ES2810049T3 - Líquidos lácteos concentrados de alto contenido en sólidos - Google Patents

Abstract

Un concentrado lácteo estable en retorta que tiene de 38 a 50 por ciento de sólidos totales, comprendiendo el concentrado lácteo estable: de 38 a 50 por ciento de sólidos totales, incluidos sólidos lácteos, azúcar y grasa, donde los sólidos lácteos comprenden grasa, proteína, lactosa, minerales, ácidos, enzimas, y vitaminas; estando presentes los sólidos lácteos en una cantidad de hasta 26 por ciento y comprendiendo una cantidad de lactosa de 0,25 a 2 por ciento de lactosa en peso del concentrado; el azúcar, que es sacarosa, está presente en una cantidad de 20 a 30 por ciento en peso del concentrado; y la cantidad de azúcar total con respecto a la cantidad de sólidos lácteos totales en una relación de 1:1 a 3,5:1 de modo que el concentrado lácteo muestra una velocidad de separación de transmisión de fases de 0,5 a 33 TpH medida de 0 a 5.000 segundos midiendo el porcentaje de transmisión de luz en el infrarrojo cercano a lo largo de la longitud de una muestra mientras la muestra es centrifugada y representando la presente transmisión integrada de la muestra desde arriba hasta abajo frente al tiempo según la descripción; donde el concentrado tiene una relación de proteína a grasa de 0,5 a 0,9.

Description

DESCRIPCIÓN

Líquidos lácteos concentrados de alto contenido en sólidos

Campo

El campo se refiere a productos lácteos concentrados de alto contenido en sólidos y, de forma más específica, a productos lácteos concentrados de alto contenido en sólidos no gelificantes, sin pardeamiento y organolépticamente agradables, tales como leches concentradas que tienen al menos aproximadamente 38 por ciento de sólidos totales y métodos para producir los mismos.

Antecedentes

Los productos lácteos líquidos, tales como la leche, por lo general se procesan térmicamente para aumentar su estabilidad y volverlos microbiológicamente seguros. Desafortunadamente, el tratamiento térmico de la leche puede dar lugar a cambios de color, gelificación y formación de notas de sabor extraño en algunos casos. Por ejemplo, la lactosa de la leche calentada a temperaturas elevadas puede interactuar con proteínas y dar como resultado habitualmente un color pardo. A este estado no deseable se le suele denominar pardeamiento o reacción de Maillard. Por otro lado, no se comprende del todo la gelificación, pero en la literatura se sugiere que se pueden formar geles en determinadas condiciones, como una matriz tridimensional de proteínas formada por las proteínas del lactosuero. Ver, p. ej., Datta y col., “Age Gelation of UHT Milk - A Review,” Trans. IChemE, Vol. 79, Part C, 197-210 (2001). Tanto la gelificación como el pardeamiento son generalmente indeseables en la leche, puesto que transmiten propiedades organolépticas objetables.

A menudo se desea concentrar la leche porque permite almacenar y transportar cantidades más pequeñas, lo que da como resultado una disminución en los costes de almacenamiento y transporte y puede permitir el envasado y uso de la leche de una forma más eficaz. Sin embargo, la producción de una leche muy concentrada organolépticamente agradable puede ser muy difícil, ya que la concentración de la leche genera problemas aún más importantes de gelificación, pardeamiento, y también la formación de compuestos que transmiten un sabor indeseado y notas desagradables. Por ejemplo, la leche que se ha concentrado hasta, al menos, aproximadamente 38 por ciento de sólidos totales, tiene una tendencia todavía mayor a experimentar gelificación de proteínas, floculación de grasa y pardeamiento durante su procesamiento térmico. De forma adicional, debido a los altos niveles de proteína en dicha leche altamente concentrada, también puede tener mayor tendencia a separarse y formar geles a lo largo del tiempo a medida que el producto envejece, limitando de este modo el período de validez del producto.

Un método típico para producir leche concentrada incluye múltiples etapas de calentamiento junto con la concentración de la leche. Por ejemplo, un método general utilizado para producir leche concentrada incluye, en primer lugar, estandarizar la leche a una relación deseada de sólidos a grasa y, a continuación, templar previamente la leche para reducir el riesgo de que la caseína de la leche se coagule durante la esterilización posterior. El precalentamiento también disminuye el riesgo de coagulación que se produce durante el almacenamiento antes de la esterilización y puede disminuir adicionalmente la carga microbiana inicial. La leche precalentada se concentra después hasta la concentración deseada. La leche se puede homogeneizar, enfriar, renormalizar y enviar. Además, se puede añadir un estabilizador para ayudar a reducir el riesgo de coagulación de la leche que puede aparecer a temperaturas elevadas o durante el almacenamiento. Bien antes o después del envasado, el producto se esteriliza. La esterilización implica por lo general bien temperaturas relativamente bajas durante periodos de tiempo relativamente prolongados (por ejemplo, de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 120 °C durante aproximadamente de 5 a aproximadamente 30 minutos) o temperaturas relativamente elevadas durante periodos de tiempo relativamente cortos (por ejemplo, aproximadamente 135 °C o más durante unos pocos segundos). En los procesos para concentrar la leche se registra generalmente una estabilidad de almacenamiento que varía de aproximadamente 1 mes a más de aproximadamente 6 meses.

En varias propuestas anteriores para la producción de leche concentrada se describe la formación de concentrados de productos lácteos que tienen niveles de estabilidad variables. Sin embargo, estas propuestas anteriores son generalmente limitadas en cuanto a la cantidad de sólidos totales que forman concentrados estables. Las propuestas anteriores para concentrar la leche generalmente han tenido un éxito limitado al tratar de concentrar hasta un nivel de sólidos totales del 38 por ciento o superior. Por ejemplo, en US 2007/0172548 (Cale) se describe un proceso de producción de una leche concentrada con elevados niveles de proteínas lácteas y bajos niveles de lactosa. Cale, sin embargo, describe concentrados y procesos para producir tales concentrados con un nivel de sólidos totales de hasta el 30 por ciento.

En US 2010/0104711 (Kimmel) se describen concentrados de fluido mezclados que pueden reconstituirse a modo de café instantáneo más bebida láctea utilizando líquidos calientes o fríos. La mezcla de concentrados fluidos incluye una mezcla de al menos un componente lácteo, un componente de café, y un componente estabilizador para formar un líquido vertible estable de larga duración.

En US 2004/067296 (Loh) se describe una leche concentrada derivada de un líquido lácteo que comprende un producto lácteo acuoso líquido que tiene niveles reducidos de calcio y componentes macromoleculares de leche a una concentración de aproximadamente 3,5 veces, o más, en comparación con el líquido lácteo del que se deriva la leche concentrada, donde prácticamente todos los componentes macromoleculares de la leche en la leche concentrada están en estado no curado, y donde la leche concentrada no se gelifica durante el almacenamiento prolongado en estado refrigerado. Se proporciona la leche concentrada 3,5 veces o más con un nivel reducido de calcio es físicamente estable (es decir, no se gelifica) durante un almacenamiento prolongado en estado refrigerado y tiene una mayor funcionalidad de proteína.

En US 2010/189866 (Degner) se describen bases lácteas, métodos de fabricación de las bases lácteas, y productos alimenticios que comprenden las bases lácteas. Las bases lácteas comprenden un componente de proteína láctea termoestable, un componente estabilizador, un componente de aceite y un componente líquido. Las bases lácteas comprenden una emulsión estable a temperatura ambiente durante al menos 14 días después del procesamiento térmico. Las bases lácteas o productos alimenticios que comprenden las bases lácteas se pueden procesar térmicamente, tal como mediante procesamiento en recipientes cerrados (en retorta), para producir productos alimenticios estables de larga duración que cumplan con las normativas gubernamentales y/o industriales para la esterilidad comercial sin influir negativamente en el color, la textura, la viscosidad, y/o el aspecto de las bases lácteas o productos alimenticios que comprenden las bases lácteas.

