proteína de leche otras proteínas.
Preferiblemente, dichas otras proteínas se añaden a dicha solución de proteína de leche antes de ajustar dicho contenido en iones divalentes.
Preferiblemente dicha enzima de calidad alimentaria es cuajo.
En una realización dicho contenido en iones divalentes se reduce en al menos el 25% del que está presente en la leche desnatada.
En otra realización dicho contenido en iones divalentes se reduce en al menos el 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 o el 100% del que está presente en la leche desnatada.
Preferiblemente dicha kappa-caseína se convierte en para-kappa-caseína en un pH en el intervalo de 4,5 a 7,5 a una temperatura en el intervalo de 0 a 70ºC.
En otra realización la conversión es a una temperatura de 10, 20, 30, 40, 50 ó 60ºC.
En una realización se añade grasa o aceite comestible a dicha solución de proteína de leche.
En una realización dicha grasa es nata.
En otra realización dicha grasa es grasa de leche.
En otra realización dicha leche es leche entera.
En una realización dicho proceso es un método discontinuo.
En otra realización dicho proceso es un método continuo.
En una realización adicional dicho proceso es una combinación de un proceso discontinuo y uno continuo.
En una realización el proceso incluye la etapa adicional de calentar dicha solución concentrada para formar un queso procesado.
En otra realización el proceso incluye la etapa de combinar dicha solución concentrada con ingredientes de elaboración de queso antes de o durante dicha etapa de calentamiento.
En otra realización el proceso incluye la etapa adicional de secar dicha solución de proteína de leche concentrada.
El proceso puede incluir además la etapa adicional de rehidratar dicha solución seca con agua caliente y la mezcla para formar un queso.
En una realización dicho agua se calienta antes de la mezcla.
En una realización alternativa dicho agua se calienta durante o después de la mezcla.
En una realización dicho agua se calienta a entre 30ºC y 100ºC.
En una realización dicho agua de rehidratación contiene calcio.
En otra realización el proceso de la invención incluye la etapa preliminar de someter una leche a ultrafiltración y recuperar el material retenido de proteína de leche formado de ese modo.
En una realización dicha ultrafiltración incluye diafiltración.
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Breve descripción de los dibujos
La invención se puede apreciar más completamente teniendo como referencia la Figura 1 adjunta que es un diagrama de flujo esquemático de una realización preferida de la invención que incluye varias etapas opcionales.
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Modos de realizar la invención Descripción del Proceso Mostrado en la Figura 1
La leche, bien sea desnatada o entera, se puede obtener a partir de suministros frescos o reconstituirse a partir de polvos de leche desnatada, de suero de la leche o de leche entera, incluyendo polvos de material retenido o combinaciones de los mismos con un disolvente potable. Los disolventes potables preferidos son agua y leche. Se puede usar suero de la leche como sustitución de una proporción de la leche de partida.
El contenido en grasa de leche se puede ajustar mediante métodos conocidos en la técnica que implican la incorporación o extracción de nata o grasa. Se puede añadir grasa no láctea o aceite vegetal. Se puede usar homogenización para dispersar tales adiciones de grasa o aceite. Opcionalmente, la leche de partida se puede fortificar con material retenido de leche o material retenido de suero.
La leche preparada se puede pasteurizar. La pasteurización se conoce la técnica.
La leche se concentra mediante técnicas de concentración por ultrafiltración para producir un material retenido. Preferiblemente, se usa diafiltración junto con ultrafiltración para mejorar la concentración de la proteína en relación con las concentraciones de lactosa y minerales. La ultrafiltración y la diafiltración son métodos conocidos en la técnica. El manejo de la ultrafiltración o de la diafiltración se puede manipular opcionalmente mediante la adición de ácido de calidad alimentaria o sal común.
En una realización preferida, el material retenido final tiene una proporción de proteína a sólidos no grasos de entre el 42% y el 95%.
La expresión "solución de proteína de leche" como se usa en este documento incluye suspensiones de proteína de leche.
