FI96736B - Proteiinituotteen valmistus ja käyttö - Google Patents

Description

96736

Proteiinituotteen valmistus ja käyttö Tämä keksintö koskee menetelmää rasvan korvikkeena elintarvikkeissa käyttökelpoisen proteiinituotteen valmis-5 tamiseksi sekä saadun proteiinituotteen käyttöä sellaisen elintarviketuotteen parantamiseksi, joka sisältää sen or-ganoleptisiin ominaisuuksiin vaikuttavan määrän rasvoja.

Keksinnön mukaisesti saatavaa proteiinituotetta voidaan siten käyttää rasvan korvikkeena mm. valmistet-10 taessa sen tyyppisiä syötäviä elintarvikkeita, joissa rasvoja, joita on normaalisti läsnä organoleptisiin ominaisuuksiin vaikuttavina pitoisuuksina, korvataan proteiini-pitoisilla materiaaleilla, joilla on öljy vedessä -emulsioiden pehmeä organoleptinen luonne.

15 Runsasrasvaiset ruoat ovat huomattavan suosittuja ja ne muodostavat merkittävän osan monien ihmisten ruokavaliosta. Tällaisen kulutuksen ravitsemukselliselta kannalta katsottuna epätoivottava vaikutus on laajasti tunnustettu ja tämän ongelman hoitamiseksi onkin tehty lukui-20 siä yrityksiä.

Ehkä suorin lähestymistapa on ollut se, että yksinkertaisesti vähennetään rasvan määrää kulloinkin kyseessä olevassa elintarvikkeessa. US-patenttijulkaisussa 3 892 873 on esitetty esimerkkejä tuotteista, joissa käy-25 tetään monifaasisia emulsioita (esimerkiksi öljy-vesi-öljy tai vesi-öljy-vesi), jotta voidaan vähentää tietyissä rasvapitoisissa elintarvikkeissa olevan rasvan määrää heikentämättä tarpeettomasti elintarvikkeen organoleptisiä ominaisuuksia, kuten väitetään. Näissä tuotteissa muunnetaan 30 veden ja öljyn välistä suhdetta öljyn kinesteettisen vaikutuksen maksimoimiseksi ja siten sen öljyosuuden pienentämiseksi, joka tarvitaan ruoassa rasvoihin liittyvän tietyntasoisen organoleptisen vaikutuksen aikaansaamiseksi. Vaikka rasvan määrän vähentäminen on hyvin toivottavaa, 35 mikäli se on mahdollista, on olemassa hyvin selvät rajat, 2 96736 joiden yli ei tämän lähestymistavan yhteydessä voida mennä. Vaikka elintarvikkeen sisältämän rasvan organoleptinen vaikutus optimoidaan, on tuloksena olevassa elintarvikkeessa kuitenkin jäljellä oleellinen osa rasvasta, joka 5 väistämättä tarvitaan saamaan aikaan haluttu tuntu suussa, mikä normaalisti liittyy tällaisten tuotteiden sisältämään rasvaan. Vaikka rasvojen yksinkertaisella vähentämisellä on etunsa, ei tätä lähestymistapaa siksi voida viedä kovin pitkälle eikä sillä ole samoja mahdollisia etuja kuin ras-10 van vähentämisellä korvaamalla rasva.

Alalla on esitetty runsaasti ehdotuksia rasvojen korvikkeiden sisällyttämiseksi elintarvikkeisiin, joita sitten kuvataan "vähäkalorisiksi". Eräänä esimerkkinä mainittakoon US-patenttijulkaisu 3 600 186, joka koskee ylei-15 sesti vähäenergiaisia tuotteita, jotka sisältävät nestemäisiä polyolipolyestereitä. US-patenttijulkaisu 4 461 782 koskee leipomotuotteita, jotka sisältävät polyolirasvahap-popolyestereitä ja mikrokiteistä selluloosaa jauhojen tai tärkkelyksen korvikkeina.

20 Sakkaroosipolyesterien mainostetaan omaavan normaa lin rasvan fysikaaliset ominaisuudet ja ulkonäkön, mutta olevan samalla kuitenkin resistentejä suolistossa tapahtuvalle entsymaattiselle hydrolyysille, mikä tekee niistä sulamattomia. Erään artikkelin [The Economist (4. huhti-25 kuuta 1987) 87 - 88] mukaan sakkaroosipolyesterien käyttö sallitaan vain hedelmien suojapäällysteinä. Lisäksi sakka-roosipolyestereillä on epätoivottava laksatiivinen vaikutus, joka pakottaa käyttämään samanaikaisesti hydrattua palmuöljyä tai vastaavaa, kun sakkaroosipolyestereitä käy-30 tetään suurina määrinä. Vielä pahempi on se tosiasia, että sakkaroosipolyesterit häiritsevät oleellisesti rasvaliukoisten vitamiinien, erityisesti A- ja E-vitamiinien, imeytymistä elimistöön.

Esimerkki eräästä tavanomaisemmasta lähestymista-35 vasta vähäenergiaisten elintarvikkeiden aikaansaamiseksi 3 96736 esitetään US-patenttijulkaisussa 4 143 163, jossa esitetään rakenteeltaan tasaisia, suuritilavuuksisia elintarvi-kelisäainekoostumuksia, jotka koostuvat liukoisilla kumeilla ja polyhydrisillä alkoholeilla päällystetystä kui-5 tumaisesta selluloosasta ja ovat hiukkasina, joiden koko on alueella 20 - 40 pm. Sen sijaan, että kuitumainen sel-luloosamateriaali korvaisi rasvoja sanan varsinaisessa merkityksessä, se suurentaa suolistossa hajoamattoman materiaalin suhteellista osuutta elintarvikkeessa. Muiden 10 materiaalien käytöllä on tarkoitus kompensoida jossakin määrin heikkoa tuntua suussa, mikä tyypillisesti liittyy runsaskuituisiin elintarvikkeisiin.

Eräässä vaihtoehtoisessa ratkaisussa voimakkaaseen kuitutäydennykseen liittyvän usein huonon maittavuuden 15 parantamiseksi käytetään erilaisia vesipohjaisia geelejä rasvojen korvikkeina. US-patenttijulkaisu 4 305 964 koskee rasvankorviketta, jossa hydratoitujen hydrokolloidien ve-sidispersioihin perustuvat geeliytetyt vesihelmet disper-goidaan öljy vedessä -emulsioon. Huolimatta ravitsemuksel-20 lisesta hyödystä, joka saattaa liittyä näissä geeleissä olevan hydrokolloidin suhteellisesti pieniin määriin, ei näillä koostumuksilla ole olennaista suoraa ravitsemuksellista vaikutusta käyttäjän ruokavalioon. US-patenttijulkaisu 4 510 166 koskee tärkkelys-vesigeelejä, joiden sano-. 25 taan olevan käyttökelpoisia öljyjen tai rasvojen korvaaji na. Tämän lähestymistavan tarjoama ainoa ravitsemuksellinen etu, öljyn ja rasvan korvaamista lukuun ottamatta, on näiden geelien sisältämän tärkkelyksen, jonka osuus on 10 - 50 %, energiasisältö. Ennestään runsaasti hiilihyd-30 raatteja sisältävien ruokavalioiden yhteydessä tämän vaikutuksen arvo on sinänsä kyseenalainen.

Kuten mainittiin, on hyvin tunnettua, että suuret rasvapitoisuudet eivät ravitsemukselliselta kannalta ole toivottavia elintarvikkeissa huolimatta siitä, miten op-35 timaalisia niiden organoleptiset vaikutukset saattavatkin 96736 4 olla. Rasvan laimentamisesta käyttämällä kuitulisäaineita on jonkin verran etua, mutta siitä ei ole suoraa ravitsemuksellista hyötyä käyttäjälle, vaikkakin runsaskuituisen ravinnon käytön eduksi on mainittu tiettyjen suolistosai-5 rauksien välttäminen. Vesi-geelipohjaisiin rasvankorvik-keisiin ei liity mitään tällaisia lisäetuja. Rasvojen korvaaminen sakkaroosipolyestereillä ei myöskään tarjoa suoraa ravitsemuksellista hyötyä käyttäjälle, vaikka sillä ilmeisesti on se etu, että nämä aineet sitovat kolesteroli) lia suolistossa ennen tämän imeytymistä elimistöön.

Olisi mitä edullisinta, jos rasvankorvikkeella olisi lisäksi suora ja toivottava myötävaikutus käyttäjän ravinnontarpeen täyttämiseen.

US-patenttijulkaisussa 4 308 294 ollaan jossakin 15 määrin oikealla tiellä tässä suhteessa; mainitun julkaisun mukaisesti käytetään 0,5 - 30 % proteiinia rasvankorvik-keessa, joka on vatkattu, hydratoitu proteiini-kumikomp-leksi, joka dispergoidaan osittain hyytelöityyn, happamaksi tehtyyn tärkkelys vedessä -faasiin. Palstalla 2, ri-20 veillä 62 - 68 mainitaan kuitenkin, että halutut öljynkor-vausominaisuudet ovat riippuvaisia paisutettujen tärkke-lysrakeiden organoleptisestä vaikutuksesta.

Normaalioloissa terveen aikuisen typpitasapaino on pidettävissä yllä päivittäisen proteiininsaannin ollessa 25 0,9 g/kg vuorokaudessa. Rasvankorvike, joka on myös ravit semuksellinen proteiinilähde, voisi helposti täyttää nämä vaatimukset ja tarjota sekä ennaltaehkäiseviä että terapeuttisia etuja proteiininpuutostilojen suhteen samoin kuin mahdollisesti etuja liikalihavuuden, arterioskleroo-30 sin ja ehkä myös erilaisten syömishäiriöiden hoidossa. Proteiinien lisääminen elintarvikkeisiin on yleensä tehty käyttämällä kalaa, soijaa, heraa, kaseiinia, kananmunan albumiinia tai gluteenia proteiinilähteinä. Kuhunkin näistä lisättävistä aineista liittyy ongelmia. Yleensä kuiten-35 kin liukoinen elintarvikeproteiini on tavallisesti! liima- 96736 5 maista, kun taas lämmön avulla denaturoiduilla proteiineilla on taipumus esiintyä joko tiiviinä geeleinä (kuten esimerkiksi keitetyt munanvalkuaiset) tai karkeina, rakeisina hiukkasina. Eräs poikkeus tästä yleissäännöstä ovat 5 soijaproteiinit, joista on menestyksellisesti kehrätty kuituja, jotka muistuttavat organoleptisiltä ominaisuuksiltaan (erityisesti rakenteeltaan) lihaskuituja sisältäviä aineita, kuten lihaa. Mainittu rakenne ei kuitenkaan ole yleisesti käyttökelpoinen, sillä tällaiset kuidut ei-10 vät selvästikään pysty missään suhteessa jäljittelemään suussa tuntua, jonka voisi odottaa kokevansa esimerkiksi rasvojen tai öljyjen ollessa kyseessä.

Alalla on olemassa tarve saada aikaan luonnollisia ravintoaineita, joilla on olennaisilta osiltaan pehmeä, 15 emulsion kaltainen organoleptinen luonne ja elintarvikkeita, jotka sisältävät mainittuja aineita rasvojen ainakin osittaisina korvaajina.

Tämä keksintö koskee siten menetelmää rasvan korvikkeena elintarvikkeissa käyttökelpoisen proteiinituot-20 teen valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että kuumennetaan denaturoitumattomia, olennaisilta osiltaan liukenevia ja koaguloitavissa olevia proteiineja läm-pödenaturointilämpötiloissa vesiliuoksessa, jonka pH on mainittujen proteiinien isoelektrisen pisteen alapuolella, 25 leikkausolosuhteissa, jotka valitaan siten ja joiden annetaan vaikuttaa niin pitkään, ettei pääse muodostumaan olennaisia määriä yhteensulautuneita hiukkasmaisia pro-teiiniaggregaatteja, joiden läpimitta on suurempi kuin noin 2 pm, ja samalla muodostuu denaturoidusta proteiinis-30 ta koostuvia makrokolloidihiukkasia, joiden läpimitta on suurempi kuin noin 0,1 pm.

Keksinnön mukaisesti saadaan proteiinipitoisia, veteen dispergoitavissa olevia makrokolloidihiukkasia, joilla on hydratoituneessa tilassa hyvin pehmeä, öljy ve-35 dessä -emulsion kaltainen organoleptinen luonne. Keksinnön 6 96736 mukaisesti saatavat makrokolloidituotteet sisältävät kooltaan ja muodoltaan homogeenisen populaation oleellisesti yhteensulautumattomia, denaturoidusta proteiinista koostuvia hiukkasia. Näille hiukkasille on luonteenomaista, että 5 ne ovat suurin piirtein pallomaisia tarkasteltuina noin 800-kertaisesti suurennettuina tavanomaisella valomikro-skoopilla. Näille hiukkasille on luonteenomaista kuivassa tilassa keskimääräinen hiukkasläpimitta noin 0,1 - 2,0 pm. Edullisessa muodossaan vähemmän kuin noin 2 % makrokolloi-10 dihiukkasten kokonaislukumäärästä on läpimitaltaan yli 3,0 pm. Kun keksinnön mukaisesti saadut hiukkasmaiset denaturoidut proteiinituotteet dispergoidaan vesiväliaineeseen, niiden tuntua suussa voidaan osuvimmin kuvata emul-siomaiseksi - lähellä öljy vedessä -emulsioihin liittyvää 15 tuntua olevaksi.

Soveltuvia proteiinilähteitä ovat eläin-, kasvi- ja mikrobiproteiinit mukaan luettuina, mainittuihin kuitenkaan rajoittumatta, munan ja maidon proteiinit, kasvipro-teiinit (mukaan luettuina erityisesti öljykasvien siemen-20 ten proteiinit, joita saadaan puuvillasta, palmusta, rapsista, safflorista, kaakaosta, auringonkukasta, seesamis-ta, soijasta, maapähkinästä jne.) ja mikrobiproteiinit, kuten hiivaproteiinit ja nk. "yksisoluisten" proteiinit. Edullisiin proteiineihin kuuluvat maitoperäiset herapro-25 teiinit (erityisesti makea heraproteiini) ja muut kuin maidosta peräisin olevat heraproteiinit, kuten naudan see-rumialbumiini, munanvalkuaisalbumiini ja kasviheraproteii-nit, kuten soijaproteiini. Raaka-ainelähteet, joista saadaan pallomaisia, ei-kuitumaisia proteiineja, joille ei 30 aiemmin ole tehty proteiinia denaturoivia käsittelyjä (esimerkiksi eristämisen aikana), ovat edullisimpia tämän keksinnön yhteydessä.

Tämän keksinnön mukaisesti saatavien tuotteiden piiriin kuuluu myös proteiinipitoinen, veteen dispergoita-35 vissa oleva makrokolloidi, joka sisältää oleellisesti yh- 96736 7 teensulautumattomia, denaturoidusta proteiinista koostuvia hiukkasia, joiden kokonaismassa koostuu kuivassa tilassa suurin piirtein kokonaan hiukkasista, joiden tilavuus on noin 5 x 10'4 - 5,5 pm3 ja joista pääosa on oleellisesti 5 pallomaisia tarkasteltuina 800-kertaisella suurennuksella tavanomaisella valomikroskoopilla.

Tähän keksintöön liittyvien haluttujen kinesteet-tisten ominaisuuksien aikaansaamiseksi (ts. pehmeän, liukkaan tunnun aikaansaamiseksi) pääosalla tämän keksinnön 10 mukaistesti saatavien koostumusten hiukkasilla on edullisesti muodoltaan ei-rosoinen eli suurin piirtein tai yleisesti ottaen pallomainen pinta. Termin "suurin piirtein pallomainen" piiriin kuuluvat tässä yhteydessä pallot ja navoiltaan litistyneet ja venyneet pallot. Koostumukset, 15 joissa pallot ovat ainoa tai vallitseva muoto, ovat edullisimpia. Muiden pallomaisten muotojen läsnäolo keksinnön mukaisesti saatavissa koostumuksissa on hyväksyttävää, mutta koostumukset, joissa tällaiset muut pallomaiset muodot ovat vallitsevia tai yksinomaisena spesieksenä, ovat 20 vähemmän edullisia. Sauvamaisten ja kuitumaisten hiukkasten läsnäolo on siedettävissä, mutta vähemmän edullista. Piikkimäiset hiukkaset ovat hyvin epätoivottavia. Hiukkasten läpimitta (ei-pallomisten hiukkasten ollessa kyseessä pituusakseli) on kuivassa tilassa mitattuna alueella muu-. 25 tamasta mikrometristä jonkin verran alle mikrometriin.

Proteiinien denaturoituminen on tässä yhteydessä seurausta prosesseista, jotka ovat irreversiibeleitä ja johtavat proteiinin luontaisen (ts. denaturoitumattoman) tilan muuttumisiin tavalla, joka suosii proteiinimolekyy-30 lien yhteenkasvamista edellä mainittujen hiukkasten muotoon .

Keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan edullisesti lämmöllä koaguloitavissa olevan proteiinin vesi-liuoksiin, joille on luonteenomaista proteiinipitoisuus 35 noin 10 - 20 paino-%. Yleisesti ilmaistuna tämän keksinnön 8 96736 käytännön toteutukseen sopivien proteiiniraaka-ainelähtei-den tulisi sisältää yli noin 80, edullisesti yli noin 90 % liukoista proteiinia. Proteiinilähteet, joissa on vähemmän kuin noin 80 % liukoista proteiinia, sisältävät todennä-5 köisesti alun alkaen ylisuuria hiukkasia ja/tai hiukkas-aggregaatteja, jotka voivat merkittävästi heikentää keksinnön mukaisesti saatavien tuotteiden haluttuja organo-leptisiä ominaisuuksia. Proteiiniliuosten pH säädetään liuoksessa olevien proteiinien isoelektrisyyskäyrän keski-10 pisteeseen (ts. yksittäisten proteiinikomponenttien erilaisten isoelektristen pisteiden muodostaman yhdistelmä-käyrän keskipisteen) alapuolelle, mutta ei niin alhaiseksi, että proteiinin oleellinen happohydrolyysi käy mahdolliseksi. Yleisesti ilmaistuna pH:n säätäminen isoelektri-15 syyskäyrän keskipisteeseen tai sen lähelle pyrkii edistämään suurikokoisempien hiukkasten muodostumista, kun taas merkittävästi isoelektrisyyskäyrän keskipisteen alapuolella olevat pH-olosuhteet edistävät keskimääräiseltä läpimitaltaan äärimmäisen pienten hiukkasten muodostumista.

20 Liuosten pH säädetään edullisesti arvoon, joka on noin 1 pH-yksikön verran proteiinilähdemateriaalin isoelektrisyyskäyrän keskipisteen alapuolella. pH:ta on tarvittaessa helppo säätää käyttämällä orgaanisia tai epäorgaanisia happoja tai emäksiä.

25 Tämän keksinnön toteuttamiseen käytettävät proteii- niliuokset voidaan haluttaessa esikäsitellä kemiallisesti tai fysikaalisesti epätoivottavien ei-proteiini- tai jopa proteiiniaineosien, peptidit ja aminohapot mukaan luettuina, poistamiseksi. Esimerkkinä mainittakoon, että kuiva-30 tuille makeille maitoheraproteiinikonsentraateille (jotka on jo ultrasuodatettu, jolloin poistuu esimerkiksi oleellisia määriä ei-proteiinityppiyhdisteitä ja laktoosia) voidaan tehdä uuttokäsittely rasvojen ja kolesterolin samoin kuin muiden komponenttien poistamiseksi, jotka saat-35 taisivat aiheuttaa "sivumakuja", kun keksinnön mukaisesti 96736 9 saatavia tuotteita käytetään rasvojen korvikkeina elintarvikkeissa. Vaihtoehtona ultrauodatukselle maitohera voidaan puhdistaa kromatografisesti laktoosin, suolojen ja useimpien muiden ei-proteiinikomponenttien poistamiseksi, 5 jolloin pääasiallisiksi proteiiniaineosiksi jää laktalbu-miineja ja laktoglobuliineja.

Keksinnön mukaisesti hydratoituja makrokolloidi-tuotteita on helppo valmistaa proteiiniliuoksista käyttämällä säädellysti lämpöä ja suuria leikkausvoimia, jotka 10 edistävät fysikaalisessa ja kemiallisessa mielessä kontrolloitua proteiinien denaturoitumista ja mahdollistavat halutun kokoisten ja muotoisten aggregoitumattomien pro-teiinihiukkasten muodostumisen. Denaturoinnin aikana muodostuvat hiukkaset ovat yleensä pallomaisia muodoltaan ja 15 niiden keskimääräinen läpimitta on suurempi kuin noin 0,1 pm. Hiukkasia, joiden läpimitta on suurempi kuin noin 2 pm, ja/tai pienten hiukkasten aggregaatteja, joiden läpimitta on yli 2 pm, ei juurikaan muodostu. Vaihtoehtoisesti ilmaistuna vältetään hiukkasten tai aggregaattien 20 muodostuminen, joiden tilavuus on yli 5,5 pm3, samalla kun muodostuu oleellisia määriä hiukkasia, joiden tilavuus on vähintään 5 x 10‘4 pm3. Proteiinien denaturointiin käytettävä lämpötila ja lämpökäsittelyn kesto vaihtelevat kyseessä .·. olevan proteiinilähtöaineen mukaan. Kulloinkin vallitsevat

25 voimakkaasti leikkaavat olosuhteet ja proteiiniliuosten leikkauskäsittelyn kesto vaihtelevat vastaavalla tavalla. Valaisevana esimerkkinä mainittakoon, että makean maitohe-raproteiinin liuoksia, joiden pH on 3,5 - 5,0, voidaan käsitellä keksinnön mukaisesti lämpötilassa 80 - 130°C

30 kolmen sekunnin - 15 minuutin ajan leikkausnopeudella 7 500 - 10 000 s'1.

Edellä mainitut ovat erityisiä käsittelyolosuhteita, joita on käytetty monien keksinnön mukaisesti saatavien tuotteiden valmistuksessa. Valitulle proteiinisub-35 straatille nimenomaisesti sopivat leikkausnopeudet on kui- 96736 10 tenkin helppo määrittää rutiininomaisin empiirisin kokein, joissa käytetään valittua käsittelylaitteissa.

Keksinnön mukaisen denaturointikäsittelyn aikana liuoksessa olevat denaturoitumattomat proteiinit ovat vuo-5 rovaikutuksessa keskenään, jolloin muodostuu liukenemattomia koaguloitumistuotteita ja lämmön ja suurten leik-kausvoimien käyttö varmistavat halutulla kokoalueella olevien yhteensulautumattomien hiukkasten muodostumisen. Riippuen liuotettujen kaupallisten proteiinimateriaalien 10 erityisominaisuuksista ja näiden materiaalien liuoksissa olevien ei-proteiiniaineosien ominaisuuksista, ei pelkkä lämmön ja suurten leikkausvoimien käyttö ehkä mahdollista optimaalisesti ylisuurien hiukkasaggregaattien välttämistä. Tällaisissa tilanteissa on keksinnön mukaista lisätä 15 yhtä tai useampaa ainetta, kuten lesitiiniä, ksantaaniku-mia, maltodekstriinejä, karrageenania, datem-estereitä, alginaatteja tms. ("aggregaatteja estäviä aineita"), pro-teiiniliuoksiin, edullisimmin ennen lämpödenaturointikä-sittelyä. Valituista yhdestä tai useammasta aggregaatteja 20 estävästä aineesta riippuen näitä materiaaleja voidaan lisätä pitoisuuksiksi 0,1 - yli 10 paino-%. Aggregaatteja estävien aineiden esihydratoinnin on havaittu helpottavan niiden lisäämistä proteiiniliuoksiin. Asianmukaisesti valittuina ja käsiteltyinä nämä aggregaatteja estävät aineet 25 voivat yhdessä koaguloitumattomien proteiinien kanssa edelleen edistää järjestelmän liukkausominaisuuksia ja parantaa siten kermamaista vaikutelmaa.

Keksinnön mukaisesti käsitellyissä edullisissa pro-teiiniliuoksissa voi olla läsnä myös yhtä tai useampaa 30 polyhydroksiyhdistettä, edullisesti mono-, di- tai trisak-karideja, kuten glukoosia, fruktoosia, laktoosia tms. Niitä voi olla läsnä komponenttina lähdemateriaaleissa, joita käytetään liukoisten proteiinien lähteinä [esimerkiksi laktoosi (tai sen entsyymihydrolyysituotteet, glu-35 koosi ja galaktoosi, jos käytetään laktaasikäsittelyä), • 96736 11 jota esiintyy kuivatuissa heraproteiinikonsentraateissa] tai ne voivat olla proteiiniliuoksiin lisättäviä aineita. Polyhydroksiyhdisteiden suhteellinen pitoisuus erilaisissa proteiiniliuoksissa vaihtelee suuresti. Tiettyjä proteii-5 nilähtöaineita (esimerkiksi pylväskromatografisesti puh distettua maitoheraproteiinia), jotka eivät sisällä juuri ollenkaan sokereita eivätkä muita polyhydroksiyhdisteitä, on melko helppo käsitellä keksinnön mukaisesti makrokol-loideiksi, mutta laktoosin sisällyttäminen johtaa jonkin 10 verran parantuneisiin tuotteisiin, erityisesti silloin, kun proteiiniliuokseen on määrä lisätä aggregaatteja estävää ainetta. Joidenkin proteiinilähtöaineiden (esimerkiksi munanvalkuais- ja naudan seerumialbumiinin) liuosten yhteydessä on suurta etua esimerkiksi laktoosin lisäämi-15 sestä optimaalisen tehon varmistamiseksi keksinnön mukaisesti saatavien tuotteiden valmistuksessa. Niinpä keksinnön mukaisesti käsiteltäviin proteiiniliuoksiin voidaan lisätä 0 - 100 paino-% proteiinin määrästä tai enemmän polyhydroksiyhdistettä (edullisesti sokereita ja edulli-20 simmin pelkistäviä sokereita, kuten laktoosia).