En 2003/0054079 (Reaves) se describe un método para producir un concentrado de leche a temperatura ultra-alta que tiene generalmente de 30 a 45 por ciento de sólidos de leche no grasos. Es decir, Reaves describe un concentrado de leche que tiene generalmente de 11 a 17 por ciento de proteína y de 16 a 24 por ciento de lactosa (los sólidos de leche no grasos son generalmente de aproximadamente 37 por ciento de proteína y aproximadamente 54 por ciento de lactosa). Reaves indica que dichos niveles de sólidos lácteos no grasos son fundamentales para el proceso y que una menor cantidad de sólidos de leche no grasos no producirá resultados aceptables. Reaves describe un precalentamiento de la leche durante 10 minutos a 65 °C (150 °F) para producir un producto inicial de leche precalentado. El producto inicial de leche se pasteuriza a continuación a 82 °C (180 °F) durante 16 a 22 segundos y se evapora a temperaturas de pasteurización elevadas (es decir 10 minutos a 62 °C [145 °F] a vacío) para producir una leche líquida condensada intermedia. El proceso de evaporación que utiliza Reaves dará como resultado una leche condensada que tiene las mismas cantidades relativas de proteína y altos niveles de lactosa que la fuente de leche original. A continuación, se añaden a la leche intermedia nata y un estabilizador, tal como hexametafosfato de sodio o carragenato, que a continuación se ultrapasteuriza en dos etapas, donde la primera etapa tiene lugar a 82 °C (180 °F) durante un período de 30 a 36 segundos, y la segunda etapa a 143 °C (290 °F) durante 4 segundos. Con estos elevados niveles de lactosa en el proceso y los productos de Reaves, se espera que las leches concentradas de Reaves experimenten reacciones de pardeamiento o de Maillard durante la esterilización dando lugar a un color parduzco no deseable. Además, Reaves describe altos niveles de proteína láctea, que se traducirán previsiblemente en un menor nivel de estabilidad en ausencia de gomas y otros determinados estabilizadores.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo para conformar un líquido lácteo concentrado estable;

la Figura 2 es un gráfico de datos de LumiSizer que muestra la velocidad de separación de fases en porcentaje de transmisión por hora (TpH) para diversos concentrados lácteos;

la Figura 3 es un gráfico que muestra una relación del total de azúcar al total de sólidos lácteos con respecto a la velocidad de separación de fases de LumiSizer; y

la Figura 4 es un gráfico que muestra otra relación ilustrativa del total de azúcar a la proteína y la grasa con respecto a la velocidad de separación de fases de LumiSizer.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Los métodos y productos descritos en la presente memoria se refieren a líquidos lácteos concentrados de alto contenido en sólidos que permanecen estables en retorta y durante el almacenamiento durante un período de validez prolongado en condiciones ambientales prácticamente sin ninguna de las notas negativas de sabor presentes de forma típica en los líquidos lácteos tratados en retorta anteriores. La presente invención proporciona un concentrado lácteo estable en retorta según la reivindicación 1 adjunta. En un aspecto, los líquidos lácteos concentrados estables tienen de 38 a 50 por ciento de sólidos totales. Los líquidos lácteos concentrados de alto contenido en sólidos también incluyen mayores niveles de azúcar con respecto a los sólidos lácteos y/o mayores niveles de azúcar con respecto a la proteína y la grasa para ayudar a lograr la estabilidad. Los concentrados tienen de 20 a 30 por ciento de azúcar, que es sacarosa, para hacer que los concentrados lácteos de alto contenido en sólidos se vuelvan estables tras experimentar condiciones de retorta y un período de almacenamiento prolongado. Los líquidos lácteos concentrados de alto contenido en sólidos de la presente invención también comprenden una relación de azúcar total a sólidos lácteos totales de 1:1 a 3,5:1, y también pueden incluir una relación específicamente definida de azúcar a proteína y grasa, para obtener un concentrado estable en retorta y durante el almacenamiento con tales niveles altos de sólidos totales.

Además de dichas características, se ha descubierto que los concentrados lácteos con niveles tan altos de sólidos totales y producidos con las composiciones y los procesos descritos en la presente memoria también tienen una velocidad de separación de fases muy lenta, que se cree está relacionada con la estabilidad en retorta y/o durante el almacenamiento. La separación de fases medida por el porcentaje de transmisión de luz infrarroja cercana por hora (TpH), que se describe más adelante, es un comportamiento de separación dependiente del tiempo del concentrado lácteo que tiene en cuenta las interacciones y los efectos sinérgicos de la formulación, la eficacia de dispersión y las interacciones partícula-partícula. Los concentrados lácteos de la presente invención, con un nivel de sólidos totales de 38 a 50 por ciento (en otros casos, de aproximadamente 40 a 50 por ciento y, en otros casos, de aproximadamente 45 a 50 por ciento de sólidos totales) presentan una velocidad de transmisión de fases de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 33 TpH medida de 0 a 5.000 segundos con una relación de azúcar total a sólidos lácteos totales de 1:1 a 3,5:1 (es decir, la Figura 3 que se describirá más ampliamente en la presente memoria). Los concentrados lácteos descritos en la presente memoria con un nivel de sólidos totales de aproximadamente 38 a aproximadamente 50 por ciento (en otros casos, de aproximadamente 40 a aproximadamente 50 por ciento y, en otros casos, de aproximadamente 45 a aproximadamente 50 por ciento de sólidos totales) pueden presentar una velocidad de transmisión de fases descendente con respecto a una relación eficaz de azúcar a proteína y grasa (es decir, la Figura 4 que se describirá más ampliamente en la presente memoria). Los concentrados lácteos de alto contenido en sólidos pueden presentar una velocidad de transmisión de fases de aproximadamente 10 TpH o inferior medida de 0 a 5.000 segundos (en algunos casos, de aproximadamente 4,5 ThP o inferior y, en otros casos, de aproximadamente 1,5 ThP o inferior) cuando los concentrados lácteos tienen de 20 a 30 por ciento de azúcar y una relación de proteína a sal tamponadora de 40 a 60.

Los líquidos lácteos concentrados se pueden utilizar para crear bebidas tanto calientes como frías, por ejemplo, mediante dilución. Las bebidas incluyen, aunque no de forma limitativa, café, té, bebidas de chocolate, bebidas de leche y lo similar. Son ejemplos adicionales el latte, el capuchino, el té chai y bebidas similares. Según un enfoque, los líquidos lácteos concentrados pueden ser adecuados para su uso con sistemas de bebida de un solo uso, según la demanda, y pueden ser proporcionados dentro de cápsulas, cartuchos, discos y lo similar para su utilización con dichos artículos. Los líquidos lácteos pueden también incluir sabores opcionales mezclados con ellos para proporcionar bebidas con sabor.

Los líquidos lácteos concentrados estables resultantes de la presente invención pueden tener niveles reducidos de proteína, niveles reducidos de lactosa, y cantidades aumentadas de grasa con respecto a la proteína mediante una adición de nata y, como se ha mencionado anteriormente, mayores niveles de azúcar en comparación con los sólidos lácteos totales para alcanzar la estabilidad con dichos niveles altos de sólidos totales. Los concentrados tienen una relación de proteína a grasa de 0,5 a 0,9. En algunas propuestas, los concentrados pueden tener una baja relación de proteína a grasa de aproximadamente 0,51 o inferior, una relación de proteína a grasa media de aproximadamente 0,51 a aproximadamente 0,70, o una relación de proteína a grasa alta de aproximadamente 0,71 o superior. Los concentrados pueden tener niveles reducidos de lactosa, la lactosa está comprendida de 0,25 a 2 por ciento en peso del concentrado y, en otros casos, de 0,5 a 1,5 por ciento. En general, debido a las cantidades relativas de azúcar, proteína, grasa y lactosa, los líquidos lácteos concentrados descritos de la presente memoria presentan perfiles de sabor a lácteo fresco mejorados prácticamente sin notas o sabores extraños incluso después de tratamientos térmicos de esterilización.

Los concentrados tienen de 38 a 50 por ciento de sólidos totales, en otras propuestas, de aproximadamente 40 a 50 por ciento de sólidos totales y, en otras propuestas, de aproximadamente 45 a 50 por ciento de sólidos totales. El concentrado puede también incluir, en algunas propuestas, un porcentaje de aproximadamente 11 por ciento, o menos, de proteína láctea total, aproximadamente 30 por ciento o menos de grasa (aproximadamente 15 por ciento o menos en algunas propuestas), de 20 a 30 por ciento de sacarosa y de 38 a 50 por ciento de sólidos totales. La grasa se puede suministrar a partir de la combinación de una base láctea líquida inicial y mediante la adición de nata. La adición de nata, si se utiliza, puede producirse en puntos específicos del procesamiento durante el proceso de concentración y de tratamiento térmico para formar líquidos lácteos concentrados que permanecen estables durante el procesamiento térmico y a lo largo de un período de validez prolongado. Por ejemplo, la adición de nata, en una propuesta, se produce tras la concentración de la base láctea líquida inicial, antes de la homogeneización, y antes de volver a añadir al proceso otros ingredientes cualesquiera. En algunos casos, se ha descubierto que la variación de la ubicación, cantidades, y/o la forma de adición de la nata puede dar lugar a concentrados que se pueden gelificar o separar después de la esterilización o después de un período de validez prolongado.

Los líquidos lácteos de la presente invención son generalmente resistentes a la gelificación, la floculación de grasa, y se cree que son resistentes a la gelificación, la floculación de grasa, la separación de fases, y/o el pardeamiento durante al menos aproximadamente 9 meses de almacenamiento en condiciones ambientales (de aproximadamente 21 °C a aproximadamente 24 °C [de aproximadamente 70 °F a aproximadamente 75 °F]). En particular, los líquidos lácteos concentrados preparados mediante los procesos y formulaciones que se describen muestran dicha estabilidad y sabores lácteos incluso cuando se exponen a un procesamiento térmico suficiente para obtener un valor de esterilización (Fo) de al menos 5 minutos, como se requiere para la esterilidad comercial y, nominalmente, de hasta aproximadamente 13,5 minutos.

En general, el líquido lácteo estable y organolépticamente agradable se forma mediante un proceso térmico y de concentración en etapas múltiples para conseguir un valor de esterilización, características de estabilidad del producto, y notas de sabor a lácteo deseadas disminuyendo el contenido de proteína, de forma opcional aumentando el contenido de grasa, aumentando el nivel de sacarosa, reduciendo la lactosa y logrando una velocidad de separación de fases altamente estable. Por ejemplo, el método comprende templar previamente, concentrar usando ultrafiltración con o sin diafiltración, mezclar nata opcional antes de la homogeneización, añadir estabilizadores y otros ingredientes después de la homogeneización, y esterilizar para proporcionar un tratamiento térmico global que produzca el líquido lácteo concentrado estable con un Fo de al menos aproximadamente 5, preferiblemente al menos aproximadamente 6,5 y, más preferiblemente, al menos aproximadamente 7,5.