Opcionalmente, antes o después de la ultrafiltración, la caseína y las proteínas solubles se pueden tratar para controlar o modificar sus concentraciones. Preferiblemente, se pueden usar tratamientos de intercambio iónico, cromatografía, pH y temperatura para retirar o agotar proteínas seleccionadas o fracciones de proteína. Opcionalmente, se pueden añadir proteínas. Tales proteínas pueden ser lácteas o no lácteas.
Opcionalmente, antes o después de la ultrafiltración, la caseína y las proteínas solubles se pueden tratar para controlar o modificar sus interacciones. En una realización preferida, las proteínas solubles se pueden unir o enlazar químicamente parcial o completamente a la caseína. Tales tratamientos pueden implicar modificaciones térmicas, químicas (incluyendo pH), físico-químicas (incluyendo presión) o enzimáticas.
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Después de la producción del material retenido, se usa intercambio iónico para retirar selectivamente cationes divalentes tales como calcio y magnesio y remplazar estos iones con sodio o potasio. En la leche bovina típica, la concentración de calcio es de aproximadamente 30 mM, que representa aproximadamente el 85% del contenido total de cationes divalentes. Las condiciones de tratamiento de acuerdo con esta invención que alteran el contenido en calcio también producen cambios correspondientes en todos los cationes divalentes presentes.
Se retiran suficientes cationes divalentes para evitar la formación de una cuajada, coágulo o gel tras la adición de cuajo o enzimas de calidad alimentaria similares capaces de transformar la kappa-caseína en para-kappa-caseína o de agentes que provocan que las soluciones de caseína formen gel en presencia de cationes divalentes. Preferiblemente, se usa intercambio iónico para retirar la cantidad deseada de cationes divalentes. Opcionalmente, el nivel deseado final de cationes divalentes se puede conseguir combinando proporciones de corrientes tratadas y no tratadas.
Después del ajuste de la concentración de cationes divalentes, se añade quimosina (cuajo) o una enzima de calidad alimentaria similar capaz de convertir la kappa-caseína en para-kappa-caseína. La solución cuajada se puede mantener durante un periodo para permitir que la enzima reaccione con la kappa-caseína. Opcionalmente, esta reacción se puede facilitar mediante la aplicación de calor a la solución. Opcionalmente, el alcance de la reacción de conversión de kappa-caseína se puede terminar a un alcance seleccionado de conversión. Un método preferido para terminar la reacción es el uso de calor para desactivar la enzima. No se forma un gel a la finalización del periodo de reacción.
Como se usa en este documento, la expresión "enzima de coagulación de la leche" se refiere a una enzima que es capaz de convertir la kappa-caseína en para-kappa-caseína.
Opcionalmente, el comportamiento de la proteína se puede modificar mediante la adición de sales mono-catiónicas de citrato y/o fosfato. Se puede aplicar calor junto con el uso de estas sales.
Opcionalmente, se pueden aplicar agentes usados para modificar las proteínas a una parte de la corriente de proceso. La parte no tratada se combina posteriormente con la parte tratada.
El pH de la solución se puede ajustar, antes o después de cualquier tratamiento que modifique las proteínas, mediante la adición de agentes que actúan como ácidos o bases. Opcionalmente, la solución se somete alternativamente en pH a una etapa de tratamiento alcalino seguida por una etapa de tratamiento ácido o viceversa. Preferiblemente, se puede conseguir una reducción en el pH mediante la adición directa de un ácido permitido de calidad alimentaria o un precursor que se hidrolice en la solución hasta un ácido alimenticio permitido. Un acidulante de calidad alimentaria preferido es ácido láctico y un precursor de ácido láctico preferido es glucono-delta-lactona (GDL) o anhídrido láctico (láctido). Una base preferida es sosa cáustica. Preferiblemente, el agente de ajuste de pH se diluye antes de la adición a la solución. La temperatura se puede ajustar antes o después de cualquier ajuste de pH.
Opcionalmente, la corriente de proceso se puede homogeneizar en cualquier etapa conveniente durante el proceso.
Como alternativa, se puede preparar un acidulante añadiendo un microorganismo productor de ácido (un cultivo iniciador) a la solución que se tiene que tratar y preparando el ácido necesario fermentando una proporción de la lactosa presente. Tales cultivos iniciadores se conocen en la técnica de elaboración de queso.