Tämän keksinnön yhteydessä käyttökelpoisiin prote-iiniraaka-aineisiin kuuluu eläin-, kasvi- ja mikrobipro-teiineja ja ne valitaan albumiinien; globuliinien; glute-liinien, lämmöllä koaguloitavissa olevien, liukoisiksi 25 tehtyjen proteiinien; ja niiden seosten joukosta.

Keksinnön mukaisten säädeltyjen denaturointikäsit-telyjen olennaisena osana on proteiinimolekyylien "poisto" liuoksesta yhdistämällä lukuisia tällaisia proteiinimole-kyylejä toisiinsa, jolloin muodostuu koagulaatti, josta 30 tehdään liukenematon lämpökäsittelyllä. Koostumusta ja prosessia säädetään lisäksi siten, että estetään tällaisten koaguloitumistuotteiden koon kasvu halutun alueen yläpuolelle. Koska suolat voivat vaikuttaa oleellisesti vesi-liuoksessa olevien proteiinien liukoisuuteen ja koaguloi-35 tumistaipumukseen, on tämän keksinnön ajatuksen mukaista 96736 12 säätää rutiininomaisesti suolojen pitoisuutta liuoksissa, jotka on määrä käsitellä lämmöllä ja suurilla leikkausvoi-milla.

Tämän keksinnön yhteydessä käytettävien proteiini-5 liuosten mahdollisiin aineosiin kuuluvat väriaineet, maku-aineet, stabilointiaineet, säilöntäaineet tms., joita käytetään riittäviä määriä tuotteiden haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi.

Tämän keksinnön mukaisesti saatavia proteiinituot-10 teitä voidaan käyttää syötävissä koostumuksissa tai elintarviketuotteissa rasvan korvikkeena. Tällaisiin elintarvikkeisiin kuuluvat vähäenergiaiset tuotteet, kuten salaatinkastikkeet, majoneesityyppiset kastikkeet ja levitteet ja jäätelön kaltaiset jäädytetyt jälkiruoat. Energiasisäl-15 töä voidaan edelleen vähentää myös käyttämällä tämän keksinnön mukaisesti saatavia materiaaleja yhdessä voimakkaiden makeutusaineiden, kuten aspartaamin, alitaamin, ase-sulfaami K:n ja sukraloosin, kanssa. Näitä koostumuksia voidaan myös täydentää vitamiineilla ja/tai hivenaineilla. 20 Keksintöä on helpompi ymmärtää seuraavasta yksi tyiskohtaisesta kuvauksesta tarkasteltuna yhdessä liitteenä olevien piirustusten ja kuvioden kanssa, joissa:

Kuvio 1 on pitkittäisleikkaus juoksevan aineen käsittelylaitteesta, joka soveltuu tämän keksinnön toteutuk-25 sen yhteydessä edullisten suuren leikkausvoiman ja suurten lämmönsiirtonopeuksien aikaansaantiin.

Kuvio 2 on kaaviokuva kuvion 1 mukaisesta laitteesta kytkettynä erilaisiin muihin laitteisiin, jotka ovat käyttökelpoisia keksinnön mukaisen edullisen menetelmän 30 toteuttamisessa.

Kuvio 2A on muuten samanlainen kaaviokuva kuin kuvio 2, mutta siinä ei ole kuvion 2 esittämää lämmönvaih-dinta 10B.

Kuviot 3, 4 ja 5 ovat mikroskooppivalokuvia keksin-35 nön mukaisesti saatavien maitoheramakrokolloidien näyt- 96736 13 teistä. Kuviot 3a, 4a ja 5a esittävät maitoheramakrokol-loideja 400-kertaisesti suurennettuina. Kuviot 3b, 4b ja 5b esittävät osia kuvioiden 3a, 4a ja vastaavasti 5a esittämistä alueista 5 000-kertaisesti suurennettuina.

5 Kuviot 6a ja 6b ovat mikroskooppivalokuvia ALATALr 810 -heraproteiinista 40- ja vastaavasti 400-ker-taisesti suurennettuna ALATALR 810 on kaupallinen heratuote, jota myy New Zealand Milk Products, Inc., Rosemont, Illinois, USA.

10 Kuviot 7a ja 7b ovat mikroskooppivalokuvia ALATALr 812 -heraproteiinista 40- ja vastaavasti 400-ker-taisesti suurennettuna. ALATALR 812 -heraproteiini on samankaltainen kaupallinen tuote kuin ALATAR* 810 -heraproteiini ja myös sitä myy New Zealand Milk Products, Inc. 15 (huom. edellä mainittuja ALATAL1*-tuotteita kuvataan yksityiskohtaisemmin esimerkissä 5).

Kuviot 8a ja 8b ovat vertailukelpoisia puoliloga-ritmihistogrammeja, jotka esittävät edustavien ALATALR 810 -heraproteiininäytteiden ja keksinnön mukaisesti saatavien 20 maitoheramakrokolloidien näytteiden hiukkaskokojakautumia ekvivalenttitilavuuden mukaan mitattuna.

Kuviot 9a ja 9b ovat vertailukelpoisia puoliloga-ritmihistogrammeja, jotka esittävät edustavien ALATALR 810 -heraproteiininäytteiden ja keksinnön mukaisesti saatavien . 25 maitoheramakrokolloidien näytteiden hiukkaskokojakautumia ekvivalenttiläpimittojen mukaan mitattuna.

Kuviot 10a ja 10b ovat histogrammeja, joiden perusviiva on lineaarinen eikä logaritminen ja jotka esittävät keksinnön mukaisesti saatavan maitoheramakrokolloidin 30 näytteen hiukkaskokojakautumaa ekvivalenttiläpimitan ja vastaavasti ekvivalenttitilavuuden mukaan mitattuna.

Kuvio 11a on leikkauskuva, joka esittää erästä kä-sittelylaitesuoritusmuotoa, joka on suunniteltu panosmene-telmän käyttöön keksintöä toteutettaessa.

35 Kuvio 11b on tasokuva kuvion 11a mukaisen käsitte lylaitteen yhdestä lavasta.

96736 14

Kuvio 12 on samankaltainen kuvio kuin kuvio 11, mutta se esittää jatkuvatoimiseksi suunniteltua laitetta.

Kuvio 13 on leikkauskuva, joka on piirretty kuvion 12 linjaa 13 - 13 pitkin.

5 Kuvio 14 on leikkauskuva, joka on piirretty kuvion 11b linjaa 14 - 14 pitkin.

Kuvio 15 valaisee käsittelylaitteen toimintaa.

Kuvio 16 on mikroskooppivalokuva keksinnön mukaisesti saatavan heraproteiinimakrokolloidin näytteestä 10 1 000-kertaisesti suurennettuna.

Kuvio 17 on mikroskooppivalokuva keksinnön mukaisesti saatavan naudan seerumialbumiinimakrokolloidin näytteestä 1 000-kertaisesti suurennettuna.

Kuvio 18 on mikroskooppivalokuva keksinnön mukai-15 sesti munanvalkuaisalbumiinimakrokolloidin näytteestä 1 000-kertaisesti suurennettuna.

Kuvio 19 on mikroskooppivalokuva keksinnön mukaisesti saatavan soijaproteiinimakrokolloidin näytteestä 1 000-kertaisesti suurennettuna.

20 Tämän keksinnön mukaisesti on määritetty, että ve teen dispergoitavissa olevia proteiinimakrokolloideja, joilla hydratoituneessa tilassa on olennaisilta osiltaan pehmeä, emulsiomainen organoleptinen luonne, voidaan valmistaa erilaisista proteiinimateriaaleista. Proteiinipi-25 toiset veteen dispergoitavissa olevat makrokolloidit koos tuvat olennaisilta osiltaan yhteensulautumattomista denaturoidusta proteiinista koostuvista hiukkasista, joille on luonteenomaista, että niillä on kuivassa tilassa sellainen hiukkaskokojakautuma, että keskimääräinen läpimitta on 30 alueella noin 0,1 - 2,0 pm ja alle noin 2 % hiukkasten kokonaislukumäärästä on läpimitaltaan yli 3,0 pm. Hiukkasille on lisäksi tunnusmerkillistä, että ne ovat yleisesti ottaen pallomaisia tarkasteltuina noin 800-kertaisesti suurennettuina tavanomaisella valomikroskoopilla.

35 Makrokolloidimateriaaleja voidaan valmistaa säädel lyllä denaturoinnilla hyvin monista erilaisista proteiini- 96736 15 pitoisista lähtömateriaaleista, jotka ovat ennen käsittelyä veteen suurin piirtein liukenevia ja olennaisilta osiltaan denaturoitumattomia. Tässä keksinnössä makrokol-loidien vesidispersioille on tunnusmerkillistä olennaisil-5 ta osiltaan pehmeä, emulsiomainen organoleptinen luonne ja niitä voidaan käyttää keksinnön mukaisesti runsasproteii-nisina ja vähäenergiaisina rasvankorvikkeina. Täten saadaan käyttöön elintarvikkeita, jotka sisältävät aineosinaan makrokolloideja tai perustuvat niihin.

10 Mitä tulee termien "tuntuu suussa" ja "organolepti nen luonne" käyttöön tässä yhteydessä, ymmärrettäneen, että ne koskevat yleisesti ryhmää tuntoaistimuksia, jotka ovat yhteisiä koko elimistölle, mutta erityisen voimakkaita kielen, poskien ja ruokatorven limakalvoissa. Tarkemmin 15 määriteltynä termit "tuntuu suussa” ja "organoleptinen luonne" tässä käytettyinä viittaavat johonkin edellä mainittuun aistimukseen ja erityisesti aistimuksiin, jotka liittyvät hienouden, karkeuden ja rasvaisuuden kokemiseen tuntoaistin kautta. Tämä tuntuvaikutelma havaitaan yleensä 20 suussa, jossa pienet erot erilaisten ruokien välillä havaitaan helpoimmin.

Niinpä keksinnön mukaisesti saatavilla uusilla proteiinituotteilla on vesiväliaineeseen dispergoituina suussa tuntu ja organoleptinen luonne, jota kuvataan osuvimmin 25 emulsiomaiseksi. On ilmeistä, että proteiinin hydratoitu-misaste vaikuttaa sen Teologisiin ominaisuuksiin ja siten siihen, millaiselta materiaalit tuntuvat. Näiden tuotteiden tuntu suussa on toivotulla tavalla lähellä rasva vedessä -emulsioihin liittyvää tuntua.

30 Keksinnön mukaisesti saatavien uusien proteiini tuotteiden pseudoemulsioluonne ilmenee lämpödenaturoitujen koaguloitujen proteiinihiukkasten, joiden läpimitta on noin 0,1 - 2,0 pm, painovoimakentässä stabiileissa makro-kolloidisissa dispersioissa. Tällaiset dispersiot pääsevät 35 lähelle visuaalisia ja organoleptisia vaikutelmia, jotka liittyvät normaalisti öljy vedessä -emulsioihin, kuten 96736 16 (uusien materiaalien pitoisuus joissakin tämän keksinnön mukaisesti saatavien proteiinituotteista valmistettavissa olevissa vastaavissa tuotteissa kasvaa seuraavassa järjestyksessä) kahvikerman korvikkeet, kaadettavissa olevat 5 salaatinkastikkeet, lusikoitavat salaatinkastikkeet, le vitteet ja jäädykkeet.

Ymmärrettäneen, että termiä "liuos" käytetään proteiinien alalla usein seoksesta, joka tosiasiassa on dena-turoitumattomien proteiinien todellinen kolloidinen dis-10 persio. Tällaisten denaturoitumattomien proteiinihiukkas- ten koko on noin 0,001 - 0,01 pm, niin että niiden kolloidisten dispersioiden stabiilisuus riippuu proteiinimole-kyylien nettovarauksista ja, erityisesti isoelektrisen pisteen lähellä olevien pH-arvojen vallitessa, näiden pro-15 teiinien affiniteetista vesimolekyylien suhteen. Siten tällaiset denaturoitumattomat proteiinit kuuluvat kolloidikemiassa tutkittujen hiukkasten joukossa pienehköjen hiukkasten alueelle, kuten määritellään teoksessa Condensed Chemical Dictionary, 9. p., s. 222. Toisin kuin 20 edellä mainitut hiukkaset, keksinnön mukaisesti saatavat proteiinihiukkaset ovat kokoalueella noin 0,1 - 2,0 pm ja niiden joukkoon kuuluu siten hiukkasia, jotka ovat melko lähellä edellä mainitun määritelmän mukaisen kokoalueen ylärajaa ja sen yläpuolella. Huolimatta tämän keksinnön 25 mukaisesta proteiinien lämpödenaturointikäsittelystä ei i menetetä niiden yleistä kolloidiluonnetta (ts. tällaisten hiukkasten muodostamien dispersioiden stabiilisuutta vesi-väliaineessa). Niinpä tämän keksinnön ajatuksen mukaisesti uudet proteiinidispersiot vastustavat proteiinien sedimen-30 toitumista neutraloiduista vesisuspensioista jopa niin suurilla kiihtyvyyksillä kuin 10 000 g (pH:n ollessa noin 6,5 - 7,0). Siten tässä yhteydessä käytetään termiä "mak-rokolloididispersiot" erotukseksi denaturoitujen proteiinien "liuoksista" (ts. "todellisista kolloididispersiois-35 ta"). Tämän keksinnön mukaisesti saatavia denaturoituja koaguloituja proteiineja kutsutaan tästedes vastaavasti 96736 17 makrokolloideiksi erotukseksi todellisista kolloideista, joilla edellä mainitun sanakirjan määritelmän mukaan tarkoitetaan aineita, joissa hiukkaskoko on korkeintaan 1 pm. Tämä ero heijastaa suhteellisesti suurempaa kokoa, joka on 5 tyypillinen tämän keksinnön mukaisesti saatavien denaturoitujen koaguloitujen proteiinituotteiden hiukkasille.

Tämän keksinnön mukaisesti saatavien makrokolloidi-materiaalien erityisen toivotut organoleptiset ominaisuudet riippuvat erityisesti makrokolloidihiukkasten koosta 10 ja muodosta.

Tarkemmin esitettynä on myös havaittu, että suurempien denaturoitujen proteiinikoagulaattien (ts. sellaisten, joiden läpimitta kuivattuina on suurempi kuin noin 3 pm) dispersiot antavat epätoivottavan liitumaisen tunnun 15 suussa niillä täydennetyille elintarvikkeille. Tämä liitu- maisuus voidaan määritellä vähemmän karkeaksi variantiksi tunnettujen lämpödenaturoitujen proteiinien (noin 15 -175 pm) karkeasta tunnusta suussa. Näyttää siltä, että selvärajainen aistimuskynnys ylitetään, kun suurimmalta 20 läpimitaltaan noin 2 - 3 pm suurempien proteiinikoagu-laattihiukkasten lukumäärä kasvaa.

Kuitumaiset hiukkaset, joiden pituus on yleisesti ilmaistuna suurempi kuin noin 5 pm ja läpimitta yleisesti ilmaistuna pienempi kuin noin 1 pm, johtavat tahnoihin, 25 jotka ovat pehmeitä, mutta laajenevia (kun kielen ja kitalaen väliin suuntautuu suurempi voima, aistimus kiinteästä aineesta voimistuu). Kuitujen lyhetessä ja lähetessä pallomaista muotoa, tämä ominaisuus heikkenee.

Myös hiukkasten muoto on tärkeä, koska yleisesti 30 ottaen pallomaisilla hiukkasilla on taipumus saada aikaan pehmeämpi, emulsiomaisempi organoleptinen aistimus. Kun täydellisemmin pallomaisten makrokolloidihiukkasten osuus kasvaa, voi käydä niin, että jonkin verran suuremmalla osalla hiukkasia läpimitta voi olla suurempi kuin noin 35 2 pm makrokolloidiseoksen organoleptisen luonteen heikke- nemättä. Kuten edellä mainittiin, sauvamaisilla hiukkasil- • 96736 18 la, joiden läpimitta on suurempi kuin noin 1 pm, on taipumus saada aikaan liitumainen tai jauhemainen tuntu suussa.

Lähellä 0,1 pm olevat hiukkaskoot edistävät rasvaista tuntua suussa, joka voi olla kyseenalainen, jos se 5 aistitaan vallitsevana tuntuominaisuutena tuotteessa, jonka tarkoituksena on jäljitellä öljy vedessä -emulsiota. Kun halutaan valmistaa tuote, jossa rasvainen tuntu suussa on houkutteleva, kuten voin kaltainen levite, tällainen hiukkaskoko on käyttökelpoinen. Koska aistittava siirtymi-10 nen emulsiomaisen ja rasvaisen tunnun välillä suussa näyttää olevan paljon asteittaisempi kuin siirtyminen emulsiomaisen ja liitumaisen tunnun välillä, ovat suuremmat osuudet kokoluokkaa 0,1 pm olevia hiukkasia hyväksyttäviä tämän keksinnön mukaisesti saatavissa makrokolloideissa. 15 Ellei keskimääräinen hiukkaskoko ole alle 0,1 pm, emulsio-mainen luonne on siten vallitseva huolimatta siitä, että jakautuma voi sinänsä sisältää oleellisen osan yksittäisiä hiukkasia, joiden läpimitta on alle 0,1 pm.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käyttökelpoisiin 20 proteiineihin kuuluvat sellaisista vaihtelevista ja erilaisista lähteistä kuin öljykasvien siemenistä saatavasta kasviherasta, nisäkkäiden maidosta, veriseerumista ja lintujen munista peräisin olevat proteiinit.

Tämä keksintö soveltuu edullisesti proteiineihin, 25 jotka ovat luontaisessa tilassaan pallomaisia.

Proteiinien perinteisen luokituksen kannalta katsottuna keksinnön mukainen menetelmä soveltuu proteiineille, jotka ovat liukoisia vesipitoisiin liuotinjärjestel-miin ja voivat olla yksinkertaisia tai kytkeytyneitä pro-30 telineja tai proteiinijohdannaisia. Soveltuviin yksinker taisiin proteiineihin kuuluvat albumiinit, globuliinit ja gluteliinit. Soveltuvia konjugoituneita proteiineja ovat mm. nukleoproteiinit, glykoproteiinit ja mukoproteiinit (tunnetaan myös yhteisnimellä glukoproteiinit), fosfopro-35 teiinit (luokitellaan joskus yksinkertaisiksi proteiineiksi), kromoproteiinit, lesitoproteiinit ja lipoproteiinit.

96736 19

Myös lämmön avulla koaguloitavissa olevat proteiinijohdannaiset ovat soveltuvia.

Yksinkertaisia proteiineja, jotka eivät ole käyttökelpoisia keksinnön mukaisessa menetelmässä, ovat albu-5 minoidit (tunnetaan myös skleroproteiineina), kuten elas-tiinit, keratiinit, kollageenit ja fibroiinit, jotka kaikki ovat luonnollisessa tilassaan liukenemattomia. Prota-miinit ja histonit eivät ole lämmön avulla koaguloitavissa eivätkä sovellu siten raaka-aineiksi keksinnön mukaiseen 10 lämpödenaturointimenetelmään.

Konjugoituneet proteiinit, jotka ovat sekä liukoisia että lämmön avulla koaguloitavissa, ovat käyttökelpoisia keksinnön mukaisessa menetelmässä.

Proteiinijohdannaiset (ts. erilaisten proteoklas-15 tisten tai denaturointimenetelmien tuotteet), jotka huolimatta johdannaisen muodostamisesta säilyvät sekä liukoisina että lämmön avulla koaguloitavissa olevina, ovat soveltuvia raaka-aineiksi tämän keksinnön mukaiseen menetelmään luonnollisesti sillä edellytyksellä, ettei johdannaisen 20 muodostus tee niistä alun alkaen soveltumattomia keksinnön mukaisesti saatavaa poteiinituotetta sisältävän lopputuotteen haluttujen organoleptisten ominaisuuksien aikaansaantiin. Yleisesti ilmaistuna monilta proteiineilta, metapro-teiineilta (tunnetaan myös infraproteiineina), koaguloi-25 duilta proteiineilta, proteooseilta, peptoneilta ja peptideiltä (polypeptideiltä) puuttuu kuitenkin yksi tai useampi tällainen vaadittava ominaisuus.

Lämpökoaguloituvuus merkitsee keksinnön mukaisen menetelmän käytännön toteutuksen mukaisesti kyseisen pro-30 teiinin luontaista kykyä muodostaa liukenemattomia massoja lämmön/leikkausvoimien vaikutuksen alaisena. Proteiini-näytteen puhtausaste ja sen denaturoitumisaste tai alkava latentti denaturoituminen vaikuttavat suorasti tai epäsuorasti proteiinin soveltuvuuteen raaka-aineeksi keksinnön 35 mukaisen menetelmän yhteydessä.

96736 20

Keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä proteiinia pidetään "liukoisena", jos se liukenee vähintään noin 80-%:isesti jäljempänä esitettävien arvosteluperusteiden mukaan. Liukoisuus yli 90 % on edullinen.

5 Liukoisuus mitataan ei-denaturoivissa olosuhteissa käyttämällä liuotinjärjestelmää, jota on määrä käyttää käsittelyssä. Tämän esityksen valossa alan ammattimiehel-lä ei ole vaikeuksia valita sopiva liuotinjärjestelmä ottaen huomioon kyseisen käsiteltävän proteiinin liukenemis-10 ominaisuudet ja menetelmän vaatimat pH- ja lämpötilapara-metrit. Liukoisuuteen vaikuttavat yleisesti ilmaistuna monet sisäiset ja ulkoiset tekijät. Erittäin tärkeitä liuottimen valinnan kannalta ovat liuottimen pH, suolapitoisuus, lämpötila ja dielektrisyysvakio. Esimerkkinä mai-15 nittakoon, että albumiinit ovat vesiliukoisia, kun taas globuliinit ovat veteen liukenemattomia, mutta liukenevat suolaliuoksiin. Proteiinin puhtausaste sekä muiden proteiinien että ei-proteiiniaineosien suhteen, vaikuttaa myös liukoisuuteen, tosin vähemmässä määrin. Niinpä epä-20 puhdas näyte ei välttämättä ole vaadittavissa määrin liukoinen, mutta puhtaampi näyte saattaa olla. On kuitenkin huomattava, että mitä puhtaampi yhdestä proteiinilaadusta koostuva näyte on, sitä tärkeämmäksi käy tarkka pitäytyminen valittuihin käsittelyparametreihin.

25 Proteiinin liukoisuus mitataan dispergoimalla 10 g proteiinia 190 g:aan valittua liuotinjärjestelmää Waring-sekoittimessa yhden tai kahden minuutin ajan. Tuloksena oleva dispersio jaetaan kahteen osaan. Toista osaa sentri-fugoidaan 25 minuuttia Beckman L8-70 -sentrifugissa käyt-30 tämällä SW-55-roottoria (Beckman, Palo Alto, CA) kierros-nopeudella 11 000 min'1 (kiihtyvyydellä 17 000 g) lämpötilassa 22°C. Sentrifugoidun osan supernatantti otetaan sitten talteen. Sekä sentrifugoimattoman osan (liuos nro 1) että sentrifugoidun osan supernatantin (liuos nro 2) pro-35 teiinipitoisuudet määritetään tekemällä typpianalyysi 96736 21 käyttämällä Carlo Erba Nitrogen -analysaattoria (malli 1500, Milano, Italia) ja prosentuaalinen liukoisuus lasketaan seuraavasta kaavasta: 5 Liuoksen nro 2 pro-

Liuoksen proteiinin _ teiinipitoisuus (%) -nn nin osuus (%) Liuoksen nro 1 pro- x teiinipoituus (%) 10 Vaikka liuoksia voidaan sentrifugoida suuremmilla kierrosnopeuksilla (jopa 50 000 min"1, 330 000 g), jolloin seurauksena on se, että suurempi prosenttiosuus materiaaleista saadaan talteen, on havaittu, että proteiinimate-riaalit, joiden liukenemisaste on suurempi kuin noin 85 % 15 mainitulla testimenetelmällä (17 000 g) mitattuna, ovat yleensä kyllin stabiileja dispersiossa eli "liukenevia" tämän keksinnön mukaisessa mielessä.

Kulloiseenkin käyttötarkoitukseen edullinen proteiini voi vaihdella saatavuuden, hinnan ja proteiiniin 20 liittyvän maun mukaan samoin kuin proteiinilähteen sisältämien epäpuhtauksien ja muiden komponenttien mukaan. Edullisiin proteiineihin kuuluvat tämän keksinnön yhteydessä pallomaiset proteiinit, kuten naudan seerumialbumii-ni, munanvalkuaisalbumiini ja soijaproteiini: maitohera-25 proteiini on erityisen edullinen. Proteiinilähteet, joille voidaan tehdä tämän keksinnön mukainen käsittely, sisältävät usein erilaisia epäpuhtauksia. Siksi on toivottavaa, että kun keksinnön yhteydessä käyttökelpoisiin proteiineihin liittyy luonnostaan liukenemattomia komponentteja, 30 nämä komponentit ovat hiukkaskooltaan pienempiä kuin 3,0 pm tai ne ovat poistettavissa ennen käsittelyä tai muuttuvat mainittua rajaa pienemmiksi käsittelyn aikana.