El grado de esterilización o el valor de esterilización (Fo) se basa en el tiempo que el producto lácteo está sometido a temperaturas específicas, y es una culminación de todos los tratamientos térmicos que el producto experimenta durante el procesamiento. En consecuencia, se puede conseguir un valor de esterilización adecuado a través de una variedad de condiciones de procesamiento. De forma típica, la leche concentrada se esteriliza a un Fo de al menos aproximadamente 5 y, preferiblemente, a un valor mucho mayor (p. ej., aproximadamente 13 o superior).

El valor de esterilización para un proceso de esterilización se puede medir usando integración gráfica de datos tiempo-temperatura durante la curva de velocidad puntual de calentamiento más lenta de los alimentos durante el proceso térmico. Esta integración gráfica obtiene la letalidad total proporcionada al producto. Para calcular el tiempo de procesamiento necesario para conseguir un Fo deseado según el método gráfico, se necesita una curva de penetración de calor (es decir, una representación gráfica de la temperatura frente al tiempo) en la ubicación de calentamiento más lento del alimento. A continuación, las representaciones gráficas de calentamiento se subdividen en pequeños incrementos de tiempo, y la temperatura media aritmética de cada incremento de tiempo se calcula y se utiliza para determinar la letalidad (L) de cada temperatura media usando la fórmula:

L = 10(T-121)/z

En donde:

T = temperatura media aritmética para un pequeño incremento de tiempo en °C;

z = valor normalizado para el determinado microorganismo; y

L = letalidad de un microorganismo concreto a una temperatura T.

A continuación, el valor de letalidad calculado anteriormente usando cada pequeño incremento de tiempo se multiplica por el incremento de tiempo y, a continuación, se suma para obtener el valor de esterilización (F^o) usando la fórmula:

F0=(tn)(Ll) (tT2)(L2)+ (tT3)(L3) ...

En donde:

tn, tT² , ... = incremento de tiempo a la temperatura T1, T2, ...;

Li, L² , ... = valor de letalidad para el incremento de tiempo 1, incremento de tiempo 2, ...; y

Fo = valor de esterilización a 121 °C de un microorganismo.

En consecuencia, después de generar una curva de penetración, el valor de esterilización Fo del proceso se puede calcular convirtiendo la duración temporal del proceso a cualquier temperatura en un tiempo de proceso equivalente a una temperatura de referencia de 121 °C (250 °F). El cálculo del valor de esterilización se describe de forma general en Jay, 1998, “ High Temperature Food Preservation and Characteristics of Thermophilic Microorganisms” , en Modern Food Microbiology (D.R. Heldman, ed.), cap. 16, New York, Aspen Publishers.

Se cree que la estabilidad en retorta y la estabilidad durante el período de validez de los concentrados de alto contenido en sólidos descritos en la presente memoria son un efecto obtenido a partir de una combinación única de formulación y un efecto sinérgico o interconectado de diversos componentes de la formulación. Este efecto sinérgico o interconectado puede estar relacionado con y/o quedar evidenciado por los concentrados lácteos de alto contenido en sólidos mediante una velocidad de separación de fases muy lenta. En una propuesta, se cree que los concentrados lácteos con velocidades de separación de fases de 10 por ciento de transmisión por hora (TpH) o menos, medida de 0 a 5.000 segundos, en otros casos aproximadamente 4 por ciento de transmisión por hora (TpH) o menos y, en otros casos, aproximadamente 1,5 TpH o menos tras la concentración y el tratamiento en retorta son composiciones con una formulación de alto contenido en sólidos totales que tienen las sinergias deseadas e interrelaciones entre componentes de la formulación que presentan estabilidades aceptables durante el almacenamiento.

Volviendo a más detalles, la velocidad de separación de fases en términos de porcentaje de transmisión por hora (o TpH para simplificar) es una medida de un comportamiento de separación dependiente del tiempo del concentrado lácteo que tiene en cuenta las interacciones y/o sinergias de una amplia variedad de interacciones entre la formulación, la dispersión y las partículas. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que la velocidad de separación de fases puede estar relacionada con la distribución del tamaño de partículas del concentrado, la distribución de la densidad de partículas, interacciones complejas partícula-partícula, y/o la viscosidad de la solución con respecto a las fuerzas gravitacionales terrestres. Sin embargo las dispersiones concentradas, tales como los sistemas de leche concentrada se pueden separar según la relación de Stokes que rige el efecto de las fuerzas de arrastre sobre las partículas esféricas con una velocidad igual a (Ap*d2*g)/(18*r|) en la que Ap es la diferencia de densidad entre la partícula y el líquido, d es el diámetro de la partícula, g es la constante de gravitación, y q es la viscosidad del disolvente. Se cree que la estabilidad y las velocidades de separación de fases de los líquidos lácteos altamente concentrados de la presente invención (es decir, de 38 a 50 por ciento de sólidos totales con un nivel de 20 a 30 por ciento de azúcar en las relaciones descritas en la presente memoria) se ven afectadas adicionalmente por interacciones complejas partícula-partícula que limitan y ralentizan la velocidad de separación más allá de lo que cabría esperar normalmente debido a la ley de gravedad y de Stokes. La velocidad de separación de fases, tal como lo demuestra la TpH, tiene en cuenta los efectos sinérgicos de diversos parámetros de fluido, así como interacciones complejas partícula-partícula para identificar concentrados altamente estables que tienen velocidades de separación de fases muy lentas cuando se encuentran a los niveles altos de sólidos totales descritos en la presente memoria.

Según un planteamiento, la velocidad de separación de fases puede medirse en un LumiSizer (LUM GmbH, Berlín, Alemania) que mide el porcentaje de transmisión (% T) de luz del infrarrojo cercano a lo largo de la longitud de la muestra, mientras la muestra es centrifugada (hasta 2.350 veces la gravedad de la tierra). Mientras se está centrifugando, la partícula en la muestra puede acumularse tanto en la parte superior (separación de emulsión) como en la inferior (gránulo) en función de sus densidades, lo que es detectable por un % T decreciente (es decir, más opaca) en la parte superior e inferior de la muestra. Además, también puede haber un aumento en % T (es decir, aclarado) en la región entre la parte superior y el fondo debido al agotamiento de la partícula. Integrando el % T de la muestra de arriba hacia abajo, se puede determinar la velocidad o perfil de separación global durante el tiempo de centrifugación representando el % T integrado frente al tiempo.

En una propuesta, la prueba del LumiSizer se puede realizar añadiendo aproximadamente 350 pl de muestra (sin dilución) a las cubetas (proporcionadas por LUM GmbH) y colocadas en el portamuestras. Las muestras se centrifugan a continuación durante aproximadamente 44.000 segundos a aproximadamente 25 °C a aproximadamente 4.000 rpm (velocidad máxima a 2.350 * gravedad de la Tierra) mientras se adquieren datos de % de transmisión (% T) cada 3 minutos. Al final del ciclo, se analizan los perfiles de separación (representados como %T integrado frente al tiempo) para cada muestra en términos de sus respectivas velocidades de separación inicial. En general, las velocidades de separación iniciales de TpH se pueden medir de 0 a 5.000 segundos, de 0 a 10.000 segundos y/o de 5.000 a 10.000 segundos. Más adelante, como Ejemplo 3, se adjunta una ilustración de los perfiles de separación del LumiSizer y la TpH. La Figura 2 muestra una gráfica de LumiSizer ilustrativa de diversos concentrados ilustrativos. Como se utiliza en la presente memoria, la velocidad de separación de transmisión de fases o TpH es la pendiente de la parte lineal inicial de la curva de velocidad de separación medida entre 0 y 5.000 segundos.

Sin pretender imponer ninguna teoría, la separación de partículas en los líquidos lácteos concentrados de la presente invención puede producirse en fases, por ejemplo, una fase más lenta inicial seguida de una fase de separación más rápida que culmina en una fase final donde no se produce ningún cambio adicional en el valor %T integrado. La fase inicial es típicamente más lenta, lo que se cree es debido al efecto de interacciones partícula-partícula que limitan la velocidad de separación de dispersiones de leche concentrada. Se cree que esta fase inicial de separación es la más relevante para el comportamiento de separación de dispersiones altamente concentradas a lo largo del período de validez. A lo largo del tiempo, a medida que las partículas comienzan a acumularse en la parte superior e inferior, la concentración de la partícula que interviene comienza a disminuir, acelerando por lo tanto la velocidad de separación y de ahí la posterior y más rápida separación de fases.

Teniendo en cuenta el comportamiento de sedimentación global, se cree que los valores iniciales de pendiente de %T con respecto al tiempo son relevantes para la estabilidad. Sin pretender imponer ninguna teoría, dentro de una determinada formulación de composición, valores de pendiente decrecientes indican que hay una mayor barrera a la separación y, por lo tanto, mayor estabilidad que con valores de pendiente mayores. La duración de esta fase inicial como parte del comportamiento de estabilidad también puede ser una propiedad importante. Sin pretender imponer ninguna teoría, una fase inicial prolongada sugiere una dispersión más estable y, por el contrario, una fase inicial más corta sugiere una dispersión menos estable.

