JP6560672B2 - 押出タンパク質製品を製造するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、2014年6月18日に出願された米国特許出願第14/308,118号の利益を請求するが、これは、その全ての開示が参照としてここに組み込まれる、2013年8月8日に出願された国際出願第PCT/US2013/054145号の一部継続出願である。
本開示は、通常、押出タンパク質製品を製造するためのシステム及び方法に関する。
押出における近年の進歩は、組織的に肉に類似する配向繊維を有する動物由来及び/又は非−動物由来のタンパク源から作られた押出タンパク質製品の製造を可能にした。そのような押出タンパク質製品の味及び質感は、肉のそれに近づいてはいるものの、今までのところ、製造の速度は限られていた。よって、より商業的に許容できる速度で、配向繊維を有する押出タンパク質製品を製造するために使用することができる方法及びシステムの必要性が存在する。
ここで提供されるものは、押出タンパク質製品を製造するためのシステムである。該システムは、配向繊維を形成し得るタンパク質成分を有するタンパク性組成物を含む流れを作り出すように設定された押出機であって、前記組成物は、該組成物の乾燥重量に基づき約15%ないし約90%のタンパク質含有率を有し、前記流れは、少なくとも27%の含水率を有する押出機;及び
前記押出機からの前記流れを受け止めるよう設定された内部の長手方向の流路を有する細長いダイであって、前記長手方向の流路は、連続したループとなる横断面を前記ダイの長さの少なくとも1部に沿って有し、前記流路は、前記押出タンパク質製品を製造するために、前記タンパク質成分から配向繊維を概して平行配向で形成するように設定された長さ及び間隙厚さを有する細長いダイを含む。
配向繊維を形成し得るタンパク質成分を有するタンパク性組成物を含む流れを作り出す工程であって、該タンパク性組成物は、該タンパク性組成物の乾燥重量に基づき約15%ないし約90%のタンパク質含有率を有し、前記流れは、少なくとも27%の含水率を有する工程;及び
押出タンパク質製品を製造するために、ダイの細長い流路を介して前記流れを方向付けて、前記タンパク性組成物から配向繊維を概して平行配向で形成する工程であって、前記細長い流路は、前記押出タンパク質製品が、連続したループとなる横断面を有するダイから排出されるように、連続したループとなる横断面を有する工程を含む。
ある。押出工程の間、冷却ダイ流路におけるせん断面は、平行配向された繊維の形成に貢献し得る。しかしながら、典型的には長方形の断面を有する従来の冷却ダイ流路により、該長方形の側面におけるせん断の濃度に起因して、不均等なせん断が発生し得、結果として、特に、より高いスピードにおいて押出製品のより低い品質が生じる。一方、丸い冷却ダイ流路は、特に、より大きな直径で、押出工程の間の組織化及び/又は製品の中央の冷却において課題を提示し得る。更に、組織化及び/又は冷却を改善するための冷却ダイ流路の長さの調整は、流路が長くなるため、典型的には、結果として、圧力低下に起因する押出困難を生じる。
菌、菌類、酵母等)から誘導され得る。非−動物由来タンパク質の例は、タンパク質の粗混合物(例えば、穀物粉、豆類粉、酵母抽出物、藻類抽出物等)又はタンパク質濃縮物又はタンパク質分離物の形態にある部分的に又は十分に精製されたタンパク質(例えば、ゼイン、グルテン、大豆タンパク質分離物、大豆タンパク質濃縮物等)を含むが、これらに限定されるものではない。動物由来タンパク質は、あらゆる適当な動物(例えば、家禽、牛、豚、馬、魚、羊、山羊、鹿等)からのあらゆる適当な動物源(例えば、肉、卵、乳等)から誘導され得る。動物由来タンパク質の例は、タンパク質の粗混合物(例えば、機械的に骨抜きされた肉、すり身、ひき肉、肉ペースト等)又はタンパク質濃縮物又はタンパク質分離物の形態にある部分的に又は十分に精製されたタンパク質(例えば、ゼラチン、カゼイン、乳清、アルブミン、乳タンパク質分離物等)を含むが、これらに限定されるものではない。ここで提供される方法における使用のための動物由来又は非−動物由来タンパク質は、天然のタンパク質の誘導体(例えば、異性体、加水分解物、塩形態)であり得る。
するために調整され得る。
and transformation of raw material in various sections of a twin screw extruder”(Gwiazda等,Food Microstructure,6:57−61頁(1987年))、“Texturization of surimi using a
twin−screw extruder”(青木等,日本食品工業学会誌,36(9):748−53頁(1989年))、“Extrusion cooking of high moisture protein foods”(野口,Extrusion Cooking,米国穀物化学者学会,編者,Mercier,Linko及びHarper(1989年))、“New protein texturization process by extrusion cooking at high moisture levels”(Cheftel等,Food Reviews International,8(2):235−75頁(1992年))及び“Influence of process variables on the characteristics of a high moisture fish soy protein mix texturized by extrusion cooking”(Thiebaud等,Lebensm.−Wiss.U.−Technol.,29:526−35頁(1996年))において見出され得るが、これらの全ては参照としてここに組み込まれる。