; Tällä hetkellä maidosta saatavat heraproteiinit ovat erityisen edullinen proteiinilähde. Maitoproteiinit 35 voidaan jakaa kahteen yleisryhmään, seerumi- eli herapro-teiineihin ja juoksettuviin eli kaseiinituotteisiin. Kase- 96736 22 iini luokitellaan yleisesti fosfoproteiiniksi, mutta se on tosiassa muutamien keskenään erilaisten ja identifioitavissa olevien proteiinien (alfa-, beeta-, kappa- jne. proteiinien), fosforin ja kalsiumin heterogeeninen yhdistel-5 mä, joka on maidossa kolloidisena kalsiumsuola-aggre- gaattina, jota kutsutaan kalsiumkaseinaatiksi. Juuston valmistuksen aikana kaseiini seostetaan maidosta jommallakummalla kahdesta menetelmästä. Ensimmäisessä menetelmässä maito käsitellään hapolla pH:n alentamiseksi suunnilleen 10 arvoon 4,7, jolloin kaseiiniproteiinit saostuvat maidosta kvarkiksi, joka lopulta käsitellään juustoksi. Vaihtoehtoisessa menetelmässä kaseiinin saostus tehdään käyttämällä hapon sijasta juoksute-entsyymiä. Ensin mainitulla menetelmällä valmistettu kaseiinituote sisältää yleensä 15 enemmän rasvaa ja sen tuhkapitoisuus on pienempi kuin viimeksi mainitulla menetelmällä saatavassa vastaavassa tuotteessa. Eron tuhkapitoisuudessa otaksutaan johtuvan siitä, että kalsiumfosfaattia lohkeaa irti kaseiinimolekyyleistä hapon vaikutuksesta, jolloin jäännöstuhka on suurelta osin 20 orgaaniseen materiaaliin sitoutunutta fosforia. "Happoka-seiinia" käytetään pehmeiden juustojen, kuten cottage cheese -juuston, valmistukseen, kun taas "juoksutekaseii-nia" eli "parakaseiinia" käytetään sellaisten juustojen kuin cheddar- ja mozzarella-juuston valmistukseen.

25 Hera on seerumi, joka jää jäljelle, kun kiintoaine (rasva ja kaseiini) poistetaan maidosta. Hera sisältää laktalbumiini- ja laktoglobuliiniproteiineja. Laktalbumii-nin osuus on 2 - 5 % kuoritun maidon koko proteiinisisäl-löstä ja sen otaksutaan toimivan maidossa rasvahiukkasten 30 pinta-aktiivisena proteiinistabiloijana. Laktoglobuliinin osuus on 7 - 12 % kuoritun maidon kokonaisproteiinistä ja se liittyy läheisesti kaseiiniproteiiniin täysmaidossa. Edellä mainitusta happosaostusmenetelmästä peräisin olevaa heraa kutsutaan happamaksi heraksi ja sen pH on yleensä 35 noin 4,3 - 4,6. Entsymaattisella saostusmenetelmällä saa- 96736 23 tavaa heraa kutsutaan makeaksi heraksi ja sen pH on yleensä noin 5,9 - 6,5. Yleisesti voidaan sanoa, että kaupallinen kuivattu hera sisältää noin 10 - 13 % denaturoitunutta proteiinia, 71 % laktoosia, noin 2 % maitohappoa, 5 noin 3 - 5 % vettä, noin 8 - 11 % tuhkaa ja pienenä pitoisuutena fosforihappoanhydridiä. Juustonvalmistuksesta tuleva hera on yleensä vesiseos, joka sisältää vähintään 90 % vettä. Happaman ja makean heran ominaisuuksista esitetään yhteenveto seuraavassa: 10

Makea Hapan

Laktoosi 4,0 - 5,0 % 4,0 - 5,0 %

Kuivaa kiintoainetta 5,3-6,6% 5,3-6,0%

Proteiineja 0,6-0,8% 0,6-0,7% 15 Hivenaineita ja suoloja* 0,4 - 0,6 % 0,7 - 0,8 %

Rasvoja 0,2 - 0,4 % 0,05 - 0,1 % ♦Pääasiassa Na*-, K*- ja Ca~-suoloja 20 Huomautettakoon, että US-patenttijulkaisussa 4 358 464 ehdotetaan happaman heran muuttamista makeaksi heraksi. Tuotetun heran määrä on suoraan verrannollinen juuston tuotantomääriin. Erään arvion mukaan pelkästään Yhdysvalloissa tuotetaan heraa suunnilleen 19,8 miljardia kiloa 25 vuodessa.

Vaikka itse heralla ja heran komponenteilla, kuten heraproteiineilla, laktalbumiinilla ja laktoglobuliinilla ja heran sokerilla, laktoosilla, on erilaisia tunnettuja käyttötarkoituksia, heran muuttamisessa teollisesti käyt-30 tökelpoisiin muotoihin on merkittäviä vaikeuksia. Tässä suhteessa mainittakoon, että The Whey Products Instituten (The FDA Consumer, marraskuu 1983) mukaan vain 53 % USA:n vuosituotannosta käsitellään tällä hetkellä käyttökelpoisiksi heratuotteiksi. Perusvaikeutena on se, että juuston-35 valmistuksesta tuleva hera sisältää, kuten edellä mainit- - 96736 24 tiin, noin 90 % vettä eikä mikään komponenteista ole yleensä käyttökelpoinen tässä muodossa. Ylimääräisen veden poistaminen on hyvin kallista ja pysyykin mitä todennäköisimmin sellaisena nykyisten ja odotettavissa olevien ener-5 giakustannusten valossa. Lisäksi heran sisältämät käyttökelpoiset proteiinit muodostavat vain pienen osan, noin 9 - 11 %, heran kiintoaineesta. Pääosa lopusta heran kiintoaineesta, ts. yli 70 paino-% siitä, on laktoosia. Laktoosin kaupallinen arvo on ollut ja on edelleenkin kuiten-10 kin melko pieni. Tuloksena on ollut, että juustonvalmis-tajat ovat yleensä pitäneet heraa vähäarvoisena ja itse asiassa vain tuotteena, joka on hävitettävä mahdollisimman vähin kustannuksin. Melko usein hera on hävitetty kaatamalla se yksinkertaisesti viemäriin. Viime aikoina kasva-15 nut tietoisuus ympäristön mahdollisesta saastumisesta on kuitenkin johtanut ankariin rajoituksiin tällaisten hävi-tysmenetelmien suhteen jopa siinä määrin, että heran käsittelystä on tullut lähes velvollisuus juuston valmistuksen yhteydessä. Vaikka jotkut paikalliset viranomaiset 20 ottavat heraa ja siihen liittyviä tuotteita käsiteltävik- seen viemärijärjestelmässään, käsittelyn hinta on hyvin korkea. Eräs aiemmin tunnetuista vaihtoehdoista, josta on sittemmin tullut järkevä heran hävittämiseen liittyvien kulujen vähentämiseksi, on ollut sivutuotteen kuumentami-25 nen proteiinin, pääasiassa laktalbumiinin, lämpödenaturoi- miseksi ja koaguloimiseksi, joka proteiini voidaan sitten erottaa karkeassa, toimimattomassa muodossa jäljelle jäävästä laktoosisiirapista. Saatavat tuotteet on sitten myyty käsittelykustannusten alentamiseksi hävityskustannuksia 30 pienemmiksi.

Tähänastisissa menetelmissä, jotka johtavat liukenemattomiin denaturoituihin proteiinituotteisiin, heran lämpödenaturointi tehdään useimmiten heran isoelektrisessä pisteessä tai sen lähellä. Modlerin et ai. mukaan (Journal 35 of Dairy Science 60, nro 2) tällaiset menetelmät ovat sekä < · u*.k Uit l i MW i 96736 25 suosittuja että taloudellisia heraproteiinien talteenotossa, mutta saatavat tuotteet ovat yleensä liukenemattomia ja karkeita ja niiden kaupallinen käyttö on vastaavasti rajoitettua. Amantea et ai. [Journal of Canadian Institute 5 of Food Science and Tehcnology 7 (1974) 199] ovat kuvanneet heraproteiinien liukoisuuden parantamista lisäämällä rautaa ja tekemällä sitten käsittely emäksisissä olosuhteissa; nämä parannukset toteutuvat kuitenkin vain, kun poistetaan rikkipitoiset aminohapot hyvin suurelta osin. 10 Aiemmat menetelmät, jotka toteutetaan kyseessä olevan heraproteiinin isoelektrisen pisteen alapuolella johtavat Modlerin et ai. mukaan yleensä parantuneeseen liukoisuuteen ja funktionaalisuuteen. Erästä tällaista aiempaa menetelmää kuvataan US-patenttijulkaisussa 3 930 039, jossa 15 nimenomaan mainitaan, että vain hyvin pieni osa heran ko-konaisproteiinista denaturoituu hyvin happamissa olosuhteissa korkeassa lämpötilassa, jolloin loppuosa proteiinista säilyy luontaisessa funktionaalisessa ja siten liukenevassa muodossaan.

20 Liukoinen luonnollinen heraproteiini ei ilmeisesti aiheuta karkeaa rakennetta elintarvikkeisiin, joihin sitä lisätään, eikä myöskään emulsiomaista rakennetta. Lisäksi on kohdattu vaikeuksia tällaisen liukenevan heraproteiinin käytössä pastatuotteisiin lisättynä [Food Processing 25 36(10) (1975) 52, 54]. Mainitun artikkelin mukaan USDA:n tiedemiehet ovat Eastern Regional Research Centressä Philadelphiassa havainneet, että tavanomaiset luonnolliset (liukoiset) heraproteiinituotteet ovat soveltumattomia pastoihin lisättäviksi ellei lisäaineettomien pastojen 30 valmistukseen käytettävää käsittelylaitteistoa muuteta laajasti ja radikaalisti. Lämpödenaturoidut heraproteiini-tuotteet eivät vaadi tällaisia muutoksia olemassa oleviin pastanvalmistuslaitteisiin. Harjaantuneen makupaneelin tekemä arviointi tällaisesta pastatuotteesta, johon oli 35 lisätty denaturoitua heraproteiinia, vahvisti, että pas- 96736 26 tan, johon oli lisätty denaturoitua heraproteiinia, rakenne oli heikompi kuin lisäaineettoman pastan. Tämä havainto ei ole yllättävä lämpödenaturoitujen heraproteiinien odotetun karkean luonteen valossa. Vaikka makupaneeli havait-5 si, ettei rakenne-ero tekisi heraproteiinia sisältävistä tuotteista kaupallisesti hyväksymättömissä olevia, erityisesti tomaatti- ja juustokastikkeiden peittäessä edelleen eroja, on selvää, että heraproteiinilisäyksiä sisältävä tuote olisi kaupallisesti paremmin hyväksyttävä, jos itse 10 rakennetta voitaisiin parantaa yksinkertaisen naamioinnin sijasta. Kuten Modler et ai. (supra) ovat huomauttaneet, edellä mainituilla aiemmilla heraproteiinien denaturoin-timenetelmillä muodostettujen proteiiniagglomeraattien suuri hiukkaskoko johtaa tuotteisiin, jotka tuntuvat kar-15 keiltä suussa. Tästä syystä tähänastisten denaturoitujen heratuotteiden kaupallinen käyttökelpoisuus on ollut rajoitettu jopa yksinkertaisissa proteiinitäydennyssovellu-tuksissa.

Samankaltainen tilanne on havaittu heraproteiinin 20 suhteen J.L. Shortin mukaan (New Zealand Journal of Dairy Science and Technology 15, 167 - 176). Mainitun artikkelin taulukossa 2 esitetyt tiedot osoittavat, että useimmat perinteiset menetelmät, joita käytetään lämmöllä seostetun denaturoidun) heraproteiinin valmistukseen, johtavat pro-25 teiinin hiukkaskokoon noin 100 - 200 pm jopa jauhamisen tai muun mekaanisen hiukkaskoon pienennyskäsittelyn jälkeen. Jopa suhteellisesti pienemmät denaturoidusta hera-proteiinista koostuvat hiukkaset (noin 28 pm), joita Short esittää, antavat karkean rakenteen elintarvikkeille, joi-30 hin niitä lisätään.

Tämän keksinnön eräs puoli koskee maitoheran ja tarkemmin ilmaistuna sen proteiinikomponenttien muuttamista käyttökelpoisiksi tuotteiksi. Ymmärrettäneen, että seu-raavat huomautukset, jotka koskevat maitoheraproteiinien 35 valintaa ja käsittelyä, ovat myös yleisesti sovellettavis- 96736 27 sa keksinnön laajempiin puoliin. Maitoherajohdosten valmistusta ja makeiden ja happamien herojen välisiä eroja on jo käsitelty edellä. Mainittakoon vielä, että tämän keksinnön yhteydessä käytettävät heraproteiinit eivät saisi 5 olla merkittävästi pilaantuneita mikrobiologisesti tai muulla tavalla ja että makean maitoheran käyttö johtaa tuotteeseen, joka on paljon parempi kuin tuotteet, joita on saatavissa käytettäessä hapanta maitoheraa.

Yleisesti ilmaistuna mikä tahansa seuraavista omi-10 naisuuksista tai ne kaikki: epätavallisen suuri happamuus (ts. epätavallisen alhainen pH), suuri tuhkapitoisuus ja suurten liukenemattomien aggregoituneiden hiukkasten läsnäolo maitoherassa ja/tai maitoheraproteiinikonsentraatissa, 15 ovat osoituksena yhdestä tai useammasta seuraavasta seikasta: (1) heran huono käsittely ja säilytys; (2) mikrobiologinen pilaantuminen; (3) yritykset palauttaa pH käyttämällä puskureita 20 tai emäksisiä suoloja (l):n tai (2):n vaikutusten peittämiseksi ja tuotteen palauttamiseksi näennäisesti alkuperäiseen tilaansa; tai (4) jos hera on esipastöroitua, liian voimakas lämpökäsittely mainitun pastöroinnin aikana.

25 Tämän keksinnön yhteydessä mikään mainituista omi naisuuksista ei ole toivottava (ts. heraproteiinien tulisi olla suurin piirtein denaturoituvassa muodossa) ja edullisella maitoheralähtöaineella ei saisi olla mitään näistä ominaispiirteistä. Kaikki alkuperäisen heran puutteet kul-30 kevät selvästi mukana läpi koko käsittelyn ja ilmenevät haitallisesti lopputuotteessa.

Edulliset makeat heraproteiinikonsentraatit täyttävät seuraavat vaatimukset: 96736 28 pH 6-7 tuhkapitoisuus (% kuiva-aineesta) alle 5 kokonaislipidipitoisuus (% kuiva-aineesta) 2-4 5 kokonaistyppipitoisuus (% kuiva- aineesta 8-8,5 NPN (% kuiva-aineesta) alle 0,75 todellisia proteiineja (% kuiva-aineesta) 48 ± 1 10 liukenematonta proteiinia (% kuiva- aineesta) korkeintaan 5 denaturoitunutta proteiinia (% kuiva-aineesta) korkeintaan 3 jolloin: 15 (1) todellinen proteiinipitoisuus lasketaan kerto malla prosentuaalisen kokonaistyppipitoisuuden ja prosentuaalisen ei-proteiinityppipitoisuuden (molemmat laskettuina kuiva-aineesta) erotus 6,38:11a; (2) liukenematon proteiini annetaan massaprosent-20 teinä kokonaisproteiinista ja se on määritelmän mukaan proteiini, joka erottuu heraproteiinikonsentraatin l-%:isesta neutraloidusta dispersiota sentrifugoitaessa tätä 20 minuuttia kiihtyvyydellä 17 000 g; ja (3) denaturoitunut proteiini ilmoitetaan massapro-25 sentteinä kokonaisproteiinista ja lasketaan DSC-analyysin perusteella (differentiaalinen scanning-kalorimetria, tunnetaan myös differentiaalisena termoanalyysinä, DTA:na).

Huolimatta siitä, että edellä määritelty herapro-teiinikonsentraatti voitaisiin suihkukuivata esimerkiksi 30 suunnilleen kosteuspitoisuuteen 3 %, ymmärrettäneen, että heraproteiinikonsentraatti, jota ei ole koskaan kuivattu, on edullisempaa kuin kuivatut heraproteiinikonsentraatit. Niinpä edullinen heraproteiinikonsentraatti on peräisin tuoreesta, kuivaamattomasta nestemäisestä maitoherasta, 35 eikä sitä kuivata ennen tämän keksinnön mukaista käsitte- 96736 29 lyä. Tällaista edullista heraproteiinikonsentraattia kutsutaan tästedes "alkuperäiseksi heraproteiinikonsentraa-tiksi".

Maitoheraproteiinin (tai muiden proteiinien) pas-5 törointikäsittely on valinnanvaraista, sillä tämän keksinnön mukainen makrokolloidituotteen aikaansaanti ei välttämättä ole riippuvainen pastöroinnista. Käytännössä pastörointi on kuitenkin käyttökelpoinen ja edullinen menettely useimmissa kaupallisissa tapauksissa epäedullisen mikro-10 bien aiheuttaman pilaantumisen välttämiseksi.

Olosuhteet, joita voidaan käyttää keksinnön yhteydessä maitoheran käsittelyyn, ovat tyypillisiä pastöroin-tiaikoja ja -lämpötiloja, jotka ovat käyttökelpoisia muiden materiaalien, kuten esimerkiksi maidon käsittelyssä. 15 Niinpä panosprosessi saattaisi vaatia esimerkiksi lämpötilaa noin 60 °C 30 minuutin ajan. Vastaavasti hyvin tunnettu jatkuva pastörointiprosessi, jossa käytetään korkeaa lämpötilaa ja lyhyttä viipymäaikaa (noin 71°C, 15 s), on myös käyttökelpoinen tämän keksinnön yhteydessä. Tämä pastö-20 rointimenetelmä, jossa lämpötila on korkea ja viipymäaika lyhyt, on kuitenkin edullinen, sillä tällaisessa käsittelyssä vallitsevilla olosuhteilla on vähemmän vaikutusta lopputuotteen makuun ja prosessi on jatkuva.

Ainoa pastörointiolosuhteita koskeva rajoitus on 25 se, että merkittävää proteiinin denaturoitumista tulisi välttää, jotta ei pääse muodostumaan merkittäviä määriä denaturoituneita proteiiniaggregaatteja, joiden koko on yli 3 pm.

Ultrasuodatus on edullinen menetelmä maitoherapro-30 teiinien konsentroimiseksi siten, että niiden osuus jäännöksen kokonaiskiintoaineesta on noin 35 - 55 paino-%.

Muut sopivat menetelmät lienevät ilmeisiä tämän alan ammattimiehelle tämän kuvauksen valossa. Joka tapauksessa käsiteltäessä tämän keksinnön mukaisella menetelmällä he-35 raproteiinikonsentraatteja, jotka sisältävät korkeintaan 96736 30 35 % proteiinia, niillä on taipumus (suhteellisen korkean maitosokeripitoisuuden vuoksi) Maillard-reaktioihin, mikä johtaa heraproteiinien epätoivottaviin maku-, rakenne-, haju- ja ravintoarvomuutoksiin, kun taas heraproteiinikon-5 sentraattiliuokset, joiden proteiinipitoisuus on yli 55 %, johtavat enenevässä määrin heikkeneviin tuotesaantoihin suhteessa kustannuksiin proteiinipitoisuuden kasvaessa. Proteiinipitoisuuden kasvu kuiva-aineessa toteutuu itse asiassa pääasiassa seurauksena laktoosin määrin vähenemi-10 sestä ultrasuodattimelle jäävässä kiintoaineessa (kuiva-aineessa). Sanomattakin on selvää, että valittavan ultra-suodattimen molekyylimassarajan tulee siten olla denaturoi tumattoman heraproteiinin ja laktoosidisakkaridin mole-kyylimassojen välissä. Tämä voidaan saada aikaan esimer-15 kiksi käyttämällä hyvin pienihuokoisia ultrasuodattimia, joiden molekyylimassaraja on suuruusluokkaa 1 000 daltöniä. Tällaiset kovat ultrasuodattimet pidättävät pienimolekyyliset peptidit (LMP) ja ei-proteiinityppimolekyylit (NPN) jäännökseen. LMP:n ja NPN:n jäämistä ultrasuodatus-20 jäännökseen jäännökseen on aiemmin puolustettu sillä perusteella, että nämä materiaalit edistävät nk. "hyödyllisiä vatkautumisominaisuuksia". Tämä saattaa olla eräs näkökohta määrättäessä, mitä ultrasuodatinta käytetään tämän keksinnön toteutukseen yleensä.

. 25 Nämä samat LMP- ja NPN-molekyylit on nyt kuitenkin liitetty "tyypilliseen heran aromiin" ja niitä pidetään epätoivottavina siltä kannalta, että jos heraproteiinimak-rokolloideja on määrä käyttää erityisen miedossa elintarviketuotteessa, jossa voimakasta aromia ei pystytä naa-30 mioimaan, niiden läsnäolo saattaa heikentää tuotteen laatua ja siten markkinoitavuutta. Yleisesti voidaan sanoa, että LMP- ja NPN-molekyylien molekyylimassojen voidaan katsoa olevan alueella 10 000 - 18 000 daltonia. Jos ult-rasuodatin siten valitaan alueelta 20 000 - 30 000 dalto-35 nia, LMP- ja NPN-molekyylit menevät suodokseen ja samalla · . . UL.l Uit 1.14 M > 96736 31 kokonaisvirtausnopeus on merkittävästi suurempi kuin mitä pinta-alaltaan samanlainen kovempi ultrasuodatin mahdollistaa. Ultrasuodattimet, joiden molekyylimassaraja on yli 30 000 daltöniä, eivät ole yhtä toivottavia siitä syystä, 5 että ultrasuodattimen suurilla huokosilla on taipumus tukkeutua nopeasti halutuilla heraproteiineilla.

LMP:n ja NPN:n välttäminen jäännöksessä tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti on kuitenkin erityisen edullista tapauksissa, joissa ajatellaan keksinnön 10 mukaisesti saatavien makrokolloidien kuivaamista. Tuotteen kuivassa muodossa nämä molekyylit "liimaavat" makrokolloi-dihiukkaset yhteen ja tekevät ääritapauksessa makrokolloi-din uudelleenkostutuksen tasaisesti dispergoituneeksi suspensioksi vaikeaksi.

15 Eräs toinen puoli tuotteen kermamaisen tai emulsio- maisen luonteen luomisessa on hienojakoisen karkeuden eliminointi, jota joskus havaitaan ja joka johtuu siitä, että lopputuotteeseen muodostuu liian suuria määriä piikkimäi-siä laktoosikiteitä. Ultrasuodatuksen jälkeen jäännökseen 20 jäävää laktoosia voidaan edelleen vähentää käyttämällä kaupallista sieniperäistä laktaasivalmistetta ultrasuoda-tuskäsittelyn jälkeen. Sienilaktaasin käyttöä maitotuotteiden sisältämän laktoosin hydrolysoimisessa kuvataan esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 2 826 502 ja 25 4 179 335.

Alkuperäisen maitoheran sisältämä vesimäärä vähenee jäännöksessä ultrasuodatuskäsittelyn ansiosta. Vaikka tämä väheneminen ei ole välttämätöntä tämän keksinnön käytännön toteutuksen kannalta, se merkitsee, että joudutaan kuljet-30 tamaan pienempi määrä vettä loppujen käsittelyvaiheiden läpi, mikä luonnollisesti tekee näistä vaiheista taloudellisempia. Lisäksi monissa tässä yhteydessä ajatelluissa tuotteissa käytetään suuria makrokolloidikiintoainepitoi-suuksia, jotta päästään lähelle parasta tuotteen konsis-35 tenssia. Vaikka suuret kiintoainepatoisuudet voidaan täi- 96736 32 laisia sovellutuksia varten saavuttaa missä tahansa myöhemmässä käsittelyvaiheessa tai jopa koko prosessin jälkeen, veden vähentämiseen liittyvät edut suosivat selvästi sen tekemistä ennen denaturointikäsittelyä. Edellä kuvattu 5 ultrasuodatus ei kuitenkaan ole taloudellisesti käyttökelpoinen jäännöksen kokonaiskiintoainepitoisuuden kasvattamiseen yli 16 %:ksi (proteiinia on noin 50 - 55 paino-%). Lisäksi ultrasuodatus samanaikaisesti nostaa proteiinin prosenttiosuutta kokonaiskiintoaineesta kokonaiskiintoai-10 nepitoisuuden kasvaessa, mikä, kuten edellä mainittiin, johtaa kustannuksiin suhteutettuna heikompiin tuotesaan-toihin proteiinin prosenttiosuuden kokonaiskiintoaineessa kasvaessa yli 55 %:n.

Niinpä jäännöksen kokonaiskiintoainepitoisuutta 15 voidaan suurentaa valmiin heraproteiinin konsentraatin vaatimalle tasolle alipainetislaamalla suodatusjäännös halutun vesimäärän poistamiseksi. Jäännös voidaan myös esimerkiksi kylmäkuivata ja lisätä siihen sitten vettä, niin että saadaan aikaan haluttu kiintoainepitoisuus tu-20 loksena olevassa heraproteiinikonsentraatissa. Kiintoaine- pitoisuus noin 40 - 50 % on edullinen useimmissa tapauksissa, sillä tällaisen konsentraatin laimentamista muilla aineosilla, joita tarvitaan valmiiden myytävien tuotteiden valmistukseen, voidaan käyttää makrokolloidipitoisuuden 25 saattamiseen vaadittavalle tasolle. Haluttu makrokolloidi- pitoisuus riippuu itse tuotteen luonteesta.