Para que los concentrados con 38 a 50 por ciento de sólidos totales permanezcan estables, se cree que deben incluir una cantidad eficaz de azúcar total con respecto a la cantidad de sólidos lácteos totales. Dichos concentrados de alto contenido en sólidos incluyen una relación de azúcar total a sólidos lácteos totales que varía de 1:1 a 3,5:1 y una velocidad de separación de transmisión de fases de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 33 TpH, medida de 0 a 5.000 segundos, según el método descrito en la presente memoria. Dentro de esta relación, los concentrados con el mismo nivel de sólidos lácteos pueden presentar una velocidad de separación decreciente a medida que aumenta la cantidad de azúcar con respecto a los sólidos lácteos. En otro enfoque, los concentrados con tales niveles altos de sólidos totales permanecen estables si presentan una relación compleja entre el azúcar, la proteína y los niveles de grasa obtenidos por una relación de la cantidad de azúcar con respecto a una relación de proteína a grasa. Por ejemplo, los concentrados de alto contenido en sólidos estables presentan una velocidad de transmisión de fases (o dentro de /- 10 por ciento de la TpH) caracterizada por la fórmula TpH = -0, 0017 relación2 - 1,0259 relación -12,951, donde la relación es azúcar/(proteína a grasa).

Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que determinados niveles de azúcar con respecto a los sólidos lácteos, proteína y/o grasa contribuyen a la estabilidad de los concentrados lácteos de alto contenido en sólidos de la presente invención. Como se utiliza en la presente memoria, el azúcar es sacarosa. También se describen en la presente memoria otros azúcares o alcoholes o polioles de azúcar adicionales tales como, aunque no de forma limitativa, fructosa, sorbitol, xilitol, eritritol o combinaciones de estos que se pueden usar en su totalidad o en sustitución parcial de la sacarosa. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que el azúcar en combinación con los otros componentes de la concentración inhibe o reduce la agregación de las proteínas lácteas mediante el remplazo del agua de la superficie proteica y la formación de puentes de hidrógeno más estables que disminuyen las interacciones proteína-proteína. De forma adicional, el azúcar, que se disuelve en el concentrado, puede proporcionar un medio más viscoso para reducir las velocidades de separación de fases.

Los concentrados de la presente invención también pueden tener una recuperación de bebida superior a aproximadamente 90 por ciento. La recuperación de bebida es una medición de la concentración de líquido lácteo suministrado desde el concentrado después de la dilución obtenida determinando la cantidad de contenido en sólidos suministrada con respecto a los sólidos originales en el concentrado. Según una propuesta, la recuperación de bebida se determina midiendo la cantidad de pérdida de sólidos después de la “ preparación de la bebida” o dilución de un concentrado contenido en un cartucho diseñado para una máquina de preparación de bebidas de un solo consumo según la necesidad, tal como una máquina de preparación de bebidas Tassimo. Después de la preparación de la bebida, se determina la pérdida de sólidos midiendo el peso residual y el porcentaje de sólidos del concentrado que permanece en el cartucho con relación al peso y el nivel de sólidos del concentrado original. La recuperación del filtrado es 100 menos la pérdida de sólidos. Los concentrados de alto contenido en sólidos de la presente invención no solo son altamente estables, como pone de manifiesto la velocidad de separación de fases muy lenta, sino que tienen también una recuperación de infusión superior al 90 por ciento en peso.

Volviendo a más detalles del concentrado, los concentrados de alto contenido en sólidos de la presente invención tienen de aproximadamente 40 a 50 por ciento de sólidos totales y permanecen no obstante estables después del tratamiento en retorta y después de experimentar un período de validez de aproximadamente 9 meses o más. En un enfoque, los concentrados tienen una o más de las características mostradas en la siguiente tabla. Si no se añade nata a los concentrados, entonces el intervalo de proteína láctea puede ser de aproximadamente 6 a aproximadamente 11 por ciento y el intervalo de sólidos lácteos es de aproximadamente 10 a 26 por ciento.

Tabla de concentrados estables de alto contenido en sólidos

Volviendo a más detalles del proceso de concentración, la Figura 1 ilustra un método general del presente proceso de concentración para obtener un concentrado de alto contenido en sólidos en el que se emplea un contenido de sacarosa mayor, niveles reducidos de proteína y (en algunos casos) adiciones específicas de nata para lograr un líquido lácteo concentrado estable que tiene notas de lácteo potenciadas, una velocidad de separación de fases altamente estable y/o una alta velocidad de recuperación de bebida. En este proceso ilustrativo, se proporciona una base láctea líquida, que se puede homogeneizar de manera opcional, y después se precalienta a una temperatura y durante un tiempo eficaz para reducir la proteína soluble (determinada mediante la proteína soluble a pH 4,6). El líquido lácteo precalentado se concentra a continuación al nivel deseado, de 30 a 50 por ciento de sólidos totales usando técnicas de tipo ultrafiltración, solas o combinadas con técnicas de diafiltración. Si la ultrafiltración se combina con la diafiltración, la diafiltración se lleva a cabo preferiblemente durante o después de la ultrafiltración. Después de la etapa de concentración, se mezcla una cantidad de nata opcional con el líquido lácteo concentrado para formar un líquido lácteo concentrado enriquecido en nata.

A continuación, el líquido lácteo concentrado (opcionalmente enriquecido con nata) se homogeneiza a continuación como fluido combinado para formar un líquido lácteo enriquecido en nata homogeneizado. En este momento después de la homogeneización, se pueden mezclar una cantidad eficaz de un estabilizador y otros aditivos reintroducidos (incluido el azúcar) con el líquido lácteo concentrado enriquecido en nata homogeneizado para formar un líquido lácteo enriquecido en nata estabilizado. El líquido lácteo enriquecido en nata estabilizado se puede normalizar de forma opcional, si se desea, antes del envasado. Después de la adición del estabilizador, el líquido se envasa y esteriliza preferiblemente en un tiempo y temperatura suficientes para alcanzar un Fo superior a aproximadamente 5. Después de la esterilización, el líquido lácteo concentrado estable resultante preferiblemente incluye aproximadamente 11 por ciento o menos de proteína total (en algunos casos, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 por ciento de proteína), aproximadamente 30 por ciento o menos de grasa total (en algunos casos, de aproximadamente 9 a aproximadamente 15 por ciento de grasa total) y de 0,25 a 2 por ciento de lactosa. Las composiciones tienen una relación de proteína a grasa de 0,5 a 0,9. En algunos casos, que no son según la presente invención, el líquido lácteo puede tener hasta aproximadamente 2,5 veces más de grasa que de proteína.

Los estabilizadores o sales tamponantes y otros auxiliares adicionales se pueden mezclar después con el líquido lácteo enriquecido en nata homogeneizado. Tal como se describe con más detalle a continuación, se puede mezclar al menos una mezcla de estabilizadores/sales tamponadoras (tales como, por ejemplo, de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,6 por ciento de estabilizador, incluyendo de aproximadamente 50 a aproximadamente 25 por ciento de fosfato disódico y de aproximadamente 50 a aproximadamente 75 por ciento de fosfato monosódico), al menos un potenciador de la sensación en boca (por ejemplo, de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 0,6 por ciento de cloruro de sodio) y aditivos opcionales (por ejemplo, de aproximadamente 0,04 a aproximadamente 0,1 por ciento de saborizante) con el líquido lácteo enriquecido en nata homogeneizado.

Los concentrados de la presente invención pueden carecer de cantidades significativas de determinados almidones, gomas y emulsionantes. Por ejemplo, los líquidos lácteos concentrados estables de la presente invención están preferiblemente prácticamente exentos de almidones, gomas, y otros emulsionantes, tales como carragenano, monoglicéridos, polialdosas (10-1-O o 10-1-CC, Lonza, Inc.), glicospersas (S-20 o O-20, Lonza, Inc.), lecitina, suero de mantequilla, caseinato de sodio, hexametafosfato de sodio y lo similar. Como se utiliza en la presente memoria, prácticamente exento de y sin incluir cantidades significativas significa menos de aproximadamente 0,5 por ciento, en algunos casos, menos de aproximadamente 0,1 por ciento y, en otros casos, menos de aproximadamente 0,05 por ciento de cada uno o de la combinación de los almidones, gomas y/o emulsionantes mencionados anteriormente.

El producto resultante puede entonces envasarse y esterilizarse (p. ej., en una retorta) para alcanzar un Fo de al menos 5 y proporcionar el líquido lácteo concentrado estable deseado mediante calentamiento, en una propuesta, a temperaturas de entre aproximadamente 121 °C y aproximadamente 123 °C (de aproximadamente 250 y aproximadamente 254 °F) durante un período de aproximadamente 5 a aproximadamente 8,5 minutos. En un enfoque, el líquido lácteo concentrado estable resultante tiene una composición de menos de aproximadamente 11 por ciento de proteína (en algunos casos, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 por ciento de proteína), aproximadamente 30 por ciento o menos de grasa (en algunos casos, de aproximadamente 9 a aproximadamente 15 por ciento de grasa), de 0,25 a 2 por ciento de lactosa, y de 38 a 50 por ciento de sólidos totales. En algunas formas descritas en la presente memoria, el producto resultante puede también tener una relación de proteína a grasa de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 0,75. La grasa del líquido lácteo concentrado estable se puede suministrar desde la combinación de la grasa proporcionada en la base láctea líquida inicial, que se puede someter o no someter a ultrafiltración, y también de la grasa proporcionada en la adición de nata opcional, que no se somete a ultrafiltración o prehomogeneización.