溶融及び/又はダイにおける冷却、ゲル化、設定及び構造形成のような他の流れ特性を調整することにより調整され得る。例えば、流れは約20℃ないし約210℃の温度を有し得る。幾つかの態様において、流れは約100℃ないし約150℃の温度を有し得る。幾つかの態様において、流れは約50℃ないし約160℃、約70℃ないし約145℃等の温度を有し得る。
冷却速度を提供するために選択され得る。例えば、間隙厚さが小さくなるほど、より速い冷却速度が提供され得る一方で、間隙厚さが大きくなるほど、より遅い冷却速度が提供され得る。幾つかの態様において、冷却速度は、内部の流路を通過しているときに、タンパク性組成物中の繊維がどのように配向されるかに影響を与え得る。幾つかの態様において、冷却速度は、タンパク性組成物からの押出タンパク質製品の厚さ全体に亘って概して均一な繊維の配向を提供するために、又は、押出タンパク質製品の内側部分と較べて、押出タンパク質製品の表面付近において非均一な配向を提供するために、選択され得る。
全な混合は、結果としてマーブリング(霜降り)効果のような望ましい効果を生じ得る。前記添加物は、脂質、着色剤、親水コロイド、炭水化物、軟化剤又はポリオール、酵素、pH調整剤、塩、主要栄養素又は微量栄養素の1種以上であり得る。
を含むが、これらに限定されない。
表1−3は、図3で示されたものと類似するシステムの幾つかの試験のために実施例の条件及び押出速度を提供する。タンパク性組成物を含む流れは、示されるように、約446kg/時間ないし約1024kg/時間の速度でBuhler BCTG−62押出機を使用して、押出製品に基づき、示されるように、約53%ないし約66%の含水率及び約20%ないし約32%のタンパク質含有率(大豆タンパク質濃縮物又は大豆タンパク質単離物から)及び約5%ないし約9%の炭水化物含有率(大豆成分及び他の粉から)を伴って製造された。該流れは、約30.2cmの内径、約32.7cmの外径及び約1.25cmの間隙厚さをを伴う流路を有するダイ内へ供給された。注入口から排出口までのダ
イの長さは約150cmであった。ダイの押出機及び流路における流れの滞留時間は、試験2において、約4分20秒であると測定された。各試験のためのダイの流路における滞留時間は、ダイの寸法、測定された製品の密度及び速度に基づいて計算され、そして、表1−3に提供された。冷却水が並流で内部ジャケット及び外部ジャケット内に供給された。製造速度及び他の加工条件に依存して、内部及び外部冷却のための注入口温度は、約10℃ないし約50℃に変化し、排出口温度は、約50℃ないし約65℃に変化した。
押出タンパク質製品は、表4に示されたパラメーターを伴う連続したループとなる横断面を有する長手方向の流路を有する各々のダイ1−8(表4)を使用して製造される。即ち、タンパク性組成物を含む流れは、押出機を使用して製造され且つ表4中で特定されたダイ内に方向付けられて、概して平行配向に配向された繊維を有する押出タンパク質製品を製造する。
実施例1の試験14に類似する条件を使用して製造した押出タンパク質製品の試料を、押出の方向において1/2インチの細長い片に切断した。タンパク質の蛍光を誘導するために、該試料の表面を0.001%のローダミンB溶液で染色した。該試料は、20×対物下、543nm励起及び555−655nm集束で、オリンパスFV100共焦点顕微鏡を用いて撮像された。10ミクロンインターバルでZスタックを収集しデジタル的に組み合わせて該試料の表面トポグラフィーを視覚化した。図8における顕微鏡写真で示されるように、該試料は、概して平行配向に配向された繊維が形成されたタンパク質を表示した。
Claims (43)
- 押出タンパク質製品を製造するためのシステムであって、
該システムは、
配向繊維を形成し得るタンパク質成分を有するタンパク性組成物を含む流れを作り出すように設定された押出機であって、前記組成物は、該組成物の乾燥重量に基づき15%ないし90%のタンパク質含有率を有し、前記流れは、少なくとも27%の含水率を有する押出機;及び
前記押出機からの前記流れを受け止めるよう設定された内部の長手方向の流路を有する細長いダイであって、前記長手方向の流路は、長さ、外径及び冷却装置により冷却されるように設定された内部表面を有し、前記長手方向の流路は、実質的に前記ダイの全長に沿う連続したループとなる概して一定の横断面を有し、前記流路は、前記押出タンパク質製品を製造するために、前記タンパク質成分から配向繊維を概して平行配向で形成するように設定された長さ及び間隙厚さを有し、前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さは、30:1と1000:1の間の比率を有し、前記外径は、200mmと750mmの間であり、前記間隙厚さは、5mmと30mmの間である、細長いダイ
を含む。 - 前記流路は、単一閉曲線となる横断面を有する請求項1記載のシステム。
- 前記流路の前記横断面が実質的に楕円である請求項2記載のシステム。
- 前記流路の前記横断面が実質的に円形である請求項2記載のシステム。
- 前記流路が、実質的に同心である内部及び外部表面を有する請求項1記載のシステム。
- 前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さの比率が、40:1と240:1の間である請求項1記載のシステム。
- 前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さの比率が、50:1と160:1の間である請求項1記載のシステム。