Ultrasuodatuskäsittelyn sivutuote on suodos, joka sisältää pääasiassa vettä, laktoosia, kalsiumfosfaattia, maitohappoa ja muuta materiaalia sekä ultrasuodattimen 30 ollessa oikein valittu LMP:tä ja NPN:ää. On ajateltavissa, että tämä suodos voisi olla sopiva lähtömateriaali US-pa-tenttijulkaisuissa 4 143 174 ja 4 209 503 kuvattuun prosessiin. Vaihtoehtoisesti laktoosi ja typpipitoiset materiaalit voitaisiin myydä niistä valmistettuina tai niitä 35 sisältävinä tuotteina. LMP/NPN- ja kalsiumfosfaattifrak- 96736 33 tioita voidaan valmistaa esimerkiksi kiteyttämällä laktoosi alhaisessa lämpötilassa ja tekemällä sen jälkeen lämpökäsittely. LMP/NPN-konsentraatti on itse asiassa konsentroitu vaahdotusaine luonnollisesti sillä edellytyksellä, 5 että se saadaan talteen denaturoituvassa muodossa. Laktoo sia voidaan helposti hyödyntää missä tahansa tällaisen tuotteen tavanomaisesti markkinoitavissa olevassa muodossa tai käyttää fermentoitavissa olevien hiilihydraattien lähteenä etanolin ja muiden sellaisten tuotteiden valmistuk-10 sessa.

Denaturoitumisen yhtenäisyyttä ja siten saannon ja tuotteen laadun optimointia voidaan tämän keksinnön toteutuksen yhteydessä edistää kuumentamalla tuotetta tasaisesti maitoheraproteiinien denaturoinnin aikana. Koska ilma-15 kuplat ovat esteenä maitoheraproteiinikonsentraatin yhte näiselle kuumennukselle denaturoitaessa maitoheraproteii-neja, voi tällainen sisään sulkeutunut ilma vaikuttaa haitallisesti tuotteen laatuun. Siksi ja erityisesti jäljempänä kuvattavien korkeassa lämpötilassa ja lyhyellä viipy-20 määjalla toteutettavien denaturointikäsittelyjen yhteydes sä, on edullista poistaa ilmakuplat maitoheraproteiinikon-sentraatista ennen tällaista käsittelyä. Jos ilma jää he-raproteiinikonsentraatin sisään käsittelyn ajaksi, lämmön-siirtoteho heikkenee vakavasti, jolloin tuloksena on: 25 (1) alentunut konversioteho; ja/tai (2) vähemmän yhtenäisiä tuotteita seurauksena paikallisesti heikosta lämmönjohtumisesta ja siten vähemmän yhtenäisestä kuumenemisesta.

Ilman poisto on helppo tehdä käyttämällä esimerkik-30 si kaupallisesti saatavissa olevaa Versator™-laitetta, jota myy Cornell Machine Company.

Yleensä keksinnön mukaisessa menetelmässä makrokol-loidien valmistamiseksi käytetään vesipohjaista proteiini-liuosta, jolle on tunnusmerkillistä, että proteiinipitoi-35 suus on noin 10 - 20 paino-%, edullisesti noin 15 - 18 • 96736 34 paino-%. Proteiinipitoisuuden ollessa pienempi kuin noin 10 paino-%, pyrkii muodostumaan säikeisiä massoja, joilla on epätoivottavat organoleptiset ominaisuudet. Liuoksilla, joiden proteiinipitoisuus on paljon suurempi kuin noin 5 20 paino-%, on taipumus muuttua äärimmäisen jäykkäliikkei- siksi, mikä tekee epäkäytännölliseksi tarvittavien leikkausnopeuksien käyttämisen proteiiniliuoksiin.

Proteiinien vesiliuokset voivat lisäksi sisältää jopa 10,0 paino-% tai enemmän polyhydroksiyhdistettä, 10 edullisesti mono- ja tai disakkaridia. Näitä yhdisteitä saattaa olla "luonnostaan" läsnä proteiinilähtöaineissa (esimerkiksi makeissa maitoherakonsentraateissa oleva laktoosi ), tai niitä voidaan lisätä liuoksiin ennen denatu-rointikäsittelyä. Edullisiin polyhydroksiyhdisteisiin kuu-15 luvat pelkistävät sokerit, kuten laktoosi, glukoosi, fruktoosi ja maltoosi, joista laktoosi on erityisen edullinen. Soveltuviin pelkistämättömiin sokereihin kuuluvat sakkaroosi ja laktitoli.

Tämän keksinnön mukaisen valmistusprosessin yhtey-20 dessä käyttökelpoisen voimakkaan leikkausvaikutuksen otaksutaan estävän suurten denaturoidusta proteiinista koostuvien aggregaattien muodostuminen denaturoinnin aikana. Vesiliuoksiin voidaan mahdollisesti lisätä aggregaatteja estäviä aineista haluttujen tuotteiden valmistuksen hel-. 25 pottamiseksi. Aggregaatteja estävä aine voidaan valita siten tai sen pitoisuus voidaan säätää sellaiseksi, ettei se puolestaan muuta seoksen pH:ta käsittelyn kannalta optimaalisen alueen ulkopuolelle. Soveltuvia aggregaatteja estäviä aineita ovat mm. anioniset aineet, kuten ksantaa-30 nikumi (jota käytetään tavallisesti 0,1 paino-% proteiini-konsentraatista), datemesterit (0,5 - 2,0 paino-% proteii-nikonsentraatista huolimatta siitä, että datem-estereillä on taipumus antaa sivumakua valmiille tuotteelle) ja lesitiini (1-10 paino-% proteiinikonsentraatista). Muihin 35 soveltuviin aggregaatteja estäviin aineisiin kuuluvat kar-rageeni, alginaatti ja kalsiumsteoryylilaktylaatti.

. 96736 35

Maltodekstriinit, joita valmistetaan hydrolysoimalla tärkkelystä entsymaattisesti tai hapoilla, ovat eräs ryhmä kemiallisia aggregaatteja estäviä aineita, jotka ovat käyttökelpoisia tämän keksinnön yhteydessä. Edullinen 5 pitoisuus on 10 - 50 paino-% proteiinikonsentraatista. Näillä materiaaleilla otaksutaan olevan proteiinia säästävä vaikutus, samoin kuin runsasfruktoosisella siirapillakin; viimeksi mainittu ei tosin ole yhtä tehokas kuin ensiksi mainittu tässä suhteessa. Ymmärrettäneen, että nämä 10 estoaineet ovat hiilihydraatteja ja siten energialähde, joka tekijä saattaa vaikuttaa niiden valinnan vastaisesti sellaisten sovellutusten kuin vähäenergiaisten elintarvikkeiden yhteydessä.

Hydratoitu lesitiini ja hydratoitu ksantaanikumi 15 ovat esimerkkejä erilaisten estoaineiden erilaisista vaikutuksista. Molemmat aineet saavat valmiin tuotteen tuntumaan liukkaalta suussa. Lesitiini, joka on hieman heik-kotehoisempi estoaine, johtaa kuitenkin keskimääräiseltä kooltaan hieman suurempiin makrokolloidihiukkasiin. Mak-20 rokolloidihiukkaset, joita valmistetaan käyttämällä aggregaattien estoaineena ksantaania, ovat pienempiä ja sileäm-piä. Kummallakin edellä mainitulla alueella on lopputuotetta valkaiseva vaikutus, koska ne näyttävät edistävän tasaisemmin dispergoituneen systeemin aikaansaantia ja 25 lisäävän siten valon sirontaa, joka aistitaan valkoisuutena .

Aggregaatteja estävien aineiden yhdistelmillä on myös havaittu olevan käyttökelpoisia ominaisuuksia. Lesitiinin ja maltriinin yhdistelmä on esimerkiksi erityisen 30 hyvin soveltuva valmistettaessa makrokolloideja, jotka ovat käyttökelpoisia viskositeetiltaan alhaisissa salaatinkastikkeissa (esimerkiksi ranskalaisessa kastikkeessa) ja kiintoainepitoisuuden ollessa pienempi kahvikerman korvikkeessa. Aggregaatteja estävien ksantaanin ja lesitiinin 35 yhdistelmä on edullinen sellaisiin käyttötarkoituksiin kuin jäykkäliikkeisiin salaatinkastikkeisiin (esimerkiksi • 96736 36

Blue Cheese ja Creamy Italian), hedelmävanukkaisiin ja makeishyytelöihin.

Muita mahdollisia aineosia, kuten suoloja ja lopputuotteen komponentteja, mukaan luettuina sopivat aro-5 mi-, väri- ja stabilointiaineet, voi yleensä olla läsnä tai niitä voidaan lisätä liuokseen ilman haittavaikutuksia. Monissa tapauksissa (ts. kun lisäaineen luonne ja sen vaikutus proteiiniliuokseen sallii) voi olla erityisen toivottavaa sisällyttää tällaiset lopputuotteen komponen-10 tit proteiiniliuokseen, jotta ei tarvitse tehdä myöhemmin lisäpastörointeja käsittelyn jälkeen.

Proteiinilähtöaineet voidaan mahdollisesti käsitellä kolesterolin, rasvan ja muiden epäpuhtauksien, jotka saattavat antaa sivumakuja makrokolloidituotteelle, pois-15 tamiseksi. Eräs tällainen menettely sisältää uuttovaiheen, jossa proteiinimateriaali saatetaan kosketukseen elintar-vikelaatua olevan liuottimen, edullisesti etanolin, kanssa sopivan elintarvikelaatua olevan hapon läsnä ollessa. Proteiinimateriaali pestään ja suodatetaan sitten muutaman 20 kerran, jolloin saadaan uutettu proteiinituote.

Soveltuvia liuottimia ovat alemmat alkanolit, hek-saani tms. etanolin ollessa erityisen edullinen. Sopiviin elintarvikelaatua oleviin happoihin kuuluvat mineraaliha-pot, kuten fosforihappo ja elintarvikelaatua olevat orgaa-25 niset hapot, kuten etikka-, sitruuna-, maito- ja omenahap-po, joista sitruunahappo on erityisen edullinen.

Uuttomenettely on erityisen käyttökelpoinen kolesterolin ja rasvan poistamiseksi sellaisista proteiinilähteistä kuin heraproteiinikonsentraateista. Edullisissa 30 uuttomenettelyissä, joilla saadaan aikaan optimaalinen rasvan ja kolesterolin poisto, heraproteiinikonsentraattia uutetaan kuusi tuntia lämpötilassa 52°C seoksella, joka sisältää 90 - 97 % alkoholia (edullisesti noin 90 % etanolia), 3 - 10 % vettä (edullisesti noin 9 %) ja noin 35 0,01 - 0,20 % happoa (edullisesti noin 0,084 % sitruuna- happoa). Vaihtoehtoisissa menetelmissä hyvin toivottavien • 96736 37 aromi- ja käsittelyominaisuuksien aikaansaamiseksi hera-proteiinikonsentraattia uutetaan neljä tuntia lämpötilassa 40°C seoksella, joka sisältää etanolia, vettä ja sitruuna-happoa pitoisuuksina 94,95, 5,0 ja vastaavasti 0,05 %.

5 Käytettäessä tällaisia menettelyjä, heraproteiinikonsen- traatti, joka sisälsi jopa 4,9 % rasvaa ja 0,15 % kolesterolia ennen uuttoaihetta, sisälsi alle 2 % rasvaa ja alle 0,02 % kolesterolia tällaisen uuton jälkeen.

Kun kulloinkin käytettävä proteiinilähde on valittu 10 ja esikäsitelty, proteiiniliuosta käsitellään suhteellisen lyhyitä aikoja suhteellisen tarkasti määrätyissä lämpötila-, leikkaus- ja pH-olosuhteissa. Proteiinista riippuen polyhydroksiyhdisteiden (esimerkiksi sokereiden), aggregaatteja estävien aineiden ja muiden mahdollisten aine-15 osien läsnäolo tiettyinä pitoisuuksina helpottaa haluttujen tuotteiden saannon optimointia. Makrokolloideja valmistetaan säädellyllä lämpödenaturointimenetelmällä, jonka aikana käytetään suuria leikkausvoimia estämään hiukkas-kooltaan suurten proteiiniaggregaattien muodostuminen suu-20 rina määrinä. Denaturointimenetelmä toteutetaan pH-arvos-sa, joka on valitun proteiinin isoelektrisen käyrän keskipisteen alapuolella, edullisesti noin 1 pH-yksikön verran isoelektrisen käyrän keskipisteen alapuolella. Mene-. telmä voidaan toteuttaa myös alemmissa pH-arvoissa sillä . 25 edellytyksellä, ettei käsittelyn aikana vallitseva pH sai si olla niin alhainen, että tuloksena on proteiinin hajoaminen hapon vaikutuksesta ja sillä rajoituksella, että pH ei yleensä saisi olla alempi kuin noin 3.

Makrokolloidin valmistuksessa käytettävät tarkat 30 lämpötila- ja leikkausolosuhteet valitaan rutiininomaisesti ja käsittelyä jatketaan riittävän pitkään läpimitaltaan yli 0,1 pm:n kokoisten denaturoitujen proteiinimakrokol-loidihiukkasten muodostamiseksi välttäen samalla yhteen-sulautuneiden hiukkasmaisten proteiiniaggregaattien, joi-35 den koko on yli noin 2 pm, muodostuminen merkittävinä määrinä. Edulliset leikkausolosuhteet tietyn proteiiniliuok- 96736 38 sen käsittelemiseksi määritetään parhaiten käyttämällä "ylisuurten" hiukkasten tutkimista.

Hiukkasten koon tutkiminen tarjoaa tavan määrittää keksinnön mukaisella menetelmällä saatavien tuotteiden 5 organoleptinen laatu.

Eräässä alan ammattimiehen käytettävissä olevassa menetelmässä, joka on eräs yksinkertaisimmista ja nopeim-mista, preparoidaan objektilasi tavalla, joka vastaa kliinisten veritippapreparaattien valmistusta. Tässä menetel-10 mässä dispergoitu makrokolloidi laimennetaan ensin asianmukaisesti ja säädetään pH alueelle 6,5 - 7. Yksittäisten makrokolloidihiukkasten väliset mahdolliset löyhät yhteenliittymät hajotetaan sitten suurinopeuksisella magneetti-sekoituksella, yliäänikäsittelyllä tai homogenoinnilla. 15 Pieni määrä (esimerkiksi 8 μΐ) laimennettua neutraloitua dispersiota levitetään sitten objektilasille, joka on biologisissa tutkimuksissa usein käytettävää tyyppiä ja annetaan kuivua. Näytettä tarkastellaan tunnetulla suuren-nussuhteella käyttämällä "viivottimella varustettuja" oku-20 laareja hyvin tunnetuin menetelmin. Näytteen sisältämiä dispergoituneita makrokolloidihiukkasia verrataan sitten visuaalisesti okulaarin hiusristikkoon, jolloin saadaan hyvä arvio ylisuurten tai aggregoituneiden hiukkasten tilastollisesta esiintymisestä koko populaatiossa.

25 Eräs vaihtoehtoinen keino hiukkaskokojakautumien analysoimiseksi on käyttää kuvananalysointitietokonetta, esimerkiksi QUANTIMET™ 20, jota myy Cambridge Institute, Englanti.

Eräs toinen keino on MICROTRAC™-hiukkaskokoanaly-30 saattorin käyttö. Tätä menetelmää kuvataan yleisesti J.W. Stitleyn et ai. artikkelissa "Particle Size Analysis and Characterization Using Laser Light Scattering Applications", Food Product Development, joulukuu 1976.

Kuten alan ammattimiehelle lienee selvää tämän se-35 lostuksen valossa, myös sedimentointimenetelmiä voidaan käyttää hiukkaskokomääritysten tekemiseen. Ymmärrettäneen 96736 39 kuitenkin, että gravimetrisissä menetelmissä täytyy ottaa huomioon esimerkiksi edellä kuvatussa lämpödenaturointikä-sittelyssä mahdollisesti käytettyjen käsittelyapuaineiden suojakolloidivaikutukset. Eräästä esimerkinomaisesta mene-5 telmästä "ylisuurten" proteiiniaggregaattien prosentti osuuden määrittämiseksi esitetään yhteenveto seuraavassa: 1. Valmistetaan dispersio, joka sisältää 5 pai-no-% keksinnön mukaisesti saatavien makrokolloidia ja säädetään sen pH alueelle 6,5 - 7.

10 2. Lisätään runsasfruktoosista maissisiirappia, jonka tiheys on 1,351, pH 3,3, kokonaistyppipitoisuus 0,006 % ja kiintoainepitoisuus 71 %, massasuhteessa 1:4 neutraloituun 5-%:iseen makrokolloididispersioon.

3. Sitten seos homogenoidaan makrokolloidihiukkas- 15 ten välisten löyhien yhteenliittymien hajottamiseksi.

4. Sitten seosta sentrifugoidaan 20 minuuttia kiihtyvyydellä 478 g suunnilleen lämpötilassa 15°C. Ylisuurten proteiiniaggregaattien, ts. hiukkasten, joiden läpimitta on oleellisesti suurempi kuin 2 pm, määrä voidaan ilmoit- 20 taa sentrifugoidun pelletin sisältämän proteiinin massan prosenttiosuutena makrokolloididispersiossa ennen sentri-fugointia olleen proteiinin massasta.

Näitä testejä voidaan soveltaa sekä keksinnön mukaisesti saataviin makrokolloididispersioihin että pro-25 teiinimateriaaleihin, jotka ovat käyttökelpoisia raaka-aineina mainittujen makrokolloidien valmistamiseksi. Kuten alan ammattimiehelle lienee selvää, kapasitanssiin perustuvat hiukkaskokoanalysaattorit, kuten esimerkiksi hyvin tunnetut Coulter-Counter™-analysaattorit, eivät sovellu 30 tähän tarkoitukseen, kun otetaan huomioon makrokolloidi-hiukkasten varautunut luonne tietyissä pH-arvoissa.

Edullisten käsittelyolosuhteiden mukaisesti proteiinin vesiliuosta käsitellään kuitenkin korkeissa lämpötiloissa hyvin lyhyen aikaa vähintään leikkausnopeuksil-35 la 7 500 - 10 000 s*1. Kun kyseessä on 3,8 litran Waring-sekoituslaite, joka on varustettu pienikokoisella (esimer- 96736 40 kiksi 1 litran vetoisella) Henschel-sekoittimella, on havaittu, että esimerkiksi kierrosnopeudella 5 000 min"1 saadaan aikaan riittävä leikkausvaikutus.

Yleisesti ilmaistuna eräs nestemäisen ruoka-aine-5 substraatin käsittelylaite, joka on käyttökelpoinen tämän keksinnön toteutuksessa, sisältää seuraavat perusosat: putken, jolla on ulkopinta ja sylinterimäinen sisäpinta ja keskellä kulkeva pituusakseli; mainitulla ulkopinnalla välineen lämmönsiirtoväli-10 aineen kantamiseksi; mainitun akselin ympäri pyöritettävissä olevan pitkänomaisen pyörijän, joka sijaitsee mainitussa putkessa ja on samankeskinen mainitun sisäpinnan kanssa, jolloin muodostuu käsittelyvyöhyke, joka koostuu suurin piirtein yh-15 tenäisestä avoimesta renkaan muotoisesta tilasta, jossa mainitun pyörijän ja mainitun sisäpinnan etäisyys on korkeintaan noin 2 mm; välineet mainitun pyörijän pyörittämiseksi suurella nopeudella; ja 20 mainitun käsittelyvyöhykkeen ulkopuolella olevat välineet, joilla voidaan täyttää mainittu käsittelyvyöhyke käsiteltävällä juoksevalla aineella ja pitää sen jälkeen mainittu vyöhyke täytettynä ja riittävästi korotetun paineen alaisena suhteessa ympärillä vallitsevaan normaali-25 paineeseen, jotta vältetään höyryfaasin muodostuminen mai-nitun vyöhykkeen alueella, mikä saattaisi johtaa mainitun juoksevan elintarvikkeen sisältämien komponenttien karkaamiseen höyrynä korotetuissa käsittelylämpötiloissa ja joilla välineillä saadaan samalla aikaan mainitun juokse-30 van elintarvikkeen läpisyöttö mainitulla käsittelyvyöhyk-keellä tehtävän käsittelyn aikana.

Ymmärrettäneen, että edellä kuvatulla laitteella saadaan aikaan substraatin äärimmäisen nopea käsittely ja helpotetaan heraproteiinikonsentraattimateriaalin kulkua 35 laitteen läpi. On edullista, että putken sisäpinta ja/tai pyörijän ulkopinta on päällystetty suhteellisen inertillä • 96736 41 muovimateriaalilla, kuten halogenoidulla polyeteenillä, esimerkiksi polytetrafluorieteenillä tai klooritrifluori-eteenipolymeerillä tai nämä pinnat koostuvat tällaisesta muovista.

5 Yleensä käytetään pumppujärjestelmää materiaalin syöttämiseen käsittelyvyöhykkeelle.

Kun ajatellaan, että edellä kuvattua käsittelylaitetta käytetään juoksevien substraattien käsittelyyn lämpötilaolosuhteissa, jotka normaalipaineessa mahdollistai-10 sivat höyryfaasin muodostumisen käsittelyvyöhykkeellä, täytyy tällainen kaasuuntuminen estää jollakin tavalla. Tavallisesti tällainen syöttöpumppu on ennen käsittelyvyö-hykettä ja käsittelyvyöhykkeen menopuolelle sijoitetaan väline, kuten venttiili, jolloin mainitun vyöhykkeen 15 alueella vallitsevaa painetta voidaan säätää. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa ensimmäinen pumppu, joka sijaitsee käsittelyvyöhykkeen tulopuolella, syöttää liuoksessa olevia heraproteiineja ja niiden lähteestä mainitulle vyöhykkeelle ja toinen pumppu, joka sijaitsee käsitte-20 lyvyöhykkeen menopuolella ja toimii pienemmällä nopeudella kuin ensimmäinen pumppu, muodostaa vastapaineen käsittely-vyöhykkeelle. Riippumatta siitä, käytetäänkö tämän vasta-paineen aikaansaantiin pumppua vai jotakin muuta keinoa, on vastapaine yleensä välttämätön, jotta vältetään haih-25 tuvien ainesten karkaaminen liuoksesta höyrystymisen kautta käsittelyvyöhykkeellä. Höyryfaasin muodostuminen käsittelyvyöhykkeellä kumoaa niiden rakennepiirteiden vaikutuksen, joiden tarkoituksena on edistää vyöhykkeellä vallitsevien käsittelyolosuhteiden yhtenäisyyttä, muodostamalla 30 epästabiilin, usein ohimenevän ja tavallisesti vain paikallisen eristävän sulun lämmön tehokkaalle, yhtenäiselle siirtymiselle liuoksessa oleviin heraproteiineihin. Tästä syystä on myös edullista poistaa ilma edellä kuvatussa käsittelylaitteessa käsiteltävistä liuoksista ennen niiden 35 käsittelemistä. Kuten edellä on mainittu, tämä on helppo tehdä kaupallisesti saatavissa olevalla ilmanpoistolait- • 96736 42 teella, esimerkiksi VERSATOR™-ilmanpoistolaitteella, jota myy Cornell Machine Company.

Edellä mainittu kaksipumppujärjestelmä mahdollistaa sekä läpisyötön ja vastapaineen tasapainoisen säätelyn.

5 Ensimmäinen eli tulopuolella oleva syöttöpumppu 86 on säädettävä tuotteen läpisyöttönopeuden asettamiseksi sopivaksi käsittelyvyöhykkeen läpi. Toisen eli menopuolella olevan pumpun 100 toimintaa voidaan säätää laitteen sisään (käsittelyvyöhyke mukaan luettuna) näiden kahden pumpun 10 väliin muodostettavan vastapaineen kontrolloimiseksi.

Höyryfaasin muodostumisen välttäminen käsittelyvyö-hykkeellä on hyvin tärkeää käsiteltäessä elintarviketuotetta, kuten tämän keksinnön yhteydessä. Haihtuvien komponenttien häviäminen elintarviketuotteesta yleensä hei-15 kentää elintarvikkeen organoleptisiä ominaisuuksia, vaikka, kuten alan ammattimiehet ymmärtänevät, joidenkin epätoivottavien komponenttien kontrolloitu poistaminen saattaa itse asiassa parantaa tiettyjä elintarviketuotteita. On mahdollista kontrolloida tai jopa välttää haihtuvien 20 komponenttien häviämistä heraproteiiniliuoksista jäähdyttämällä substraatti käsittelyn jälkeen lämpötilaan, joka on alempi kuin lämpötila, jossa tapahtuu epätoivottavaa haihtumista tai erottumista ympäristön normaalipaineessa, ennen vastapaineen alentamista ympäristön paineeseen. Tämä . 25 on ehkä helpointa tehdä sijoittamalla lämmönvaihdin käsit- telyvyöhykkeen ja toisen pumpun väliin. Muita tekijöitä, jotka vaikuttavat lämpötilaan, jossa tuote poistuu toisesta pumpusta (tai muusta välineestä, joka soveltuu asianmukaisen vastapaineen aikaansaantiin) voivat olla mm. se, 30 halutaanko käsitelty tuote pakata heti aseptisesti vai johdetaanko se varastoitavaksi. Joka tapauksessa höyryfaasin muodostuminen käsittelyvyöhykkeellä tulee välttää olennaisilta osiltaan.