En algunas propuestas, los concentrados lácteos que tenían un total de sólidos de 38 a 50 por ciento con una relación de proteína a grasa de aproximadamente 0,72, de 20 a 30 por ciento de azúcar, una mezcla 50/50 de fosfato monosódico (MSP) y fosfato disódico (DSP), y una relación de proteína a sal tamponadora (MSP+DSP) de 40 a 60 eran fluidos tras el proceso en retorta y tenían una velocidad de separación de fases muy lenta de aproximadamente 10 TpH o menos medida de 0 a 5.000 segundos, en algunos casos, aproximadamente 4,5 TpH o menos y, en otros casos, de aproximadamente 1,5 TpH o menos, lo que concuerda con una dispersión muy estable. Por otra parte, si la relación de proteína a sal tamponadora se reduce por debajo de 40 o se aumenta por encima de 60, si bien la muestra puede ser aceptable y fluida inmediatamente después del tratamiento en retorta, dichas muestras presentaban una baja estabilidad durante su período de validez.

Para los fines del presente documento, “ proteína sérica” se refiere generalmente al contenido de proteína del plasma lácteo diferente de la caseína (es decir, la proteína sérica se refiere generalmente al contenido de proteínas de lactosuero). “ Plasma de leche” generalmente se refiere a la parte de la leche cruda que queda tras eliminar el contenido de grasa. “ Caseína” generalmente abarca la caseína per se (es decir, caseína ácida) o sus sales hidrosolubles, como los caseinatos (p. ej., caseinatos de calcio, sodio, o potasio, y combinaciones de los mismos). Las cantidades de caseína y los porcentajes descritos en el presente documento se notifican basándose en la cantidad total presente de caseína y caseinato (excluyendo las cantidades de cationes metálicos de las mismas). Por lo general, la caseína se refiere a cualquiera, o a todas, las fosfoproteínas de la leche, y a las mezclas de cualquiera de las mismas. Una característica importante de la caseína es que forma micelas en la leche natural. Se han identificado muchos componentes de la caseína entre los que se incluyen, aunque no de forma limitativa, la caseína a (incluida la caseína as¹ y la caseína as²), la caseína p, la caseína y, la caseína k y sus variantes genéticas.

Leche con un “ contenido reducido en grasa” significa generalmente leche con un contenido de 2 por ciento de grasa. Leche con un “ contenido bajo en grasa” significa generalmente leche con un contenido de 1 por ciento de grasa. “ Leche exenta de grasa” o “ leche desnatada” significan ambas generalmente leche con menos de aproximadamente 0,2 por ciento de grasa. “ Leche entera” significa generalmente leche con no menos de aproximadamente 3,25 por ciento de grasa, y puede estar estandarizada o no estandarizada. “ Mantequilla de leche” significa generalmente el producto residual remanente una vez que la leche o la nata se ha convertido en mantequilla y contiene no menos de aproximadamente 3,25 por ciento de grasa. “ Leche cruda” significa generalmente leche que aún no se ha procesado térmicamente. La leche o productos lácteos utilizados en los procesos de la presente invención se pueden normalizar o no normalizar. La leche preferida se obtiene de vacas; sin embargo, si se desea, se puede usar leche de otros mamíferos adecuada para el consumo humano. “ Nata” significa generalmente una crema dulce, que es una crema o grasa obtenida de la separación de la leche entera. Las natas preferidas usadas en el presente documento tienen un contenido de grasa de aproximadamente 32 a aproximadamente 42 por ciento, de aproximadamente 3 a aproximadamente 5 por ciento de lactosa, y menos de aproximadamente 2 por ciento de proteína.

“ Período de validez” o “ estable de larga duración” significa el período de tiempo en el que un producto lácteo se puede almacenar a una temperatura de aproximadamente 21 °C a aproximadamente 24 °C (de aproximadamente 70 °F a aproximadamente 75 °F) sin desarrollar un aroma, aspecto, sabor, consistencia, sensación en boca o separación de fases visible objetables. Además, un producto lácteo organolépticamente aceptable con un período de validez dado no tendrá ningún olor desagradable, ningún sabor extraño y (en algunas propuestas) no presentará ninguna coloración marrón. “ Estable” o “ estable de larga duración” significa que el producto lácteo, en un momento dado, no tiene características organolépticas objetables como se ha definido anteriormente y es organolépticamente aceptable. Estable o estable de larga duración significa también una Recuperación de bebida de al menos aproximadamente 90 por ciento. La Recuperación de bebida es una medida de los sólidos lácteos que se recuperan en un vaso, en comparación con los sólidos lácteos iniciales, cuando se reconstituye en condiciones ambientales. Para los fines del presente documento, la Recuperación de bebida se midió en una máquina de preparación de bebidas Tassimo y una cápsula de nata Tassimo convencional (Kraft Foods).

“ Sólidos lácteos totales” o “ sólidos totales” se refiere al contenido total de grasa y de solid-not-fat (sólidos no grasos - SNF). “ SNF” se refiere de forma general al peso total de proteína, lactosa, minerales, ácidos, enzimas y vitaminas.

Esencialmente, se puede usar en el presente método cualquier base láctea líquida. Preferiblemente, la base láctea líquida se origina de cualquier ganado productor de leche cuya leche sea útil como fuente de alimento humano. Dicho ganado incluye, como ejemplo no limitante, vacas, búfalos, otros rumiantes, cabras, ovejas y similares. Por lo general, se prefiere la leche de vaca como material inicial. La leche usada puede ser leche entera, leche con bajo contenido en grasa o leche desnatada. Como el proceso tiene por objetivo un líquido lácteo estable concentrado que tiene un mayor contenido de grasa, se prefiere comenzar con leche entera; sin embargo, la fuente láctea inicial también puede ser leche desnatada o baja en grasa o nata según sea necesario para una determinada aplicación con más o menos adiciones de nata según sea necesario para obtener los valores de grasa deseados.

La leche de vaca contiene lactosa, grasa, proteína, minerales y agua, así como cantidades menores de ácidos, enzimas, gases y vitaminas. Aunque muchos factores pueden afectar la composición de la leche de vaca cruda, de forma general esta contiene de aproximadamente 11 a aproximadamente 15 por ciento de sólidos totales, de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 por ciento de grasa láctea, de aproximadamente 3 a aproximadamente 4 por ciento de proteína, de aproximadamente 4 a aproximadamente 5 por ciento de lactosa, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 por ciento de minerales, y de aproximadamente 85 a aproximadamente 89 por ciento de agua. Aunque la leche contiene muchos tipos de proteínas, por lo general se pueden agrupar en las dos categorías generales: proteínas de caseína y proteínas séricas. Los minerales, también conocidos como sales lácteas o cenizas, incluyen por lo general, como componentes principales, calcio, sodio, potasio, y magnesio; estos cationes pueden combinarse con fosfatos, cloruros y citratos de la leche. La grasa láctea está comprendida principalmente por triglicéridos y cantidades menores de otros lípidos diferentes. La lactosa, o azúcar de la leche, (4-O-p-D-galactopiranosil-D-glucosa) es un disacárido reducible presente en la leche cruda.

Para analizar más detalladamente el proceso, cada etapa de proceso se describirá con más detalle. Para comenzar, la base láctea líquida, que es preferiblemente leche entera, se puede templar o calentar previamente como una etapa opcional. El precalentamiento se puede llevar a cabo mediante cualquier método o equipo conocido en la técnica (tal como, por ejemplo, reactores con camisa, intercambiadores de calor y similares) para conseguir las temperaturas deseadas. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que el templado previo reticula inicialmente el lactosuero o las proteínas de lactosuero con las micelas de caseína presentes en la leche; probablemente la mayor parte de la reticulación tendrá lugar en las superficies exteriores de las micelas. Dicha reticulación reducirá la cantidad de proteína soluble. De nuevo, sin pretender imponer ninguna teoría, el templado previo también puede permitir que las proteínas del lactosuero interactúen covalentemente y/o hidrófobamente con las micelas y, especialmente, con las superficies exteriores de las micelas. De nuevo, sin pretender imponer ninguna teoría, se cree además que estas interacciones generalmente logran al menos dos efectos. Primero, la interacción elimina muchas de las proteínas del lactosuero de la solución; este efecto puede ser importante porque las proteínas séricas son muy reactivas a altas temperaturas, tales como las experimentadas durante la esterilización. En segundo lugar, a medida que las micelas de caseína se recubren con proteínas de suero o de lactosuero, las interacciones caseína-caseína deberían reducirse y/o minimizarse; este efecto debería reducir la tendencia a la formación de los geles de leche térmicamente inducidos.