Opcionalmente, se puede usar una combinación de fermentación y adición de ácido directa para conseguir la acidificación necesaria.
La solución tratada, o fermentado, ajustada hasta su pH final deseado se concentra, preferiblemente usando evaporación térmica. Un atributo importante de la invención es que la gelificación (es decir, formación de cuajada como se conoce en la técnica de elaboración de queso) no ocurre durante dicha etapa de concentración.
Opcionalmente, el concentrado se puede usar directamente como un ingrediente en una cocina para queso procesado o usarse como un ingrediente en la preparación de queso o queso procesado y productos similares a queso procesado.
Como alternativa, a continuación de la concentración, el concentrado se seca hasta un contenido de humedad que proporciona un producto estable en almacenamiento a temperatura ambiente. Un contenido de humedad preferido en el polvo seco es de menos del 15%. El método de secado preferido es secado por pulverización.
Opcionalmente, en cualquier etapa antes del secado por pulverización, la solución se puede tratar con calor para desnaturalizar las proteínas. Un intervalo de tratamiento térmico preferido es entre 60 y 140ºC durante entre 5 segundos y 1 hora.
En un aspecto, se puede añadir nata pasteurizada, grasa de leche o grasa no láctea o aceite vegetal para ajustar el contenido en grasa en materia seca del producto en diversas etapas del proceso antes del secado. Preferiblemente, la mezcla se homogeniza a continuación de la adición de una fuente de grasa o aceite.
Opcionalmente, se puede añadir al concentrado una solución que contenga cationes divalentes antes del secado o durante el proceso de secado, de manera que las condiciones no den como resultado la gelificación del ingrediente durante el secado.
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Como alternativa, se puede añadir una sal en polvo que contenga cationes divalentes al polvo durante o a continuación del secado. Opcionalmente, se pueden combinar grasa, nata, acidulantes o saporíferos en forma de polvo antes del envasado.
Cuando el polvo seco no se usa inmediatamente, se envasa. Los envases preferidos incluyen bolsas o depósitos o sistemas de envasado que posibilitan el almacenamiento ambiente estable del ingrediente durante hasta e incluyendo dos años.
El ingrediente de queso en polvo se puede convertir en un queso comestible hidratando y aplicando calor y mezclando. Se puede usar agitación para facilitar la dispersión del polvo en la solución. Los ingredientes adicionales que se pueden añadir incluyen queso, grasa de leche, nata, grasa no láctea o aceite, polvo de leche desnatada (SMP), polvo de leche entera, concentrado de proteína de leche (MPC), caseinato, proteína de leche total (TMP®), concentrado de proteína de suero (WPC), proteína vegetal, hidrocoloide o polisacárido, saporífero, colorante, sales de ácidos cítrico y fosfórico y ácidos alimentarios aprobados.
Si se requiere, se puede ajustar el pH de la mezcla. Un pH final preferido de la mezcla antes de calentarse (cocinarse) está entre 5,0 y 8,0. Si se desea, antes de la cocción, se puede añadir cultivo iniciador y permitir que se desarrolle ácido mediante fermentación. Como alternativa, se puede añadir ácido directamente. Los acidulantes preferidos son ácido láctico, glucono-delta-lactona (GDL), anhídrido láctico (láctido), ácido cítrico, ácido acético y ácido fosfórico. Si se requiere, se puede añadir base para conseguir el pH de cocción.
La mezcla se cocina mediante la introducción de calor. Una temperatura preferida para la formación de un gel es al menos 30ºC. Una temperatura más preferida es al menos 72ºC. El tiempo de tratamiento preferido está inversamente relacionado con la temperatura de tratamiento y es entre 30 segundos y una hora.
Opcionalmente, se puede añadir una sal de calcio antes de calentar la mezcla.
Opcionalmente, una vez empezado el período de cocción, el pH se puede ajustar a entre 5,0 y 8,0.
Opcionalmente, la mezcla gelificada se puede enfriar. Durante o después del enfriamiento, se pueden añadir ingredientes sensibles al calor a partir de la lista mencionada anteriormente. Los métodos preferidos de enfriamiento son intercambiador de calor de superficie raspada, enfriamiento con camisa de agua o enfriamiento rápido al vacío.
