FI121451B - Menetelmä maitotuotteiden valmistamiseksi, näin saadut tuotteet ja niiden käyttö - Google Patents

Description

Menetelmä maitotuotteiden valmistamiseksi, näin saadut tuotteet ja niiden käyttö

Keksinnön ala

Keksintö koskee menetelmää vähäkalsiumisen maidon ja vähäkal-5 siumisen maitotiivisteen tai maitojauheen valmistamiseksi ioninvaihtotekniikkaa käyttäen. Keksintö koskee myös näin saatuja vähäkalsiumisia tuotteita. Lisäksi keksintö koskee tällä tavalla saatujen tuotteiden käyttöä erilaisissa maitovalmisteissa näiden stabilointiin ja rakenteensäätöön.

Keksinnön tausta 10 Esillä oleva keksinnön lähtökohtana oleva problematiikka liittyy mai tovalmisteiden, erityisesti ruoanvalmistuksessa käytettävien maitovalmisteiden, kuten ruokakerman ja kahvikerman valmistukseen ja etenkin näiden huonoon kuumennuksen kestävyyteen ruoanlaitossa ja kahvijuomien valmistuksessa. Yhteistä ruoanvalmistuksessa käytettäville maitotuotteille on, että ne lisätään 15 kuumaan ruokaan tai kahvijuomiin, ja ruokaa usein vielä kypsytetään ja haudutetaan pitkäänkin lisäämisen jälkeen. Korkea lämpötila tai pitkäaikainen kuumennus aiheuttavat kuitenkin helposti kerman proteiinien saostumisen eli kerma ’’juoksettuu”, mikä pilaa ruoan tai kahvin ulkonäön. Ilmiö korostuu mitä pitempään tällaista maitovalmistetta säilytetään. Siten kermat ja muut maitoval-20 misteet eivät sellaisenaan sovellu optimaalisella tavalla kuumiin tai kuumennettaviin ruokiin. Huonon lämmönkestävyyden on arveltu johtuvan mm. tuotteiden alhaisesta proteiinipitoisuudesta ja niiden sisältämästä kalsiumista sekä homo-genoinnista.

Ruoanvalmistuksessa ja kahvijuomissa käytettävien maitovalmistei-25 den lämmönkestävyyttä on yleisesti parannettu nostamalla valmisteiden mai-toproteiinipitoisuutta ja erityisesti maidon pääproteiinin kaseiinin pitoisuutta. Tarkoitukseen on yleensä käytetty kaseinaatteja ja erityisesti natriumkasei-naattia. Tämä on maidosta valmistettu proteiinivalmiste, jonka proteiinipitoisuus on yli 80 %. Natriumkaseinaattia valmistetaan yleisesti siten, että kaseiini 30 erotetaan maidosta ja muutetaan Na-kaseinaatiksi. Ongelmana tässä ratkaisussa on, että prosessi on pitkä ja monimutkainen ja menetelmässä jää sivutuotteena heikosti hyödynnettävissä oleva herajäännös. Valmistusteknisten epäkohtien lisäksi natriumkaseinaatin haittapuolena on sen vuosien myötä dramaattisesti kohonnut hinta, minkä seurauksena myös ruoka-ja kahvikermo-35 jen valmistuskustannukset ovat nousseet.

2

Ruokakerman kaseiinipitoisuutta voidaan nostaa myös muilla keinoilla, yksinkertaisimmin rasvattomalla maitojauheella, jonka kaseiinipitoisuus on alle 30 %. On kuitenkin havaittu, että rasvaton maitojauhe sellaisenaan ei toimi halutulla tavalla eli parempia kuumennuksenkesto-ominaisuuksia ei saa-5 vuteta.

loninvaihtohartseja on sovellettu kivennäisaineiden kuten kalsiumin, magnesiumin ja kaliumin poistoon erilaisista nesteistä jo useita vuosikymmeniä eri teollisuuden aloilla, loninvaihtomenetelmää on tyypillisesti sovellettu mm. mineraalien rikastukseen ja veden pehmennykseen, jolloin vedestä poistetaan 10 kalsiumia.

Meijeriteollisuudessa ioninvaihtoa on sovellettu heran kivennäisten poistoon, sillä kivennäisten määrä antaa heralle ja heravalmisteille liiallisen suolaisuuden ja rajoittaa siten niiden käyttöä elintarvikkeissa. Eräs tällainen sovellus on kuvattu US-patenttijulkaisussa 6 383 540 B1, Eurodia Industrie 15 S.A. (julkaistu 7.5.2002). Julkaisussa on kuvattu monivaiheinen menetelmä kivennäisten poistamiseksi herasta, jolloin heralle suoritetaan kationinvaihtokä-sittely ja anioninvaihtokäsittely, mitä seuraa elektrodialyysi tai nanosuodatus. Kationinvaihto suoritetaan edullisesti heikolla kationinvaihtohartsilla. Julkaisussa esitetään, että kationinvaihto karboksyyliryhmiä sisältävällä heikolla ka-20 tioninvaihtohartsilla poistaa 60-65 % heran kaksiarvoisista kationeista eli kalsium- ja magnesiumioneista. Menetelmässä käytetty heikko kationinvaihtohart-si on H+-muodossa. Julkaisusta ilmenee myös, että loput kaksiarvoisista kationeista poistetaan vahvalla kationinvaihtohartsilla. Tämän julkaisun mukaisessa menetelmässä on kysymys erittäin monivaiheisesta menetelmästä, jossa kal-25 siumin poistoon tarvitaan sekä heikkoa kationinvaihtajaa että vahvaa kationin-vaihtajaa.

loninvaihtotekniikkaa on sovellettu myös maidolle. Julkaisussa G. Oldham, “Ion Exchangers in the Dairy Industry”, Dairyman, August 1952. vol. 69, s. 465-466 ja 479 kuvataan yleisesti ioninvaihdon käyttöä maidon ja maitotuot-30 teiden käsittelyssä. Julkaisussa kuvataan mm. maidon ioninvaihtokäsittely kalsiumin poistamiseksi tarkoituksena vähentää maidon juoksettumisominaisuuk-sia samalla kuitenkin säilyttäen maidon ravintoarvo eli tietty kalsium- ja fosfori-pitoisuus ja kalsium-fosforisuhde ja maidon muut ominaisuudet (väri, maku, rasvapitoisuus jne.) kuluttajakäyttöä silmällä pitäen. Esitetään, että ioninvaihto 35 poistaa noin 20 % maidon kalsiumista ja fosforista. Julkaisussa on myös kuvattu maitojauheen stabilointi erityisesti sterilointivaihetta varten ioninvaihtoa käyt- 3 täen. Käyttökelpoisina ioninvaihtomateriaaleina maidolle ja maitotuotteille on mainittu mm. natrium-alumiini-silikaattihartsit, synteettiset fenoli-formaldehydi-tyyppiset hartsit (Amberlite) ja polystyreenipohjaiset hartsit (Zeo-Karb 225). Näissä ioninvaihtomenetelmissä kalsiuminpoistoteho on ollut hyvin alhainen.

5 Myös vahvasti hapanta kationinvaihtohartsia eli vahvaa kationivaih- tohartsia on käytetty kalsiumin poistoon maidosta. Ongelmana tässä ratkaisussa on, että vahva kationivaihtohartsi sitoo kahdenarvoisten kationien, kuten kalsiumin, lisäksi myös muun arvoisia kationeja, kuten natriumia ja kaliumia, mikä taas ei ole toivottavaa. Vahvan kationinvaihtohartsin epäkohtana on myös 10 sen huono kalsiumin poistoteho (keskimäärin 40-60 %) ja alhainen kapasiteetti, jolloin kalsiumia jää vielä olennaisesti tuotteeseen. Näin ollen vahvalla ka-tioninvaihtohartsilla käsitelty maito ei toimi toivotulla tavalla esimerkiksi natri-umkaseinaatin korvaajana ruoanvalmistukseen tarkoitetuissa valmisteissa.