Tal como se indica, la reticulación durante el precalentamiento disminuye la cantidad de proteína soluble. La cantidad de proteína soluble se puede determinar por precipitación ácida seguido de cromatografía líquida acoplada con un detector UV (LC-UV). Se realiza una comparación entre las muestras precalentadas o procesadas térmicamente y las muestras no tratadas térmicamente para cuantificar las fracciones de proteína soluble. La reducción en la proteína soluble a pH 4,6 deberá ser como mínimo de aproximadamente 70 por ciento, preferiblemente aproximadamente 70 a aproximadamente 100 por ciento, y más preferiblemente de aproximadamente 70 a aproximadamente 90 por ciento. Las reducciones en la proteína soluble se miden como proteína soluble a pH 4,6, que es preferiblemente un método específico para la cuantificación de las proteínas séricas a-lactoalbúmina y p-lactoglobulina, según las metodologías publicadas en J. Agric. Food Chem. 1996, 44, 3955-3959 e Int. J. Food Sci. Tech. 2000, 35, 193-200.

El tiempo y la temperatura de la etapa de precalentamiento deberá ser suficiente para obtener la reducción deseada en la proteína soluble a pH 4,6, manteniendo a la vez la estabilidad deseada del producto de leche líquida durante la esterilización y el posterior almacenamiento. Por supuesto, otros parámetros además de las condiciones de precalentamiento, pueden afectar a la estabilidad durante la esterilización y el posterior almacenamiento.

En un enfoque, el templado o calentamiento previo del líquido lácteo, si se usa, se lleva a cabo por lo general a al menos aproximadamente 60 °C durante al menos aproximadamente 30 segundos para formar un líquido lácteo precalentado que tiene niveles reducidos de proteína soluble a pH 4,6. En otras propuestas, el templado previo se realiza de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 100 °C durante aproximadamente de 0,5 a aproximadamente 20 minutos. Incluso en otras propuestas, el templado previo se realiza de aproximadamente 85 a aproximadamente 95 °C durante aproximadamente 6 minutos. También se pueden usar otras condiciones de templado previo siempre que se consiga el grado deseado de reticulación (medida por lo general mediante una reducción de la proteína soluble a pH 4,6) y la estabilidad deseada para el producto final. Por supuesto, se pueden usar otras condiciones de precalentamiento siempre que se consiga la estabilidad deseada. Por ejemplo, se puede usar un proceso en dos etapas que comprende una primera etapa de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 100 °C durante aproximadamente de 2 a aproximadamente 6 minutos seguida por una segunda etapa de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 130 °C durante aproximadamente de 1 a aproximadamente 60 segundos.

Tras la etapa de templado previo opcional, el líquido lácteo se concentra hasta el nivel de sólidos total deseado para formar un retentado de líquido lácteo concentrado. La concentración se puede completar mediante ultrafiltración con o sin diafiltración. Para los fines de los métodos de la presente memoria, se considera que la ultrafiltración incluye otros métodos de concentración mediante membrana tal como microfiltración y nanofiltración. Se encontrarán ejemplos de métodos adecuados que implican microfiltración, ultrafiltración y diafiltración para concentrar un líquido lácteo en el documento de publicación de patente de EE. UU. n.° 2004/0067296 A1 (8 de abril de 2004), concedida a Loh.

En una propuesta, se prefiere concentrar el líquido lácteo hasta un contenido en sólidos total de hasta aproximadamente 31 por ciento, un nivel de proteína de aproximadamente 9 a aproximadamente 16 por ciento, un nivel de grasa de aproximadamente 11 a aproximadamente 19 por ciento y un nivel de lactosa de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1,5 por ciento (antes de la reintroducción de aditivos). Mediante la ultrafiltración, se elimina una cantidad significativa (generalmente al menos aproximadamente 40 por ciento y más preferiblemente al menos aproximadamente 95 por ciento) de la lactosa y los minerales durante la etapa de concentración.

La etapa de concentración se lleva a cabo usando ultrafiltración, preferiblemente con diafiltración, usando un tamaño de poro de membrana lo suficientemente grande para permitir que una parte de la lactosa y los minerales atraviesen los poros con agua como permeato, mientras que el retentato incluye esencialmente toda la proteína y el contenido de grasa. Por ejemplo, la base de leche entera preferida se puede someter a un tratamiento de separación por membrana para separar un “ retentado” enriquecido en proteína de un permeado enriquecido en lactosa. Sin embargo, el tipo de leche procesada de acuerdo con los métodos de la presente memoria no está especialmente limitado y puede incluir también, por ejemplo, leche desnatada, leche con bajo contenido en grasa, leche de mantequilla y sus combinaciones.

En un enfoque, la filtración por membrana puede incluir un corte de pesos moleculares (PM) de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 20.000 Dalton usando una membrana de tipo polisulfona porosa y lo similar, una presión aplicada de aproximadamente 35 a aproximadamente 65 psig, y una temperatura de procesamiento de aproximadamente 123 °F a aproximadamente 140 °F (de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 60 °C). En una realización, la lactosa y los minerales se distribuyen uniformemente a través de la membrana y pasan a través de la membrana en una relación de separación de aproximadamente 50 por ciento, y aproximadamente 100 por ciento de la grasa y la proteína quedan retenidas en el retentado. La diafiltración sirve para mantener la concentración de lactosa en el retentato por debajo de aproximadamente 4 por ciento.

En algunos casos, se puede mezclar una cantidad de nata con el retentado de líquido lácteo para aumentar el contenido de grasa y formar un líquido lácteo concentrado enriquecido en nata. En un enfoque, de aproximadamente 3 a aproximadamente 57 por ciento de nata se mezcla con el retentato de líquido lácteo concentrado para aumentar el contenido de grasa. En una propuesta, la nata es una nata dulce con un contenido de grasa total de aproximadamente 32 a aproximadamente 42 por ciento pero también se pueden usar otros tipos de nata en función de la disponibilidad.

Los sólidos totales pueden constituir hasta aproximadamente 50 por ciento cuando la base láctea líquida inicial es leche entera y se añade de aproximadamente 3 a aproximadamente 34 por ciento de nata y de 20 a 30 por ciento de azúcar al retentado líquido lácteo concentrado. De forma opcional, si la base láctea líquida inicial es leche desnatada, entonces se añade de aproximadamente 34 a aproximadamente 57 por ciento de nata al retentado líquido lácteo concentrado junto con una cantidad de 20 a 30 por ciento de azúcar. Si la base láctea líquida inicial es leche al 2 %, entonces se añade al retentado de líquido lácteo concentrado de aproximadamente 20 a aproximadamente 46 por ciento de nata junto con una cantidad de 20 a 30 por ciento de azúcar. En cada caso, la nata y el azúcar opcionales se añaden en cantidades específicas para conseguir las proporciones y relaciones eficaces descritas en la presente memoria para conseguir estabilidad en dichos productos lácteos altamente concentrados.

Como se ha mencionado anteriormente, si se añade nata, se ha descubierto que el momento de adición de la nata puede influir en la estabilidad del líquido lácteo concentrado resultante tras la esterilización. En una propuesta, la cantidad de nata se puede mezclar con el líquido lácteo después de la concentración y antes de la homogeneización y también antes de la adición de los estabilizadores e ingredientes reintroducidos opcionales. En general, se ha descubierto que otros momentos de adición de la nata, tales como antes de la concentración o después de la homogeneización, dan lugar a concentrados gelificados y separados después de la esterilización.

Al añadir la crema antes de la etapa de concentración (tal como antes del precalentamiento), entonces la crema se sometería a la ultrafiltración por membrana junto con la base láctea líquida. De esta forma, la ultrafiltración probablemente eliminaría los minerales y el resto de azúcares naturales de la nata.

En algunas propuestas, la nata puede no ser previamente homogeneizada antes de mezclarla con el retentado líquido lácteo concentrado, sino que simplemente se añade en su estado natural. En algunos casos, la homogeneización previa de la nata puede dar lugar a bebidas concentradas que se gelificaban o se separaban en dos o más fases al ser tratadas en retortas. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que la homogeneización previa de la nata produce una emulsión menos estable debido a que la nata generalmente tiene un nivel de proteínas insuficiente para emulsionar adicionalmente o reducir la distribución de tamaños de gotículas de grasa de nata nativas. Por ejemplo, se cree que hay una mayor probabilidad de producir flóculos de gotículas de grasa que puede aumentar la velocidad de separación de fase y/o gelificación en autoclave en el producto final cuando la nata se prehomogeniza en primer lugar. Por tanto, es preferible reducir el tamaño de las gotículas de grasa de la nata después de su adición al retentato, donde hay una abundancia de proteína para su homogeneización.

Tras la concentración y el enfriamiento opcional, el líquido lácteo concentrado enriquecido en nata se homogeneiza como un único fluido para formar un líquido lácteo enriquecido en nata homogeneizado. En un enfoque, la homogeneización se puede llevar a cabo en una o múltiples etapas. Por ejemplo, en un enfoque no limitativo, se puede llevar a cabo una primera etapa de homogeneización a una presión de aproximadamente 10 MPa a 14 MPa (de aproximadamente 1.500 a aproximadamente 2.000 psi) y una segunda etapa a una presión de aproximadamente 689 kPa a 2 MPa (de aproximadamente 100 a aproximadamente 300 psi) en un homogeneizador industrial estándar. El homogenado puede refrigerarse si no se conduce inmediatamente a una operación de envasado. Por ejemplo, el homogenado puede refrigerarse a medida que fluye a través de una sección de regeneración y refrigeración de un termocambiador de placas de un homogeneizador estándar. Sin desear quedar limitado por la teoría, se cree que las condiciones de homogeneización más elevadas no dan como resultado bebidas aceptables porque los homogenados de presión más alta por lo general tendrán números mayores de partículas más pequeñas que conducirá a una mayor probabilidad de gelificación debido a una mayor frecuencia de colisión y posterior reunión de las gotículas.