Opcionalmente, el producto de queso se puede someter a ruptura antes del envasado.
Opcionalmente, se pueden añadir precursores saporíferos antes de la cocción, después de la cocción o antes del envasado. Tales precursores saporíferos pueden incluir organismos o enzimas viables que desarrollan sabores a lo largo del tiempo en el producto envasado.
La mezcla cocida se envasa. Los bienes envasados se pueden enfriar adicionalmente en almacenamiento. Las condiciones de almacenamiento se pueden mantener para permitir que ocurra maduración y desarrollo del sabor en el producto. El desarrollo del sabor y la maduración son procesos conocidos en la técnica de elaboración de queso.
El producto de queso preferiblemente se envasa y se mantiene en almacenamiento refrigerado antes del uso final.
En una realización alternativa, el ingrediente de queso seco se coloca en una cocina para queso procesado y se usa como un ingrediente en la preparación de queso procesado y productos similares a queso procesado.
En otro aspecto, el ingrediente de queso seco se puede usar en la formulación de productos dulces, barras nutricionales y similares. La combinación única de alto contenido en proteína, con propiedades emulsificantes y de hidratación potenciadas se puede usar a conveniencia en tales productos en los que con frecuencia existen cantidades limitadas de agua para solvatación.
Los ejemplos específicos de realizaciones preparadas de la invención se encuentran más adelante.
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Ejemplos de la invención Ejemplo 1 Fabricación de ingrediente cuajado con alto contenido en grasa y bajo en calcio
Tres bolsas de 25 kg de concentrado de proteína de leche comercial (MPC85, ALAPRO^{TM} 4850) se reconstituyeron en agua a 50ºC hasta el 9% de sólidos totales. La solución reconstituida se enfrió hasta 10ºC. Después se ajustó el pH de la solución enfriada hasta 5,85 con solución de ácido láctico al 3%.
Intercambio iónico
La solución MPC85 con pH ajustado enfriada se pasó a través de una columna que contenía 100 l de resina de intercambio iónico RHOM y HAAS SR1LNa para reducir la concentración de calcio. A continuación de la eliminación de al menos el 90% del calcio, se añadieron 196 kg de nata (40% de grasa) a la solución MPC85 sometida a intercambio iónico. La proporción de calcio a proteína de la mezcla fue 3.320 mg/kg (1300 mg/kg en base de polvo de la Tabla 1). Esto corresponde a una eliminación de aproximadamente el 90% del calcio que estaba presente en la leche de partida.
Cuajado en Frío
La mezcla se cuajó en frío. Se añadió cuajo Australian Double Strength en una proporción de cuajo a proteína del 0,25% al MPC85 carente de calcio y fortificado con nata y se mantuvo a 10ºC durante 12 horas para que la reacción progresara.
Secado
La mezcla cuajada se evaporó (50-55ºC) hasta aproximadamente el 40% de sólidos totales, se homogeneizó y después se secó por pulverización.
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Ejemplo 2 Eficacia de cuajado (Comparativa)
La solución cuajada (del ejemplo 1) se calentó hasta 50ºC y se mantuvo durante 1 hora para asegurar que la reacción había llegado a la finalización. No se observaron signos de precipitación o formación de un gel. A una segunda muestra, se añadió solución de cloruro de calcio en cantidad suficiente para precipitar la proteína. Al calentar el precipitado en agua caliente (50ºC) el precipitado se endureció hasta una consistencia de tipo de mozzarella elástica indicando que el material retenido sometido a intercambio iónico había experimentado el cuajado suficiente (en el proceso del ejemplo 1) para formar un gel de queso pero por la ausencia de suficiente calcio y calor. Cuando se realizó el mismo ensayo sobre un material retenido sometido a intercambio iónico no cuajado el precipitado formado era fino, no cohesivo y no poseía una textura similar a un gel.
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Ejemplo 3 Cuajado en caliente
Aunque la leche se trata comúnmente con cuajo como un proceso discontinuo, el cuajado eficaz a temperaturas elevadas por encima de las que se usan comúnmente en la fabricación de queso permitirían que se usara un proceso continuo para las etapas de cuajado, concentración y secado del proceso deseado.