Keksinnön lyhyt selostus 15 Keksinnön tavoitteena on kehittää menetelmä siten, että yllä mainit tuja ongelmia ja haittoja voidaan vähentää tai poistaa. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmillä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

20 Keksintö perustuu siihen yllättävään havaintoon, että maidon kalsi um saadaan tehokkaasti poistetuksi ioninvaihtotekniikan avulla käyttämällä tietynlaista kationinvaihtohartsia, erityisesti Na- tai K-muotoon regeneroitua heikkoa kationinvaihtohartsia. Havaittiin myös yllättäen, että ruokakerman ja kahvi-kerman valmistuksessa perinteisesti käytetty natriumkaseinaatti voidaan korva-25 ta vähäkalsiumisella maitojauhevalmisteella, joka on valmistettu keksinnön mukaisesti saadusta vähäkalsiumisesta maidosta. Tämä on yllättävää, koska keksinnön mukaisen maitojauhevalmisteen kaseiinipitoisuus on vain noin kolmasosa natriumkaseinaatin vastaavasta pitoisuudesta.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän etuna on, että kalsi-30 um voidaan poistaa maidosta taloudellisella tavalla oleellisesti kokonaan samalla kun maidon muut toivotut komponentit jäävät maitoon. Kalsiumin poisto-aste on yli 80 %, tyypillisesti yli 90 %, edullisesti yli 95 % ja jopa yli 98 %. Heikon kationinvaihtohartsin kapasiteetti eli käsiteltävä maitomäärä on myös huomattavasti suurempi kuin vahvan kationinvaihtohartsin; heikolla kationin-35 vaihtohartsilla kyetään käsittelemään jopa kaksinkertainen määrä tuotetta verrattuna samaan määrään vahvaa kationinvaihtohartsia. Lisäksi heikon ka- 4 tioninvaihtohartsin regenerointiin tarvitaan vain noin puolet vahvan hartsin regeneroitiin tarvittavasta kemikaalimäärästä.

Keksinnön mukaisen menetelmän etuna on lisäksi, että menetelmässä ei jää jäljelle vaikeasti hyödynnettäviä sivutuotteita kuten natriumkasei-5 naattia valmistettaessa ja menetelmä on huomattavasti natriumkaseinaatin valmistusmenetelmää yksinkertaisempi. Lisäksi maidon kaseiini muuttuu keksinnön mukaisessa menetelmässä taloudellisella tavalla edullisempaan muotoon eli suolamuotoiseksi kaseinaatiksi. Jos hartsi on regeneroitu Na-muotoon, saadaan menetelmällä maitoa, jonka kaseiini on Na-kaseinaattimuodossa, ja 10 jos hartsi on regeneroitu K-muotoon, saadaan vastaavasti maitoa, jossa kaseiini on K-kaseinaattimuodossa. Kuten edellä todettiin, kaseinaateilla on läm-mönkestävyyttä parantava ominaisuus maitotuotteissa.

Lisäksi havaittiin, että keksinnön mukaisella menetelmällä saatu vä-häkalsiuminen maitojauhe on käyttökelpoinen rakenteensäätöaineena happa-15 missä maitotuotteissa, kuten jogurteissa, vaikuttaen siten yleensä edullisesti näiden stabiilisuuteen.

Keksintöön liittyviä määritelmiä

Ilmaisu ’’vähäkalsiuminen” viittaa esillä olevan keksinnön yhteydessä maitotuotteeseen, kuten maitoon, maitotiivisteeseen ja maitojauheeseen, 20 jonka luontaista kalsiumpitoisuutta on alennettu alueelle, tyypillisesti alueelle, joka on korkeintaan 0,3 paino-%, edullisesti korkeintaan 0,2 paino-% tuotteen kuiva-aineesta.

Ilmaisulla ’’maitotiiviste” tarkoitetaan konsentroitua maitotuotetta, joka on valmistettu poistamalla maidosta nestettä ja jonka kiintoainepitoisuus on 25 tyypillisesti vähintään 20 %, edullisesti 20-55 %.

Ilmaisulla ’’maitovalmiste” tarkoitetaan tässä keksinnössä mitä tahansa nestemäistä tai puolikiinteää maitopohjaista valmistetta. Maitovalmisteen rasvaosa voi olla joko maitorasvaa tai kasvirasvaa. Esimerkkejä tällaisista valmisteista ovat kermat ja imitaatiokermat, tyypillisesti kuumiin tai kuumennet-30 taviin ruokiin ja juomiin käytettävät ns. ruokakermat ja kahvikermat, joiden rasvapitoisuus on yleensä alueella 3-20 %. Myös tuotteet, joiden rasvapitoisuus on alle 3 %, tulevat kysymykseen, aina rasvattomiin tuotteisiin saakka. Maitovalmiste voi esillä olevan keksinnön yhteydessä olla myös hapanmaitotuote, kuten jogurtti, ranskankerma, piimä, viili tai rahka. Näiden rasvapitoisuus voi 35 vaihdella 35 %:sta aina 0 %:iin saakka.

5

Ilmaisut ’’ruokakerma” ja ’’kahvikerma” tarkoittavat maidosta valmistettua kermatuotetta, jonka rasvapitoisuus on tavallista kermaa matalampi ja joka on tarkoitettu lisättäväksi ruoanvalmistuksessa ruokiin tai kahvijuomien käytössä kahviin. Tällaisen ruokakerman ja kahvikerman rasvapitoisuus on 5 yleensä alueella 3-20 %, tyypillisesti 10-20 paino-% kerman kokonaispainosta, mutta voi olla myös alle 3 paino-%, aina rasvattomiin tuotteisiin saakka.

Ilmaisulla ’’ranskankerma” tarkoitetaan hapatettua kermaa tai imitaa-tiokermaa, jonka rasvapitoisuus on noin 5-35 paino-%, tyypillisesti 10-30 paino-%. Tuote tunnetaan myös nimellä creme fraiche tai fraiche.

10 Ilmaisulla "kuorittu maito” tarkoitetaan separoimalla saatua lähes rasvatonta maitoa, jonka rasvapitoisuus on korkeintaan 0,3 paino-%, edullisesti korkeintaan 0,1 paino-% maidon painosta.

Ilmaisulla ’’imitaatiokerma” tarkoitetaan kermaa, jonka rasva on kokonaan tai osittain korvattu kasvirasvalla. Tuote voi siten olla valmistettu myös 15 kuoritusta maidosta ja kasvirasvasta sekä mahdollisesti vedestä.

Ilmaisulla ’’heikko kationinvaihtaja” tarkoitetaan heikosti hapanta ka-tioninvaihtajaa.

Ilmaisu ’’ennastus” esillä olevan hakemuksen esimerkeissä tarkoittaa jauhemaisen maitotuotteen saattamista nestemäiseen muotoon liuottamal-20 la se nesteeseen, yleensä veteen, niin että saadaan kuiva-ainepitoisuudeltaan alkuperäistä liuosta vastaava seos, esimerkiksi maitojauheesta ennastettu maito.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintö koskee menetelmää vähäkalsiumisen maidon valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että maidolle suoritetaan ionin-25 vaihtokäsittely heikolla kationinvaihtohartsilla, joka on yksiarvoisen metalli-ionin muodossa, minkä jälkeen saadulle kationivaihdetulle maidolle tehdään ent-syymikäsittely ristisitovalla entsyymillä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä heikko kationin-vaihtohartsi on edullisesti Na+- tai K+-muodossa.

30 Kationinvaihtohartsin funktionaaliset ryhmät ovat edullisesti karbok- syyliryhmiä, mutta ne voivat olla myös esimerkiksi sulfaatti- tai kloorimetyyli-ryhmiä.