Tal como se describe anteriormente, para obtener un concentrado estable, la nata se añade preferiblemente antes de la etapa de homogeneización. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que la grasa añadida suministrada por la nata se debe homogeneizar para producir una partícula de grasa para sobrevivir al proceso de esterilización, así como un período de validez prolongado. Tal como se ha indicado anteriormente, se prefiere que la nata no se prehomogenice antes de añadirse al retentato, pero se prefiere que la nata se someta a homogeneización junto con el retentato con el fin de mejorar la estabilidad del producto final. Por ejemplo, se cree que la homogeneización no solamente reduce la distribución por tamaños de las gotículas de grasa de la nata para retrasar cualquier separación posterior al autoclave, pero probablemente también reviste cada gotícula de grasa con una interfase de proteína que permitirá que las gotículas de grasa se comporten de una forma más uniforme o consistente con los aditivos y condiciones posteriores del autoclave. Además, la homogeneización de la nata en el retentato, donde hay abundancia de proteínas emulsionantes, producirá gotículas de grasa individuales con una floculación mínima. Una proteína insuficiente da como resultado una mayor tendencia a producir gotículas floculadas. Las gotículas floculadas son más propensas a acelerar la separación de fases y la formación de gel durante o después de las condiciones de retorta.

Tras la homogeneización, se pueden añadir cantidades eficaces de un estabilizador al líquido lácteo enriquecido en nata homogeneizado. El estabilizador puede ser un agente caotrópico, un tampón de unión a calcio, u otro estabilizador que se una eficazmente al calcio, para evitar la gelificación o la separación del líquido lácteo concentrado durante el almacenamiento. Sin desear quedar limitado por la teoría y como se detalla en la publicación US-2004/0067296 A1 (8 de abril de 2004), se cree que el estabilizador que se une al calcio evita la gelificación o la separación del líquido lácteo durante cualquier almacenamiento antes de la posterior esterilización. En general, se puede usar cualquier tampón o agente caotrópico que se una al calcio. Los ejemplos de tampones de unión a calcio, estabilizadores, y agentes caotrópicos incluyen tampones de citrato y fosfato, tal como fosfato monosódico, fosfato disódico, fosfato dipotásico, citrato disódico, citrato trisódico, EDTA, y similares así como sus mezclas.

Una sal tamponante o estabilizador preferidos es una mezcla de fosfato monosódico y fosfato disódico. Una cantidad eficaz de esta mezcla de estabilizador depende de forma general del líquido lácteo específico usado como material de partida, la concentración deseada, las cantidades de nata añadida, y la capacidad de unión al calcio de los estabilizadores específicos utilizados. Sin embargo, en general, para el líquido lácteo concentrado enriquecido con nata, de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,6 por ciento de estabilizador que incluye de aproximadamente 25 a aproximadamente 50 por ciento de fosfato monosódico y de aproximadamente 75 a aproximadamente 50 por ciento de fosfato disódico son estabilizadores eficaces para la nata enriquecida y el líquido lácteo concentrado. En un enfoque, la relación entre el fosfato monosódico al fosfato disódico está en un intervalo de aproximadamente 50:50 a aproximadamente 75:25 para formar un concentrado estable. Con la leche entera ultrafiltrada y las adiciones de nata, las relaciones de estabilizador fuera de este intervalo forman por lo general concentrados gelificados o separados después de la esterilización.

Otros ingredientes opcionales también pueden incluir productos auxiliares. En un enfoque, también se pueden añadir potenciadores de la sensación en boca, sabores y otros aditivos si es necesario para una determinada aplicación. Se añade de 20 a 30 por ciento de azúcar para conseguir las proporciones y relaciones explicadas anteriormente para lograr estabilidad. El azúcar se puede añadir después de la homogeneización, pero también se puede añadir antes de la homogeneización si es necesario para una determinada aplicación.

En otro caso, los potenciadores de la sensación en boca incluyen cloruro de sodio, cloruro de potasio, sulfato de sodio y mezclas de estos. Los potenciadores de la sensación en boca preferidos incluyen cloruro de sodio y cloruro de potasio, así como mezclas de los mismos; el cloruro de sodio es el potenciador de la sensación en boca más preferido. Se pueden añadir sabores y otros aditivos tales como azúcar, edulcorantes (naturales y/o artificiales), emulsionantes, imitadores de grasa, maltodextrina, fibras, almidones, gomas y sabores naturales y artificiales cultivados y tratados con enzimas o extractos de sabores, siempre que no influyan de manera significativa y negativa en la estabilidad. En algunas propuestas, los edulcorantes pueden incluir edulcorantes naturales y/o artificiales de alta intensidad y/o mezclas de dichos edulcorantes con sacarosa. Los edulcorantes de alta intensidad naturales adecuados pueden ser estevia, glucósidos de esteviol, esteviósido y/o rebaudiósido y lo similar, así como cualquier mezcla o variaciones de estos. Los edulcorantes de alta intensidad artificiales adecuados pueden incluir sucralosa (tal como los edulcorantes de tipo Splenda). En algunos casos, estos edulcorantes de alta intensidad, cuando se mezclan con sacarosa, muestran estabilidad en retorta.

Después de la concentración y el enfriamiento opcional, el líquido lácteo se mezcla a continuación con las cantidades eficaces del estabilizador y otros ingredientes opcionales como se ha descrito anteriormente y, a continuación, se esteriliza para formar el líquido lácteo concentrado estable. Preferiblemente, la esterilización se lleva a cabo utilizando condiciones en autoclave. Opcionalmente, si el líquido lácteo concentrado se debe diluir para alcanzar una concentración prevista, la dilución se debería realizar antes de la esterilización. Preferiblemente, el líquido lácteo se envasa, sella, y después se somete a temperaturas de esterilización en cualquier equipo adecuado. La esterilización se lleva a cabo bajo condiciones de tiempo y temperatura para conseguir un Fo de al menos 5 minutos tal como se requiere para la esterilidad comercial y nominalmente de hasta aproximadamente 13,5 minutos. Generalmente, el proceso de esterilización consiste en un tiempo de calentamiento o de subida de la temperatura, un tiempo de mantenimiento, y un tiempo de enfriamiento. Durante el tiempo necesario para alcanzar la temperatura, se alcanza una temperatura de aproximadamente 118 °C a aproximadamente 145 °C en de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 30 minutos. A continuación la temperatura se mantiene de aproximadamente 118 °C a aproximadamente 145 °C durante aproximadamente de 1,5 segundos a aproximadamente 15 minutos. A continuación, la temperatura disminuye hasta menos de aproximadamente 25 °C en aproximadamente 10 minutos o menos. Preferiblemente, la muestra se agita suavemente (por ejemplo, haciendo girar el recipiente) durante la esterilización para minimizar la formación de piel.

El tratamiento térmico global (en este caso, el templado previo opcional, la concentración y la esterilización) se controla para producir el líquido lácteo concentrado estable, que tiene una relación de proteína a grasa de 0,5 a aproximadamente 0,75, mientras se logra un Fo de al menos aproximadamente 5 y un período de validez de al menos aproximadamente 9 meses bajo condiciones ambientales. Por lo general, el líquido lácteo concentrado estable de la presente invención tiene una viscosidad comprendida entre aproximadamente 70 mPa-s y aproximadamente 4000 mPa-s y, preferiblemente, entre aproximadamente 100 mPa-s y aproximadamente 300 mPa-s a temperatura ambiente cuando se mide mediante un viscosímetro Brookfield RV a aproximadamente 20 °C mediante el husillo n.° 2 a 100 rpm.

La técnica de envasado utilizada no está especialmente limitada siempre y cuando conserve en suficiente medida la integridad del producto lácteo durante el período de validez aplicable del producto lácteo. Por ejemplo, los concentrados de leche se pueden esterilizar o autoclavar en botellas de vidrio o envases de cartón de tipo purepack, y así sucesivamente, que se rellenan, precintan y cuyo contenido se procesa térmicamente a continuación. Los productos lácteos también pueden envasarse en grandes cantidades como en envases de tipo bag-in-box o lecheras convencionales. En una realización, pueden utilizarse botellas previamente esterilizadas o envases de cartón laminados con papel metalizado. También se pueden utilizar sistemas de envasado de alimentos diseñados para un extended shelf life (período de validez prolongado - ESL) o sistemas de envasado aséptico, pero los métodos de la presente memoria no se limitan a estos. Los sistemas de envasado de alimentos útiles incluyen sistemas convencionales aplicados o de aplicación a productos alimenticios fluidos, especialmente productos de tipo leche y zumos de frutas. Las muestras se pueden agitar suavemente (p. ej., haciendo girar el recipiente) durante la esterilización para minimizar la formación de “ piel” . Los productos lácteos también pueden cargarse y transportarse a granel mediante camiones cisterna o vagones cisterna.

