JP2008532554A - 食品および飲料の加熱加工中のファウリングを減少させる方法 - Google Patents

食品および飲料の加熱加工中のファウリングを減少させる方法 Download PDF

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Abstract

加熱処理中にタンパク質を含む食品または飲料組成物のファウリングを減少させる低温殺菌または滅菌方法である。食品または飲料組成物には、３．０より大きいヒドロキシプロピルのモル置換度、および、ＳＥＣによって測定した場合、３５０，０００ダルトンより大きい重量平均分子量（Ｍｗ）を有するヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、１７％より大きいメトキシル含量、および、３％より大きいヒドロキシプロピル含量を有するメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、１７％より大きいメトキシル含量、および、周囲温度および２％濃度の水中で１，０００ｃＰより大きい粘度を有するメチルセルロース（ＭＣ）、または、それらの混合物から選択されるファウリング防止剤が添加され、続いて、包装する前に、または、さらに加工する前に、この食品または飲料組成物を、第一の熱交換器中で低温殺菌法で５０〜１００℃の温度で約２秒〜３０分間加熱するか、または、この食品または飲料組成物をさらに滅菌温度に加熱する。この方法の改善は、このような熱交換器において、ファウリング防止剤なしで類似の食品または飲料組成物を熱処理する場合と比較してファウリングが少なくとも１０重量％少ないか、または、稼働時間が、少なくとも１０％増加することである。

Description

本願は、２００５年３月１７日付けで出願された米国仮出願第６０／６６２，７０４号の利益を主張する。
発明の分野
本発明は、熱伝達面のファウリングを減少させる方法に関する。より具体的には、本発明は、低温殺菌または滅菌中における、タンパク質を含む食品および飲料組成物の熱伝達面におけるファウリングを減少させるために、所定のセルロースエーテルを用いる方法に関する。
背景
消費者が入手できる多くの加工食品および飲料は、微生物混入を排除して、適切な製品の貯蔵寿命を保証するために加熱加工されている。これらの加熱加工された食品は、病気を引き起こす微生物を殺し、および／または、腐敗微生物の数を減少さると予想される温度で処理されるか、または、そのような温度に晒される。加熱加工は、様々な食品および飲料製品、例えば、これらに限定されないが、ジュース、ジュース製品、乳およびその他の乳製品、卵ベースの食品および飲料、および、缶詰の濃縮スープの生産で用いられる。
食品または飲料の貯蔵寿命を改善することに加えて、加熱加工はまた、食品または飲料製品の構成要素であるタンパク質、脂肪および塩の溶解性において、可逆的な変化と不可逆的な変化を開始させることもできる。その結果、これらの有機性の構成要素、例えばタンパク質、脂肪およびその他の食品の構成要素、ならびに無機性の構成要素、例えばリン酸カルシウムおよびその他の塩が加工器具の表面にに堆積したり吸着したりして、表面に堆積層（器具上のファウリング層として知られている）が生じる。特に、加工器具の熱交換器表面が影響を受ける。
加工器具、特に熱交換器のファウリング、それに続くクリーニングは、食品安全性、加えてプラントの性能および生産効率に強い影響を与えることから食品および飲料産業における問題の一つである。乳業において、加工器具のファウリング、それに続くクリーニングは年間の資本と運転費用を著しく増加させる原因である。食品や微生物学的堆積を除去し、ファウリング層の存在によって低減したＰＨＥ熱伝達の特性を回復させるためには、プレート式熱交換器（ＰＨＥ）、管式熱交換器、低温殺菌法、超高温（ＵＨＴ）および高温短時間（ＨＴＳＴ）処理で用いられる器具、ならびにその他の加熱のための加工器具の頻繁なクリーニングが必要である。加えて、ファウリング層により、長期にわたり加工器具における流速の減少と圧力の上昇が発生し、そのため、器具を一時停止させて一掃する必要が生じる。
従来技術では、食品および飲料製品の加熱加工に様々なタイプの熱交換器が用いられている。間接的なＰＨＥは、乳、フレーバーミルク、発酵乳製品、例えば飲むヨーグルト、加えてクリーム、および、コーヒー用粉末ミルクの加工に用いられる。間接的な管状ベースの熱交換器システムは、乳、フレーバーミルク、クリーム、アイスクリームミックス、無糖練乳、デザートおよびプディング、チーズソース、乳ソース、スープ、プロテイン濃縮液および調製物の加工に用いられる。またこのシステムはジュースにも用いられ、特に果肉入りジュースに用いられる。また、中性および酸性ｐＨの乳製品や乳成分を含まない飲料もこの器具で加工することができる。表面掻取り式の熱交換器は、濃縮乳、ヨーグルト、プロセスチーズ、濃縮乳清タンパク質、および、クヴァーク（ｑｕａｒｇ：凝乳、凝乳チーズ）製品などの多様な製品を加工することができる。
食品および飲料の加工で使用可能なより穏やかな熱処理としては、蒸気チャンバーで食品または飲料製品に直接的に蒸気を吹き込み、続いて迅速に冷却するか、または、食品または飲料製品に直接的に蒸気を注入し、続いてＰＨＥまたは管式熱交換器で冷却することが挙げられる。