Kationinvaihtohartsin perusrunkona (kantajana) toimii orgaaninen aines, esimerkiksi polyakryyli- tai polystyreenipolymeeri, johon funktionaaliset 35 ryhmät, kuten edellä mainitut karboksyyli-, sulfaatti- tai kloorimetyyliryhmät on kiinnitetty ristisidoksilla. Polyakryyli- ja polystyreenihartsit voivat olla silloitettuja 6 sopivalla silloitusaineella, kuten divinyylibentseenillä. Eräs tyypillinen keksinnön mukaisessa menetelmässä käyttökelpoinen kantajahartsi on polyakrylaat-tihartsi tai polyakryyli-divinyylibentseenikopolymeerihartsi.

Kationinvaihtohartsin toiminta perustuu siihen, että hartsi sitoo ka-5 tioneja ja vapauttaa H+-ioneja. Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävän heikosti happaman eli heikon kationinvaihtohartsin ionin-vaihtokyky perustuu funktionaalisten ryhmien, edullisesti karboksyyliryhmien kykyyn sitoa itseensä ja irrottaa saman varauksen omaavia ioneja affiniteetti-järjestyksen mukaisesti.

10 Tässä keksinnössä voidaan käyttää mitä tahansa heikkoa kationin- vaihtohartsia, ja niitä on saatavissa kaupallisesti useilta eri valmistajilta. Hartsit voivat erota toisistaan huokoskoon, ristisidosten määrän ja ioninvaihtokapasi-teetin osalta. Tyypillisiä ominaisuuksia keksinnön mukaisesti käytetylle heikolle kationinvaihtajalle ovat esimerkiksi seuraavat: 15 Matriisi: polyakrylaatti tai polyakryyli-divinyylibentseenikopolymeeri

Rakenne: makrohuokoinen Funktionaalinen ryhmä: karboksyyliryhmä COO'

Toiminnallinen pH-alue: 5-14 Paino (’’shipping weight”): 0,800g/l H+-muodossa 20 Partikkelikoko: keskimääräinen halkaisija 0,4-0,6 mm

Vedenpidätyskyky: 40-56 %. lonimuoto: Na+ tai K+

Erityisen edullisesti keksinnössä käytetään akrylaatti/divinyylibent-seenikopolymeeripohjaista heikkoa kationinvaihtohartsia, joka sisältää funktio-25 naalisina ryhminä karboksyyliryhmiä ja joka on Na+- tai K+-muodossa.

Käytännössä keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan siten, että käsiteltävä maito ajetaan Na+- tai K+-muodossa olevaa heikkoa kationinvaih-tajahartsia sisältävän pylvään läpi ja pylväästä ulostuleva vähäkalsiuminen maito kerätään. Ajoa jatketaan niin kauan kuin ioninvaihtokapasiteettia riittää.

30 Keksinnön mukainen menetelmä sisältää edullisesti esivaiheena hartsin regeneroinnin käyttäen kaksivaiheista regenerointia, jolloin ensimmäisessä vaiheessa hartsi regeneroidaan hapolla ja toisessa vaiheessa emäksellä. Regenerointiin käytettävä happo on tyypillisesti HCI ja emäs NaOH tai KOH, edullisesti NaOH.

35 Käytännössä regenerointi suoritetaan seuraavasti: Hartsi pakataan pylvääseen. Hartsi regeneroidaan ensin hapolla johtamalla happoliuos pylvään 7 läpi. Tämän jälkeen pylväs huuhdellaan vedellä, ja sen jälkeen suoritetaan regeneroisi emäksellä johtamalla emäsliuos pylvään läpi. Regeneroinnin aikana hartsia tyypillisesti liikutellaan ja sekoitetaan paineilman avulla. Tarvittavat re-generointikemikaalien määrät lasketaan hartsin määrästä, regenerointikertoi-5 mesta, regenerointikemikaalin moolimassasta sekä pitoisuudesta, käytännössä stoikiometrinen määrä kerrottuna regenerointikertoimella.

Sekä kationinvaihtokäsittely että regenerointi suoritetaan tyypillisesti alle +15 °C:n lämpötilassa.

Edullisesti regeneroinnissa käytetään emäsliuoksena NaOH-liuosta.

10 Raaka-aineena keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään edullisesti kuorittua maitoa. Kuoritun maidon kalsiumpitoisuus on yleensä alueella 0,11-0,13 paino-%, tyypillisesti noin 0,12 paino-% maidon painosta (1,17-1,33 paino-%, tyypillisesti 1,25 paino-% maidon kuiva-aineesta). Kalsium esiintyy maidossa fosfaatteina, sitraatteina ja karbonaatteina.

15 Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan tuotteena vähäkal- siumista maitoa, jonka kalsiumpitoisuus on korkeintaan 0,03 paino-%, edullisesti korkeintaan 0,02 paino-% maidosta (korkeintaan 0,3 paino-%, edullisesti korkeintaan 0,20 paino-% maidon kuiva-aineesta). Keksinnön mukaisella menetelmällä maidon kalsiumpitoisuutta saadaan alennetuksi siten, että tuotteena 20 saadun vähäkalsiumisen maidon kalsiumpitoisuus on korkeintaan 20 paino-%, edullisesti korkeintaan 10 paino-% ja erityisen edullisesti korkeintaan 5 paino-% lähtöaineena käytetyn maidon kalsiumpitoisuudesta.

Keksintö koskee myös menetelmällä saatua maitoa.

Keksintö koskee lisäksi menetelmää vähäkalsiumisen maitotiivis- 25 teen tai maitojauheen valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että se käsittää seuraavat vaiheet: a) suoritetaan maidolle ioninvaihtokäsittely heikolla kationinvaihto-hartsilla, joka on yksiarvoisen metalli-ionin muodossa, vähäkalsiumisen maidon tuottamiseksi, 30 b) vähäkalsiumisen maidon pH säädetään arvoon noin 6,5-7,5 hei kolla hapolla, c) maito pastöroidaan, d) pastöroitu maito haihdutetaan kiintoainepitoisuuteen noin 20-55 % maitotiivisteen saamiseksi, ja 35 e1) otetaan maitotiiviste talteen, jolloin saadaan vähäkalsiuminen maitotiiviste, tai 8 e2) maitotiiviste kuivataan, jolloin saadaan vähäkalsiuminen maitojauhe, ja f) entsyymikäsitellään kationivaihdettu maito, maitotiiviste tai maitojauhe ristisitovalla entsyymillä.

5 Keksinnön mukaisessa menetelmässä vähäkalsiumisen maitotiivis- teen tai maitojauheen valmistamiseksi otetaan huomioon se, että keksinnön mukaisesti saadun kationivaihdetun maidon pH on korkeampi kuin tavallisen maidon pH. Koska neutraloitu maito on helpompaa kuivata, säädetään maidon pH lähelle neutraalia (esimerkiksi 6,5-7,5) sopivalla laimealla hapolla, esimer-10 kiksi sitruunahapolla (esimerkiksi 5-prosenttisella sitruunahapolla). Neutralointi parantaa myös kationivaihdetun maidon käyttöominaisuuksia muissa tuotteissa.

Vaiheen c) pastörointi suoritetaan tavanomaisissa olosuhteissa sinänsä tavanomaisella tavalla. Vaiheen e2) kuivaus suoritetaan tyypillisesti su-15 mutuskuivaamalla sinänsä tunnetulla tavalla.