- 前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さの比率が、60:1と140:1の間である請求項1記載のシステム。
- 前記流路の間隙厚さが、10mmと30mmの間である請求項1記載のシステム。
- 前記流路の外径が、200mmと500mmの間である請求項1記載のシステム。
- 前記細長いダイは、前記長手方向の流路の外部に冷却装置を含む請求項1記載のシステム。
- 前記タンパク性組成物の含水率は、27%ないし85%である請求項1記載のシステム。
- 前記ダイは、モジュールである請求項1記載のシステム。
- 更に、前記押出機と前記ダイの間に移行装置を含む請求項1記載のシステム。
- 前記移行装置は、流れが前記流路の連続したループ内に実質的に均等に分配されるように設定される請求項14記載のシステム。
- 前記移行装置は、前記流れを分配するために、概して円錐形状の装置を含む請求項15記載のシステム。
- 前記移行装置は、前記流れを分配するために、流れを2以上の副流に分割するように設定される請求項15記載のシステム。
- 前記移行装置は、組織化を容易にするために、前記流れの部分を事前配列するように設定される請求項14記載のシステム。
- 前記移行装置は、静的混合機を含む請求項14記載のシステム。
- 前記静的混合機は、少なくとも部分的に、添加物を前記流れ内に混合するように設定される請求項19記載のシステム。
- 前記静的混合機は、前記添加物を前記流れ内に不完全に混合するように設定される請求項20記載のシステム。
- 概して平行配向で配向された繊維を有する押出タンパク質製品を製造するための方法であって、該方法は、
配向繊維を形成し得るタンパク質成分を有するタンパク性組成物を含む流れを作り出す工程であって、該タンパク性組成物は、該タンパク性組成物の乾燥重量に基づき15%ないし90%のタンパク質含有率を有し、前記流れは、少なくとも27%の含水率を有する工程;及び
押出タンパク質製品を製造するために、ダイの細長い流路を介して前記流れを方向付けて、前記タンパク性組成物から配向繊維を概して平行配向で形成する工程であって、前記押出タンパク質製品が、連続したループとなる横断面を有するダイから排出されるように、前記細長い流路は、前記流れを受け止めるよう設定された内部の長手方向の流路を有し、前記長手方向の流路は、長さ、外径及び冷却装置により冷却されるように設定された内部表面を有し、前記長手方向の流路は、実質的に前記ダイの全長に沿う連続したループとなる概して一定の横断面を有し、前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さは、30:1と1000:1の間の比率を有し、前記外径は、200mmと750mmの間であり、前記間隙厚さは、5mmと30mmの間である工程を含む。 - 前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さの比率は、40:1と240:1の間である請求項22記載の方法。
- 前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さの比率は、50:1と160:1の間である請求項22記載の方法。
- 前記流路の間隙厚さに対する前記流路の長さの比率は、60:1と140:1の間である請求項22記載の方法。
- 前記流路から排出される際の前記押出タンパク質製品の温度は、40℃と110℃の間である請求項22記載の方法。
- 前記流路から排出される際の前記押出タンパク質製品の温度は、55℃と90℃の間である請求項22記載の方法。
- 前記流路から排出される際の前記押出タンパク質製品の温度は、7
0℃と85℃の間である請求項22記載の方法。 - 前記流路に流入する際の前記流れの温度は、90℃と180℃の間である請求項22記載の方法。
- 前記流路に流入する際の前記流れの温度は、100℃と155℃の間である請求項22記載の方法。
- 前記流路に流入する際の前記流れの温度は、115℃と120℃の間である請求項22記載の方法。
- 前記押出タンパク質製品は、少なくとも400kg/時間の速度で作られる請求項22記載の方法。
- 前記タンパク質は、非−動物由来のタンパク質を含む請求項22記載の方法。
- 更に、移行装置を通して前記流れを方向付ける工程を含む請求項22記載の方法。
- 更に、静的混合機を通して前記流れを方向付ける工程を含む請求項31記載の方法。
- 更に、添加物を前記流れの中に少なくとも部分的に混合する工程を含む請求項35記載の方法。
- 前記添加物は、前記流れの中に不完全に混合される請求項36記載の方法。
- 前記添加物は、脂質、着色剤、親水コロイド、炭水化物、軟化剤又はポリオール、酵素、pH調整剤、塩、主要栄養素又は微量栄養素の1種以上を含む請求項36記載の方法。
- 前記添加物は、前記押出タンパク質製品において、所望の外観又は機能を提供する請求項38記載の方法。
- 前記流れは、前記移行装置により、前記流路の前記連続したループ内に実質的に均等に分配される請求項34記載の方法。
- 前記移行装置は、前記流れを分配するために、概して円錐形状の装置を含む請求項40記載の方法。
- 前記移行装置は、前記流れを分配するために、前記流れを2以上の副流に分割する請求項40記載の方法。
- 前記移行装置は、組織化を容易にするために、前記流れの部分を事前配列する請求項34記載の方法。
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