Vastapaineen suuruus riippuu tietenkin käsiteltävän 35 heraproteiiniliuoksen luonteesta (ts. haihtuvien aromili-säaineiden läsnä- tai poissaolosta) ja tarkoitukseen käy- 96736 43 tettävistä käsittelyolosuhteista. Paine, joka tarvitaan höyryttymisen välttämiseksi käsittelyvyöhykkeellä, on helppo laskea ja lienee helposti alan ammattimiehen tehtävissä.

5 Viitataan nyt kuvioon 1, käsittelylaitetta, joka on käyttökelpoinen tämän keksinnön toteutuksessa, merkitään yleisesti numerolla 10 ja se sisältää pitkänomaisen putken 12, jonka päät on suljettu sulkulevyin 14 ja 16, jolloin muodostuu kammio 18, joka muodostaa käsittelyvyöhykkeen. 10 Putki 12 on suljettu suuremman pitkänomaisen putken 20 sisään ja on samankeskinen sen kanssa. Putkien 12 ja 20 välinen rengasmainen tila muutetaan profiililla 22, joka ulottuu putken 20 sisäpinnasta putken 12 ulkopintaan, kanavaksi 24, joka ulottuu kierteisesti lämmönvaihtoväli-15 aineen poistoaukkoon 28. Kuviossa oleva käsittelylaite on koemalli, jonka sisäläpimitta on noin 7,6 cm, mikä johtaa käsittelyvyöhykkeeseen (joka on määritelmän mukaan pyörijän 54 runkoa vastapäätä olevan putken 12 sisäseinän pinta-ala), jonka nimellispinta-ala on noin 930 cm2, joka pie-20 nenee käytännössä tiivisteiden, päätylevyjen jne. vaikutuksesta käyttöalaksi noin 650 cm2. Laitteessa voidaan käyttää lämmönsiirtoväliaineena vesihöyryä, vettä tai kylläistä suolaliuosta, mikä mahdollistaa hyvin laajan käsit-telylämpötila-alueen. Käsittelylaitteen sisällä sallitta-25 vissa olevat paineet riippuvat käytettävistä tiivisteistä, mutta jopa tavanomaisten tiivisteiden, joissa käytetään kumiosia, yhteydessä ne voivat olla sangen suuria, esimerkiksi 340 - 690 kPa.

Lämmönsiirtoväliainetta kierrätetään kierteisen 30 kammion 24 kautta tavallisesti vastavirtaan käsiteltävään materiaaliin nähden. Käsiteltävä materiaali tulee tavallisesti sisään säteen suuntaisen tuloaukon 50 kautta ja poistuu akselin suuntaisen aukon 48 kautta, jolloin läm-mönsiirtoväliaine tulee kammioon 24 aukon 28 kautta ja 35 poistuu aukon 26 kautta.

- 96736 44

Ulompi putki 20 on suljettuna lämpöä eristävään vaippaan 30, joka on koko putken 20 mittainen ja ulottuu päätykappaleesta 32 toiseen päätykappaleeseen 34. Pääty-kappaleet 32 ja 34, jotka sisältävät aukot 26 ja vastaa-5 vasti 28, on kiinnitetty akselin suunnassa katsottuna sisäosistaan hitsiliitoksin 36 ja vastaavasti 38 putken 20 ulkopintaan ja ne on varustettu lämmönsiirtoväliaineen vuotamisen estämiseksi O-rengastiivistein 40 ja vastaavasti 42 akselin suunnassa katsottuna ulommista osistaan. 10 Päätylevy 14 kiinnitetään päätykappaleeseen 34 pultein 44 ja levy 16 kiinnitetään päätykappaleeseen 32 pultein 46. Päätylevyn 14 läpi kulkee materiaalin poistoaukko 48 ja päätylevyn 16 läpi materiaalin syöttöaukko 50. Termejä tulo (syöttö) ja meno (poisto) käytetään tässä toistensa 15 vastineina, sillä on ilmeistä, että niiden toiminnat voidaan haluttaessa vaihtaa keskenään. Päätylevy 14 on muotoiltu sisältämään tavanomaisen liukupintakokoonpanon 52.

Kammion 18 läpi kulkee akselin suuntaisesti pyörijä, joka on valmistettu ruostumattomasta teräksestä, mutta 20 johon on sulatettu kiinni polytetrafluorieteenipäällyste. Pyörijän 54 runko-osan läpimitta on vain hieman pienempi kuin putken 12 sisäläpimitta, niin että pyörijän 54 ja putken 12 sisäpinnan väliin jää rengasmainen käsittelyvyö-hyke, jonka leveys on noin 2 mm. Pyörijän 54 kavennettua 25 päätyosaa 56 tukee laakerikokoonpano 53 (ts. holkki ruostumattomasta teräksestä valmistetussa päässä), joka on levyssä 14. Pyörijän 54 kavennettua päätyosaa 58 tukee myös pyörimisen mahdollistava tavanomainen liukupintako-koonpano (ei kuviossa), esimerkiksi sylinterimäistä pat-30 ruunatyyppiä oleva liukupintakokoonpano, kuten FAFNIR LC MACHANI-SEAL™.

Kavennetun päätyosan 58 ääripää 60 on varustettu litteäkärkisellä istukalla 62. Kammion 18 aukko 64 on tiivistetty tavanomaisella sulkulevykokoonpanolla.

35 Kuvio 2 valaisee elintarvikkeiden käsittelylaitetta 10, joka on käyttökelpoinen tämän keksinnön toteuttamises- 96736 45 sa ja pumppujärjestelmää, joka syöttää heraproteiinikon-sentraattia käsittelylaitteeseen 10, pitää siellä yllä painetta (edullisesti noin 550 620 kPa) ja poistaa käsitellyn materiaalin käsittelylaitteesta 10. Pumppujärjes-5 telmä sisältää ensimmäisen pumpun 86, joka on kytketty kanavan 92 kautta käsittelylaitteen 10 tuloaukkoon 28.

Käsittelylaitteen 10 akselin suuntainen menoaukko 26 on kytketty putkijohdon 106 välityksellä tavanomaisen yksilapaisen urapintaisen lämmönvaihtimen 10B samoin ak-10 selin suuntaiseen tuloaukkoon. Kuten piirustuksesta käynee ilmi, tällainen kytkentä takaa materiaalin tasaisen virtauksen ilman suunnanmuutoksia sekä käsittelylaitteen 10 että tavanomaisen lämmönvaihtimen 10B läpi. Tämä takaa tuotteen tasaisen virtauksen käsittelylaitteesta 10 läm-15 mönvaihtimeen 10B, jossa tuote jäähdytetään edellä mainitulla tavalla haluttujen haihtuvien komponenttien häviämisen välttämiseksi. Kun vältetään pyörrevirtaukset käsittelylaitteen 10 ja lämmönvaihtimen 10B välisessä virrassa, mikään osa tuotteesta ei myöskään jää korotettuun käsit-20 telylämpötilaan epätoivottavan pitkäksi ajaksi, mikä puolestaan edistää tuotteen yhtenäisen luonteen ylläpitämistä.

Yhdysjohto 106 on varustettu eristevaipalla tai käyttöjoustavuuden kannalta edullisesti välineillä lämmön-25 siirtoväliaineen johtamiseksi sen ympäri. Se on varustettu myös aukolla 108, jonka kautta lämpötila- ja paineanturit (ei kuviossa) sijoitetaan paikoilleen, mikä mahdollistaa materiaalin tilan huolellisen seuraamisen käsittelyn aikana. Lämmönvaihtimen 10B poistoaukko on putkijohdon 98 30 kautta yhteydessä toiseen pumppuun 100. Käsitelty mate-: riaali poistuu pumpusta 100 putkijohtoa 104 pitkin.

Laitteen käytön aikana käsiteltävää juoksevaa elintarviketta, lietettä tai liuosta syötetään pumppuun 86 ja pumpataan käsittelylaitteeseen 10 putkijohtoa 92 pitkin 35 suurin piirtein vakionopeudella.

96736 46

Samanaikaisesti pyörijää 54 pyöritetään vakionopeudella, joka on tavallisesti alueella 850 - 1 200 min'1 (tyypillisesti noin 1 000 min'1, ts. noin 500 000 min"1). Tuotesaanto (mitattuna tämän keksinnön mukaisesti makro-5 kolloideiksi muuttuvan todellisen proteiinin prosentti osuutena sen kokonaismäärästä heraproteiinikonsentraatis-sa) kohoaa pyörijän nopeuden kasvaessa. Tämän otaksutaan olevan jonkinlainen huuhteluilmiö. Käsitelty materiaali poistuu aukon 48 kautta ja kulkee menoaukon 26 kautta ja 10 putkijohtoa 106 pitkin lämmönvaihtimeen 10B. Yhdysputki 106 on varustettu eristevaipalla tai käyttöjoustavuuden kannalta edullisesti välineillä lämmönvaihtoväliaineen johtamiseksi sen ympäri. Se on varustettu myös aukolla 108, jonka kautta lämpötila- ja paineanturit (ei kuviossa) 15 sijoitetaan paikalleen, jolloin mahdollistetaan materiaa lin tilan huolellinen seuraaminen käsittelyn aikana. Materiaalin jäähdyttyä se kuljetetaan putkijohtoa 98 pitkin pumppuun 100 ja lopulta putkijohtoa 104 pitkin pakkaus-laitteistoon (ei kuviossa), jos se on määrä pakata välit-20 tömästi. Tämä järjestely ja toiminta on hyvin edullinen, sillä tällöin ei tarvita tuotteen kuumentamista uudelleen sen steriloimiseksi tms. toimenpiteitä. Käsitelty materiaali voidaan vaihtoehtoisesti johtaa varastoon. Tulisi huomata, että pumput 86 ja 100 toimivat yhdessä tavalla, 25 joka takaa materiaalin tasaisen kuljetuksen käsittelylaitteen läpi ja myös järjestelmässä vallitsevan paineen tarkan hienosäädön. On ilmeistä, että käynnistettäessä laite järjestelmä on tasapainotettava, niin että saadaan tarkasti aikaan halutut paineet, lämpötilat, leikkausvoimat ja 30 materiaalin läpisyöttönopeus, jotka parametrit ovat selvästikin hyvin suuressa määrin toisistaan riippuvia.

Liitteenä olevissa piirustuksissa 11 - 15 esitetään eräs vaihtoehtoinen laite.

Viitataan ensin kuvioon 11, keksinnön yhteydessä 35 edullinen käsittelylaite sisältää kotelon 110, joka tässä 96736 47 esimerkissä on tuettu pohjalevyllä 11 ja kiinnitetty siihen lukuisin pultein 113. Pohjalevy 11 on puolestaan sijoitettu telineelle 114, jonka yläosaan on muodostettu renkaan muotoinen reuna 116. Reuna 116 asettuu pohjalevyn 5 111 alapinnassa olevaan rengasmaiseen syvennykseen 117.

Telineessä 114 ja pohjalevyssä 111 on samansuuntaiset pystysuorat läpi kulkevat kanavat 118 ja 119 ja pystysuora käyttöakseli 120 ulottuu kanavan 118 läpi ja ylös kanavaan 119. Käyttöakseli 120 on kytketty käyttömekanismiin, kuten 10 sähkömoottoriin (ei kuviossa) akselin pyörittämiseksi käsittelylaitteen toiminnan aikana. Käyttöakselin yläpäähän on kiinnitetty lavan akseli 121 ja näiden kahden akselin 120 ja 121 välissä on pidätysnastakytkentä.

Käsittelylaitteen kotelo 110 sisältää alemman as-15 tiaosan 126 ja ylemmän kansiosan 127 ja astia on tuettu rengasmaiselle liukupintatuelle 128. Rengasmaisen liuku-pintatuen 128 alapintaan on muodostettu kierteillä varustetut aukot ja edellä mainitut pultit 113 kierretään kiinni aukkoihin tuen 128 kiinnittämiseksi tukevasti pohjale-20 vyyn 111. Tuen 128 läpi on muodostettu keskellä sijaitseva pystysuora aukko 129. Kanavan 129 yläpää on laajennettu ja se muodostaa kanavan 129 sisäkehälle tukipinnan 133 tiivisteen 139 asettamiseksi asianmukaisesti tukeen 128. Lavan akseli 121 kulkee kanavan 129 läpi. Tiivisteen 139 25 yläpuolelle on sijoitettu lapa 136 (ks. myös kuvio 11b) lavan akselin 121 yläpäähän, johon se on kiinnitetty um-pimutterilla 137. Liukupinnan 131, lavan akselin 121 ja tiivistysrenkaan 138 välissä on tavanomainen huulitiiviste 139 nestetiiviin sulun muodostamiseksi tähän liitoskoh-30 taan.

Astia 126 on tässä tapauksessa kaksiseinämäinen ja siinä on ulompi seinämä 141 ja sisempi seinämä 142, jotka ovat irti toisistaan, niin että niiden väliin muodostuu virtauskanavan 143. Seinämät 141 ja 142 ovat maljan muo-35 toisia ja niiden alaosassa on keskellä kohdakkain olevat aukot 144, joihin liukupintatuki 128 sijoitetaan; seinämät 96736 48 141 ja 142 kiinnitetään liukupintatukeen 128 esimerkiksi hitsaamalla. Seinämät 141 ja 142 taipuvat yläpäistään säteen suuntaisesti ulospäin lavan akseliin 121 nähden ja ne on puristettu tiukasti yhteen, jolloin muodostuu tiivis 5 liitos alueelle, jota merkitään numerolla 146. Lämmönsiir-toväliainetta johdetaan seinämien välisen tilan 143 läpi; tuloputki 147 ja menoputki 148 on kiinnitetty ulompaan seinämään 141 ja yhdistetty tilaan 143 lämmönsiirtoväliai-neen johtamiseksi tilan 143 kautta.

10 Kansi 127 ulottuu seinämien 141 ja 142 yläreunan yli ja peittää ulospäin taivutettujen osien 146 yläpinnan. Kannen 127 kiinnittämiseksi tiukasti astiaan 126, sijoitetaan ulospäin taivutettujen osien 146 alapintaan rengas 151 ja pyöreän kannen 127 reuna ulottuu ulospäin taivute-15 tun osan 146 yläpinnan yli. Pyöreä pinne 152 ympäröi renkaan 151 ja kannen 127 ulkoreunoja ja kannessa 127, pinteessä 152 ja renkaassa 151 on toisiinsa istuvat vinotut pinnat 153, niin että pinne 152 ohjaa kannen 127 tiukasti alaspäin osaa 152 kohden, kun osat liitetään yhteen. Ren-20 gastiiviste 154 sijoitetaan renkaan 151 ja kannen 127 vastakkaisten pintojen väliin liitoksen tiivistämiseksi.

Kotelon 126 sisään muodostuu toroidin eli munkkirinkilän muotoinen ontelo 161, joka muodostuu kotelon 126 sisäseinämän 142 ja kannen 127 väliin. Astian sisäseinämä-25 pinta 163 on pyöreän maljan muotoinen ja muodostaa toroidin muotoisen ontelon alapuoliskon. Toroidin muotoisen ontelon yläpuoliskon muodostaa renkaan muotoinen kovera syvennys 164, joka on muodostettu kannen 127 alareunaan seinämän 163 yläpuolelle; rengasmainen syvennys 164 on saman-30 keskinen lavan 136 pyörimisakselin ja astian 126 kaarevan pinnan 163 keskipisteen kanssa. Ontelon 161 ulkoreunalla syvennyksen 164 sisäpinta ulottuu alaspäin alueella, jota merkitään numerolla 166 ja se on hyvin lähellä lavan 135 kärkien yläreunapintaan 167. Lisäksi kansi 127 ulottuu 35 alaspäin toroidin muotoisen ontelon 161 akselia pitkin, jolloin muodostuu keskusosa 168 ja lavan 136 keskiosa ja 96736 49 umpimutteri 137 kohoavat ylöspäin toroidin keskipisteessä, suoraan osan 168 alapuolella.

Kanteen 127 on muodostettu kaksi reikää tai kanavaa 171 ja 172. Kanava 171 on ontelon 161 akselilla ja ulottuu 5 kannen 127 yläpinnasta osan 168 läpi ja avautuu onteloon 161 sen akselin kohdalla. Putki 173 kiinnitetään kanavan 171 yläpäähän kierreliitoksella 174 ja paineensäätöväline 176, joka on tässä tapauksessa paino, sijoitetaan putken 173 yläpäähän. Painoon 176 muodostetaan umpipohjainen rei-10 kä 177 ja putken 173 yläpää ulottuu reikään 177. Käsittelylaitteen toiminnan aikana ontelon 161 sisällä vallitsevaa painetta voidaan alentaa putken 173 kautta, jos paine on niin suuri, että se riittää nostamaan painon 176 irti putken 173 yläpäästä, joten paino 176 pitää yllä tietyn 15 paineen ontelossa. Kanava 172 on yhdistetty toiseen putkeen 178 liitoskappaleella 179 ja kanava 172 avautuu ontelon 161 ylimpään osaan. Kanavaa 172 ja putkea 178 voidaan käyttää esimerkiksi ilman poistamiseen ontelosta 161, kun tätä täytetään käsiteltävällä juoksevalla aineella ja 20 putken 178 ja kanavan 172 kautta voidaan sijoittaa termo-pari (ei kuviossa) nesteen yläpintaan käsittelyn aikana juoksevan aineen lämpötilan seuraamiseksi.

Lavassa 136 on paksunnettu keskiosa 181, jonka läpi on muodostettu pystysuora reikä 182 lavan akselia 121 var-25 ten. Umpimutteri 137 on osan 181 yläpinnan päällä. Osasta 181 säteen suuntaisesti ulospäin suuntautuu kaksi siipeä 183 ja 184, jotka kaareutuvat säteen suuntaisesti ulos- ja ylöspäin ja kulkevat hyvin lähellä (noin 0,5 - 1,0 mm:n välys sallitaan) astian seinämän 142 kaarevaa sisäpintaa 30 163. Lavan siipien 183 ja 184 ylemmät päätyosat ovat suu rin piirtein yhdensuuntaiset lavan akselin kanssa, joten siivet ulottuvat toroidin muotoisen ontelon alapuoliskon poikki. Kuten kuviosta 11b käy ilmi, siipien 183 ja 184 reunat 186 ja 187 ovat myös viistot, niin että lavan sii-35 vet kapenevat päätä kohden. Kun oletetaan, että lapa 136 ja akseli 121 pyörivät vastapäivään, kuten kuviossa 11b, 96736 50 siivillä 183 ja 184 on edellä kulkeva reuna 186 ja jäljessä tuleva reuna 187. Kuvion 14 mukaisesti kummankin siiven reunat 186 ja 187 ovat suhteellisen tylpät, mutta kapene-vat edullisesti alaspäin ja toisiaan kohden.

5 Mitä tulee kuvion 11a mukaisen käsittelylaitteen toimintaan, akseliyhdistelmä 120, 121 kytketään sopivaan käyttömoottoriin pyörityksen aikaansaamiseksi ja kansi 127 nostetaan ensin irti astiasta 126. Ontelo 161 täytetään erällä juoksevaa ainetta, jonka tilavuus vastaa suurin 10 piirtein ontelon 161 tilavuutta kannen ollessa astian päällä. Kun tämä panos juoksevaa ainetta on ontelon astia-osassa, kansi 127 sijoitetaan astian päälle siten, että kannen rengasmainen osa 166 ulottuu alaspäin onteloon. Sitten kiinnitetään pinne 152 astian ja kannen toisiaan 15 vasten oleviin ulkoreunaosiin kannen kiinnittämiseksi tiukasti astiaan. Kun kansi 127 liikkuu alaspäin astian päälle, koveran syvennyksen 164 yläosassa oleva ilma pääsee poistumaan kanavan 172 kautta yhdessä ontelossa 161 mahdollisesti olevan ylimääräisen juoksevan aineen kanssa. 20 Ilman poistoa ontelosta voidaan edistää pyörittämällä hitaasti käyttöakseliyhdistelmää 120, 121 ja lapaa 136 nesteessä mahdollisesti olevien ilmataskujen hävittämiseksi ja mahdollisen ilman poistamiseksi ontelosta. Tällä tavalla poistetaan ilma ontelosta 161 ennen käsittelyä.

25 Juoksevan aineen käsittelemiseksi akseliyhdistelmää 120, 121 ja lapaa 136 pyöritetään nopeasti ja siipien 183 ja 184 nopea pyöriminen muodostaa suuria leikkausvoimia juoksevaan aineeseen. Siipien edellä kulkevien reunojen 186 kohdalla muodostuu alisonisia sykäyksiä ja perässä 30 tulevien reunojen 187 kohdalla tapahtuu kavitaatioilmiö. Siipien nopea pyöriminen saa juoksevan aineen omaksumaan luonnollisen toroidin muodon 191, kuten käy ilmi kuviosta 15. Luonnollisella toroidilla tarkoitetaan sitä, että neste luonnostaan omaksuu toroidin muodon kannen 127 ollessa 35 poissa astian päältä. Ts. jos kansi 127 poistettaisiin ja lapaa pyöritettäisiin riittävällä nopeudella, neste omak- 96736 51 suisl toroidimuodon 191. Rengasmainen kovera syvennys 164 kannen 127 alapinnassa on muotoiltu myötäilemään toroidin 191 pintaa, jolloin ei pääse muodostumaan "kuolleita vyöhykkeitä", joilla virtaus on paljon heikompaa.

5 Viitataan kuvioon 15, teoriassa ajatellaan, että toroidin pinnassa oleva juokseva aine virtaa ylöspäin ja säteen suuntaisesti sisäänpäin lavan siipien ulommista päädyistä ja kiertää nuolien 192 osoittamaa rataa. Lisäksi juokseva aine liikkuu kehän suunnassa ja noudattaa la-10 van liikkeen suuntaa, jolloin muodostuu kierteinen kulkureitti. Lisäksi ajatellaan, että juoksevaan aineeseen muodostuu joukko samankeskisiä kerroksia (joita edustavat samankeskiset nuolet 193) ja kerrokset noudattavat samankaltaista kierteistä reittiä. Nesteessä tapahtuu kuitenkin 15 myös liikettä kerrosten välillä, niin että juoksevaan aineeseen muodostuu nopeasti homogeeninen tila. Lavan liike juoksevan aineen läpi ja eri ainekerrosten liikkuminen toisiaan vasten on niin voimakasta, että mekaanisen energian muuttuminen lämmöksi on melko voimakasta.

20 Kun lavan pyörimisnopeus on noin 5 000 min-1, lapa saa juoksevan aineen kuvattuun nopeaan toroidin muotoiseen virtaukseen ja muodostuu merkittäviä kavitaatio- ja turbulenssi-ilmiöitä, erityisesti edellä kulkevien reunojen 186 edessä. Juoksevan aineen virtaus mahdollistaa nopean 25 lämmönsiirron seinämästä 142 ja lämmönsiirtoväliaineesta. Lavan aikaansaama sekoitus eli suuret leikkausvoimat johtavat nesteen nopeaan sekoittumiseen ja kuumenemiseen. Mekaanisen energian muuttumista lämmöksi arvioidaan mittaamalla juoksevan aineen lämpötilan kohoaminen lämmön-30 siirtoväliaineen lämpötilan yläpuolelle aikayksikköä ja massayksikköä kohden. Pyörivän lavan 139 juoksevaan aineeseen tuoman työn intensiteetti on niin suuri (jota heijastaa pelkästään mekaanisten ilmiöiden aiheuttaman lämpötilan nousun suuruus), että estetään esimerkiksi proteii-35 nimolekyylien aggregoituminen noin 1 - 2 pm suuremmiksi hiukkasiksi.

96736 52

Lapa 136 on erityisen tehokas juoksevan aineen kuumentamisessa ja sekoittamisessa. Lavan suhteellisen tylpät edellä kulkevat reunat 186 muodostavat kierrosnopeudella 5 000 min"1 alisonisia sykäyksiä juoksevaan aineeseen, kun 5 taas perässä tulevien reunojen 187 kohdalla tapahtuu kavi-taatiota. Reunojen 186 ja 187 lievä kaltevuus alas- ja sisäänpäin (näkyy kuviossa 14) siirtää juoksevaa ainetta lavan siipien edessä ontelon pohjaa kohden ja seinämää vasten. Tämä tapahtumaa saa aikaan juoksevan aineen voi-10 makkaan sekoituksen ja estää myös tehokkaasti tuotteen kerääntymisen ontelon seinämälle. Lapa saa aikaan luonnollisen toroidin ja kammio eli ontelo on muotoiltu yhteensopivaksi sekoituksen aikana vallitsevan luonnollisen toroidin kanssa, jolloin vältetään kuollut tila ontelossa, 15 estetään tuotteen kerääntyminen tiloihin, joissa virtaus on hidasta ja edistetään sekoituksen yhtenäisyyttä.

Jos ontelossa olevaa juoksevaa ainetta on määrä estää kuumentumasta liikaa, johdetaan jäähdytysväliainetta putkien 147 ja 148 tilan 143 läpi, jotta estetään ontelos-20 sa 161 olevan juoksevan aineen lämpötilan nousu haluttua korkeammaksi. Jos sen sijaan on määrä kuumentaa juoksevaa ainetta, voidaan tilan 143 läpi johtaa kuumaa väliainetta. Kun lapa on sekoittanut juoksevaa ainetta riittävästi ja sen lämpötila on kohonnut halutulle tasolle, lavan pyöri-25 tys loperetaan, poistetaan kansi 127 ja sekoitettu erä juoksevaa ainetta poistetaan ontelosta 161.