Keksinnön mukaisella kationinvaihtokäsittelyllä voidaan poistaa vähintään 80 %, edullisesti vähintään 90 % ja erityisen edullisesti vähintään 95 % maidon kalsiumista. Tavallinen kuoritusta maidosta valmistettu maitojauhe sisältää kalsiumia noin 11 200-12 800 mg/kg (1,17-1,33 paino-% maidon kuiva-20 aineesta). Esimerkinomaisesti voidaan mainita, että kun tällaista kuorittua maitoa käsiteltiin keksinnön mukaisesti heikolla kationinvaihtajalla ja siitä valmistettiin edelleen maitojauhetta, saadun maitojauheen kalsiumpitoisuus oli 390 mg/kg. Kalsiumista voitiin poistaa siis yli 95 %. Vertailun vuoksi voidaan myös mainita, että vastaavasta, vahvalla kationinvaihtajalla käsitellystä maidosta valmistetun 25 maitojauheen kalsiumpitoisuus oli 6 200 mg/kg. Vahvaa kationinvaihtohartsia käytettäessä kalsiumista voitiin siis poistaa ainoastaan noin 50 %. Kalsiumin hyvä poistoaste heikkoa kationinvaihtajaa käyttämällä käy esille myös jäljempänä esitetyistä esimerkeistä 1 ja 2.

Keksintö koskee myös näin saatua maitotiivistettä ja maitojauhetta. 30 Keksintö koskee lisäksi vähäkalsiumista maitoa, maitotiivistettä tai maitojauhetta, jonka kalsiumpitoisuus on korkeintaan 0,3 %, edullisesti korkeintaan 0,2 % maidon, maitotiivisteen ja vastaavasti maitojauheen kuiva-aineesta ja vähäkalsiuminen maito, maitotiiviste tai maitojauheen valmistukseen käytetty vähäkalsiuminen maito tai maitotiiviste on ioninvaihtokäsitelty hei-35 kolia kationinvaihtohartsilla, joka on yksiarvoisen metallin muodossa, ja entsyymi-käsitelty ristisitovalla entsyymillä, edullisesti transglutaminaasientsyymillä.

9

Keksintö koskee lisäksi vähäkalsiumista maitojauhetta, jonka kalsiumpitoisuus on erityisen edullisesti korkeintaan 0,1 paino-% maitojauheen kuiva-aineesta.

Keksinnön mukaisesti kationivaihdetun eli vähäkalsiumisen maidon, 5 vähäkalsiumisen maitotiivisteen ja erityisesti vähäkalsiumisen maitojauheen ominaisuuksia rakenteensäätöaineena maitovalmisteissa voidaan entisestään parantaa käsittelemällä maitoa, maitotiivistettä tai maitojauhetta ristisitovalla entsyymillä, erityisesti transglutaminaasilla. Transglutaminaasin käyttö kationivaihdetun maidon käsittelyssä antaa suuremman edun kuin tavallisen mai-10 don käsittelyssä maitojauhetta valmistettaessa. Transglutaminaasi muodostaa ristisidoksia lysiini- ja glutamiiniaminohappojen välille. Erityisen hyvin kyseinen entsyymi muodostaa ristisidoksia heikolla kationinvaihtohartsilla käsiteltyyn maitoon. Entsyymikäsittelyn avulla voidaan esimerkiksi maitojauheen sakeut-tamisominaisuuksia jogurteissa parantaa.

15 Entsyymikäsittely voidaan suorittaa kationinvaihtokäsittelyn jälkeen ennen pH:n säätöä vaiheessa b), maitotiivisteelle vaiheen e1) jälkeen tai valmiille maitojauheelle vaiheen e2) jälkeen.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä entsyymi voi olla esimerkiksi transglutaminaasi, tyrosinaasi tai lakkaasi. Käytettäessä transglu-20 taminaasia entsyymimäärä voi olla esimerkiksi 0,1-500 U/g maitojauhetta tai maidon kuiva-ainetta.

Keksinnön mukaisesti valmistettua vähäkalsiumista maitoa tai siitä valmistettua vähäkalsiumista maitotiivistettä tai maitojauhetta voidaan käyttää natriumkaseinaatin tavoin stabiloivana aineena ruoanvalmistukseen käytettä-25 vissä tai kahvijuomiin lisättäväksi tarkoitetuissa maitovalmisteissa parantamaan niiden lämmönkestävyyttä. Tämä on yllättävää, sillä keksinnön mukaisen maitojauheen kaseiinipitoisuus on vain noin kolmasosa natriumkaseinaatin ka-seiinipitoisuudesta ja kokonaisproteiinipitoisuuskin alle puolet natriumkaseinaatin vastaavasta pitoisuudesta samasta annostuksesta puhuttaessa.

30 Mainittuja keksinnön mukaisia tuotteita voidaan käyttää myös mai tovalmisteiden rakenteensäätöaineina. Tietyissä maitotuotteissa, kuten tyypillisesti jogurteissa voi olla toivottavaa, että ne ovat paksun tuntuisia. Jäljempänä olevista esimerkeistä käy esille, että vähäkalsiuminen maitojauhe soveltuu hyvin sakeuttamisaineeksi jogurtin valmistuksessa.

35 Keksinnön mukaista vähäkalsiumista maitoa voidaan käyttää noin 5-50 %, vähäkalsiumista maitotiivistettä noin 1-25 % (riippuen maitotiivisteen 10 kuiva-aineesta) ja vähäkalsiumista maitojauhetta noin 0,5-5 %, edullisesti 1-3 % ruoanvalmistukseen käytetyn maitovalmisteen painosta.

Keksintö koskee siten myös vähäkalsiumisen maidon, maitotiivis-teen tai maitojauheen, joka on ioninvaihtokäsitelty heikolla kationinvaihtohart-5 silla, joka on yksiarvoisen metallin muodossa, ja entsyymikäsitelty ristisitovalla entsyymillä ja jonka kalsiumpitoisuus on korkeintaan 0,3 %, edullisesti korkeintaan 0,2 % maidon, maitotiivisteen ja vastaavasti maitojauheen kuiva-aineesta, käyttöä maitopohjaisissa, kuumissa tai kuumennettavissa ruoissa, kuten kahvi-kermassa, ruokakermassa tai ranskankermassa, tai imitaatiokermassa tai ha-10 panmaitotuotteissa, kuten jogurtissa, piimässä, viilissä tai rahkassa.

Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintöä.

Esimerkit

Seuraavissa esimerkeissä on kuvattu vähäkalsiumisen maidon sekä maitojauheen valmistus (esimerkit 1-4) sekä maitojauheen käyttö kahviker-15 massa ja ruokakermassa (esimerkit 5-7). Esimerkit osoittavat, että vähäkal-siuminen maitojauhe lisää Na-kaseinaatin tavoin maitovalmisteiden kuumennuksen kestävyyttä ja joissakin tapauksissa jopa parantaa sitä, ja että se soveltuu hyvin maitovalmisteiden stabilointiin ja rakenteensäätöaineeksi.

Esimerkissä 8a on kuvattu entsyymikäsitellyn (transglutamaasikäsi-20 tellyn) maitojauheen valmistus.

Esimerkeissä 8 ja 9 on kuvattu transglutaminaasientsyymin vaikutusta vähäkalsiumiseen maitojauheeseen. Esimerkit osoittavat, että transglu-taminaasin suotuisa vaikutus maitojauheen ominaisuuksiin tulee esille erityisesti vähäkalsiumisen maitojauheen kohdalla.