Una solución al 20% p/p de medio comercial de polvo MPC85 carente de calcio (NZMP 4861) (aproximadamente 12.800 mg de Ca/kg de polvo, es decir, aproximadamente del 50-60% del calcio retirado) se reconstituyó mezclando el polvo en agua con un agitador de varilla durante 30 minutos a 50ºC. La proporción del calcio a proteína de la solución fue de 15.100 mg/kg.
Se tomó una muestra de la solución reconstituida y se añadió rápidamente solución de cloruro de calcio en cantidad suficiente para precipitar la proteína. El precipitado se lavó inmediatamente en agua caliente (50ºC). Después del lavado, la textura del precipitado era fina, no cohesiva y no poseía una estructura similar a gel.
Al resto de la solución (a 50ºC) se añadió cuajo Australian Double Strength en una proporción de cuajo a proteína del 0,25%.
Se tomaron muestras cada 15 segundos durante los primeros 2 minutos y después cada 5 minutos durante 30 minutos. A cada muestra, se añadió rápidamente solución de cloruro de calcio en cantidad suficiente para precipitar la proteína y el precipitado se lavó inmediatamente en agua caliente (50ºC). La textura de todos los precipitados después del lavado tenía un carácter similar a gel elástico firme que indicaba que la proteína se había convertido rápidamente mediante el cuajo en un estado capaz de formar un coágulo similar a queso pero por la ausencia de calcio.
Esto demostró que a temperaturas de 50ºC y concentración de cuajo adecuada, la reacción con la caseína era rápida y si se retiraba suficiente calcio, las soluciones de proteína de leche completamente cuajadas no gelificarían a temperaturas de al menos 50ºC.
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Ejemplo 4 Fabricación de ingrediente con contenido en calcio medio, tratado con calor y cuajado
Material retenido de leche desnatada (aproximadamente el 16% de sólidos) que contenía proteína al 85% en una base seca se usó como fuente a partir del sitio Hautapu de Fonterra Co-Operative Group Limited. Este material retenido se diluyó en una proporción 1:1 con agua desmineralizada. Previamente, 120 l de resina SR1LNa se convirtieron en la forma de potasio usando cloruro de potasio de calidad farmacéutica suministrado por Bronson y Jacobs PTY Ltd., Auckland, Nueva Zelanda. 600 l de material retenido diluido se dividieron en dos partes de 360 l y 240 l. Se ajustó el pH del lote de 360 l de material retenido usando ácido cítrico hasta un pH de aproximadamente 5,9 y se pasó a través de la columna de intercambio iónico para retirar el calcio y reemplazarlo con potasio. La solución intercambiada tenía un pH de aproximadamente 6,8. Se combinaron 120 l de material retenido sometido a intercambio iónico con 180 l de material retenido no sometido a intercambio iónico para producir un material retenido con calcio medio, con una proporción de calcio a proteína de 16.330 mg/kg (que corresponden a 13.500 mg/kg de base de producto en la Tabla 1) y equivale a una eliminación de aproximadamente el 50% de calcio en la leche de partida. Este material retenido se trató con calor para desnaturalizar las proteínas del suero. El tratamiento térmico se realizó durante aproximadamente 4 min a 120ºC.
Se añadió cuajo a la solución tratada con calor y después de aproximadamente 30 min a aproximadamente 50ºC, la solución se evaporó hasta aproximadamente el 20% de sólidos y se secó por pulverización para producir un polvo. La solución no formó un gel durante el proceso de concentración evaporativa.
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Ejemplo 5 Almacenamiento del Polvo de Ingrediente
Una muestra del ingrediente de queso en polvo preparado como se ha descrito en el ejemplo 1 se colocó en almacenamiento. La estabilidad en almacenamiento del ingrediente, con respecto al color y los niveles de peróxido, a 30ºC y 40ºC se estudió a lo largo de 20 semanas. Las diferencias mayores a una unidad en el índice de blancura son detectables a simple vista. El ingrediente era estable con respecto al color en almacenamiento 30ºC pero no era estable cuando se almacenó a 40ºC. Todos los valores de peróxido (PV) estuvieron por debajo del umbral de detección sensorial indicando que la grasa en el ingrediente era de buena calidad. Este ensayo sugiere que el ingrediente se puede almacenar y enviar a mercados retirados en tiempo y lugar de la fuente de suministro de leche y usarse dónde y cuándo fuera conveniente en la preparación de queso.