Kuviot 12 ja 13 valaisevat erästä edullista laite-suoritusmuotoa, joka on suunniteltu jatkuvatoimiseen käyttöön vastakohtana kuvion 11a mukaisen suoritusmuodon pa-30 noksittaiselle toiminnalle. Kuvioiden 11a ja 12 mukaiset suoritusmuodot sisältävät vastaavia osia ja samoja viitenumerolta käytetään vastaavista osista näissä kahdessa kuviossa; kuvioiden 12 ja 13 numeroihin on kuitenkin lisätty 1 000.

35 Viitataan erityisesti kuvioon 12, käsittelylaite sisältää astian 1 126 ja kannen 1 127, jotka ovat saman- 96736 53 laisia kuin kuviossa 11a, paitsi että kansi 1 127 on paksumpi pystysuunnassa. Astia ja kansi kiinnitetään toisiinsa kuvion 12 mukaisesti pinteellä 1 152 ja niiden välissä on tiiviste 1 154 ja O-rengas 1 155 ja lapa 1 136 sijoi-5 tetaan kammioon 1 161. Tässä erityisesimerkissä astiassa 1 126 on myös samanlainen kaksoisseinämä kuin kuvion 11a mukaisessa astiassa ja se on varustettu myös syöttö- ja poistoputkilla 1 147 ja 1 148. Putket 1 147 ja 1 148 on kuitenkin suljettu tulpilla 1 201 kuolleen ilmatilan muo-10 dostamiseksi seinämien väliin, jolloin tämä tila toimii eristeenä astian ympärillä. Kanteen 1 127 on muodostettu kanava 1 172, jota voidaan käyttää termoparianturille ja kanava 1 171, jota tässä tapauksessa käytetään juoksevan aineen poistamiseen jatkuvasti käsittelyn jälkeen sen 15 poistuessa ontelosta 1 161.

Astia 1 126 on sijoitettu pohjalevylle 1 111 pohjan 1 128 välityksellä, joka tässä suoritusmuodossa sisältää myös kanavan juoksevan aineen johtamiseksi käsittelylaitteen onteloon. Tuotteen syöttöputki 1 203 on kytketty 20 juoksevan tuotteen lähteeseen (ei kuviossa) ja tiiviste-renkaaseen 1 204 ja on tiiviisti kiinni pohjaosan 1 128 ulkoreunassa. Putken 1 203 sisäpää on kytketty pohjan 1 128 viistosti läpäisevään kanavaan 1 206, joka on tiivistetty ulommasta päästään O-renkaalla 1 207. Kanava 1 206 25 kulkee säteen suuntaisesti sisään- ja ylöspäin kuvion 12 mukaisesti pohjan 1 129 sisäpintaan ja hoikkiin 1 208. Hoikin 1 208 ulkopinnassa on pyöreä syvennys eli ura 1 209 ja kanava 1 206 on virtausyhteydessä uran 1 209 kanssa. Niinpä käsittelylaitteeseen putkea 1 203 pitkin virtaava 30 tuote kulkee kanavan 1 206 läpi ja rengasmaiseen uraan 1 209. Joukko syöttö- eli tuloaukkoja 1 121 suuntautuu ylöspäin ja säteen suunnassa sisäänpäin urasta 1 209 ja aukkojen 1 121 yläpäät ovat hoikin 1 208 yläpinnalla loven 1 136 alapinnan alapuolella. Tuloaukkojen 1 121 avautumis-35 kulman ansiosta onteloon tuleva juokseva tuote virtaa ensin säteen suuntaisesti sisään- ja ylöspäin ja sitten sä- 96736 54 teen suunnassa ulospäin ja ylöspäin lavan 1 136 reunan ohi.

Hoikin 1 208 ja lavan 1 136 väli tiivistetään mekaanisella sululla 1 216. Mekaaninen sulku 1 216 on ren-5 gasmainen ja se kiinnitetään tiiviisti hoikkiin 1 208 0-renkain 1 217 ja 1 217b ja sulun 1 216 yläpäässä oleva ylöspäin suuntautuva pinta 1 218 yhtyy lavan 1 136 alapintaan. Kuviossa 11b sulun yläpinta 1 218 näkyy katkoviivoin merkittynä ja havaittaneen, että se on kokonaan lavan ul-10 koreunan sisäpuolella. Hyvän tiivistyksen aikaansaamiseksi lavan 1 136 alapinta on sulun yläpinnan 1 218 alueella edullisesti hiottu. Toinen huulitiiviste 1 221 sijoitetaan pohjan 1 128 ja akselin 1 121 väliin tämän liitoksen tiivistämiseksi. Tiiviste 1 221 kiinnitetään pohjan 1 128 15 ulkoreunaan siten, ettei se pääse pyörimään ja sen sisäreuna on liukuvalla tavalla kiinni akselin 1 121 ulkopinnassa. Rengasjousi 1 222, kuten Garter-jousi, pitää huuli-tiivistettä tiukasti akselia 1 121 vasten.

Huulitiivisteen 1 221, mekaanisen sulun 1 216, ak-20 selin 1 121 ulkopinnan ja hoikin 1 208 väliin muodostuu siten kammio 1 223. Tätä kammiota 1 223 huuhdotaan jäähdytysvedellä, joka tulee käsittelylaitteeseen putkea 1 226 pitkin ja poistuu siitä toista putkea 1 227 pitkin, jotka putket ovat kuvion 13 mukaisesti käsittelylaitteen vastak-25 kaisilla puolilla. Myös putket 1 226 ja 1 227 on sijoitettu tiivisterenkaaseen 1 204 ja ne kulkevat säteen suuntaisesti renkaan 1 204 läpi. Virtauskanavat 1 228 ja 1 229 on muodostettu pohjan 1 128 läpi ja näiden kahden kanavan sisäpäät avautuvat kammioon 1 223 vastakkaisille puolille. 30 Kanavien 1 228 ja 1 229 ulommat päät ovat yhteydessä putkiin 1 226 ja vastaavasti 1 227 ja näiden liitosten ympärillä on 0-renkaat. Käsittelylaitteen toiminnan aikana jäähdytysvettä virtaa siten käsittelylaitteeseen putken 1 226 kautta, kammioon 1 223 ja sisäpintojen ympäri alueel-35 le, jolla mekaaninen sulku 1 216 kohtaa lavan 1 136 alapinnan ja sitten ulos kammiosta putken 1 227 kautta.

96736 55 Käsittelylaitteen toiminnan aikana kansi 1 127 on kiinnitettynä astiaan 1 126, lapaa 1 136 pyöritetään ontelossa 1 161 ja jäähdytysvesi virtaa kammion 1 223 läpi. Tuoteseosta syötetään sitten onteloon 1 161 syöttöputken 5 1 203 kautta, kanavan 1 206 ja tuloaukkojen 1 221 läpi ja onteloon 1 161 pyörivän lavan 1 136 alapuolelta. Juokseva tuote täyttää kammion 1 161 ja ontelon alunperin täyttävä ilma huuhtoutuu pois nestevirran mukana putkien 1 172 kautta. Juokseva aine omaksuu luonnollisen toroidimaisen 10 muotonsa ontelossa 1 161, kuten edellä kuvattiin ja astian 1 126 ja kannen 1 127 seinämät myötäilevät luonnollisen toroidin muotoa. Ontelossa oleva tuote pidetään paineen alaisena, koska putkessa 1 203 tarvitaan painetta juoksevan tuotteen pakottamiseksi ontelon läpi ja ulos kanavasta 15 1 171. Kanavaan 1 171 yhdistetty poistoputki 1 231 voi sisältää rajoitusventtiilin vastapaineen muodostamiseksi ja siten kammiossa 1 161 vallitsevan paineen suurentamiseksi .

Juoksevan aineen sekoitus ja kuumentuminen ontelos-20 sa 1 161 tapahtuu ontelon 161 yhteydessä kuvatulla tavalla. Onteloon tuleva juokseva aine virtaa suoraan voimakkaan leikkauksen alueelle lavan alle. Lisäksi osien 1 211 suuntautuminen ylös- ja sisäänpäin saa tulevan juoksevan aineen virtaamaan turbulentisti ja iskeytymään sulkua 25 1 216 vasten, jolloin estetään juoksevan aineen kerrostu minen ja kerääntyminen tälle alueelle. Lisäksi virtaus sisäänpäin ja keskipisteen läheisyys takaa sen, että kaikki juokseva aine virtaa lavan alle eikä osa juoksevasta aineesta ohjaudu ulos siipien sivujen kohdalla välittömäs-30 ti tultuaan aukoista 1 121. Jäähdytysaineen virtaus kammiossa 1 223 estää liukupintaa 1 216 ja lapaa ylikuumen-tamasta ja polttamasta juoksevaa tuotetta käsittelyn aikana. Tuloaukkoa 1 206 vastapäätä oleva aukko 1 121 on edullisesti hieman laajennettu, jotta saadaan aikaan yhtenäi-35 nen virtaus näiden kolmen aukon kautta.

- 96736 56

Eräässä menettelyssä kuvion 11a mukaisen laitteen käyttämiseksi tyhjä astia asetetaan kohdalleen, akselin osat liitetään toisiinsa, astia kiinnitetään pohjalevyyn ja lapa asetetaan akselille ja kiinnitetään. Astiaan pa-5 nostetaan 340 g proteiiniesiseosta, josta on poistettu ilma, pitäen huolta siitä, että vältetään ilmakuplien tai onteloiden muodostuminen.

Kansi sovitetaan astian yläseinämien muodostamaan syvennykseen ja liu'utetaan paikoilleen tiivisteen päälle 10 huolehtien siitä, että tyhjä termopariaukko tulee sijoitetuksi niin, että sisään sulkeutunut ilma voidaan poistaa tämän aukon kautta. Mahdollisen loukkuun jääneen ilman poistoa voidaan helpottaa pyörittämällä lapaa hitaasti. Kun tämä on tehty, kansi kiinnitetään lujasti paikalleen, 15 poistetaan ylimääräinen esiseos, jota on saattanut tulla ulos aukosta ja sijoitetaan ja kiinnitetään termopari paikalleen. Sitten kansi kiinnitetään pinteellä ja vastapaino asetetaan poistoputken päälle.

Sitten astian läpi kierrätetään kuumennusnestettä, 20 käyttölaite kytketään päälle ja lavan nopeus säädetään haluttuun arvoon, joka on yleensä suurempi kuin noin 5 000 min"1. Tällä nopeudella pyörivä lapa saa sisällä olevan proteiiniesiseoksen nopeaan toroidin muotoiseen virtaukseen, josta on seurauksena merkittävän kavitaation ja 25 turbulenssin muodostuminen, erityisesti alueilla, jotka ovat välittömästi lavan edellä kulkevien reunojen edessä. Esiseoksen virtaus on riittävä, jotta mahdollistetaan nopea lämmönsiirto kuumennusnesteestä astian sisäseinämän läpi esiseokseen. Kun esiseoksen lämpötila kasvaa korkeam-30 maksi kuin noin 80°C, seoksen viskositeetti alkaa kasvaa, mutta lavan nopeus pidetään vakiona moottorin avulla.

Väistämätön suuri työmäärä (joka liittyy kasvavaan viskositeettiin) tuo merkittävästi mekaanisesti muodostettua lämpöä tuotteeseen. Tämä nostaa tyypillisesti tuotteen 35 lämpötilan noin 20 - 40 °C "kuumennusnesteen" lämpötilan • 96736 57 yläpuolelle noin 1-2 minuutin aikana. Kun haluttu lämpötila ja viipymäaika on saavutettu, ulkopuolelle sijoitetut venttiilit, jotka säätelevät lämmönsiirtonesteiden virtausta, käännetään niin, että jäädytysneste korvaa kuumen-5 nusnesteen. Tuotteen lämpötilan havaitaan alkavan laskea välittömästi. Kun tuote on jäähtynyt lämpötilaan 80 °C, lavan pyörimisnopeus alennetaan suunnilleen arvoon 1 000 min"1, jotta vältetään mekaanisen energian lisäsyöttö ja lyhennetään siten jäähdytysaikaa. Kun tuote on jäähty-10 nyt suunnilleen lämpötilaan 35°C, käyttömoottori sammutetaan, kansi poistetaan ja tuote otetaan talteen astiasta ja kannesta.

Edullinen käsittelylämpötila on noin 80 - 120°C ja käsittelyaika on noin 3 s - noin 15 min tai pidempi, edul-15 lisesti noin 10 s - noin 2 min. Käsittelyajat ovat pidempiä alhaisemmissa lämpötiloissa; lämpötilassa 80°C tehtävä käsittely kestää niin pitkään kuin 15 minuuttia, kun taas lämpötilassa 90 - 95°C käsittelyaika on noin viisi minuuttia. Sitä vastoin lämpötilassa 120°C käsittelyaika saattaa 20 olla vain noin kolme sekuntia. Korkeita käsittelylämpöti-loja täydentävät kasvaneet lämmönsiirtonopeudet. Kun käsittelylaitteen luonne sen sallii, on siksi edullista tehdä käsittely korkeilla lämmönsiirtonopeuksilla/korkeissa denaturointilämpötiloissa hyvin lyhyen aikaa. Tulisi kui-25 tenkin huomata, että lämpötilan ollessa yli 120°C ja käsittelyä jän vastaavasti lyhyempi, on tuloksena oleva mak-rokolloidi "ohuempaa" ja mahdollisesti vähemmän toivottavaa.

Kun lämpödenaturointi on saatettu loppuun, tuot-30 teelle voidaan mahdollisesti tehdä homogenointikäsittely. Tällainen käsittely on toivottava, kun kyseessä olevat tuotteet ovat laimeita (proteiinipitoisuus pienehkö) ja/tai neutraloituja, kuten esimerkiksi kahvikerman korvikkeet. Tämä käsittely on käyttökelpoinen käsittelyn ai-35 kana joskus muodostuvien suhteellisen löyhien hiukkasten 96736 58 välisten yhteenliittymien hajottamiseksi. Vaikka ne eivät olekaan aggregoituneita (ts. yhteensulautuneita hiukkasiksi, joiden läpimitta on olennaisesti suurempi kuin 2 pm), toisiinsa liittyneet (ts. tavallisesti kahden tai kolmen 5 ryhmiksi) makrokolloidit altistetaan kuitenkin organolep-tisesti yhtenä hiukkasena, jota ei voida erottaa aggregaatista sen perusteella, miltä se tuntuu suussa. Homogenoin-ti hajottaa nämä hiukkasyhteenliittymät yksittäisiksi mak-rokolloidihiukkasiksi, joilla on haluttu tuntu suussa. 10 Laimeiden tuotteiden, joissa makrokolloidipitoisuudet ovat pieniä (esimerkiksi kahvikerman korvikkeiden) homogenointi tehdään edullisesti suunnilleen pH-arvossa 6-7. pH-ar-vojen ollessa tällaisia, sähkövarausten jakautuminen mak-rokolloidien pinnoilla auttaa pitämään yllä makrokolloi-15 dien tasaisen dispersion vesiväliaineessa. Vaikka tähän tarkoitukseen voidaan käyttää mitä tahansa alalla tunnettuja perinteisiä homogenointikäsittelyjä, tulee huolehtia siitä, että vältetään makrokolloidihiukkasten altistaminen sellaisille korotetuille lämpötiloille, jotka voivat ai-20 heuttaa niiden aggregoitumisen suuremmiksi hiukkasiksi.

Hiukkaskokotutkimuksilla voidaan mitata keksinnön mukaisesti saatavien tuotteiden organoleptisiä ominaisuuksia ja lisäksi ne ovat käyttökelpoisia edullisten käsittelyolosuhteiden valitsemisen yhteydessä, kuten edellä mai-25 nittiin. Eräs yksinkertaisimmista ja nopeimmista menetelmistä, jota voidaan käyttää laaduntarkkailusovellutuksiin, sisältää objektilasin preparoimisen samalla tavalla kuin valmistetaan kliinisiä veritippanäytteitä. Tässä menetelmässä punnitaan 10 g tahnamaista elintarvikenäytettä 30 Waring-sekoittimeen ja lisätään 190 g tislattua vettä, i jolloin saadaan 5-%:inen liuos. Sitten liuosta sekoitetaan suurella nopeudella kaksi minuuttia ja säädetään pH sitten arvoon 6,75 - 7,0. Sitten näytettä sekoitetaan suurella nopeudella magneettisekoittimella tehden samalla yhden 35 minuutin kestävän äänikäsittelyn käyttämällä Braunsonic il . . . Ut.l MU l.l I tt* : 96736 59

Model 2000 Sonicator -laitetta (Burlingame, CA). Tämä menettely rikkoo löyhät yhteenliittymät, joita saattaa esiintyä yksittäisten makrokolloidihiukkasten välillä. Sitten liuosta laimennetaan edelleen deionisoidulla vedel-5 lä pitoisuuteen 0,25 - 0,50 % hiukkaspitoisuudesta riippuen. Tämä liuos laitetaan sitten yliäänihauteeseen (Brabson 2200 Ultrasonic Bath, Shelton, CN) yhden minuutin ajaksi juuri ennen lasin preparointia.

Kun seosta on ravisteltu käsin 10 sekuntia, 10 μΐ 10 näytettä, joka on preparaoitu edellä kuvatulla tavalla, laitetaan keskelle objektilasia, joka on sijoitettu Corning-lasinpyörityslaitteeseen. Lasia pyöritetään heti näytteen sijoittamisen jälkeen. Lasi on heti kuivuttuaan, tavallisesti noin 30 sekunnissa, valmis mikroskooppitar-15 kastelua varten.

Näytettä tarkastellaan Zeiss Axiomat -mikroskoopilla, joka on varustettu halogeenivalolähteellä (Zeiss, Thornwood, NY), Dage MTI -videokameralla (Michigan City, IN) ja kameran ohjauslaitteella ja jossa objektiivin suu-20 rennussuhde on 50-kertainen ja kokonaissuurennussuhde 1 000 - 1 600. Tällä järjestelmällä pystytään analysoimaan kvantitatiivisesti vain hiukkasia, joiden läpimitta on suurempi kuin noin 0,25 pm. Tästä syystä kaikki tässä esitetyt tilastolliset hiukkaskokoarvot viittaavat, ellei , 25 toisin mainita, hiukkasiin, joiden suurin mitta on yli 0,25 pm. Tarkkailija voi kuitenkin havaita hiukkaset, joiden koko on noin 0,10 - 0,25 pm ja niiden läsnäolo pannaan normaalisti merkille. Laitteella pyyhkäistään lukuisten kenttien (25 - 25) yli näytteen hiukkasten yleisen koon ja 30 muodon ja näytteen homogeenisyyden/heterogeenisyyden arvioimiseksi subjektiivisesti. Kun näyte on arvioitu kvalitatiivisesti, valitaan kenttä, joka näyttää edustavan koko näytettä. Tämä kuva heijastetaan sitten erotuskyvyltään hyvälle mustavalkotelevisiomonitorille (Lenco, 35 Jackson, MO) kvantitatiivisen analyysin tekemiseksi.

96736 60 TV-monitorilla oleva kuva digitalisoidaan ensin ja siirretään sitten TV-monitorilta tietokoneen monitorille. Tämän digitalisoinnin ja siirron aikana kuva pienenee hieman, jolloin jotkut alkuperäisessä kuvassa erillisinä nä-5 kyvät hiukkaset yhtyvät eivätkä siten edusta todellisia hiukkasia. Nämä näennäisesti yhteensulautuneet hiukkaset editoidaan huolellisesti pois vertaamalla vanhaa (TV-moni-torin) kuvaa uuteen (tietokoneen monitorin) kuvaan.

Yhdessä kentässä mitataan tyypillisesti noin 250 ± 10 50 hiukkasta. Aluksi määritetään kuvassa olevien hiukkas ten lukumäärä ja niiden pituudet ja leveydet. Näistä tiedoista lasketaan kaksi lisämuuttujaa, pallon ekvivalentti-läpimitta ja tilavuus, seuraavasti:

Ekvivalenttiläpimitta = (B2 x L)1/3 15 Ekvivalenttitilavuus = 4/3 B2L, jolloin B on leveys ja L on pituus.

Kun ekvivalenttiläpimitta ja -tilavuus on määritetty kaikista kuvan hiukkasista, lasketaan lukukeskimääräi-set (Dn) ja tilavuuskeskimääräiset (Dv) ekvivalenttiläpi-20 mitat. Dn on lukukeskimääräinen hiukkasläpimitta, joka lasketaan jakautuman kaikkien hiukkasten läpimittojen summasta, joka jaetaan hiukkasten kokonaislukumäärällä. Dv-arvon (tilavuuskeskimääräisen läpimitan) yhteydessä kutakin hiukkasta painotetaan suhteessa sen tilavuuteen ja siten 25 se osoittaa, mikä keskimääräinen läpimitta on tilavuuden perusteella tai epäsuorasti massan perusteella laskettuna. Maksimiläpimitta (Dmax) on mikroskooppikentässä olevan suurimman hiukkasen läpimitta.

Näistä tuloksista voidaan piirtää histogrammi, joka 30 esittää ekvivalenttiläpimittaa samoin kuin tilavuutta hiukkasten lukumäärän funktiona. Näistä tuloksista voidaan myös suoraan määrittää, hiukkaskooltaan yli 2 pm olevien hiukkasten prosenttiosuus samoin kuin suurin hiukkasläpimitta.

I : lii i H lii i i t *1 96736 61

Seuraavat esimerkit koskevat tämän keksinnön mukaisia edullisia menetelmiä ja menettelyjä. Seuraavassa annetaan lisää esimerkkejä keksinnön edullisista puolista.

Esimerkki 1 5 Valmistettiin seos, joka sisälsi 41 paino-% maito- heraproteiinikonsentraattia (Express Foods) ja 44 % vettä ja jonka lämpötila oli 65°C. Seoksen pH säädettiin arvoon 4,2 lisäämällä koko seokseen elintarvikelaatua olevaa happoa. Seokseen lisättiin 30 000 yksikköä kaupallista sieni-10 peräistä laktaasia ja tarkistettiin pH uudelleen sen varmistamiseksi, että se on pysynyt arvossa 4,2. Lisättiin 3 paino-% lesitiiniä ja seoksesta poistettiin ilma Versato™-ilmanpoistolaitteessa, joka toimi nopeudella 3,7 kg/min, ja annettiin seoksen sitten seistä yön yli. 15 Seoksen tiheys oli 1,16. Seisotuksen jälkeen seos johdettiin juoksevan aineen käsittelylaitteeseen, joka oli suurin piirtein kuvion 1 yhteydessä kuvatun kaltainen ja sijoitettu yleisesti ottaen kuvion 2 mukaiseen laitteistoon. Juoksevan aineen käsittelylaitetta käytettiin stationaari-20 olosuhteissa, jolloin pyörijän pyörimisnopeus oli noin 900 min"1 ja lämmönsiirtoväliaineen, tässä tapauksessa vesihöyryn, lämpötila oli noin 120°C tuloaukossa ja noin 117°C menoaukossa. Seosta pidettiin suunnilleen paineen 550 - 620 kPa alaisena kuumennuksen aikana, jotta estet-25 tiin nesteiden, jotka kiehuvat normaalipaineessa tällaisissa lämpötiloissa, höyrystyminen. Käytettiin neljää eri viipymäaikaa juoksevan aineen käsittelylaitteessa, niin että tuotteen käsittelylämpötila kohosi neljään eri arvoon, alla olevan taulukon 1 mukaisesti.

30 Taulukko 1

Viipymäaika Käsittelylämpötila (°C) 3,7 s 80 5.5 s 100 6.5 s 107 35 7,5 s 112 96736 62

Tuote jäähdytettiin yksilapaisessa urapintaisessa lämmönvaihtimessa, joka toimii suunnilleen kierrosnopeu-della 200 min'1, suunnilleen lämpötilaan 80°C tai sen alapuolelle ottaen asianmukaisesti huomioon tuotteen labii-5 lius lämmön vaikutuksen alaisena suurten leikkausvoimien poissa ollessa, kuten edellä on jo kuvattu. Kukin neljästä makrokolloidituotenäytteestä arvioitiin organoleptisesti tyydyttäväksi emulsiomaisen luonteensa suhteen. On luonnollisesti selvää, että makrokolloidihiukkasten konversio-10 aste (ts. saanto) oli alhaisempi käytettäessä lyhyempiä viipymäaikoja/alempia lämpötiloja kuin tehtäessä käsittely kestoltaan pidempänä/korkeammassa lämpötilassa.

Esimerkki 2

Makrokolloidituote valmistettiin yleisesti ottaen 15 esimerkin 1 mukaista menettelyä noudattaen, jolloin maito-heraproteiinikonsentraatti syötettiin juoksevan aineen käsittelylaitteeseen suunnilleen lämpötilassa 19°C (huoneen lämpötilassa), käsittelylämpötila oli noin 112°C (paine 550 - 620 kPa) ja viipymäaika oli noin 7,5 sekun-20 tia. Tuloksena olevaan makrokolloidiin sekoitettiin seu-raavassa taulukossa 2 esitetyt lisäaineosat:

Taulukko 2

Makrokolloidituotetta 69,8 (p-%)

Valkoviinietikkaa 8,6 (p-%) 25 Omenaviinietikkaa 6,9 (p-%)

Sokeria 6,4 (p-%)

Runsasfruktoosista maissisiirappia 5,5 (p-%)

Suolaa 1,8 (p-%)

Sipulisosetta 0,8 (p-%) 30 Sinappia 0,09 (p-%)

Valkopippuria 0,013 (p-%)

Valkosipulijauhetta 0,013 (p-%) Tämä seos täydennettiin lisäksi pienillä määrillä 35 etanoliin liuotettuja maissi- ja jamaikanpippuriöljyä.