25 Esimerkeissä käytettiin heikkona kationinvaihtohartsina Relite NEXC05 -merkkistä hartsia (valmistaja Mitsubishi Chemical Co.), jolla oli seuraavat ominaisuudet:

Matriisi: huokoinen akrylaatti/divinyylibentseeni (DVB) -kopolymeeri Funktionaalinen ryhmä: karboksyylihappo 30 Partikkelikoko: 0,425+/- 1,18 mm

Paino (’’shipping weight”): 0,800 g/l (H+-muoto)

Fyysinen olomuoto: vaalean keltaisia, läpikuultavia, pallomaisia partikkeleita

Veden pidätyskyky: 43-56 % 35 lonimuoto: H+ tai Na+ loninvaihtokapasiteetti min. 4,4 ekvivalenttia/l

Esimerkki 1A (hartsin regenerointi) 11

Regeneroinnin 1. vaihe: 5-prosenttinen happoliuos (suolahappo) syötettiin alakautta ioninvaihtopylvääseen hartsin läpi ja poistettiin yläkautta. Virtausnopeus säädettiin niin, että se oli sopivassa suhteessa hartsin määrään, 5 esim. 5 BV/h (BV= petitilavuus, hartsin määrä litroina). Regeneroinnin yhteydessä hartsia liikuteltiin ja sekoitettiin paineilman avulla. Kun koko happomäärä oli syötetty pylvääseen, hartsia huuhdeltiin vedellä ala- tai yläkautta. Veden määrä säädettiin vähintään sellaiseksi, että ylimääräinen happo saatiin pois pylväästä. Myös huuhtelun jälkeen hartsi sekoitettiin paineilmalla.

10 Regeneroinnin 2. vaihe: 3-prosenttinen emäsliuos (natriumhydroksi- di tai kaliumhydroksidi) syötettiin alakautta ioninvaihtopylvääseen ja poistettiin yläkautta. Tapahtuma oli samanlainen kuin happoregenerointi. Emäksen jälkeen hartsia huuhdeltiin niin, että ulostulevan veden johtokyky oli enintään 0,7 mS/cm. Tämän jälkeen hartsi oli valmis ioninvaihtoon. Hartsin pintaa kontrolloi-15 tiin niin, ettei se ollut missään vaiheessa nestepinnan yläpuolella.

Esimerkki 1

Rasvaton, kylmä (alle +6 °C) maito, jonka kalsiumpitoisuus oli noin 0,13 %, syötettiin yläkautta edellä kuvatulla tavalla Na+-muotoon regeneroituun Relite NEXC05 -hartsilla pakattuun pylvääseen. Ajonopeus on esim. 5-8 BV/h. 20 Aluksi ulostuleva maito oli sekoittunut pylväässä olevaan veteen eikä sitä otettu talteen ennen kuin ulostulovirran kuiva-ainepitoisuus on riittävän korkea (yli 6 %), jolloin aloitettiin maidon keräys säiliöön. Ajoa jatkettiin niin kauan kuin hartsissa riitti ioninvaihtokapasiteettia, eli vähintään 40 x hartsin tilavuus (BV). Ulostulevan maidon kalsiumpitoisuutta seurattiin tarvittaessa kalsiumtitrauksel-25 la (asetettiin alarajaksi esimerkiksi maksimiraja 0,05 % kalsiumia, jolloin ajo lopetettiin). Ajon jälkeen hartsia huuhdeltiin vedellä ja kationivaihdettu maito poistettiin pylväästä. Hartsi regeneroitiin uudelleen seuraavaa käyttöä varten kuten edellä.

Tulokset rasvattoman maidon kalsiumin poistosta esitetään taulu-30 kossa 1. Panos kokeessa oli 25 000 litraa rasvatonta maitoa. Tuloksista nähdään, että rasvattomasta maidosta voitiin poistaa kalsium täysin 17,5:een pylvään tilavuuteen asti.

12

Taulukko 1.

BV Ca (% maidon Ca (% maidon pH

__ painosta) kuiva-aineesta) _ 0 0,1323__1^4__6,68 3.5 0 0__8,15 7__0 0__8,07 10.5 __0___0__8 14__0__0__7,95 17.5 __ 0___0__7,88 21__ 0,0024__0,026__7,76 24.5 0,0048 0,052 7,64

Esimerkki 2

Rasvattomasta maidosta, jonka kalsiumpitoisuus oli noin 0,13%, poistettiin kalsiumia samalla tavalla kuin esimerkissä 1 on kuvattu, paitsi että 5 panos oli 28 000 litraa maitoa ja että saadun kationivaihdetun maidon pH:ta säädettiin sitä mukaan kun maitoa tuli ulos pylväästä. Koko erän loppu-pH oli 6,8. Tulokset on esitetty taulukossa 2. Tuloksista nähdään, että kalsium voitiin poistaa rasvattomasta maidosta täysin jopa 34,8:aan pylvään tilavuuteen asti.

Taulukko 2.

BV Ca (% maidon Ca (% maidon PH

__painosta) kuiva-aineesta)_ 2.9 __0__0__9,28 5.8 __0__0__7,08 8,7__g__g__7,37 11.6 __g__g__6,7 14.5 __g__g__6,82 17.4 __g__g__6,83 20.3 __g__g__7,11 23,2__g__g__6,82 26,1__g__g__6,67 29__g__g__6,81 31.9 __g__g__8,03 34.8 __g__g__7,97 37.7 __0,0016__0,017__8 40.6 __0,0104__0,113__7,84 43.5 __0,0216__0,234__7,68 46.4 0,028 0,304 7,6

Esimerkki 3 13

Esimerkissä 1 valmistetusta kationivaihdetusta, vähäkalsiumisesta rasvattomasta maidosta valmistettiin maitojauhetta. Maidon pH, joka oli 7,2, säädettiin ensin 2-%:isella sitruunahapolla arvoon 7,0 lämpötilassa 10 °C.

5 Neutraloitu rasvaton maito pastöroitiin (80 °C/30 s) ja haihdutettiin kuiva-ainetasolle 35-36 %. Tämän jälkeen konsentraatti kuivattiin sumutuskuivauksella kuten tavallinen maitojauhe. Valmiin jauheen pH 10-%:isena liuoksena oli 7,1 ja Ca-pitoisuus 0,04 % maitojauheen kuiva-aineesta.

Esimerkki 4 10 Esimerkissä 2 valmistetusta kationivaihdetusta, vähäkalsiumisesta rasvattomasta maidosta valmistettiin maitojauhetta, jolloin maito pastöroitiin (80 °C/30 s) ja haihdutettiin kuiva-ainetasolle 33 %. Tämän jälkeen konsentraatti kuivattiin sumutuskuivauksella kuten tavallinen maitojauhe. Valmiin jauheen pH 10-%:isena liuoksena oli 6,9 ja Ca-pitoisuus 0,07% maitojauheen 15 kuiva-aineesta.

Esimerkki 5

Keksinnössä kuvatulla menetelmällä valmistetun vähäkalsiumisen maitojauheen, jota ei oltu entsyymikäsitelty, soveltuvuutta testattiin kahviker-man valmistuksessa. Valmistettiin viisi 20 litran erää kahvikermaa, jotka käsi-20 teltiin pienimuotoisella prosessilaitteistolla. Kerman rasvapitoisuus säädettiin niin, että jokaisen erän lopullinen rasvapitoisuus oli 10 %. Yhteen erään lisättiin kaupallista natriumkaseinaattia. Muihin eriin lisättiin eri määriä keksinnön mukaista ennastettua vähäkalsiumista maitojauhetta kuitenkin niin, että tuotteen proteiinipitoisuus vakioitiin tavallisella rasvattomalla maitojauheella, jonka kal-25 siumpitoisuus oli 1,3 % maitojauheen kuiva-aineesta.

Tuotteet UHT-käsiteltiin 140 °C/3 s, jonka yhteydessä tehtiin aseptinen kaksivaiheinen homogenointi 20/5 MPa. Eristä otettiin aseptiset näytteet pulloihin. Tuotteiden koostumukset olivat seuraavat:

Erä A. 1,8 % natriumkaseinaattia, loppu kermaa (vertailu) 30 Erä B. 2,6 % keksinnön mukaista vähäkalsiumista maitojauhetta, 15,4 % vettä, loppu kermaa

Erä C. 2,08 % keksinnön mukaista vähäkalsiumista maitojauhetta ja 0,52 % rasvatonta maitojauhetta, 15,4 % vettä, loppu kermaa

Erä D. 1,56 % keksinnön mukaista vähäkalsiumista maitojauhetta ja 35 1,04 % rasvatonta maitojauhetta, 15,4 % vettä, loppu kermaa 14

Erä E. 1,04 % keksinnön mukaista vähäkalsiumista maitojauhetta ja 1,56 % rasvatonta maitojauhetta, 15,4 % vettä, loppu kermaa.