ファウリングの堆積を除去し、器具を安全かつ効率的に稼働させ、微生物混入をなくすために、数々のクリーニングの実施が取り入れられおり、例えば、１）ブラシや布を用いた表面の手動でのクリーニング、２）タンクや容器のジェット噴射式クリーニング、３）経験的な定置洗浄プロトコール（これは、乳加工産業で発達しており、ａ）器具にアルカリおよび／または酸を二段階で循環させること、または、ｂ）湿潤剤および／または表面活性剤、ならびにキレート化合物を含む一段階用に配合された洗浄剤のいずれかが用いられる）、および、４）生物に対して毒性を有するコーティング、すなわちマイクロバン（Ｍｉｃｒｏｂａｎ（Ｒ））のコーティングを器具に使用することが挙げられる。
食品および飲料の加工器具においてファウリング層の出現を減少させるアプローチが調査されており、例えば、機械的かつ化学的な方法が挙げられる。研究によれば、乳の低温殺菌および滅菌中のファウリングは、タンパク質の熱変性、特にＢ−ラクトグロブリンタンパク質の熱変性に関連することが示された。温度が９０℃未満の場合における熱交換器表面領域上への乳の堆積の形成は、このタンパク質の変性が直接関連していた。
いくつかの従来技術では、その他のシステムおよび方法においてファウリングを減少させるアプローチについて論じられている。米国特許第４，９２９，３６１号は、トウモロコシの磨砕操作中でのタンパク質を含む流体のファウリングを制御するために、界面活性剤を使用することを開示している。米国特許第５，３３６，４１４号は、タンパク質様のファウリングの堆積を制御する添加剤としてのレシチンの使用を開示している。米国特許第３，４８３，０３３号は、ショ糖およびテンサイ糖の濃縮で用いられるエバポレーター中の鱗屑形成の制御を補助する添加剤としての、カルボキシメチルセルロースのようなアニオン性ポリマーの使用を開示している。
その他の従来技術、例えばイギリス公報番号２２４９４６７Ａは、液状組成物の温度が、セルロースエーテルの水和温度より高くなった後、液状組成物にメチルセルロースエーテル、ヒドロキシプロピルメチルセルロースまたはそれらの混合物を添加することによって、液状食品組成物を低温殺菌または滅菌する方法を開示している。
工程の稼働時間を長くし、クリーニング効率を改善し、製品品質を改善するために、食品および飲料組成物の加熱加工中に熱伝達面のファウリングを減少させる必要がある。
発明の要約
本発明は、食品または飲料の熱処理中におけるタンパク質を含む食品または飲料組成物による熱交換器表面のファウリングを減少させる方法を対象とする。本方法は、以下の工程：
ａ）食品または飲料組成物に、３．０より大きいヒドロキシプロピルのモル置換度、および、ＳＥＣによって測定した場合、３５０，０００ダルトンより大きい重量平均分子量（Ｍｗ）を有するヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、または、１７％より大きいメトキシル含量、および、３％より大きいヒドロキシプロピル含量を有するメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、１７％より大きいメトキシル含量、および、周囲温度（室温）および２％濃度の水中で１，０００ｃＰより大きい粘度を有するメチルセルロース（ＭＣ）、または、それらの混合物から選択されるファウリング防止剤を添加すること；
ｂ）第一の熱交換器中で、該食品または飲料組成物を５０〜１００℃の温度で約２秒〜約３０分間の時間加熱すること；および、
ｃ）該食品または飲料組成物を包装すること、
を含み、ここで、第一の熱交換器において、該ファウリング防止剤なしで類似の食品または飲料組成物を熱処理する場合と比較してファウリングが少なくとも１０重量％少ないか、または、稼働時間が少なくとも１０％増加する。
また本発明は、食品または飲料組成物を、食品または飲料組成物を滅菌するのに十分な温度および時間で熱処理することによって、上述の食品または飲料組成物を滅菌する方法も含む。
本発明はまた、上述の方法によって製造された熱処理した食品または飲料組成物に関する。ただし、本方法によって製造された製品は、ファウリング防止剤としてクリーム中にＨＰＣのみを使用することを除く。
発明の詳細な説明
驚くべきことに、食品および飲料の加熱加工（すなわち低温殺菌または滅菌）中に熱交換器およびその他の加工器具上に蓄積される有機物および塩の堆積は、特定の方法で所定のセルロースエーテルを用いることによって減少させる、または除去できることが見出された。
この特定の方法の利点は、熱交換器において、該ファウリング防止剤なしで類似の食品または飲料組成物を熱処理する場合と比較してファウリングが少なくとも１０重量％少ないか、または、稼働時間が少なくとも１０％増加することである。その他の利点は、色、不連続相または乳化もしくは懸濁相における低い粒度、改善された食感、改善された増粘性、および、改善された泡立て性能のような食品または飲料の特性が、これらのセルロースエーテルを含まないが本発明の特定の方法で加工された配合物と比較して、オーバーラン（％）が２０〜５０％増加する形態で改善されることである。
本発明は、低温殺菌または滅菌処理を達成することによって微生物混入を除去し、製品の貯蔵寿命を改善する、または食品または飲料製品を改変するための、食品および飲料の製造で用いられる加工のような加熱加工中のファウリングを減少させる、または、除去するポリマーを含む食品または飲料組成物を包含する。本発明はまた、食品および飲料の加熱加工中のファウリングを減少させるためにポリマーを用いた方法も包含し、本方法は、１）熱処理の前に製品にポリマーを含めること、２）この製品を加熱加工すること、および、３）この食品または飲料製品を冷却することによる。