TABLA 1 Composición de polvos
1
2 
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Ejemplo 6 Rehidratación y Formación de Gel Método
1
330 g de ingrediente cuajado alto en grasa y bajo en calcio (del Ejemplo 1, Tabla 1) se colocaron en un procesador de alimentos y se añadieron 242 g de agua hirviendo y se agitó a alta velocidad. Sorprendentemente, se formó rápidamente una emulsión similar a queso buena sin separación de grasa que era similar a un fundido de queso procesado.
2
Después de 1 minuto, la mezcla se vertió en un molde y se dejó que se endureciera. Una vez enfriada hasta temperatura ambiente, el gel similar a queso se podía rebanar finamente y fundirse y estirarse de forma similar al queso Mozzarella cuando se calentaba.
Inesperadamente esto demostró que un producto útil de queso se podría elaborar a partir de un ingrediente cuajado de proteína de leche, bajo en calcio, sencillamente sólo mediante la adición de agua y calor.
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Ejemplo 7 Ejemplo de producto de comparación usando ingrediente sin grasa, con contenido en calcio medio, cuajado y tratado con calor elaborado en un mezclador de tipo procesador de alimentos (sin adición de calcio) Método
1
152 g de ingrediente sin grasa, con contenido en calcio medio, cuajado y tratado con calor (del Ejemplo 4, Tabla 1) y 178 g de AMF se colocaron en un procesador de alimentos y se cortaron hasta que formaron una pasta.
2
Se añadieron 242 g de agua hirviendo y se agitó a alta velocidad. En esta etapa se separó la grasa y no se formó fácilmente una emulsión.
3
La mezcla se colocó en un horno de microondas para calentamiento durante 1 minuto en el programa de alta potencia.
4
La mezcla se regresó al procesador de alimentos y se agitó a velocidad alta hasta que se formó una emulsión.
5
La mezcla se vertió en un molde y se dejó que se endureciera.
Una vez enfriado a temperatura ambiente, el producto similar a queso tenía una textura quebradiza y no se estiraba cuando se calentaba.
Además de las diferencias de textura en los bloques de queso, los quesos muestran características de gratinado diferentes. En comparación con el queso elaborado con el ingrediente sin grasa, con contenido en calcio medio, cuajado y tratado con calor (Ejemplo 7), el queso elaborado a partir del ingrediente alto en grasa, bajo en calcio y cuajado (Ejemplo 6) tenía características de fusión, elasticidad y formación de burbujas diferentes.
Los Ejemplos 6 y 7 muestran que se puede producir un intervalo de productos similares a queso con texturas y características de fusión variables sin la necesidad de añadir calcio en la etapa de formación de producto.
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Ejemplo 8 Preparación de Rebanada de Queso Procesado
A un mezclador/cocina de baja rotura de doble tornillo Blentech CC45 (Blentech Corporation, Rohnert, Park, CA) se añadieron cheddar joven molido alto en sólidos (4500 g), cheddar molido al 40% de FDM (1350 g), cheddar maduro molido (800 g), mantequilla salada (810 g), polvo cuajado alto en grasa y bajo en calcio (del Ejemplo 1, Tabla 1) (2350 g), sal (67 g), citrato trisódico (334 g), fosfato disódico (83 g), agua (1596 g) y ácido sórbico (11 g). Esta mezcla se combinó sin la aplicación de calor a 130 rpm durante 5 minutos antes de añadir ácido cítrico (48 g). La mezcla se combinó durante un minuto adicional y la temperatura se aumentó hasta 87ºC usando inyección de vapor directa a lo largo de 7 minutos. Una vez que se había conseguido la temperatura diana, el producto caliente se mezcló durante 1 minuto antes de verter la masa fundida en rebanadas sobre una mesa fría. El producto enfriado tenía una composición y textura típica de rebanadas de queso procesado (pH 5,77, humedad del 39,9%).