Erissä B-E käytetty vähäkalsiuminen maitojauhe oli valmistettu esimerkin 3 mukaisesti, ja sen kalsiumpitoisuus oli 0,04 % maitojauheen kuiva-5 aineesta.

Kahvikokeessa 10 ml tuoretta kahvijuomaa kuumennettiin haluttuun lämpötilaan. Kahviin lisättiin 1 ml kermaa ja sekoitettiin nopeasti. Kermakahvis-ta tarkasteltiin silmämääräisesti, oliko kerma saostunut kahvissa vai ei. Kahvi-kokeen tulos ilmoitettiin korkeimpana lämpötilana, milloin kerma ei vielä ole 10 saostunut. Näytteille tehtiin kahvikoe 2 päivän ikäisenä, 1 kuukauden ikäisenä sekä 3 kuukauden ikäisenä. Kahvikokeen tulokset esitetään taulukossa 3.

Taulukko 3.

2 pv 1 kk 3 kk

Erä A__99 °C__98 °C___

Erä B__98 °C 94 °C__96 °C_

Erä C__94 °C 90 °C__94 °C_

Erä D__92 °C__90 °C__94 °C_

Erä El 90 °C 88 °C 90 °C

*näyte oli pilaantunut mikrobiologisen kontaminaation takia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Normaalituotannossa riittävänä kahvikokeen tuloksena pidetään 2 85 °C. Tuotetta ja prosessia kehitettäessä tuloksen pitää kuitenkin olla tätä 3 suurempi, mielellään vähintään 90 °C, jotta hyväksyttävä tulos saavutetaan 4 tuotannossa riittävällä todennäköisyydellä prosessiparametrien normaalivaihte- 5 lun rajoissa.

6

Tehty koesarja osoittaa selvästi, miten vähäkalsiumisella maitojau 7 heella voidaan saavuttaa likimain sama kahvinkestävyys kuin natriumkasei- 8 naatilla (erä A). Se osoittaa myös, että käyttämällä vähäkalsiumista maitojau 9 hetta vähintään 1,56 % (erä D) saavutetaan käytännössä riittävä kahvinkestä 10 vyys. Lisäksi se selvästi osoittaa, että tavallinen rasvaton maitojauhe ei sellai- 11 senaan riitä korvaamaan natriumkaseinaattia, koska kahvinkestävyys vähenee 12 tasaisesti vähäkalsiumisen maitojauheen vähetessä ja rasvattoman maitojau 13 heen lisääntyessä (erät B-E).

14

Esimerkki 6 15

Kahvikermaa valmistettiin normaalin tuotantomitan laitteistolla esi- 16 merkissä 5 kuvattujen erien A (vertailu) ja C tuotekoostumuksilla. Valmistettu- 15 jen erien koko oli 2000 kg. Resepti ja prosessi olivat kuten esimerkissä 5, paitsi pakkaaminen 2 dl:n aseptisiin Tetra Brik -pakkauksiin. Erien kahvinkestävyys testattiin kahvikokeella 17 viikon ikäiseksi saakka. Tulokset esitetään taulukossa 4.

5 Taulukko 4.

__2 pv 2 vk 4 vk 6 vk 9 vk__15 vk 17 vk

Erä A 92 °C 92 °C 92°C 92°C 90 °C 86 °C

(Na-kas.)________

Erä C (kv- 94 °C 94 °C 94 °C 94 °C 92 °C 92 °C 90 °C

jauhe) ______ * tulos puuttuu

Tulosten mukaan natriumkaseinaatti on voitu korvata lähes vastaavalla määrällä vähäkalsiumista maitojauhetta. Koska rasvaton maitojauhe kolo konaan ja vähäkalsiumisesta maitojauheesta osa on kulunut veden ennastuk-seen, varsinainen lisätty määrä on tätäkin pienempi. Kahvinkestävyys on ollut yhtä hyvä, jopa parempi kuin natriumkaseinaattia käytettäessä.

Esimerkki 7

Normaalin tuotantomitan laitteistolla valmistettiin kaksi erää ruoka-15 kermaa (rasvapitoisuus 15 %), joista erään A lisättiin 1,5 % kaupallista natriumkaseinaattia ja erään B 1,5 % vähäkalsiumista maitojauhetta, joka oli valmistettu esimerkin 4 mukaisesti ja jonka kalsiumpitoisuus oli 0,05 % maitojauheen kuiva-aineesta. Valmistettujen erien koko oli 3 000 kg. Mainittuja aineita lukuun ottamatta reseptit olivat identtiset (aineosina oli kerman lisäksi natriumsitraat-20 tia, guarkumia, muunnettua tärkkelystä, ennastettua maitoa ja vettä). Myös valmistusprosessit olivat identtiset käsittäen jauheiden liuotuksen, uht-käsit-telyn (140°C/3 s) ja homogenoinnin (180/40 bar). Tuotteet pakattiin 2 dl:n aseptisiin Tetra Brik -pakkauksiin. Erien erottuvan heran määrää ja ruoanvalmistuksen kestävyyttä arvioitiin 17 viikon ikäiseksi saakka.

25 Erottunut heran määrä mitattiin punnitsemalla. Saatiin seuraavat tu lokset: 16

Taulukko 5.

Erottunut heran määrä, grammaa:

_ Erä A (vertailu) Erä B

3 vk__0,8 0,1 4 vk__1,3__0,1 8 vk 4,3__0,3 9 vk__4,5 0,3 10 vk__4,6__0,2 12 vk__7,0 1,0 13 vk 6,0__0,7 15 vk__8,5 1,0 Ϊ7 vk 9,0 1,5

Koska erottunut hera mitataan joka kerta uudesta pakkauksesta, tu-5 levät pakkauskohtaiset erot esille, jolloin pohjaheran määrä voi myös ikään kuin vähentyä. Tuloksen mukaan heran erottuminen pakkauksen pohjalle on pysynyt erittäin hyvin hallinnassa vähäkalsiumista maitojauhetta käytettäessä ja ollut vähäisempää kuin natriumkaseinaattia käytettäessä.

Ruoanvalmistuksen kestävyyttä mitattiin asettamalla uunivuokaan 10 kaksi marinoitua broilerinfilettä sekä 200 g ruokakermaa. Ruoka kypsennettiin uunissa 200 °C:ssa 1 tunti. Tämän jälkeen kerman rakenne arvioitiin aistinvaraisesti. Erityisesti kiinnitettiin huomiota siihen, oliko kerma pysynyt homogeenisena vai hiutaloitunut tai saostunut. Koe on hyvin rankka; tyydyttävä tulos uunibroilerikokeessa merkitsee yleensä, että kerma kestää lähes kaikissa 15 muissakin ruoissa. Saatiin seuraavat tulokset:

Taulukko 6.

Ruoanvalmistuksen kestävyys: __Erä A (vertailu)__Erä B__ 9 vk homogeeninen, jon- homogeeninen, jon- __kin verran hiutaleita kin verran hiutaleita 17 vk homogeeninen, muu- homogeeninen, muu-_ tama pieni hiutale tama pieni hiutale

Ruoanvalmistuksen kestävyyttä ei mitattu tuoreena, koska ongelmat 20 syntyvät yleensä vasta pitkäaikaisemman säilytyksen jälkeen. Vähäkalsiumi-sella maitojauheella valmistetun ruokakerman kuumennuksenkestävyys ruoanvalmistuksessa on yhtä hyvä kuin natriumkaseinaattia käytettäessä.