本発明の一部としての熱加工された食品および飲料の例としては、これらに限定されないが、中性および酸性ｐＨの乳製品、および、乳成分を含まない飲料および食品、ヘビークリーム、ダブルクリーム、料理用クリーム、テーブルクリーム、ハーフアンドハーフ、アイスクリームミックス、フレーバーミルク、乳、発酵乳製品、例えばヨーグルト、飲むヨーグルト、ヨーグルト飲料、クリームおよびコーヒー用粉末ミルク、無糖練乳、デザートおよびプディング、チーズソース、乳ソース、発酵乳飲料、デザートミックスおよびベース、乳成分を含まないクリーマー、ホイップトッピング用のベース、栄養補給飲料、穀類を用いた飲料、豆乳および大豆飲料、プロテイン飲料、スープ、濃縮スープ、プロテイン濃縮液および調製物、ジュース、果肉入りジュース、プロセスチーズ、濃縮乳清タンパク質、および、クヴァーク製品、グアカモーレ、フルーツジュース、ふりかけタイプのサラダ用ドレッシング、サルサ、鳥肉製品、水中油型の乳化食品、卵黄または卵白を含む食品および飲料、マヨネーズ、加工大豆および大豆食品、凝固食品、例えば豆腐、脂肪および油加工食品、例えばマーガリン、クリーム状の食品、例えばスプレッド、ディップ、ドレッシング、ソース、マリネ液、植物性のトッピング、植物性のホイップトッピング、パテ、焼きもののフィリング、スープ用の相乗剤、野菜ピューレ、天然の加熱加工された野菜、例えばトマト、トマトソース、トマトペースト、ジャガイモおよびジャガイモ製品、米および米製品、加工肉製品、注入用のブライン、加工海産食物または魚加工品、および、ペットフードが挙げられる。
加熱装置の例としては、あらゆる間接的な加熱装置、例えば加熱した容器、表面式熱交換器、プレート式熱交換器、管式熱交換器、二重管式熱交換器、多管式熱交換器、コイル式熱交換器、フラット式熱交換器、および、表面掻取り式熱交換器などが挙げられ、このようなものとして、例えば、密閉された連続式の表面掻取り式の熱交換器、および、直接的な加熱装置、例えばインジェクションタイプおよび注入タイプの加熱装置が挙げられる。
本発明でファウリング防止剤として用いられる多糖ポリマーは、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）である。このようなＨＰＣは、３．０より大きいヒドロキシプロピルのモル置換度、および、ＳＥＣによって測定した場合、３５０，０００ダルトンより大きい重量平均分子量（Ｍｗ）を有し； ＭＨＰＣは、１７％より大きいメトキシル含量、および、３％より大きいヒドロキシプロピル含量を有し；および、ＭＣは、１７％より大きいメトキシル含量、および、周囲温度および２％濃度の水中で１，０００ｃＰより大きい粘度を有する。また、これらのセルロースエーテルの混合物も本発明で用いることができる。本発明の熱処理工程で用いられるファウリング防止剤の量は、０．５重量％の上限量、および、約０．０１重量％の下限量を有する。
本発明によれば、低温殺菌または滅菌した食品または飲料組成物からの包装は、消費者が使用するため、または、さらなる商業的な使用のためのいずれかに応じて、微生物を含まないコンテナー中で無菌包装することもできる。
本発明によれば、第一の熱交換器における加熱工程は、単一の加熱ゾーンでもよいし、または、複数の加熱ゾーン（２〜５ゾーン）でもよい。また、温度を一度に上げるのではなく温度を徐々に上げたい場合、この加熱工程に予備加熱ゾーンが含まれていてもよい。好ましい加熱方法は、熱交換器中で、５０〜１００℃の温度で約２秒〜約３０分間の期間加熱することである。また当然ながら、この加熱工程は基本的には低温殺菌工程であり、食品または飲料のタイプ、または、熱交換器の運転条件に応じていくらか変化させてもよい。
滅菌は、第二の熱交換器で起こり、ここで、第二の熱交換器は、単一の器具からなる部分でもよいし、または、複数の器具からなる部分でもよく、または、食品または飲料が一つのゾーンから他方のゾーンに移動する場合、熱交換器は、単に複数の加熱ゾーンを有するものでもよい。複数の熱交換器とは、２〜５個の異なる器具からなる部分を有するものか、または、単一の器具からなる部分中に２〜５個のゾーンを有するもののいずれかを意味する。従って、第一および第二の熱交換器は、単一の容器でもよいし、または、連続した器具からなる部分または複数の器具からなる部分でもよい。滅菌とは、食品または飲料を微生物の大部分を殺すのに十分な温度に加熱することを意味し；このような温度は、１００℃より高い温度で２秒〜８０分間の時間と予想され、好ましくは１２０℃より高い温度で約２秒〜３０分間の時間、より好ましくは１３０℃より高い温度で２〜３０秒の時間である。
本発明における冷却工程は、通常は、低温殺菌または滅菌した食品または飲料製品から包装する前に行われる。冷却工程は、通常は、低温殺菌または滅菌工程より低い温度でなされる。従って、冷却のための一般的な温度範囲は、５０℃未満であり、好ましくは２５℃未満である。
本発明によれば、食品または飲料組成物の均質化を行ってもよく、均質化は、低温殺菌または滅菌のいずれかに応じて食品または飲料組成物が確実に均一な粘稠度になるように使用してもよい。本方法中のあらゆる工程でホモジナイザーが使用可能である。
本発明の食品または飲料組成物は、少なくとも１種の本発明の防汚ポリマー、および、一般的に食品または飲料製品でみられる１種またはそれより多い成分、例えばタンパク質、スターチ、矯味矯臭薬剤、脂肪、乳化剤、着色剤、不透明化剤、ゴム類、結合剤、増粘剤、保存剤、防カビ剤、抗酸化剤、ビタミン、乳化塩、糖類、アミノ酸、脂肪 模倣剤、および当業界既知のその他の成分を含む。
本組成物にさらに含めることができる緩衝塩の例は、ヘキサメタリン酸ナトリウム、クエン酸三ナトリウム、および、トリポリリン酸ナトリウムである。