Sorprendentemente, el ingrediente cuajado, carente de calcio y que contenía grasa (del Ejemplo 1), se hidrató rápidamente y se dispersó en la emulsión sin la formación de gránulos o partículas no disueltas. Por el contrario, los polvos concentrados de proteína de leche convencionales (polvos de material retenido) cuando se usan en fundidos de queso procesado se ha esperado que presenten atributos no deseables de hidratación lenta o pobre, una renuencia a dispersarse y una propensión a producir un producto con grumos o partículas pequeñas no incorporadas.
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Ejemplo 9 Textura de Pastas para Untar
La textura de una pasta para untar de queso procesado preparada usando un ingrediente de esta invención se midió y comparó con controles preparados usando un ingrediente de MPC70 convencional y un MPC70 carente de calcio. La textura se evaluó midiendo el módulo elástico, G', de una muestra del producto resultante. El módulo elástico se obtuvo a 0,1 Hz usando un reómetro analizador de textura TA AR2000 (TA Instruments - Waters LLC, New Castle, EE.UU.) a 20ºC usando el método descrito por Lee S. K. y Klostermeyer H., Lebensm.-Wiss. U-Technol., 34, 288-292 (2001). (Una descripción de módulo elástico se detalla en Ferry (Ferry, J. D., (Ed.), Viscoelastic Properties of Polymers, 3ª ed. Nueva York. John Wiley & Sons, 1980)). Las observaciones de firmeza del gel fueron determinaciones replicadas tomadas a partir de muestras diferentes tomadas del mismo lote de producto (recipientes diferentes).
Formulación de Muestras de Pasta para Untar
Los polvos concentrados de proteína se prepararon a partir de leche desnatada que no contenía grasa añadida.
El control 1 se preparó usando un concentrado de proteína de leche al 70% convencional (ALAPRO 4700).
El control 2 se preparó usando un concentrado de proteína de leche al 70% carente de calcio, el Ingrediente 1 era un proteinato de leche preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 donde el contenido en proteína era el 70%, el Ingrediente 2 era similar al Ingrediente 1 excepto en que al Ingrediente 2 se proporcionó el tratamiento térmico del Ejemplo 4.
Composición del ingrediente de proteína
Los ingredientes de proteína usados tenían las composiciones mostradas en la Tabla 2.
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TABLA 2 Composiciones de ingrediente
3 
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Las muestras de pasta para untar se prepararon usando las formulaciones de la Tabla 3.
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TABLA 3 Formulaciones de pastas para untar
4 
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Preparación de pasta para untar
Las pastas para untar se prepararon usando un mezclador cocina de 2 l de capacidad Vorwerk Thermomix TM 21 (Vorwerk Australia Pty. Ltd., Granville, N.S.W., Australia).
El ingrediente de proteína, por ejemplo MPC70 (un polvo concentrado de proteína de leche al 70% de proteína (en base seca) (ALAPRO 4700, Fonterra Co-operative Group Limited, Auckland) se hidrató en solución salina (13,28 g de citrato trisódico (Jungbunzlauer GmbH, Perhofen, Austria), 3,35 g de ácido cítrico (Jungbunzlauer GmbH, Perhofen, Austria), 6,0 g de cloruro de sodio (Pacific Salt, Christchurch, Nueva Zelanda) y 200 g de agua). La mezcla se hidrató durante una noche a 4ºC.
Se calentó aceite de soja (AMCO, Goodman Fielder, Auckland, Nueva Zelanda) durante 1 min a una temperatura ajustada a 100 y a una velocidad ajustada a 1 (esto llevó a la temperatura del aceite a 60ºC).
Al aceite se añadieron el MPC70 hidratado, lactosa y el agua restante (97,6 g). La mezcla se cocinó a una temperatura ajustada a 85ºC durante 7 min a una velocidad ajustada a 4 (2000 rpm). Al final de cada minuto, la velocidad se ajustó a "Turbo" (12.000 rpm) durante 3 s para mezclar vigorosamente la emulsión, así como para evitar que la emulsión se quemara y se adhiriera a la pared del horno. La emulsión caliente se vertió en recipientes de plástico tapados a rosca, se invirtió y después se almacenó a 4ºC. El pH final de la pasta para untar fue 5,75 \pm 0,05.