Esimerkki 8a 17

Tavallista medium heat -maitojauhetta ja keksinnössä kuvattua vä-häkalsiumista kationivaihdettua maitojauhetta, jota ei oltu entsyymikäsitelty, ennastettiin 11-%:iseksi liuokseksi 40 °C:iseen kationivaihdettuun veteen. Vä-5 häkalsiuminen maitojauhe oli valmistettu esimerkin 3 mukaisesti, ja sen kalsiumpitoisuus oli 0,04 % maitojauheen kuiva-aineesta. Medium heat -maitojauheen kalsiumpitoisuus oli 1,25% maitojauheen kuiva-aineesta. Liukenemista tehostettiin magneettisekoittimella ja sauvasekoittimella. Kummastakin maitojauheesta tehtiin liuosta 2 000 g. Kun jauheet olivat liuenneet, liuokset jaettiin 10 kahteen 1 000 g:n osaan. Toiseen osaan lisättiin 40 U/l transglutaminaasi-ent-syymiä (TG-YG, aktiivisuus 100 U/g, Ajinomoto, Japani), jolloin transglutami-naasiannostus jauhetta kohti laskettuna oli 350 U/kg maitojauhetta. Entsyymiaktiivisuus määritettiin ns. hydroksamaattimenetelmällä, joka on kuvattu julkaisussa Folk, J.E. & Cole, P.W., Mechanism of Action of Guinea Pig Liver 15 Transglutamanase, J. Biol. Chem., 241 (1966) 5518-5525.

Näin saatuja liuoksia sekoitettiin, ja sen jälkeen entsyymin annettiin vaikuttaa ilman sekoitusta 2 tuntia 40 °C:ssa. Tämän jälkeen kukin liuos kuumennettiin 72 °C:seen samalla sekoittaen ja jäähdytettiin alle 10 °C:seen, jolloin transglutaminaasi-entsyymi inaktivoitui. Kaikki neljä liuosta pakkaskuivat-20 tiin, jauhettiin jauheeksi ja käytettiin seuraavien esimerkkien 8 ja 9 mukaisissa jogurttikokeissa.

Esimerkki 8

Esimerkissä kuvataan rasvattoman jogurtin paksuuden lisääntymistä erilaisilla maitojauheilla.

25 1 960 g:aan rasvatonta maitoa lisättiin 40 g rasvatonta maitojauhet ta (2 %), joka oli joko normaalia medium heat -maitojauhetta (mj) (Ca-pitoisuus 1,25 % maitojauheen kuiva-aineesta), keksinnössä kuvattua kationivaihdettua maitojauhetta, jota ei oltu entsyymikäsitelty (kv-mj) (Ca-pitoisuus 0,02 % maitojauheen kuiva-aineesta), transglutaminaasilla käsiteltyä rasvatonta maitojau-30 hetta (TG-mj) (Ca-pitoisuus 1,25 % maitojauheen kuiva-aineesta) tai keksinnön mukaista transglutaminaasilla käsiteltyä kationivaihdettua maitojauhetta (TG-kv-mj) (Ca-pitoisuus 0,02 % maitojauheen kuiva-aineesta). Kaikki jauheet olivat pakkaskuivattuja. Jauhe liuotettiin maitoon n. 40 °C:n lämpötilassa. Tämän jälkeen maito kuumennettiin 93 °C:een 10 minuutiksi ja jäähdytettiin 35 42 °C:seen. Hapatteeksi lisättiin 60 g maustamatonta jogurttia. Maidon annet- 18 tiin hapantua 42 °C:ssa n. 5 tuntia, jona aikana pH laski 4,5:een. Jogurtti jäähdytettiin vesihauteessa alle 10 °C:seen samalla varovaisesti sekoittaen. Jogurtteja säilytettiin +5 °C:ssa 3 viikon ajan. Mittaukset ja arvioinnit tehtiin viikon välein.

5 Taulukko 7.

Jogurttien viskositeetit (Pa s) säilytysajan kuluessa.

aika (vrk) vertailu= mj TG-mj TG-kv-mj kv-mj 1__1,291 1,364 1,720 1,248 8__1,572 1,582 1,956 1,482 14 1,521 1,687 2,055 1,642~

Tuloksista nähdään, että keksinnön mukainen transglutaminaasilla käsitelty kationivaihdettu maitojauhe antoi jogurtissa paksuimman rakenteen ja 10 korkeimman viskositeetin. Rakenteeltaan kaikki jogurtit olivat sileitä ja miellyttävän makuisia. Jogurttien pH:t on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 8.

Jogurttien pH:t 5 °C:ssa säilytyksen kuluessa.

aika (vrk) vertailu= mj__TG-mj__TG-kv-mj__kv-mj 0 __4,54__4J56__4J50__4,53 1 __4^37__4^41__4J32__4,36 8__4^22__4^5__4^24__4,2 14 4,17 4,18 4,14 4,17 15 Tuloksista nähdään, että jogurtit happanivat keskenään hyvin tasai sesti.

Lisäksi seurattiin heran irtoamista jogurtista säilytyksen kuluessa (taulukko 9).

Taulukko 9.

20 Jogurttien heroittuminen säilytyksen aikana.

Aika (vrk) vertailu=mj TG-mj__TG-kv-mj__kv-mj_ 1__ei heraa ei heraa__ei heraa__ei heraa 8__heraa hiukan heraa hyvin vähän heraa_heraa_ 14 heraa vähän heraa ei heraa l hyvin vähän heraa

Heran irtoaminen säilytyksen aikana oli vähäisintä käytettäessä keksinnön mukaista transglutaminaasilla käsiteltyä kationivaihdettua maitojau- 19 hetta (TG-kv-mj). Toiseksi vähiten heraa oli kationivaihdettua maitojauhetta (kv-mj) käytettäessä.

Esimerkki 9

Esimerkissä kuvataan jogurtin valmistus kokonaan maitojauheesta, 5 siten että 20 % jauheesta on korvattu erilaisilla maitojauheilla.

Jogurtit tehtiin kuten esimerkissä 8, mutta maito valmistettiin medium heat -maitojauheesta ennastamalla, jolloin 178 g maitojauhetta liuotettiin 40 °C:ssa 1 740 g:aan vettä. Näin saatuun ennastettuun maitoon lisättiin ja liuotettiin 44 g (20 % koko jauhemäärästä) joko normaalia medium heat -maito-10 jauhetta (mj), keksinnössä kuvattua kationivaihdettua maitojauhetta (kv-mj), jota ei oltu entsyymikäsitelty, transglutaminaasilla käsiteltyä rasvatonta maitojauhetta (TG-mj) tai keksinnön mukaista transglutaminaasilla käsiteltyä kationivaihdettua maitojauhetta (TG-kv-mj). Näiden kalsiumpitoisuudet olivat samat kuin esimerkissä 8 on ilmoitettu. Jauheen liuettua seos lämpökäsiteltiin ja 15 jäähdytettiin kuten esimerkissä 8. Lisättiin 60 g maustamatonta jogurttia hapat-teeksi ja valmistettiin jogurtti kuten esimerkissä 8. Näytteitä säilytettiin +5 °C:ssa 3 viikkoa. Tulokset viskositeetista on esitetty taulukossa 10.

Taulukko 10.

Jauheesta valmistettujen jogurttien viskositeetit (Pa s) säilytysajan kulu-20 essa.

aika (vrk)__vertailu=mj__TG-mj__TG-kv-mj__kv-mj 1__1,152__1,290__1,926__1,795 7__1,335__1,422__1,914__1,923 12__1,280__1,338__1,750__1,603 21 1,589 1,668 2,248 2,103 ~

Jogurttien pH:t säilytysajan kuluessa on esitetty taulukossa 11.

20

Taulukko 11.