96736 63

Tuloksena oleva tuote oli erittäin hyväksyttävä majoneesi-mainen tuote, joka ei sisällä juuri ollenkaan rasvaa. Havaittiin, että voidaan saada aikaan hyvin laaja valikoima makuja käyttämällä tällaisten öljyjen liuoksia joko yksi-5 nään tai seoksina tuomatta lopputuotteeseen suuria määriä rasvoja.

Esimerkki 3

Yhteen maitoheraproteiinikonsentraattinäytteeseen, joka oli samanlainen kuin esimerkissä 1 käytetty, sekoi-10 tettiin alla olevassa taulukossa esitetyt määrät seuraavia aineosia:

Taulukko 3

Heraproteiinikonsentraattia 28,6 (p-%)

Vesijohtovettä 29,52 (p-%) 15 *Happoseosta (HC1/sitruunahappo) 8,4 (p-%)

Lesitiiniä 3,0 (p-%)

Valkoviinietikkaa 8,6 (p-%)

Omenaviinietikkaa 6,9 (p-%)

Sipulisosetta 0,8 (p-%) 20 Siirappia 0,15 (p-%)

Valkopippuria 0,013 (p-%)

Valkosipulijauhetta 0,013 (p-%)

Ksantaanikumia 0,1 (p-%)

Arabikumia 0,1 (p-%) 25 Nämä aineosat kostutettin, sekoitettiin ja lisättiin sitten loput aineosat:

Sokeria 6,4 (p-%) HFCS:ää 5,5 (p-%)

Suolaa 1,8 (p-%) 30

Sitten seoksesta poistettiin ilma alipaineessa Versator™-ilmanpoistolaitteessa ja se johdettiin suoraan huoneenlämpötilassa kuvioiden 1 ja 2 mukaiseen laitteistoon.

35 Tuote kuumennettiin lämpötilaan 112 - 113°C, jol loin saatiin ensimmäinen näyte ja pidentämällä viipymäai- 96736 64 kaa suunnilleen lämpötilaan 114 - 115“C, jolloin saatiin toinen tuotenäyte. Kuumennus tehtiin kummassakin tapauksessa paineen 550 - 620 kPa alaisena. Sitten nämä tuotteet johdettiin uurrepintaiseen yksilapalämmönvaihtimeen, jossa 5 ne jäähdytettiin suunnilleen lämpötilaan 80°C ja pullotettiin välittömästi.

Molemmat tuotteet olivat majoneesimaisia tuotteita, joilla oli haluttu emulsiomainen luonne ja miellyttävä maku. Tämä esimerkki valaisee keksinnön suoritusmuotoa, 10 jossa ei tehdä laktoosin hydrolysointia. Heraproteiinikon-sentraatin suhteellisen pieni pitoisuus kokonaisseoksessa oli sellainen, ettei laktoosipitoisuus johtanut epätoivottavien laktoosikiteiden muodostumiseen valmiissa tuotteessa.

15 Esimerkki 4

Alla olevassa taulukossa 4 verrataan muutaman kaupallisen kastikkeen ja kahden maitoherapohjäisen majonee-simaisen tuotteen, jotka valmistettiin keksinnön mukaisesti ja tarkemmin määriteltynä esimerkin 3 mukaisella taval-20 la, rasva-, proteiini, hiilihydraatti-, kolesteroli- ja energiasisältöjä. Toinen tätä keksintöä edustavista tuotteista on "sokeriton" variaatio, koska sokeri ja runsas-fruktoosinen maissisiirappi jätettiin pois tuotteen formulasta. Nämä sokerit korvattiin Aspartame™-makeutusai-25 neella, jota käytettiin makeuden vähenemisen kompensointiin riittävä määrä. Muitakin keinotekoisia makeutusainei-ta ja erityisesti muita proteiinipitoisia makeutusaineita voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisesti saatavien mak-rokolloidien yhteydessä.

96736 65 tn 3 oo 'a· oo

{O O ·. - V

HOrHCN VO t~~ O LD

CrirH O ro O LD ID O

V1 ^ o vo nr-' vo id a

C X n rH rH

w — ”9>

a) O

4-> o ® ^ H (1) ο 0) "3 ^ »h_ r»

^ rH fD DJ rH O O

c c B r- in m co >ί )H ^ Ό >i <0 ^ Λ ·Η

Ή -O ^ VO

O γη 4-i r~ σν ro o 1- ~ ^ -o m ► ». >. rs ,_, Λί -H H3 (N ΓΟ ID ID DJ r-(

3 S VJ Dl rH

r—I

3 (0 3

H -H

C

•H

•H xf x»· 0) f—i ov oo ro ·- ·- 4-S ·- ·- ►- k. x}1

0 rH O O O rH rH

Vj

Ph (0 tö vo xr ro · 1- tn oo ro di ro dj ro i ro ro ,—f γη

01 S

En tl)

£ I S C X II III

Eh I tn EH I to -H -H to C -H o o 0,(0 0) -r-i-P T3 £ (D O lll-n h M tn -h -h en -<h e -h s to e JC C -H tn -M to O » -H o g 0) •h s -h s ti) sh a: h e « rHc e

tn 4-1 Id) 3 C iH tl) £ H Il)t -H

tl) 0(0 a)C > -H O C-H O C G 3 '· tUrntOtU-rHOCJ-» At -H tn A! -H 0 g tl) G O H X VJ-η om 030)0) OtC-P-HQ)

4-1 O to O ή 03 C 3 Sh ·η tl) 4-> St ·η·Η tfl P

O -n U B4J h g ·ΗΗ X X G O 4! Ä St OJ 0 3 Π3·«Η ro (0 3 3003 300)0)3

Eh SS O PL, tn £ CVr-.4-» S CUAt C 4-> 96736 66

Esimerkki 4A

Tämä keksintö tarjoaa käytettäväksi myös paksumpia tuotteita, esimerkiksi voileipälevitteitä, kuten NUTELLA™:^ joka on makea pähkinä -suklaalevite, tyyppisiä 5 tuotteita. Valmistettiin NUTELLA™:n kaltainen tuote, jolla oli samanlainen pähkinämäinen maku ja joka oli tasaisesti levittyvää; proteiinipohja maustettiin sopivasti ja makeutettiin ASPARTAME™-makeutusaineella.

Esimerkki 5 10 Valmistettiin tämän keksinnön mukaisesti 100 kg:n erä maitoherapohjäistä majoneesimaista tuotetta, sekoittamalla keskenään seuraavat aineosat:

Taulukko 5

Heraproteiinikonsentraattia 28,7 (p-%) 15 Vesijohtovettä 29,7 *Elintarvikelaatua olevaa happoseosta 8,4

Valkoviinietikkaa 8,6

Omenaviinietikkaa 6,9

Lesitiiniä 3,0 20 Sokeria 6,4

Runsasfruktoosista maissisiirappia 5,5

Suolaa 1,8

Sipulisosetta 0,8

Valkopippuria 0,013 25 Valkosipulijauhetta 0,013

Siirappia 0,15 *Elintarvikelaatua olevan happoseoksen pH valittiin siten, että koko seoksen pH oli noin 4 lämpötilassa 20°C.

30 Tuloksena olevan seoksen tiheys oli noin 1,199.

Seoksesta poistettiin ilma ja se johdettiin kuvion 1 mukaiseen ja edellä yksityiskohtaisesti kuvattuun juoksevan aineen käsittelylaitteeseen. Käsittelylaitteen pyörijän kierrosnopeus säädettiin suunnilleen arvoon 500 min-1 ja 35 seosta syötettiin käsittelykammion läpi nopeudella 530 g/min. Seoksen lämpötila kohosi suunnilleen arvoon 96736 67 116°C (paine 550 - 620 kPa) ja tuloksena oleva tuote jäähdytettiin, alennettiin paine ja tuote otettiin talteen sen poistuessa käsittelylaitteesta.

Kuvioiden 3-7 esittämät mikroskooppivalokuvat 5 otettiin pyyhkäisyelektronimikroskopiamenetelmällä.

Kuvio 3a on mikroskooppikuva, joka esittää laimennettua, dispergoitua tuotenäytettä 400-kertaisesti suurennettuna .

Kuvio 3b on mikroskooppikuva osasta kuviossa 3a 10 näkyvää kenttää 5 000-kertaisesti suurennettuna ja siinä näkyy erityisen suuri makrokolloidihiukkanen yhdessä vallitsevana populaationa olevien hiukkasten kanssa, jotka ovat keksinnön mukaisella edullisella kokoalueella.

Kuviot 4a, 4b, 5a ja 5b ovat samoin mikroskooppiku-15 vapareja keksinnön mukaisesti saatavista makrokolloideis-ta; kuvioissa 4a ja 4b ja kuvioissa 5a ja 5b olevien näytteiden valmistukseen käytettiin tosin hieman erilaisia käsittelyolosuhteita.

Kuviot 3, 4 ja 5 ovat valokuvapareja (a ja b), 20 joissa b-sarjassa näkyvä suuri hiukkanen näkyy a-sarjassa vähemmän suurennettuna, suurin piirtein a-sarjan kuvien keskellä.

Vertailun tekemiseksi viitataan nyt kuvioihin 6a ja 6b. Nämä mikroskooppivalokuvat esittävät tyypillistä , 25 ALATAL* 810 -heraproteiininäytettä. Tämä proteiinimate- riaali on kaupallisesti saatavissa oleva tuote, joka on samankaltainen kuin "noin 28 pm:n" materiaali, jonka J.L. Short esittelee (New Zealand Journal of Dairy Science and Technology 15, 167 - 176). ALATAL" 810 -heraproteiinit val-30 mistettiin lämpösaostamalla puhdasta heraproteiinia sedi-mentoiden siten muodostunut hiutaloitunut kvarkki ja pesemällä, suodattamalla, kuivaamalla ja jauhamalla saatu tuote. Tuotetta kuvataan kirjallisuudessa, jota jakaa New Zealand Milk Product, Inc., veteen ja alkoholiin liukene-35 mattomaksi, erinomaisesti dispergoituvaksi, funktionaalisuudeltaan alhaiseksi, vettä keskinkertaisesti - heikosti • 96736 68 absorboivaksi ja lievästi hiovaksi. Sama tuotekirjallisuus osoittaa, että 99 % tästä heraproteiinista läpäisee 40 meshin seulan, jonka silmäkoko on 0,42 mm.

Eräs tyypillinen ALATALR 812 -näyte näkyy kuvioiden 5 7a ja 7b mikroskooppivalokuvissa 40- ja vastaavasti 400-kertaisesti suurennettuna. Näitä tuotteita käytetään yleisesti lisäaineina viljatuotteissa, kuten maissijauhossa, vehnäjauhossa ja valkeassa riisissä. Niitä käytetään myös proteiininjatkeina dieetti- ja lastenruoissa.

10 Vertaamalla visuaalisesti kuviota 6b tai 7b kuvioi hin 3a, 4a ja 5a, voidaan arvioida kvalitatiivisesti tällä hetkellä saatavissa olevien kaupallisten heraproteiini-tuotteiden ja keksinnön mukaisesti saatavien heraproteii-nimakrokolloidien hiukkaskokojakautumien välisiä eroja. 15 Hiukkaskokojakautuma-analyysiohjelmisto mahdollistaa kva litatiivisen vertailun. Aiheeseen liittyviä menetelmiä ja laitteistoa käsitellään seuraavassa.

Kiinnostuksen kohteena olevan hiukkasnäytteen mekaanisesti sekoitettua, laimeaa vesisuspensiota tai -dis-20 persiota dispergoidaan edelleen käyttämällä ultraäänilai tetta. Pieni tilavuus hyvin dispergoitua suspensiota sijoitetaan sitten objektilasille ja levitetään samalla tavalla kuin valmistettaessa kliinisiä veritippanäytteitä, niin että ohut, tasaisesti jakautunut kalvo peittää mer-25 kittävän osan lasista. Lasia tarkasteltiin sitten valomik-roskoopin (Zeiss) alla valiten näkökenttä sattumanvaraisesti. Mainitun kentän kuva heijastetaan sitten DAGE™ ModelNC67M -videokameran (Dage MTI Inc., Michigan City, Indiana) putkelle. Kameran säädöt asetetaan siten, että 30 saadaan aikaan maksimikontrasti videomonitorilla ja kameran havaitsema elektroninen kuva muutetaan digitaaliseksi * käyttämällä DAPPLE SYSTEMS IMAGE PLUS DATA ACQUISITION™ -ohjelmistoa (Dapple Systems Ind., Kalifornia) ja ALLPEIIE™-tietokonetta. Tämä menettely toistetaan tilas-35 tollisesti sopivalle määrälle näkökenttiä. Tilastollisesti 96736 69 pätevä näyte koostuu tavallisesti tiedoista, joita saadaan tutkimalla vähintään 200 hiukkasta.

Kerätyt tiedot edustavat kunkin tarkastellun hiukkasen pinta-alaa (pm2). Tiedot muutetaan sitten matemaat-5 tisesti ekvivalenttiläpimitta- ja eksivalenttitilavuusar- voiksi. Nämä muunnokset on kätevä tehdä tietokoneella käyttämällä DAPPLE SYSTEMS IMAGE PLUS STATISTICAL ANALYSIS™ -ohjelmistoa. Sitten voidaan laskea jakautumakuvio käyttämällä perusviivalla logaritmista asteikkoa, jolloin 10 saadaan puolilogaritmihistogrammit, jotka kuvaavat edellä mainittuihin ekvivalenttiläpimitta- ja ekvivalenttitila-vuusmuunnoksiin perustuvia näytteen hiukkaskokoj akautumia. Perusviiva voi olla myös lineaarinen, mikä on käyttökelpoista tapauksissa, joissa pienempien ja suurimpien hiuk-15 kasten välinen absoluuttinen ero on suhteellisen pieni.

Kuvio 8a esittää puolilogaritmihistogrammia, joka kuvaa ALATALR 810 -heraproteiinille edellä kuvatulla menettelyllä saatuja ekvivalenttitilavuusmuunnoksiin perustuvia hiukkaskokojakautumia.

20 Kuvio 8b esittää täysin vertailukelpoista histo- grammia, joka kuvaa tämän keksinnön mukaisesti saatavan makrokolloidin (näyte on sama kuin kuvioiden 3a ja 3b esittämissä valokuvissa) hiukkaskokojakautumaa. Kuviot 9a ja 9b mahdollistavat samanlaisen vertailun tekemisen samo-25 jen kahden materiaalin välillä ekvivalenttiläpimitan perusteella.

Alla olevat taulukot tarjoavat mahdollisuuden verrata samojen kahden heraproteiinimateriaalin tilastollisia ominaisuuksia ekvivalenttitilavuuksien ja vastaavasti ek-30 vivalenttiläpimittojen perusteella.

5 $ 96736 70

IS S

r! Ή Ο 0> w jj ο c ä

° S S a I

I i " α - I

μ Ύ vd vo ro oo vo O A τ* r·» ro ro σ> νοσ> ho Zj vfntonfflHoco 5 vDrHooavininooin

pc Ot>^COCO(NvOvO

C J [>LncO(N<NOCMvO

h < csovroint^cooco

•h En r^ooojogvomrMO

E vvs***.^*.

3 j cocvjc^t^^inoo P < m n in 3 <o

X

<a t-> o x o μ

Ai H

to >ö

(0 -H

Ai O

3 pH

•HOE E E

•C ~ X 3. 3-3.

(0 O

p μ μ τ* ro -η τί rotn Air·» ooc^coTia>invooo > -H 10 CO C^TiTicSIOrHvOOv 3 in E n HcoincovoavoiTi P Ai σιτίνοσννοσνοοοο too (0 ocMcomror^vocn 3 c ro cocorovioiHNn h fi inHTjtTiisovoai

Q)3 c voHnnvjiriNH

as o ........

E -H OOOOHUOOCM

p iti > O μ 3 fl P iid

<ΰ -H

•H E

P -H

a p »o ·« 0) -H Ai >i CO -H X £ PP -H C > H μ O -H Q) H C a O Ai o o) u μ ~ -r ph «o · u so g x toto E Ό (1) Ai -H <0

to > <0 C Ai E E

H -H 0) <0 10 C —- H > Ai P >i »0 E-· Ai O Ai to tn μ μ μ

—' <D Ai -H to >1 H -H

O O C -H Ϊ0 H H

VO Ai a O H Ai :(0 :<U

O H -H H P (0 > > O C >t0OPd)E33

Ai O) V-ttOMtOESHH

Ai Q) <0C<0t0EP<Dfl 3 μ Η<0ΌΗ>ι3μμ

H μ Ai -H d3tnt0£jC

3 >1 10 H (0 a :(0 Ai -H -H

to »o α)(dμoa(0(d(0 e-< z «>oiaidr3>> • 96736 71 3 -μ μ .η μ c S ·Η ο μ ο μ _ m c η. ηι co σ> ο m <μ o ta ^ 2 m a, m in t-v ^ (0 5 <ν ^ o m ο ο ^ a: r S ci o in ^ h μ I S' Ό co ΙΟ Ο ο ^ vo c·'· vo μ rH ν ro m ^ ^ -1

« « oo h ro m N

G f\j f' CO f' •H < h Cl C- [o

H H O S

E < m ^

3 »J

μ < in 3 10 A! (0 •I-)

O

A! o μ X μ to ό (0 μ X 0 ^ X H m ^ ^ 3 μ E ro tn

μ O 3- EE

JG X — 3-3-

~ 0 W W

μ <0 ^ μ in vO

<0 μ X o <n μ in in n

>03 (000 n co o o N oi N

3 μ E N t> (N μ μ IN 00 in μ 03 oi in in οι »o n n 03 X (0 O' O' (N IN m O O' 30 oo in in μ μ in ^

(ί C O to n in id n N

0)C C tn tn to oi ro ί id

0 «k K *. S ^ V

o ·Η ooo^co^m μ E > co O 03 3 O 3 « O) o μ > μ m μ μ μ 03 φ μ >< 03 μ >1 μ μ C > μ μ μ 0)

μ C O X

Ο 03 U U ^ ~

μ μ (0 Μ *0 G X

03 (0 Ε 0) X μ 10 <0 > (οχ ε ε

μ μ 0) 03 C w W

μ > X >ι »0 h aj ο α: >ι ^ μ μ w 0) Αί μ 03 >ι μ μ Ο Ο μ ΰθ μ μ a: a k α; :ιο :(0 ο μ μ μ «o > > O C > 03 Ό 0) E 3 3 A! 0) t-i 03 ^ Ε 3 μ μ α: φ to c to ε μ ο) α) 3 μ μ (0 Ό >ι 3 μ μ μ μ Αί μ c m «o χ: χ: 3 >1 03 (-1 (0 :(0 α; μ μ (0 :<0 Q) (0 μ Οι (0 (Ö (0 ε· 2 ^>03WO>> 96736 72

Esimerkki 6

Valmistettiin 30 kg majoneesimaista tuotetta sekoittamalla ensin sekoittimessa taulukon 8 mukaiset aineosat.

5 Taulukko 8

Heraproteiinikonsentraattia 28,7 (p-%)

Vesijohtovettä 29,73

Elintarvikelaatua olevaa happoseosta 8,4

Valkoviinietikkaa 8,6 10 Omenaviinietikkaa 6,9

Lesitiiniä 3,0

Sokeria 6,4

Runsasfruktoosista maissisiirappia 5,5

Suolaa 1,8 15 Sipulisosetta 0,8

Sinappia 0,15

Valkopippuria 0,013

Valkosipulijauhetta 0,013 20 Happoseoksen pH valittiin siten, että koko seoksen pH oli suunnilleen 4 lämpötilassa 20°C. Seoksen tiheys oli noin 1,18.

Sitten seos käsiteltiin johtamalla se kerran edellä kuvatun juoksevan aineen käsittelylaitteiston läpi; seok-. 25 sen lämpötila nostettiin suunnilleen arvoon 115°C suurten leikkausvoimien vallitessa paineen ollessa noin 550 -620 kPa.

Tuloksena olevasta tuotteesta preparoitiin näyte esimerkissä 5 kuvatulla menetelmällä tehtävää kvantitatii-30 vista hiukkaskokoanalyysiä varten.

Kuviot 10a ja 10b ovat histogrammeja (pohjaviiva lineaarinen), jotka esittävät edellä mainitun näytteen ekvivalenttiläpimittaan ja vastaavasti ekvivalenttitila-vuuteen perustuvia hiukkaskokojakautumia. Tuote, jolla oli 35 tämä hiukkaskokojakautuma, arvioitiin erityisen pehmeäksi, kermamaiseksi ja sakeaksi.

- 96736 73

Seuraavassa esitetään lisää esimerkkejä tämän keksinnön edullisista puolista. Esimerkki 7 koskee edullista keksinnön mukaista menetelmää makrokolloidimateriaalin valmistamiseksi uutetuista maitoheramateriaaleista. Esi-5 merkki 8 koskee makrokolloidimateriaalin valmistamista naudan seerumialbumiinista. Esimerkki 9 koskee makrokolloidimateriaalin valmistamista munanvalkuaisalbumiinista, kun taas esimerkki 10 koskee soijaproteiinin käyttöä keksinnön mukaisessa makrokolloidimateriaalien valmistukses-10 sa.

Esimerkki 7

Tehtiin uuttomenettely rasvan ja kolesterolin poistamiseksi heraproteiinikonsentraattiproteiinilähteestä ennen denaturointikäsittelyä. Tarkemmin kuvattuna reakto-15 riin panostettiin 181 kg absoluuttista etanolia (erät nro 16468x ja 16995x, Aaper Alcohol & Chemical Co., Shelbyvil-le, KY). Sitten lisättiin vettä (8,58 kg) ja 10-%:ista sitruunahappoliuosta (954 g, Miles, Elkhart, IN) ja liuosta sekoitettiin noin kaksi minuuttia. Sitten mitattiin 20 liuoksen pH, jotta varmistettiin, että se on 5,0 ± 0,5.

Sen jälkeen reaktoriin lisättiin 63,5 kg herapro-teiinikonsentraattia WPC-50 (erä nro 6302-2, Fieldgate, Litchfield, MI) ja reaktori suljettiin. Reaktorin vaippaan päästettiin vesihöyryä ja reaktorin lämpötila pidettiin 25 arvossa 40 - 42°C neljä tuntia. Proteiiniliete poistettiin " reaktorista ja suodatettiin päättymättömällä nauhasuodat- timella antaen suodatuskakun kasvaa 2,5 cm:n paksuiseksi. Talteen otettu kakku painoi 116 kg. Reaktoriin panostettiin 127 kg 95-%:ista etanolia ja märkä kakku lisättiin 30 reaktoriin, jolloin muodostui liete, jota sekoitettiin 20 minuuttia. Sitten liete poistettiin, suodatettiin edellä kuvatulla tavalla ja kerätty kakku laitettiin uudelleen reaktoriin, johon oli panostettu 127 kg 95-%:ista etanolia. Lietettä sekoitettiin 20 minuuttia ja suodatettiin se 35 sitten poistaen mahdollisimman paljon nestettä. Märän kakun massa oli 104,5 kg.

96736 74 Märkä kakku levitettiin lautasille tasaiseksi, korkeintaan 2,5 cm:n paksuiseksi kerrokseksi. Sitten materiaalia kuivattiin alipaineessa 12 tuntia lämpötilassa 45 ± leC, jolloin saatiin 51,5 kg WPC-materiaalia 80,9 %:n 5 saannolla. Kun lasketaan, että kuivaimessa oli menetetty noin 3,5 kg materiaalia, saatiin haihtuvien aineosien prosenttiosuudeksi alkuperäisessä märässä kakussa 47,4 %.

Tuloksena olevan materiaalin proteiinipitoisuus oli 56,91 % ja liukoisuus 93 % mitattuna edellä kuvatulla liu-10 koisuudenmääritysmenetelmällä. Proteiinista valmistettiin sitten formula, joka sisälsi lesitiiniä ("Lecigran F", Riceland, Little Rock, AR), 37-%:ista elintarvikelaatua olevaa kloorivetyhappoa (J.T. Baker, Phillipsburg, NJ), ksantaania ("Keltrol T", Kelco, San Diego, CA) ja vettä. 15 Taulukko 9

Heraproteiiniformula

Aineosa % Paino (g) WPC-50:ä 34,500 690,00

Lesitiiniä 0,932 18,64 20 Kloorivetyhappoa 1,590 31,80

Ksantaania 0,186 3,72

Vettä 62,792 1255,99 100,000 2000,00 25 Edellä olevassa taulukossa 9 luetellut formulan komponentit laitettiin suuria leikkausvoimia muodostavaan sekoittimeen ja ilmanpoistolaitteeseen (Kady Mill, Scarborough, ME) seuraavassa järjestyksessä: vesi, kloori-vetyhappo, lesitiini, ksantaani ja heraproteiinikonsen-30 traatti. Seoksesta poistettiin ilma ennen sen syöttämistä kuvion 1 mukaiseen laitteeseen pitäen huolta, että mahdollisimman vähän mekaanista energiaa muuttuu työksi. Käsit-telyastia täytettiin sitten esiseoksella, jonka pH oli 4,15, suljettiin ja lämpötilassa 100°C olevaa kuumennus-35 ainetta kierrätettiin astian vaipan kautta. Tuotteen lämpötila kohosi arvoon 122°C 4,3 minuutissa, jolloin kuumen- 96736 75 nusaine korvattiin kylmällä vesivirtauksella, joka jäähdytti tuotteen lämpötilaan 40eC kahdessa minuutissa.