以下の実施例は単に説明目的で示されただけであり、当然ながら、本発明の本質および範囲から逸脱することなく、当業界における技術者の技能範囲内のその他の改変を本発明になすことができる。全てのパーセンテージおよび部は、特に他の規定がない限り重量で示される。
実施例
ホイップクリームは、加熱加工が困難なであることで知られる食品である。そのタンパク質、高脂肪含量および粘度は、焦げ付きを促進する傾向があり、また、加熱加工のための器具中でファウリングを起こすことも知られている。製品が焦げ付くと流れが悪くなり、器具への逆圧が増加する。加えて、層上の焦げ付きのために製品が十分に加熱されず、さらに、器具内の製品が望ましい温度に達しないために、熱感知器がより多くの熱を要求する。
ホイップクリームの加工中に、ファウリングの結果として、２つの製品ストリームがプレート式熱交換器直後のホールディングチューブセクションに入る。１つのストリームは、熱交換器内部上の焦げ付いた製品の上を流れるため、望ましい熱処理温度よりも低温である。他方のストリームは、プレート式熱交換器が熱の要求に応じて順応しようとした結果、プレート式熱交換器が到達する最大限の熱に晒されるため、極めて熱い。ホールディングチューブは、クリームが入った時の温度と、チューブから出た時の温度をピックアップする二種のセンサーを有する。製品はホールディングチューブ中に存在する間に混合されるため、製品がチューブから出る際にその温度が均一になっている可能性がある。ファウリングの結果としてこのような温度差が生じることは、熱交換器での適切な加熱に関して問題があることを示している。
乳成分を含まないホイップトッピングの配合物では、クルーセル（Ｋｌｕｃｅｌ（Ｒ））ヒドロキシプロピルセルロース、および、メチルヒドロキシプロピルセルロースのようなポリマーが用いられている。さらに近年、クルーセルヒドロキシプロピルセルロースが、乳成分を含むホイップクリームに添加されている。乳成分を含むホイップクリームにおいて、ヒドロキシプロピルセルロースの利点は、クリームを泡立てた後にあると理解されている。このような利点は、より短い泡立て時間、フォームの剛性、および、フォームの安定性である。加えて、ヒドロキシプロピルセルロースは、より低い脂肪含量、すなわち従来の３５〜４０％から２４％もの低い脂肪含量でホイップクリームを配合することを可能にする。ホイップクリームには、その他の機能的な利点を達成するために、その他のポリマー、例えばカラゲナン、および、ポリマーおよび乳化剤の混合物を含む製品、例えば、カラゲナン、グアール、ローカストビーンガムおよび乳化剤のブレンドを含むアルテックス（Ａｅｒｔｅｘ（Ｒ））クリーム安定剤（フード・スペシャリティーズ（Ｆｏｏｄ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）、ミシソーガ，オンタリオ州，カナダ）が添加されている。
意外なことに、ホイップクリームの特性を改善することに加えて、乳成分を含むホイップクリーム配合物中におけるヒドロキシプロピルセルロースの存在、またはその加工助剤としての使用は、ファウリングを減少させることがが見出され、これは、製品を滅菌または低温殺菌するのに用いられるに加熱加工のための器具で一般的に観察されている。食品または飲料製品の低温殺菌法、滅菌または単純な加熱を実施するために熱処理または加熱加工を受けるその他の乳製品、ならびにその他の食品および飲料製品においても、同様のファウリングの減少が予想される。
ＭＨＰＣもしくはＭＣ、またはそれらのブレンドを、加熱加工、例えば低温殺菌法、高温短時間（ＨＴＳＴ）、または、超高温（ＵＨＴ）処理で処理されたクリーム、ハーフクリーム、および、低脂肪ホイップクリーム配合物、乳またはその他の乳製品組成物に取り込ませることによって、望ましいレオロジー、粒度が小さい脂肪球、および、優れたエマルジョン安定性を有する安定なクリームが生産される。このようなクリームを泡立てると、クリームを泡立てると発生するオーバーランまたはフォームの量がＭＨＰＣまたはＭＣによって改善され、さらに、泡立てたフォームの安定性およびきめが改善される。また、ＭＨＰＣまたはＭＣを、カラゲナンまたはヒドロキシプロピルセルロースのようなその他のハイドロコロイドとブレンドしたり、および、組成物に乳化剤を含ませたりしても、ホイップクリームの物理特性およびきめにおけるさらなる改善が観察される。
加えて、乳製品配合物にメチルヒドロキシプロピルセルロースまたはメチルセルロースを取り込むと、乳製品の加熱加工中に熱交換器上で一般的に観察されるファウリング物質の蓄積が減少することが発見され、それによって、熱交換器のより長い稼働時間、および、より簡単なクリーニングが達成される。
また、ホイップクリームへのＭＨＰＣおよびメチルセルロース（ＭＣ）の取り込みで観察された改善は、その他のクリーム、乳およびクリーム製品、ならびにＭＨＰＣまたはＭＣを含むクリームまたは乳が包含される乳製品の安定性、泡立ち特性（用途に応じて）およびきめにおいても観察されると予想される。
実施例１〜８
表１および２に記載の実施例で、本発明を実証する。表１に、ホイップクリーム配合物を示す。配合物の実施例３、４、７および８は、ヒドロキシプロピルセルロースを含む。
配合物