Jauheesta valmistettujen jogurttien pH:t 5 °C:ssa säilytyksen kuluessa.

aika (vrk)__vertailu=mj__TG-mj__TG-kv-mj__kv-mj 0 __4J32__4,59__4J34__4,62 1 __4454__4,47__445__4,46 7__4437__4430__4430__4,32 12__4433__4^7__4425__4,29 21 4,31 4,23 4,23 4,24

Valmistettaessa jogurttia jauheesta on tuotteen heroittuminen erityi-5 nen riski. Tätä seurattiin säilytysajan kuluessa arvioimalla jogurtin pinnalle kertyneen heran määrää. Tulokset ovat taulukossa 12.

Taulukko 12.

Jogurtin heroittuminen säilytyksen aikana.

Aika (vrk) vertailu=mj__TG-mj__TG-kv-mj__kv-mj 7__Heraa__heraa__ei heraa__hiukan heraa 12__Heraa__hiukan heraa hyvin vähän heraa hiukan heraa 18 ~ Heraa heraa ei heraa heraa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tuloksista nähdään, että valmistettaessa jogurttia maitojauheesta 2 paksuin rakenne saatiin tehtäessä 20 % korvaus keksinnön mukaisella trans- 3 glutaminaasikäsitellyllä kationivaihdetulla maitojauheella (TG-kv-mj). Lähes yh 4 tä hyvä viskositeetti saatiin keksinnön mukaisella kationivaihdetulla maitojau 5 heella (kv-mj). Jogurtit olivat hapantuneet kokeessa keskenään hyvin saman- 6 kaltaisesti. Heran irtoaminen säilytyksen aikana oli vähäisintä käytettäessä 7 keksinnön mukaista transglutaminaasilla käsiteltyä kationivaihdettua maitojau 8 hetta (TG-kv-mj) korvaajana. Toiseksi vähiten heraa oli kationivaihdettua mai 9 tojauhetta (kv-mj) käytettäessä.

10

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin- 11 nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (24)

1. Menetelmä vähäkalsiumisen maidon valmistamiseksi, tunnet-t u siitä, että maidolle suoritetaan ioninvaihtokäsittely heikolla kationinvaihto- 5 hartsilla, joka on yksiarvoisen metalli-ionin muodossa, minkä jälkeen saadulle kationivaihdetulle maidolle tehdään entsyymikäsittely ristisitovalla entsyymillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinvaihtohartsi on Na+- tai K+-muodossa, edullisesti Na+-muodossa.

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että kationinvaihtohartsin funktionaalinen ryhmä on karbok- syyliryhmä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinvaihtohartsi on akrylaatti/divinyylibentseeniko-polymeeripohjainen hartsi.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää hartsin regeneroinnin käyttäen kaksivaiheista regenerointia, jolloin ensimmäisessä vaiheessa hartsi regeneroidaan hapolla ja toisessa vaiheessa emäksellä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että happo on HCI ja emäs on NaOH tai KOH, edullisesti NaOH.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmän lähtöaineena käytetään kuorittua maitoa.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotteena saadaan vähäkalsiumista maitoa, jonka kal- 25 siumpitoisuus on korkeintaan 20%, edullisesti korkeintaan 10% ja erityisen edullisesti korkeintaan 5 % lähtöaineena käytetyn maidon sisältämästä kalsiumista.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotteena saadun vähäkalsiumisen maidon kalsiumpi- 30 toisuus on korkeintaan 0,3 paino-%, edullisesti korkeintaan 0,2 paino-% maidon kuiva-aineesta.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saadun vähäkalsiumisen maidon pH säädetään arvoon noin 6,5-7,5 heikolla hapolla.

11. Menetelmä vähäkalsiumisen maitotiivisteen ja maitojauheen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: a) suoritetaan maidolle ioninvaihtokäsittely heikolla kationinvaihto-hartsilla, joka on yksiarvoisen metalli-ionin muodossa, vähäkalsiumisen maidon tuottamiseksi, b) vähäkalsiumisen maidon pH säädetään arvoon noin 6,5-7,5 hei-5 kolia hapolla, c) maito pastöroidaan, d) pastöroitu maito haihdutetaan kiintoainepitoisuuteen noin 20-55 % maitotiivisteen saamiseksi, ja e1) otetaan maitotiiviste talteen, jolloin saadaan vähäkalsiuminen 10 maitotiiviste, tai e2) maitotiiviste kuivataan, jolloin saadaan vähäkalsiuminen maitojauhe, ja f) entsyymikäsitellään kationivaihdettu maito, maitotiiviste tai maitojauhe ristisitovalla entsyymillä.

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että heikko happo on sitruunahappo.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe e2) suoritetaan sumutuskuivauksella.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 11-13 mukainen menetelmä, tun-20 n e 11 u siitä, että entsyymikäsittely suoritetaan vaiheen a) tai vaiheen e1) jälkeen.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymi on transglutaminaasi.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu sii-25 tä, että transglutaminaasia lisätään 0,1-500 U/g maitojauhetta tai maidon kuiva-ainetta.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 11-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maitotiivisteen kalsiumpitoisuus on korkeintaan 0,3 paino-%, edullisesti korkeintaan 0,2 paino-% maitotiivisteen kuiva-aineesta.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 11-16 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että maitojauheen kalsiumpitoisuus on korkeintaan 0,3 paino-%, edullisesti korkeintaan 0,2 paino-% maitojauheen kuiva-aineesta.

19. Vähäkalsiuminen maito, maitotiiviste tai maitojauhe, tu n n et-t u siitä, että sen kalsiumpitoisuus on korkeintaan 0,3 %, edullisesti korkein-35 taan 0,2 % maidon, maitotiivisteen ja vastaavasti maitojauheen kuiva-aineesta ja että vähäkalsiuminen maito, maitotiiviste tai maitojauheen valmistukseen käytetty vähäkalsiuminen maito tai maitotiiviste on ioninvaihtokäsitelty heikolla kationinvaihtohartsilla, joka on yksiarvoisen metallin muodossa, ja entsyymikäsi-telty ristisitovalla entsyymillä, edullisesti transglutaminaasientsyymillä.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen vähäkalsiuminen maito, mai-5 totiiviste tai maitojauhe, tunnettu siitä, että vähäkalsiumisen maidon, mai- totiivisteen tai maitojauheen valmistukseen käytetyn vähäkalsiumisen maidon tai maitotiivisteen pH on säädetty arvoon noin 6,5-7,5 heikolla hapolla.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen vähäkalsiuminen maito, maitotiiviste tai maitojauhe, tunnettu siitä, että heikko happo on sitruunahappo.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 19-21 mukainen vähäkalsiuminen maito, maitotiiviste tai maitojauhe, tunnettu siitä, että se on valmistettu jonkin patenttivaatimuksen 1-16 mukaisella menetelmällä.

23. Vähäkalsiumisen maidon, maitotiivisteen tai maitojauheen, joka on ioninvaihtokäsitelty heikolla kationinvaihtohartsilla, joka on yksiarvoisen me- 15 tallin muodossa, ja entsyymikäsitelty ristisitovalla entsyymillä ja jonka kalsium-pitoisuus on korkeintaan 0,3 %, edullisesti korkeintaan 0,2 % maidon, maitotiivisteen ja vastaavasti maitojauheen kuiva-aineesta, käyttö maitopohjaisissa, kuumissa tai kuumennettavissa ruoissa, kuten kahvikermassa, ruokakermassa tai ranskankermassa, tai imitaatiokermassa tai hapanmaitotuotteissa, kuten 20 jogurtissa, piimässä, viilissä tai rahkassa.

24. Jonkin patenttivaatimuksen 23 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että vähäkalsiumista maitoa käytetään noin 5-50 paino-%, vähäkalsiu-mista maitotiivistettä noin 1-25 paino-% ja vähäkalsiumista maitojauhetta noin 0,5-5 paino-%, edullisesti 1-3 paino-% maitovalmisteen painosta.