Sitten arvioitiin edellä mainitulla menetelmällä valmistetun tuotteen organoleptiset ja fysikaaliset omi-5 naisuudet. Tuote, joka näkyy 1 000-kertaisesti suurennettuna kuviossa 12, oli konsistenssiltaan pehmeä ja kerma-mainen; 64 % proteiinista oli muuttunut makrokolloidihiuk-kasiksi, eikä tuote sisältänyt ollenkaan hiukkasia, joiden läpimitta on yli 3 pm. Pallomaisten hiukkasten tilavuus-10 keskimääräinen läpimitta (Dv) oli 0,99 pm, lukukeskimää-räinen hiukkasläpimitta (Dn) 0,78 pm ja maksimiläpimitta 1,50 Pm·

Esimerkki 8 Tässä esimerkissä käytettiin naudan seerumialbu-15 miinia (BSA) keksinnön mukaiseen makrokolloidin valmistukseen. Naudan seerumialbumiinin "Bovine Albumin, Fraction V" toimitti U.S. Biochemical Corp. (Cleveland, OH). Tämä materiaali oli kylmäkuivattu jauhe, jonka proteiinipitoisuus oli 97 % ja liukoisuus 99 % edellä kuvatulla menetel-20 mällä määritettynä. Muut formulan aineosat olivat lesitiini ("Lecigran F"; Riceland, Little Rock, AR), 37-%:inen elintarvikelaatua oleva kloorivetyhappo (J.T. Baker, Phillipsbury, NJ), ksantaani ("Keltrol T", Kelco, San Diego, CA), laktoosi (α-laktoosimonohydraatti. Sigma, 25 St. Louis, MO) ja vesi.

Taulukko 10

Naudan seerumialbumiiniformula Aineosa % Paino (g) BSA:ta 13,080 121,64 30 Lesitiiniä 2,100 19,53

Kloorivetyhappoa 0,770 7,16

Ksantaania 0,200 1,86

Laktoosia 7,560 70,31

Vettä 76,290 709,50 35 100,000 930,00 96736 76

Taulukossa 10 esitetty formula valmistettiin suuria leikkausvoimia muodostavassa sekoittimessa ja ilman-poistolaitteessa (Kady Mill, Scarborough, ME); ksantaani-kumi oli esihydratoitua. Vesi, kloorivetyhappo, lesitii-5 ni, ksantaani, laktoosi ja BSA lisättiin mainitussa järjestyksessä sekoittimeen ja seoksesta poistettiin ilma ennen sen syöttämistä kuvion 11 mukaiseen laitteeseen. Käsittelyastia täytettiin esiseoksella, jonka pH oli 4,19, suljettiin ja lämpötilan rekisteröintilaite kytkettiin 10 päälle. Moottori käynnistettiin ja lavan kierrosnopeus säädettiin arvoon 5 080 min'1. Muutaman sekunnin kuluttua kuumennusnestettä, jonka lämpötila oli 80°C, alettiin kierrättää astian vaipan kautta.

Tuote kuumeni lämpötilaan 126°C 4,6 minuutissa, 15 jolloin kuumennusneste korvattiin kylmällä vesivirtauksel- la. Tuote jäähtyi lämpötilaan 40°C kahdessa minuutissa. Tämän käsittelylaitteen leikkausnopeutta heijastaa 46°C:n lämpötilaero tuotteen ja kuumennusnesteen välillä. Lisä-lämpö on tullut mekaanisen energian muuttumisesta lämmöksi 20 suunnilleen nopeudella 380J/s.

Edellä mainitusta tuotteesta arvioitiin sitten or-ganoleptiset ja fysikaaliset ominaisuudet. Tuotteella oli samanlainen sakea konsistenssi kuin heraproteiinikonsen-traatista valmistetulla makrokolloidimateriaalilla ja hy-25 vin liukas kermamainen rakenne. 71 % proteiinista oli muuttunut makrokolloidihiukkasiksi. Hiukkaset olivat pääasiassa pallomaisia; läsnä oli kuitenkin jonkin verran sauvamaisia ja kuitumaisia hiukkasia, kuten on nähtävissä kuviosta 14. Näiden sauvojen ja kuitujen, joiden mitat 30 olivat yli 3 pm, osuus oli 2,25 % hiukkasten lukumäärästä. Kun sauvat ja kuidut jätettiin pois mikroskooppikuva-ana-lyysistä, pallomaisten hiukkasten tilavuuskeskimääräinen läpimitta (Dv) oli 1,03 pm, lukukeskimääräinen läpimitta (Dn) 0,66 pm ja maksimiläpimitta (Dmax) 1,75 pm.

96736 77

Esimerkki 9 Tässä esimerkissä käytettiin munanvalkuasialbumii-nia keksinnön mukaiseen proteiinimakrokolloidituotteen valmistukseen. Määritettiin, että tuoreen munanvalkuaisen 5 ja suihkukuivatun munanvalkuaisen yhdistelmällä saataisiin aikaan haluttu tuote. Tuoreet munanvalkuaiset erotettiin käsin esiseoksen valmistuspäivänä paikallisesta myymälästä ostetuista tuoreista munista. Tämä munanvalkuainen sisälsi määrityksen mukaan 99 % liukoista proteiinia, mutta pro-10 teiinipitoisuus oli alle 10 %. Proteiinin alkupitoisuuden vuoksi pelkän tuoreen munanvalkuaisen käsittely saattaa johtaa denaturoitunutta proteiinituotetta sisältäviin rih-mamaisiin massoihin. Suihkukuivatun munanvalkuaisen toimitti Henningsen Foods (White Plains, NY) (Type P-110 15 -munanvalkuaiskiintoaine) ja se sisälti vähintään 80 % proteiinia. Suihkukuivatun munanvalkuaisjauheen proteiinin liukoisuusaste oli vain 83 % ja tämän materiaalin käsittely yksinään saattaa johtaa liian suureen määrään ylisuuria hiukkasia. Jotta vältettäisiin rajoitukset, joita näi-20 den materiaalin käyttäminen yksinään aiheuttaa, tuore ja suihkukuivattu munanvalkuaismateriaali yhdistettiin tämän keksinnön kannalta sopivaksi munanvalkuaisalbumiiniläh-teeksi.

Lesitiini, ksantaani, kloorivetyhappo ja laktoosi 25 saatiin esimerkissä 7 mainituista lähteistä ja niitä käytettiin alla olevassa taulukossa esitetyt määrät.

Taulukko 11

Munanvalkuaisalbumiiniformula Aineosa % Paino (g) 30 Tuoretta munanvalkuaista 70,21 1168,92

Suihkukuivattua munanvalkuaista 13,44 223,72

Lesitiiniä 2,97 49,54

Ksantaania 0,30 4,95

Kloorivetyhappoa 2,37 39,43 35 Laktoosia 10,71 178,35 100,00 1664,91 96736 78

Tuore munanvalkuainen, lesitiini, ksantaani, laktoosi, suihkukuivattu munanvalkuainen ja kloorivetyhappo lisättiin mainitussa järjestyksessä ja taulukossa 11 esitettyinä määrinä suurilla leikkausvoimilla toimivaan se-5 koittimeen, jossa ne sekoitettiin ja poistettiin seoksesta ilma. Saadun esiseoksen pH oli 3,6 ja se syötettiin kuvion 11 mukaiseen käsittelylaitteeseen. Käsittely tehtiin huoneenlämpötilassa 80°C ja se kesti 4,33 minuuttia lavan pyörimisnopeuden ollessa 5 080 min*1. Tuotteen korkein läm-10 pötila oli 125°C.

Edellä kuvatulla menettelyllä saatu tuote oli sakeaa ja kermamaista. 88,9 % proteiinista oli muuttunut makrokolloidihiukkasiksi, joilla oli huomattava taipumus aggregoitua löyhästi. Hiukkasanalyysi osoitti, että hiuk-15 kaset olivat halutulla kokoalueella; Dv oli 1,22 pm ja 4 % hiukkasista oli kooltaan yli 2 pm. Suurin piirtein kaikki hiukkaset olivat pallomaisia, kuten on havaittavissa kuviosta 4.

Esimerkki 10 20 Tässä esimerkissä käytettiin soijaproteiinia kek sinnön mukaiseen proteiinimakrokolloidituotteen valmistukseen. Soijaproteiinin toimitti Ralston Purina (SN 1631-32-1, St. Louis, MO) ja sen proteiinipitoisuus oli 61,4 % ja liukoisuus 81 % edellä kuvatulla menetelmällä määri-25 tettynä. Lesitiini, ksantaani, kloorivetyhappo ja laktoosi saatiin esimerkissä 7 mainituista lähteistä ja niissä käytettiin alla olevassa taulukossa 12 esitetyt määrät.

Taulukko 12

Soijaproteiiniformula 30 Aineosa % Paino (g)

Soijaproteiini 22,036 99,16

Lesitiiniä 3,000 13,50

Ksantaania 0,100 0,45

Kloorivetyhappoa 2,196 9,88 35 Laktoosi 10,88 48,60

Vettä 61,868 278,41 100,000 450,00 96736 79

Seos valmistettiin lisäämällä vesi, kloorivety-happo, lesitiini, ksantaani, laktoosi ja soijaproteiini mainitussa järjestyksessä suuria leikkausvoimia kehittävään sekoittimeen, jossa ne sekoitettiin ja poistettiin 5 seoksesta ilma. Saadun esiseoksen pH oli 3,74 ja se syötettiin kuvion 1 mukaiseen käsittelylaitteeseen. Hauteen lämpötila pidettiin arvossa 110eC. Kuumennusta jatkettiin 4,30 minuuttia pyörimisnopeuden ollessa 5 080 min-1. Tuote saavutti maksimilämpötilan 119eC.

10 Tuote muuttui vaaleanruskehtavaksi keittämisen ai kana, se oli pehmeää, kermamaista ja sakeaa ja sillä oli hieman papumainen, soijatuotteille tyypillinen maku. 71 % proteiinista muuttui makrokolloidihiukkasiksi. Hiukkasko-koanalyysi osoitti, että hiukkaset olivat halutulla koko-15 alueella; Dv oli 1,46 pm ja DBax 2,5 pm. Suurin piirtein kaikki hiukkaset olivat pallomaisia, kuten on nähtävissä kuviosta 15.

Edellä olevien valaisevien esimerkkien otaksutaan osoittavan selvästi tämän keksinnön muodostavien havain-20 tojen yleisen luonteen. Eräässä laajimmista puolistaan tämä keksintö pohjautuu siihen havaintoon, että käytännöllisesti katsoen mikä tahansa eläin- tai kasviproteiinilähde voidaan muuttaa proteiinipitoisiksi veteen dispergoita-vissa oleviksi makrokolloidihiukkasiksi, joilla hydratoi-25 tuneessa muodossaan on olennaisilta osiltaan pehmeä (ts. ei jauhemainen, liitumainen eikä karkea) organoleptinen luonne, joka on tyypillinen öljy vedessä -emulsiolle. Yleisesti ottaen tämän keksinnön mukaisesti saatavilla hydratoituneilla makrokolloidituotteilla on suhteellisen 30 korkea viskositeetti (suuruusluokkaa 25 000 s-1), ne eivät ole laajenevia ja niillä on rasvaemulsioille ominainen * liukkaus (tarttuvuuden poissaolo). Tällaiset tuotteet so veltuvat korvaamaan rasvat ja rasvojen kaltaiset materiaalit kokonaan tai osittain monissa erilaisissa elintarvik-35 keissa, jotka tavallisesti sisältävät organoleptisiin ominaisuuksiin vaikuttavia määriä rasvoja.

96736 80 Tämän keksinnön mukaisesti proteiinituotteita on melko helppo valmistaa denaturoimalla kontrolloidusti aiemmin suurin piirtein denaturoitumattomia proteiineja, jolloin saadaan kooltaan ja muodoltaan suhteellisen homogee-5 ninen populaatio hydratoituneita proteiinihiukkasia, jossa hiukkaskokojakautuma saa tehokkaasti aikaan olennaisilta osiltaan pehmeän organoleptisen luonteen, jonka saavat normaalisti aikaan vain öljy vedessä -tyyppiset rasvaemul-siot.

10 Kuten valaisevissa esimerkeissä osoitettiin, kont rolloitu denaturointikäsittely, jota tarvitaan haluttujen proteiinihiukkaspopulaatioiden muodostamiseen, on helpointa tehdä suuntaamalla proteiiniliuoksiin samanaikaisesti lämpöä ja suuria leikkausvoimia. Keksinnön etujen saavut-15 tamiseksi optimaalisella tavalla lähtömateriaaleina käytettävät proteiiniliuokset tulisi formuloida esimerkiksi kuivatuista proteiinilähdemateriaaleista, joissa yli 80 % proteiineista on veteen tai laimeisiin suolaliuoksiin liukenevaa. Vaihtoehtoisesti ilmaistuna, käyttämällä lähtö-20 materiaaleja, jotka sisältävät olennaisia määriä liukenematonta proteiinia tai merkittäviä määriä liukenemattomia, hiukkasmaisia ei-proteiinimateriaaleja, ei todennäköisesti saada haluttuja tuotteita, sillä lämpö ja suuret leikkaus-voimat eivät tavallisesti riitä pienentämään ylisuurten 25 hiukkasten kokoa käsittelyn aikana. Kun halutaan käyttää proteiinivalmisteita, jotka sisältävät hiukkaskooltaan ylisuuria materiaaleja, jotka eivät hienonnu käsittelyn aikana, on keksinnön ajatuksen mukaista esikäsitellä valmisteet tunnetuin hienonnusmenetelmin olemassa olevien 30 hiukkasten koon pienentämiseksi halutulle kokoalueelle tai sen alapuolelle ennen säädeltyä kuumennus-leikkauskäsitte-' lyä. Eräs esimerkki tällaisesta esikäsittelystä on valmis teen käsittely levymyllyssä, jollaisia käytetään yleisesti maalien ja pigmenttien valmistuksessa.

35 Proteiinien kemiallinen monimutkaisuus, liuoksessa olevan proteiinin amfoteerinen luonne ja useimpien luon- ill I i Iti I 1 m : ; 96736 81 nonproteiinimateriaalien yleinen heterogeenisyys vaativat, että keksinnön mukaisissa kontrolloiduissa denaturointikä-sittelyissä otetaan huomioon kuumenettavien ja suurilla leikkausvoimilla käsiteltävien liuosten pH. Keksinnön mu-5 kaisesti saadaan parhaita tuloksia, kun lämpödenaturointi tehdään pH-alueella, joka on liuoksessa olevien proteiinien isoelektrisyyskäyrän keskipisteen alapuolella; tulee kuitenkin pitää huolta, että vältetään niin alhaisia pH-arvoja, että seurauksena on proteiinien hydrolyyttinen 10 hajoaminen. Tästä syystä monet proteiiniliuokset vaativat pH:n säätämistä (millä tahansa sopivalla elintarvikelaatua olevalla hapolla) ennen denaturointia.

Kykyyn muodostaa haluttuja, kooltaan ja muodoltaan suurin piirtein homogeenisiä proteiinihiukkaspopulaatioita 15 voi monissa tapauksissa vaikuttaa suotuisasti tai epäsuotuisasti liukoisten ei-proteiinikomponenttien läsnä- tai poissaolo denaturoitavissa liuoksissa. Eräs merkittävä komponenttiryhmä ovat edellä kuvatut "aggregaatteja estävät aineet". Vaikka tämä termi kuvaa parhaiten yhtä näiden 20 yhdisteiden mahdollisista funktioista (ts. proteiinimole-kyylien estämistä muodostamast aggregaatteja, jotka ovat halutun kokoalueen yläpuolella), on niillä muitakin tehtäviä, kuten makrokolloidituotteiden kokonaisliukkauden parantaminen. Nämä yhdisteet voivat myös merkittävästi suu-25 rentaa proteiinin muuttumisastetta hiukkasmaiseen muotoon, todennäköisimmin varauksiin perustuvien ilmiöiden tai proteiinikompleksien muodostumisen kautta. Koagulaatin muodostumista edistävien vaikutusten ja hiukkasten muodostumista estävien vaikutusten yhdistelmä johtaa yleiseen 30 "keskittymiseen" halutulla kokoalueella olevien proteiini-hiukkasten muodostumiseen. Alustavissa kokeissa, joiden tarkoituksena oli tarkemmin määrittää aggregaatteja estävien aineiden vaikutuksia, havaittiin, että lisättäessä huoneenlämpötilassa happamaksi tehtyjä suurin piirtein 35 puhtaita proteiiniliuoksia hydratoituihin aggregaatteja estäviin aineisiin, ilmaantui koagulaatti, joka voitiin 96736 82 liuottaa nostamalla pH lähemmäksi neutraaliarvoa. Koagu-laatilla oli erilaisia makroskooppisia muotoja mukaan luettuina yksi massiivinen geeli, runsas joukko kuituja, joiden koko ulottui mikroskooppiselle alueelle asti ja/tai 5 pieniä pallomaisia, aggregoitumattomia hiukkasia. Koagu-laatin rakennetta voidaan käyttää viitteenä valittaessa lisättävien materiaalien pitoisuuksia ja niiden lisäysjär-jestystä.

Yhden tai useamman aggregaatteja estävän aineen 10 valinta sisällytettäviksi proteiiniliuokseen, jotka on määrä käsitellä tämän keksinnön mukaisella kontrolloidulla lämpödenaturoinnilla, voi perustua edellä mainittujen huoneenlämpötilassa tapahtuvien koagulaatin muodostusvaiku-tusten tutkimiseen. Suuren pallomaisen koagulaatin tai 15 massiivisen geelin muodostuminen sekoitettaessa happamaksi tehty proteiiniliuos aggregaatteja estävään aineeseen viittaa yleensä heikkoihin mahdollisuuksiin saada aikaan halutulla kokoalueella olevien hiukkasten dispersio. Vastaavasti kuitumaisen koagulaatin muodostuminen viittaa 20 denaturoitumistuotteisiin, joissa on suuria määriä ei- pallomaisia ja lankamaisia proteiinihiukkasia, ellei ryhdytä toimenpiteisiin koagulaatin dispergoimiseksi ennen lämmön ja suurten leikkausvoimien käyttöä. Pienten, pallomaisten, aggregoitumattomien koagulaattihiukkasten muodos-. 25 tuminen huoneenlämpötilassa viittaa vastaavasti yleensä siihen, että denaturointikäsittelyssä on saatavissa haluttu makrokolloidituote.

Muita liuoksen komponentteja, joilla voi olla merkittävä rooli keksinnön mukaisissa menetelmissä, ovat 30 luonnossa esiintyvät polyhydroksiyhdisteet, kuten mono- ja disakkaridisokerit, erityisesti laktoosi. Valaisevista ‘ esimerkeistä käynee ilmi, että heraproteiinikonsentraatti- liuoksia, jotka sisältävät noin 50 paino-% laktoosia, on helppo käsitellä lämmöllä ja suurilla leikkausvoimilla 35 keksinnön mukaisesti saataviksi tuotteiksi.

96736 83

Esitutkimuksissa, jotka koskivat laktoosipitoi-suuksien vaikutuksia kykyyn käyttää kontrolloitua lämpöde-naturointia laajamittaiseen tuotantoon, havaittiin, että heraproteiinikonsentraatin kromatografinen puhdistus, jos-5 sa laktoosi poistui lähes kokonaan, ei estänyt käyttökelpoisten tuotteiden valmistusta. Toisaalta laktoosin lisääminen laktoosittomiin heraproteiiniliuoksiin paransi tuotantotehoa, erityisesti käytettäessä aggregaatteja estäviä aineita. Lisäksi, kuten edellä olevissa esimerkeissä osoi-10 tettiin, keksinnön mukainen makrokolloidien valmistus läm-pö-leikkauskäsittelemällä naudan seerumialbumiinia, munan-valkuaisalbumiinia ja soijaproteiinia, hyötyi oleellisesti laktoosin lisäämisestä liuoksiin. Vaikka pelkistävät sokerit, kuten laktoosi, näyttävät sopivimmilta lisäaineilta, 15 voidaan myös pelkistämättömiä sokereita käyttää tehokkaasti lisäaineina.

Alan ammattimiesten mieleen tulee odotettavasti lukuisia keksinnön toteuttamiseen liittyviä muunnoksia ja variaatioita heidän tarkastellessaan edellä olevia edul-20 listen suoritusmuotojen kuvauksia. Niinpä keksinnön suoja-alaa rajoittavat ainoastaan liitteenä olevat patenttivaatimukset.

Claims (24)

96736

1. Menetelmä rasvan korvikkeena elintarvikkeissa käyttökelpoisen proteiinituotteen valmistamiseksi, t u n- 5. e t t u siitä, että kuumennetaan denaturoitumattomia, olennaisilta osiltaan liukenevia ja koaguloitavissa olevia proteiineja lämpödenaturointilämpötiloissa vesiliuoksessa, jonka pH on mainittujen proteiinien isoelektrisen pisteen alapuolella, leikkausolosuhteissa, jotka valitaan siten ja 10 joiden annetaan vaikuttaa niin pitkään, ettei pääse muodostumaan olennaisia määriä yhteensulautuneita hiukkasmai-sia proteiiniaggregaatteja, joiden läpimitta on suurempi kuin noin 2 pm, ja samalla muodostuu denaturoidusta proteiinista koostuvia makrokolloidihiukkasia, joiden läpi-15 mitta on suurempi kuin noin 0,1 pm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että proteiinina käytetään naudan seeru-mialbumiinia, munanvalkuaisproteiinia, soijaproteiinia tai maitoheraproteiinia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että proteiinina käytetään makean maito-heran proteiinia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu pH on noin 1 pH-yksikön 25 verran proteiinin isoelektrisen käyrän keskipisteen alapuolella.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu lämpödenaturointi tehdään suunnilleen lämpötilassa 80 - 120 °C.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että mainittu leikkausnopeus on suurem-‘ pi kuin noin 7 500 s'1.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu aika on suunnilleen 10 -35 120 sekuntia. 96736

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että leikkaus-olosuhteet valitaan siten ja niiden annetaan vaikuttaa niin pitkään, että muodostuu proteiinipitoinen, veteen 5 dispergoitavissa oleva makrokolloidi, joka koostuu olennaisilta osiltaan denaturoidusta proteiinista koostuvista aggregoitumattomista hiukkasista, joiden keskimääräinen hiukkasläpimitta on kuivassa tilassa suunnilleen alueella 0,1 - 2,0 pm ja joiden kokonaislukumäärästä vähemmän kuin 10 noin 2 % on läpimitaltaan yli 3,0 pm ja joista mainituista hiukkasista pääosa on yleisesti ottaen pallomaisia tarkasteltuina noin 800-kertaisesti suurennettuina tavanomaisella optisella mikroskoopilla ja jotka hiukkaset muodostavat hydratoituneessa tilassa mainitun makrokolloidin, jolla on 15 olennaisilta osiltaan pehmeä, emulsion kaltainen organo-leptinen luonne.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut hiukkaset ovat hydratoi-tuja.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että mainitut hiukkaset ovat makrokolloidin vesidispersion muodossa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut denaturoidusta pro- . 25 teiinistä koostuvat hiukkaset valmistetaan denaturoitumat tomasta proteiinista, jonka liukoisuusaste on yli 90 %.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut hiukkaset valmistetaan vesiliuoksesta, jonka proteiinipitoisuus on noin 10 - 30 20 % ja pH proteiinin isoelektrisen käyrän keskipisteen alapuolella.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesiliuoksen pH on noin yhden pH-yksikön verran proteiinin isoelektrisen käyrän keski- 35 pisteen alapuolella. 96736

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun vesiliuoksen sokeri-pitoisuus säädetään sellaiseksi, että sokeria on 0 - 100 paino-% proteiinin massasta.

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sokerina käytetään laktoosia.

16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut hiukkaset valmistetaan vesiliuoksesta, joka sisältää noin 15 - 18 paino-% 10 proteiinia.

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittua liuosta muunnetaan lisäämällä siihen yhtä tai useampaa aggregaatteja estävää ainetta.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aggregaatteja estävänä aineena käytetään anionista estoainetta.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anionisena aggregaatteja es- 20 tävänä aineena käytetään ksantaanikumia, datem-esteriä, lesitiiniä, karrageenia, alginaattia tai kalsiumstearoyy-lilaktylaattia.

20. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aggregaatteja estävänä ai- 25 neena käytetään maltodekstriiniä.

21. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että proteiinina käytetään maito-heraproteiinia .

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että proteiinina käytetään makeaa maitoheraproteiinia.

23. Jonkin patenttivaatimuksista 1-21 mukaisella menetelmällä valmistetun proteiinituotteen käyttö sellaisen elintarviketuotteen parantamiseksi, joka sisältää sen 35 organoleptisiin ominaisuuksiin vaikuttavan määrän rasvoja, „ »6736 tunnettu siitä, että korvataan ainakin osa mainituista rasvoista hydratoidulla proteiinimakrokolloidilla, joka sisältää olennaisilta osiltaan aggregoitumattomia maitoheraproteiinikoagulaattihiukkasia, joiden keskimää-5 räinen hiukkasläpimitta on kuivassa tilassa suunnilleen alueella 0,1 - 2,0 pm ja joiden kokonaislukumäärästä vähemmän kuin noin 2 % on läpimitaltaan yli 3,0 pm ja joista pääosa on pallomaisia tarkasteltuina noin 800-kertai-sesti suurennettuina tavanomaisella optisella mikroskoo-10 pilla, jolloin mainitussa vesidispersiossa olevat hiukkaset muodostavat makrokolloidin, jolla on olennaisilta osiltaan pehmeä, emulsion kaltainen luonne.

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että proteiini on makean maitoheran pro-15 teiini. „ 9Ö736