表１に記載のホイップクリームを配合し、軽度の均質化と超高温（ＵＨＴ）処理で加工した。ＵＨＴ処理は、最適な貯蔵寿命のために商業的に滅菌した製品を製造するのに用いられる。このバッチにスキムミルクおよびダブルクリームを配合し、最終的なクリームにおいて３１％および２４％の望ましい脂肪レベルが達成された。ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）なし、乳化剤を併用しないＨＰＣ、および、乳化剤を併用したＨＰＣの影響を研究するために、成分を添加した。ＵＨＴ処理したホイップクリームには、フォームの発生を促進するために乳化剤が添加されることが多い。全ての配合物は、貯蔵中や泡立ての前の脂肪の凝集の予防を補助するために、熱処理したクリームに共通の成分としてカラゲナンを含む。表１に、配合物の情報を記載する；バッチは２８ｋｇであった。
加工
全ての工程において、目標の温度７５℃に予熱して、最終的に１７秒間の保持時間で１３３℃に加熱した。二段階の冷却を用いて、８℃未満の温度（概して６〜７℃）への冷却を達成した。全ての製品に、予備工程である二段階の均質化を、ラニー（Ｒａｎｎｉｅ）製のホモジナイザーを用いて５０／２０ｂａｒ（７２５／２９６ｐｓｉ）の値で施した。また、ホモジナイザーによって、プラントの供給速度も７０ｌ／時間にしっかり制御した。
結果
表２に、表１に記載の配合物の加工に関するデータを示す。カラゲナンのみ（実施例１，５）、または、カラゲナンと乳化剤（実施例２，６）を含むバッチにおいて、ホールディングチューブに入った時と出た時の温度差が大きかったことからファウリング層の蓄積が示された。
ホールディングチューブの温度データに加えて、表に観察を記載した。実施例３、４、７および８では、低い逆圧（１ｂａｒ未満）で加工され、温度制御は「より優れて持続的」であり、これは、ファウリング層の蓄積が少ないか全く無いことを示す。実施例１および２では、より高い逆圧やより不良な温度制御によって示される最もひどいファウリングが観察された。
これらの結果は、加熱加工された乳製品へ適用した場合のヒドロキシプロピルセルロースのようなポリマーの防汚性能を実証する。
Figure 2008532554
Figure 2008532554
方法
実施例９〜５６で本方法における特性または性能と本方法によって生産された製品の改善を定量するために、我々は、封管を用いたツァイゼル法によってＭＨＰＣポリマーにおけるメトキシルおよびプロポキシル置換度を測定し、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）によってセルロースエーテルポリマーの分子量を測定し、Ｍｗ（ポリマーの重量平均分子量）として示した。また我々は、クリームまたは乳中の脂肪の相の粒度に対するセルロースエーテルおよび本方法の作用、および、製品の粘度に対するセルロースエーテルおよび本方法の作用もモニターした。
加えて、我々は、泡立てた際にクリームに包含される空気の量（オーバーラン（％）として示した）を測定することによって、ホイップクリームの性能を定量した。また、ホイップクリームフォームからの乳清の相の離液または分離（％）を測定することによって、ホイップクリームの安定性も定量した。熱滅菌したクリームに関しては表３のコメント欄に、低温殺菌したクリームに関しては表５および６のコメント欄に、クリーム中の粒度の減少、オーバーラン（％）の改善、離液（％）の減少、および、ホイップクリームの安定性の視覚的評価、および、長期にわたる剛性を記した。これらの測定は、以下の手法に従って行われた。
ホイップクリームの測定
キッチンエイド（Ｋｉｔｃｈｅｎ Ａｉｄｅ（Ｒ））ミキサーを高速で３分間用いてホイップクリームを泡立て、オーバーランを得た。
オーバーラン
予め冷却されたステンレス鋼のボウルに一定量（２３７．５グラム）のクリームを添加し、このクリームに１２．５グラムの１０Ｘ製菓用粉砂糖を高速で撹拌しながら添加した。３分間混合し続け、オーバーランを得た。カップを用いて、液状のクリームをカップが満たされるまで添加し、クリームの重量を得ることすることによって、オーバーランのパーセントを測定した。泡立てた後、続いてカップの縁までホイップクリームを充填し、第二の重量を測定した。以下の式に従って、オーバーランのパーセント（％）を計算した：
Figure 2008532554
フォームの離液
以下の手法に従って、フォームの離液を測定した：ホイップクリームを６０×１５ｍｍ のペトリ皿の縁まで添加した。次に、金属製の皿上で、このペトリ皿をフォームが下になるようにワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）番号４１の円形ろ紙の上に逆転させた。室温で１時間後、ろ紙上の湿った円形の染み跡の直径の増加を測定し、以下の方程式に従ってフォームの離液の増加分％を得た。ペトリ皿におけるフォームの一定直径は、５０ｍｍと測定された。
Figure 2008532554
粒度測定
光学的に弱い分散相サンプルから散乱した光の角度依存の解析に基づく粒度測定法で、ホリバ（Ｈｏｒｉｂａ）ＬＡ−９００レーザー散乱粒度分布解析器を用いた。この計測器は、前方散乱角環状フォトダイオード検波器（ｆｏｒｗａｒｄ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｐｈｏｔｏ ｒｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、および、多数の別個のより高い 前方および、後方散乱角フォトダイオード検波器からなる。散乱光の角度依存を２つの別個の波長で測定し、粒度分布を反復して生成し、測定した散乱プロファイルを複製した。粒度分布データを測定するための具体的な計算アルゴリズムは、機器の製造元が特許を有するものである。
この方法を用いて、平均粒度（平均、中央値、様式）、および、分散液の粒度分布を測定した。材料の具体的な表面領域は、粒子が固形の均質な球体であると仮定して計算した。０．１〜０．２ｍｌのサンプルを、１０〜１５ｍｌの脱イオン水中０．２５％トゥイーン（Ｔｗｅｅｎ）−２０（重量／体積）の懸濁溶液に希釈し、０．２μｍのナイロンメンブレンフィルターでろ過した。振盪した後、粒度を測定した。