Aunque no es necesario para lograr los períodos de validez prolongados asociados con los productos lácteos de la presente invención, los procedimientos de pasteurización y/o temperatura ultra alta (ultrapasteurización - UHT) también se pueden aplicar a los productos lácteos de la presente invención en caso de interrupción del proceso y/o para una mejora adicional del período de validez. Los productos UHT se ultrapasteurizan y después se envasan en recipientes estériles. Además, una ventaja de la presente invención es que generalmente no es necesario un procesamiento UHT para obtener períodos de validez prolongados, tales como lo requieren algunos concentrados anteriores. Por ejemplo, si el producto ultrafiltrado/diafiltrado debe mantenerse durante un periodo de tiempo prolongado (p. ej., más de aproximadamente un día) antes de continuar con el proceso, se puede iniciar la pasteurización del producto ultrafiltrado. Si se desea, los productos intermedios del proceso se pueden pasteurizar si se desea siempre que la pasteurización no influya negativamente en la estabilidad del producto final.

En un enfoque, el líquido lácteo concentrado estable resultante es una leche organolépticamente agradable que se puede precintar en cartuchos o cápsulas para usarse en cualquier máquina de preparación de bebidas. Se pueden encontrar ejemplos de usos y máquinas de preparación de bebidas preferidos en el documento de publicación de solicitud de patente de EE. UU. 2004/0182250 y propiedad del mismo cesionario que el de la presente memoria descriptiva. La concentración de la leche es beneficiosa porque permite dispensar mayores volúmenes de leche en las máquinas de preparación de bebidas al mismo tiempo que pueden almacenar un envase más pequeño con menos cantidad de líquido.

Por ejemplo, se puede usar un cartucho de leche concentrada para producir una auténtica espuma a base de leche espumosa deseada por los consumidores en una bebida del estilo de un capuchino. Las relaciones entre grasa y proteína y los momentos de adición de nata específicos forman un líquido lácteo concentrado que tiene notas lácteas potenciadas adecuado para formar productos de café con leche tales como cappuccinos, lattes, y similares. Por ejemplo, el cartucho de la leche concentrada estable también puede ser adecuado para la generación de espuma usando una máquina de preparación de baja presión y un cartucho como se describe en el documento de publicación de solicitud de patente de EE. UU. 2004/0182250 usando solo presiones por debajo de aproximadamente 2 bar. En otras aplicaciones, también se pueden utilizar presiones altas superiores a 2 bar.

En otro enfoque, también se puede formar una bebida láctea usando el líquido lácteo concentrado estable. Por ejemplo, se puede formar una bebida mezclando el líquido lácteo concentrado estable con un medio acuoso, tal como agua. La bebida láctea formada también se puede dispensar desde un cartucho que contiene el líquido lácteo concentrado estable, también descrito en el documento de publicación de solicitud de patente de EE. UU. 2004/0182250, haciendo pasar un medio acuoso a través del cartucho para formar una bebida por dilución. En uno de estos ejemplos, el líquido lácteo concentrado estable se puede mezclar o diluir preferiblemente con el medio acuoso en una relación comprendida entre aproximadamente 1:1 y aproximadamente 6:1 para formar una bebida láctea.

Las ventajas y realizaciones de los concentrados de alto contenido en sólidos descritos en la presente memoria se ilustran adicionalmente mediante los siguientes ejemplos; sin embargo, las condiciones, esquemas de procesamiento, materiales y cantidades concretas de los mismos mencionados en estos ejemplos, así como otras condiciones y detalles, no deben interpretarse como indebidamente limitativos de este método. Todos los porcentajes son en peso, salvo que se indique lo contrario.

Ejemplos

En los siguientes diagramas, 2.000/200 psi es equivalente a 13,7 MPa/1,37 MPa, 50/50 psi es equivalente a 345 KPa/345 KPa, y 2.200/200 psi es equivalente a 15,2 MPa/1,37 MPa.

Ejemplo I

Las siguientes son muestras de diversos líquidos lácteos de alto contenido en sólidos evaluados para la presente descripción:

Tabla 1A:

Tabla 1B

Tabla 2A

Tabla 2B

Tabla 2C

Ejemplo 2

También se analizaron la recuperación y la viscosidad de la bebida para determinados concentrados lácteos de alto contenido en sólidos. Los datos se proporcionan en las tablas mostradas a continuación. Vainilla 1, 2 y 3 y Caramelo 1,2, y 3 son composiciones de la Tabla 2A.

Tabla 4: Recuperación de bebida de latte (%)

Tabla 5: Viscosidad de latte, cps (meses a 21 °C [70 °F])

Ejemplo 3 (no es según la presente invención)

Se utilizó un LumiSizer (LUM GmbH, Berlín, Alemania) para evaluar las velocidades de separación iniciales entre 0 y 5.000 segundos, entre 0 y 10.000 segundos, y entre 5.000 y 10.000 de diversos productos lácteos concentrados indicados a continuación en la Tabla 7. Las velocidades de separación iniciales se indican a continuación en % de transmisión por hora o TpH en la Tabla 7. La Figura 2 es una gráfica de los datos del LumiSizer de este Ejemplo. Tabla 6: Concentrados lácteos

Tabla 7: TpH

En general, las muestras A, B, C, D y F tenían valores de TpH inferiores a 1 y deberían ser muy estables. La muestra E tenía un TpH de 1,33 y se esperaría que fuera menos estable que los valores inferiores a 1. Las muestras G y H tenían valores de TpH de 8,76 y 5,33, respectivamente, y cabría esperar que fueran las menos estables. En algunos casos, la pendiente o el valor de TpH disminuye a medida que aumenta la relación de proteína a sal tamponadora (P/BS) desde 40 hasta 60 para todos los niveles de proteína a grasa (P/F). En general, la pendiente o el valor de TpH aumenta a medida que disminuye la relación de proteína a grasa (P/F) de 0,72 a 0,31, teniendo 0,31 un efecto direccional. Se espera que estas relaciones también sean características de los concentrados lácteos de alto contenido en sólidos con una cantidad de aproximadamente 38 a aproximadamente 50 por ciento de sólidos totales.

Ejemplo 4

Se utilizó el LumiSizer del Ejemplo 3 para evaluar los concentrados lácteos con altos niveles de sólidos totales y altos niveles de azúcar. A continuación, en la Tabla 8, se representan los concentrados sometidos a prueba y los resultados del LumiSizer (la base de leche desnatada y la base de leche con nata no son según la presente invención).

Tabla 8: Resultados de LumiSizer de concentrados lácteos de alto contenido en sólidos.

Las relaciones del azúcar con respecto a los sólidos lácteos, la proteína y la grasa muestran también intervalos aceptables de separación de fases. Estos se muestran en las Figs. 3 y 4. En la Figura 3, los pares adyacentes de puntos de datos muestran la misma formulación de concentrado con cantidades crecientes de azúcar y muestran la TpH decreciente o la velocidad de separación de fases decreciente de una determinada fórmula de concentrado a medida que aumenta el nivel de azúcar con la composición restante mantenida a un valor relativamente constante.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un concentrado lácteo estable en retorta que tiene de 38 a 50 por ciento de sólidos totales, comprendiendo el concentrado lácteo estable:

   de 38 a 50 por ciento de sólidos totales, incluidos sólidos lácteos, azúcar y grasa, donde los sólidos lácteos comprenden grasa, proteína, lactosa, minerales, ácidos, enzimas, y vitaminas;

   estando presentes los sólidos lácteos en una cantidad de hasta 26 por ciento y comprendiendo una cantidad de lactosa de 0,25 a 2 por ciento de lactosa en peso del concentrado;

   el azúcar, que es sacarosa, está presente en una cantidad de 20 a 30 por ciento en peso del concentrado; y la cantidad de azúcar total con respecto a la cantidad de sólidos lácteos totales en una relación de 1:1 a 3,5:1 de modo que el concentrado lácteo muestra una velocidad de separación de transmisión de fases de 0,5 a 33 TpH medida de 0 a 5.000 segundos midiendo el porcentaje de transmisión de luz en el infrarrojo cercano a lo largo de la longitud de una muestra mientras la muestra es centrifugada y representando la presente transmisión integrada de la muestra desde arriba hasta abajo frente al tiempo según la descripción; donde el concentrado tiene una relación de proteína a grasa de 0,5 a 0,9.
2. 2. El concentrado lácteo estable en retorta de la reivindicación 1, donde el concentrado comprende, además, una sal tamponadora y donde el concentrado tiene una relación de proteína a sal tamponadora de 40 a 60.
3. 3. El concentrado lácteo estable en retorta de la reivindicación 1, que comprende, además, una recuperación de bebida del 90 por ciento o superior, donde la recuperación de bebida es una medición de la concentración de líquido lácteo suministrado desde el concentrado después de la dilución, en un método según la descripción.
4. 4. El concentrado lácteo estable en retorta de la reivindicación 1, que comprende una cantidad de lactosa que varía de 0,5 a 1,5 por ciento en peso del concentrado.
5. 5. El concentrado lácteo estable en retorta de la reivindicación 1, comprendiendo el concentrado lácteo estable: una relación de proteína a sal tamponadora de 40 a 60; y

   una velocidad de separación de transmisión de fases de 10 TpH o inferior medida de 0 a 5.000 segundos.
6. 6. El concentrado lácteo estable en retorta de la reivindicación 5, donde la sal tamponadora se selecciona de fosfato monosódico, fosfato disódico, citrato trisódico, y mezcla de estos.
7. 7. El concentrado lácteo estable en retorta de la reivindicación 1, donde el total de sólidos es de 40 a 50 por ciento.