La textura de la emulsión almacenada se midió a 1 semana de edad usando un analizador de textura TA AR2000 (TA Instruments - Waters LLC, New Castle, EE.UU.). Las condiciones del módulo elástico oscilatorio de tensión pequeña (medición de G') fueron 20ºC, 0,1 Hz y tensión de 0,005.
Composición de la emulsión
Las pastas para untar tenían una composición nominal de humedad al 51,0%, grasa al 31,4%, proteína al 10,0%, lactosa al 5,9% y el restante 1,7% de otros.
Texturas
Las texturas de las pastas para untar medidas como G' se muestran en la Tabla 4.
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TABLA 4 Comparación de textura de pastas para untar
6
Los ingredientes de esta invención produjeron texturas de pasta para untar mejoradas (firmeza) en comparación con los controles no tratados.
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Claims (25)

1. Un proceso para preparar un ingrediente concentrado de proteína de leche que comprende las etapas de:
\quad
proporcionar una solución que tiene una proteína de leche que contiene kappa-caseína que es un material retenido de ultrafiltración,
\quad
ajustar el contenido en iones divalentes de dicha solución de proteína a un nivel predeterminado, en el cual no se forma gel considerable después del tratamiento con una enzima de coagulación de la leche, mediante intercambio catiónico usando un intercambiador catiónico de calidad alimentaria para reemplazar calcio y magnesio por sodio o potasio,
\quad
añadir una enzima de coagulación de la leche de calidad alimentaria en condiciones de reacción apropiadas para convertir dicha kappa-caseína en para-kappa-caseína mientras se mantiene una solución,
\quad
desactivar o retirar dicha enzima para finalizar dicha conversión, y
\quad
concentrar dicha solución.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que otras proteínas se añaden o están presentes en dicha solución de proteína de leche.
3. El proceso de la reivindicación 2, en el que dichas otras proteínas se añaden a dicha solución de proteína de leche antes de ajustar dicho contenido en iones divalentes.
4. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha enzima de calidad alimentaria es cuajo.
5. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho contenido en iones divalentes se reduce en al menos el 25% del que está presente en la leche desnatada.
6. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho contenido en iones divalentes se reduce en al menos el 30, el 40, el 50, el 60, el 70, el 80, el 90 o el 100% del que está presente en la leche desnatada.
7. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha kappa-caseína se convierte en para-kappa-caseína a un pH en el intervalo de 4,5 a 7,5 a una temperatura en el intervalo de 0 a 70ºC.
8. El proceso de la reivindicación 7, en el que dicha conversión es a una temperatura de 10, 20, 30, 40, 50 ó 60ºC.
9. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se añade grasa o aceite comestible a dicha solución de proteína de leche.
10. El proceso de la reivindicación 9, en el que dicha grasa es nata.
11. El proceso de la reivindicación 9, en el que dicha grasa es grasa de leche.
12. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha proteína de leche se elabora a partir de leche entera.
13. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, realizado como un proceso discontinuo.
14. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, realizado como un proceso continuo.
15. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, realizado como una combinación de un proceso discontinuo y uno continuo.
16. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye la etapa adicional de calentar dicha solución concentrada para formar un queso procesado.
17. El proceso de la reivindicación 16, que incluye la etapa de combinar dicha solución concentrada con ingredientes de elaboración de queso antes de o durante dicha etapa de calentamiento.
18. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que incluye la etapa adicional de secar dicha solución de proteína de leche concentrada.
19. El proceso de la reivindicación 18 que incluye la etapa adicional de rehidratar dicha solución seca con agua caliente y mezclarla para formar un queso.
20. El proceso de la reivindicación 19, en el que dicho agua se calienta antes de la mezcla.
21. El proceso de la reivindicación 19, en el que dicho agua se calienta durante o después de la mezcla.
22. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21 en el que dicho agua se calienta hasta entre 30ºC y 100ºC.
23. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22 en el que dicho agua de rehidratación contiene calcio.
24. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que incluyen la etapa preliminar de someter una leche a ultrafiltración y recuperar el material retenido de proteína de leche formado de ese modo.
25. El proceso de la reivindicación 24 en el que dicha ultrafiltración incluye diafiltración.
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