ＳＥＣによる分子量測定
分子量測定を、重量平均分子量（Ｍｗ）に焦点を合わせたサイズ排除クロマトグラフィーを用いて行った。
ＭＨＰＣおよびＭＣポリマーのメトキシルおよびヒドロキシプロピル置換
標準的な封管を用いたツァイゼル法を用いて、上記ポリマーにおけるメトキシルの置換度（重量％）およびヒドロキシプロピルの置換度（重量％）を解析した。
クリームおよび乳の粘度
クリームおよび乳の粘度を、小型のサンプルアダプターを備えたブルックフィールドＤＬＶ−Ｉ粘度計で、スピンドル１８を１２ｒｐｍの速度で用いて測定した。
実施例９〜２６
表３において、本発明を加熱滅菌したクリームサンプルでさらに実証した。実施例１１〜１４、２２および２４は、ＨＰＣを含む。実施例１５〜１８、２０および２５は、ＭＨＰＣを含み、実施例１９は、ポリマーのブレンドを含む。
配合および加工
表３に記載のＵＨＴクリームを、７５℃の予熱温度で処理し、最終的に８秒間の保持時間で１３８℃に加熱した。一段階での冷却を用いて、６０℃未満の温度を達成した。最終的な加熱段階の前に、７５０／２５０ｐｓｉの値でホモジナイザーを用いて全ての製品に二段階の均質化を施した。
クリーム組成物を混合した後に、このクリーム混合物を、水浴中で５０〜５５℃に加熱し、次に、マイクロサーミクス（Ｍｉｃｒｏｔｈｅｒｍｉｃｓ）の加熱処理装置に１．１４〜１．２リットル／分の流速でポンプ注入した。このマイクロサーミクスユニットは、プレート式熱交換器を２セット、および、二段階の圧力均一化ユニットを備えていた。二段階ホモジナイザーに導入する前に、ＰＨＥの第一のセットを用いてクリームを７５℃の温度に予熱した。ホモジナイザーを通過させた後に、クリームを１３８℃の温度で８秒処理し、その後、５０〜６０℃に冷却し、無菌の充填フード内で滅菌したナルゲン（Ｎａｌｇｅｎｅ）のボトルにローディングした。実施例１０については、管式熱交換器の配置においてマイクロサーミクスの加熱処理装置を１１．２秒間の保持時間で用いた。この実施例はコントロールとしてとして役立ち、この実施例において、管式熱交換器中のファウリングは、稼働時間を超過しない誘導期間を有することが実証され、結果的にファウリングは観察されなかった。
結果
ＨＰＣ、ＭＨＰＣおよびそれらのブレンドを含む配合物に関するファウリングの減少は、表３に記載のＨＰＣおよびＭＨＰＣを含むＵＨＴクリーム組成物においてより長い稼働時間を用いることによって実証され、この場合、稼働時間は、最終的なヒーターの給水温度（ＦＨＷＳ）が３１５°Ｆを通過する時間として示される。
加熱加工中に、熱交換器表面への製品の焦げ付きによって流れが悪くなり、器具への逆圧を増加させる。加えて、層上の焦げ付きのために製品が十分に加熱されず、さらに、器具内の製品が望ましい温度に達しないために、熱感知器がより多くの熱を要求する。このような熱交換器に供給された熱の増加はファウリングに対応しているため、最終的なヒーターの給水温度（ＦＨＷＳ）は、ファウリングの直接的な尺度である。
実施例１１、１２、１５、１８、２２、２４、２５に関して、ＵＨＴ工程の稼働時間の長さの増加で示されたように、クリーム配合物中にＨＰＣ、ＭＨＰＣまたはそれらのブレンドを含む実施例は、実施例９、１０、２１、２３におけるコントロール稼働と比較してファウリングが少ない。実施例１１、１２、１５、１８、２２、２４、２５において、ＵＨＴクリームをより長時間加工したところ、ホールディングチューブ温度ならびに加熱および冷却水の温度に対して、コントロール実施例９、１０、２１、２３で観察されたよりも大きい制御が達成された。このより長い稼働時間は、最終的なヒーターの給水温度（ＦＨＷＳ）が３１５°Ｆを通過する時間として示される。実施例１１、１２、１５、１８、２２、２４、２５において、プレート式熱交換器（ＰＨＥ）におけるより少ないファウリングが観察され、これらの稼働が完了した後、コントロール実施例９、１０、２１、２３で観察されたよりも簡単にＰＨＥをクリーニングすることができた。
また、これらの実施例１１、１２、１５、１８、２２、２４、２５で製造された製品も、それに対応するコントロール実施例９、１０、２１、２３に対して２０〜５０％の高いオーバーラン（％）として定量されたように、脂肪の相のより小さい粒度、より優れた泡立ち性能を示し、さらに、それに対応するコントロール実施例９、１０、２１、２３よりも１０〜４０％の低い離液（％）として定量されたように、より優れたフォームの安定性を示した。これらの改善は、ＨＰＣ、ＭＨＰＣポリマーおよびそれらのブレンドを含む製品のより優れた特性を実証する。
より低い分子量のＨＰＣポリマー、例えばエアロホイップ（ＡｅｒｏＷｈｉｐ）６２０ＨＰＣ（実施例１３）、または、ニッソＬ（Ｎｉｓｓｏ Ｌ）タイプのＨＰＣ（実施例１４）を含ませると、稼働時間が減少し、比較的多くのファウリングが生じたようであり、これは、より高い分子量のＨＰＣポリマーが好ましいことを示す。
実施例１６、１７および１８におけるＭＨＰＣポリマーの性能の比較例から、より高いメトキシル含量、および、より高いヒドロキシプロピル含量を有するＭＨＰＣポリマー（実施例１７のＭＰ９４３）は、さらにファウリングを減少させることが実証された。
実施例２７〜３３
表４において、加熱滅菌した乳（ＵＨＴ乳サンプルとも言う）で本発明をさらに実証した。実施例２８および３２はＨＰＣを含み、実施例２７、２９、３０、３３は、ＭＨＰＣを含む。
加工
表４に記載のＵＨＴ乳を、バッチ式の低温殺菌法で温度７５℃で処理し、ＡＰＶガウリン（Ｇａｕｌｉｎ）ホモジナイザーを用いた７５０／２５０ｐｓｉの値での二段階の均質化工程に送り、続いて、最終的に、プレート式熱交換器中で、２〜１０秒の保持時間で１３８℃に加熱した。一段階での冷却を用いて、６０℃未満の温度にした。ＵＨＴプレートを水ですすいで冷却した後に分解して、空気流を用いてプレートを空気乾燥させ、各プレート上のファウリング物質の量を、重量の差を測定することによって決定した。
結果
表４で示されるように、実施例２６のスキムミルクのコントロール稼働では、３８グラムのファウリング物質が堆積し、実施例２７のＭＨＰＣ ＭＰ１９９０を含む配合物の場合、１８ｇ未満のファウリング物質が堆積した。それに対して、実施例２９および３０のＭＨＰＣ ＭＰ８４３では、プレート上に４２および４３グラムのファウリング物質が堆積した。これらの結果によっても、より高いメトキシル含量、および、より高いヒドロキシプロピル含量を有するＭＨＰＣポリマー（実施例２７のＭＰ１９９０）によって、より低いメトキシルおよびヒドロキシプロピル含量を有するＭＨＰＣポリマー（実施例２９および３０のＭＨＰＣ ＭＰ８４３）よりも多くファウリングが減少することが確認された。実施例２８および３２のＨＰＣポリマーでは、プレート上にコントロールのスキムミルクよりも多くのファウリング物質が堆積しており、これは、ＵＨＴ相におけるファウリング防止剤としてスキムミルク中でよりよく性能を発揮するためには、このポリマーの溶解性は改善が必要であることを示唆している。しかしながら、実施例２８および３２において乳のバッチ式低温殺菌法に用いられたステンレス鋼のポットの表面上に堆積したファウリング物質は、コントロールのスキムミルクの稼働を低温殺菌した場合よりも有意に少なく、これは、スキムミルク中にＨＰＣが存在する場合、１００℃未満の温度でのスキムミルクのファウリングは減少することを実証している。
実施例２６のコントロールと比較してより小さい平均粒度が、実施例２７の乳で観察された、また、粒度分布の二峰性の様式から単峰性の様式への変換も、実施例２７のＭＨＰＣポリマーの存在下で乳質が改善されたことを示す。
Figure 2008532554
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実施例３４〜４９
表５において、低温殺菌したクリームサンプルで本発明をさらに実証する。実施例３６、３７、３９、４１、４３および４７〜４９はＨＰＣを含み、実施例３５、４０、４４、４５および４６はＭＨＰＣを含む。
配合物および加工
表５に記載の実施例は、１００℃未満の温度で加工されたＨＰＣ、ＭＨＰＣおよびＭＣを含むクリームを実証する。表５に記載の実施例３６〜４９で用いられたクリームは、いくらかのカラゲナン、ポリソルベート８０、および、モノおよびジグリセリド乳化剤を含んでいた。実施例３４〜４１の配合物に追加の０．０２％のカラゲナンを添加した。ステンレス鋼のポット中で、クリームを７５℃で１０分間加工した。表５の脚注に正確な手法を記載した。
結果
実施例３４〜３７において、１０％の脂肪含量では、どの配合物も優れたフォームに泡立たなかった。表５に記載の通り、２４％の脂肪含量が達成されると、コメント欄で説明されているように、ＨＰＣまたはＭＨＰＣを含むクリームはより硬いフォームに泡立てられ、改善された特性を示す１２０％より大きいオーバーラン（％）値で実証されているようにクリームへの空気の取り込みが改善された。本発明で説明されている方法に従って製造されたこれらの配合物またはクリームにＨＰＣ、ＭＨＰＣまたはＭＣが含まれる場合、アイスクリームのオーバーラン（％）および離液における類似の正の作用が、アイスクリームまたはその他の乳製品組成物を製造するのに利用されると予想される。
Figure 2008532554
実施例５０〜５６
表６で、低温殺菌したクリームサンプルによって本発明をさらに実証する。実施例５４および５６はＨＰＣを含み、実施例５０、５１、５２および５５はＭＨＰＣを含み、実施例５３はＭＣを含む。
配合物および加工
表６に記載の実施例５０〜５６は、ＨＰＣ、ＭＨＰＣおよびＭＣポリマーを含む低温殺菌した乳および低温殺菌したクリームを実証しており、この低温殺菌した乳および低温殺菌したクリームは、乳に、ポリマーとカラゲナンをそれぞれ０．４重量％および０．０６７重量％の濃度で予め溶解させ、次にこの乳を冷たいクリームで希釈し、クリーム中、最終濃度０．１２重量％のポリマー、および、０．０２重量％のカラゲナンを達成することによって製造された。表６に示されるクリームに乳化剤は含めなかった。次に、上記ポリマーおよびカラゲナンを含むクリームおよび乳を、１００℃未満の温度で４０分未満加熱した。表６に、正確な手法を脚注として示す。
結果
表６に記載の実施例５４および５６におけるＨＰＣを含む低温殺菌したクリームの粘度は、ポリマーの分子量（Ｍｗと定義される）が増加するにつれて減少した。また、クリームに関するファウリングの程度において、それとは逆のクリームの粘度とＨＰＣポリマーの分子量との関係も観察された、この場合、３５０，０００未満のＭｗ値を有するＨＰＣを含むクリームが、加熱加工中により大きくより迅速なファウリングを示した。実施例５０、５１、５２、５５におけるＭＨＰＣポリマーを含むクリームの粘度と、実施例５６に記載のＭＣポリマーを含むクリームの粘度とは、クリーム粘度とポリマー分子量（Ｍｗとして示した）との直接的な関係を示した。
Figure 2008532554
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Claims (21)

  1. タンパク質を含む食品または飲料組成物の、熱処理の際のファウリングを減少させる方法であって、
    ａ）該食品または飲料組成物に、３．０より大きいヒドロキシプロピルのモル置換度、および、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）によって測定した場合、３５０，０００ダルトンより大きい重量平均分子量（Ｍｗ）を有するヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、１７％より大きいメトキシル含量、および、３％より大きいヒドロキシプロピル含量を有するヒドロプロピルメチルセルロース（ＭＨＰＣ）、１７％より大きいメトキシル含量、および、周囲温度および２％濃度の水中で１，０００ｃＰより大きい粘度を有するメチルセルロース（ＭＣ）、および、それらの混合物からなる群より選択されるファウリング防止剤を添加すること、
    ｂ）第一の熱交換器中で、該食品または飲料組成物を５０〜１００℃の温度で約２秒〜３０分間の時間加熱すること、および、
    ｃ）該組成物を包装すること、
    を含み、ここで、第一の熱交換器において、該ファウリング防止剤なしで類似の食品または飲料組成物を熱処理する場合と比較してファウリングが少なくとも１０重量％少ないか、または、稼働時間が少なくとも１０％増加する、上記方法。
  2. 包装する前に、前記組成物を５０℃未満の温度に冷却する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 包装する前に、前記組成物を２５℃未満の温度に冷却する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 工程（ａ）と（ｂ）との間に、または、工程（ｂ）と（ｃ）との間に、前記組成物を均質化する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 工程（ｂ）の後および工程（ｃ）の前に、第二の熱交換器で、前記組成物を滅菌するのに十分な温度および時間で前記食品または飲料組成物を加熱することによる加熱滅菌工程をさらに含み、ここで、連結された第一の熱交換器および第二の熱交換器において、該ファウリング防止剤なしで類似の食品または飲料組成物を熱処理する場合と比較してファウリングが少なくとも１０重量％少ないか、または、稼働時間が少なくとも１０％増加する、請求項１に記載の方法。
  6. 前記温度が１００℃より高く、時間が約２秒〜８０分間である、請求項５に記載の方法。
  7. 前記温度が１２０℃より高く、時間が約２秒〜３０分間である、請求項５に記載の方法。
  8. 前記温度が１３０℃より高く、時間が約２秒〜３０秒である、請求項５に記載の方法。
  9. 工程（ａ）と（ｂ）との間に、または、工程（ｂ）の後および加熱滅菌工程の前に、または、加熱滅菌工程の後および前記組成物を冷却および包装する前に、前記組成物を均質化する工程をさらに含む、請求項５に記載の方法。
  10. 第一および第二の熱交換器における前記加熱は、単一の熱交換器中で行われる、請求項５に記載の方法。
  11. 第一および第二の熱交換器における前記加熱は、複数の熱交換器中で行われる請求項５に記載の方法。
  12. 前記ファウリング防止剤は、０．５重量％の上限量を有する、請求項１に記載の方法。
  13. 前記ファウリング防止剤は、０．０１重量％の下限量を有する、請求項１に記載の方法。
  14. 前記食品または飲料組成物は乳製品である、請求項１に記載の方法。
  15. 前記乳製品は、ミルク、乳飲料、クリーム、アイスクリーム、ヨーグルト、クリームベースのスープ、および、チーズからなる群より選択される、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記食品または飲料組成物は、乳成分を含まない食品または飲料製品である、請求項１に記載の方法。
  17. 前記乳成分を含まない食品または飲料製品は、乳成分を含まないクリーマー、ホイップトッピング用のベース、栄養補給飲料、穀類を用いた飲料、ビール、豆乳および大豆飲料、プロテイン飲料、スープ、濃縮スープ、プロテイン濃縮液および調製物、野菜ジュース、フルーツドリンク、ソーダ、グアカモーレ、フルーツジュース、ふりかけタイプのサラダ用ドレッシング、サルサ、米製品、水中油型の乳化食品、卵黄または卵白を含む食品および飲料、マヨネーズ、加工大豆および大豆食品、ソーダ、豆腐、マーガリン、スプレッド、ディップ、ドレッシング、ソース、マリネ液、植物性のトッピング、植物性のホイップトッピング、パテ、焼きもののフィリング、および、野菜ピューレからなる群より選択される、請求項１６に記載の方法。
  18. １〜１７のいずれか一項に記載の方法によって製造された加熱加工した食品または飲料組成物。
  19. 前記食品および飲料組成物は乳製品であり、ただし、ファウリング防止剤としてクリーム中にＨＰＣのみを使用することを除く、請求項１８に記載の加熱加工した食品または飲料組成物。
  20. 前記乳製品は、少なくとも２０％のオーバーランの増加、または、フォームの安定性の少なくとも１０％の増加として測定された改善された泡立て性能を有する、請求項１９に記載の加熱加工した食品または飲料組成物。
  21. 前記食品または飲料組成物は、乳成分を含まない食品または乳飲料である、請求項１８に記載の加熱加工した食品または飲料組成物。
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