KR20160081991A - 우유 조성물 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

우유 조성물 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우유로부터 성분들을 분리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 분리된 성분들로부터 제조된 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 제공된 크기 당 특정된 백분율 범위의, 우유로부터 분리된 하나 이상의 성분을 포함하도록 고안된 영양 우유 조성물 및 제품에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 임의적으로 비-필수적인 성분이지만 영양학적으로 기능적인 성분들을 포함할 수 있다. 본 발명의 완전 영양 우유 조성물은 무향미 우유, 향미 우유, 아이스크림, 요구르트 및 분유로 제공될 수 있다.

Description

우유 조성물 및 이를 제조하는 방법 {DAIRY COMPOSITIONS AND METHOD OF MAKING}
관련 출원에 대한 상호 참조문헌
본 출원은 2002년 8월 27일에 출원된 출원번호 10/229,462호의 일부계속출원이다.
본 발명의 분야
본 발명은 우유로부터 성분들을 분리하는 방법, 우유를 개개의 성분들로 분리하기 위한 장치, 및 분리된 성분들로부터 제조된 조성물에 관한 것이다.
영양(nutrition)은 건강, 웰빙(well-being) 및 여러 만성 질환의 예방에 있어서 기본 중의 하나이다. 영양학적 제품(Nutritional product)은 이러한 분야에서 중요한 역할을 하며, 일반 대중에게 용이하게 입수가능하고 편리한 영양학적 제품의 제공은 최근 수년 동안 주요한 관심이 되어 왔다. 건강을 유지하기 위하여, 사람은 사람의 영양에 필수불가결한 필수 영양소를 섭취해야 한다. 필수 영양소에는 지방, 탄수화물 및 단백질과 같은 다량 영양소(macronutrient), 및 비타민 및 미네랄 (미량 원소 및 전해질 포함)과 같은 미량 영양소(micronutrient) 둘 모두가 포함된다.
유제품(milk product)은 사람의 전반적인 식이 또는 칼로리 소비에 있어서 상당 부분을 차지한다. 이와 같이, 유제품은 대중의 건강을 유지시키는데 중요한 역할을 한다. 영양학적으로 최적의 유제품은 영양 및 대중의 건강에 대해 긍정적인 효과를 가질 것이다. 임의의 제공된 유제품 중 다량 영양소의 농도는 종종 제품의 특성 및 제조업체에 의해 개발된 요망되는 프로필에 따를 것이다.
예를 들어, 소 우유(bovine milk)는 약 87 중량% 물, 약 3 중량% 단백질, 약 0.65 중량% 유장 (가용성 단백질), 약 4.5 내지 5.0 중량% 락토즈, 3 내지 4 중량% 유지방, 0.3 내지 0.7 중량% 미네랄 염, 및 여러 수용성 및 지용성 비타민, 락트산 및 시트르산, 우레아, 유리 아미노산, 및 폴리펩티드를 함유한다. 이러한 성분들 중 하나 이상은 우유로부터 분리될 수 있고, 이후 여러 배합된 조성물을 형성시키기 위해 임의적으로 여러 조합으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 코티지 치즈(cottage cheese) 또는 카제인(casein)의 제조에 있어서, 먼저 유지방은 원심분리로 (유지로서) 분리되며, 이후 산 첨가에 의해 이의 등전점(isoelectric point)에서 우유의 카제인 분획이 침전된다. 상기 기술된 기타 성분들 모두를 함유한 본래 우유의 잔류물은 유장 또는 유청(milk serum)이라 불리우며, 즉 카제인 및 대부분의 유지방이 제거된 우유는 유장 또는 유청이라 불리운다.
이후 유장 (또는 유청)은 여과되어 음료 또는 건조 식품과 같은 식품 제품에 도입될 수 있는 잔류물(retentate) 및 여과물(permeate)을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 생우유(raw milk)는 여과되어 소비를 위한 음료 또는 유제품에 도입될 수 있는 실질적으로 순수한 낙농수(dairy water)를 형성시키며, 낙농수는 실질적으로 순수하고, 여기에는 본래 생우유에 존재하는 중요한 영양 성분들이 존재하지 않는다.
우유를 이의 개개 성분들로 분리함으로써 우유 중에 존재하는 영양학적 장점들을 이용하고, 식품에서 이러한 개개 성분들을 이용함으로써 소비를 위해 적합한 우유 조성물을 생산하는 것이 바람직하다. 또한, 우유 산업에서 운동선수, 수유 여성(lactating women), 노인, 어린이, 락토즈-불내성(lactose-intolerant) 집단 및 당뇨병 환자와 같은 인간 집단 중 개개의 그룹에서의 영양학적 요구사항을 충족시킬 수 있는 우유 조성물을 고안할 필요성이 존재한다.
본 발명은 막-기반, 크로마토그래피 및 밀도-기반 분리 공정을 포함하는 순차적 단계들을 포함하는 우유 성분들을 분리하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 분리된 우유 성분들로부터 우유 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 유도된 분리된 우유 성분들로부터 제조된 우유 조성물을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따라 우유 성분들을 분리하고 분리된 분획들을 혼합하고 생성물을 가공하는 제 1 방법을 도시한 것이다.
*도 2는 본 발명에 따라 우유 성분들을 분리하고 분리된 분획들을 혼합하고 생성물을 가공하는 제 2 방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 우유 성분들을 분리하고 분리된 분획들을 혼합하고 생성물을 가공하는 제 3 방법을 도시한 것이다.
본 발명이 여러 변형예 및 대안적인 형태가 허용되는 한, 특정 구체예들은 도면에 일 예로서 도시되고, 본원에서 상세히 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 기술된 특정 형태로 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위내에 속하는 모든 변형예, 균등물, 및 대체물을 포함한다.
본 발명은 우유의 특정 성분들을 포함하도록 고안된 영양 우유 조성물 및 유제품에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 임의적으로 비-필수적인 성분이지만, 영양학적으로 기능적인 성분을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "우유의 성분들" 또는 "우유 성분들"은 유지방, 유단백질, 비-단백질 질소, 라토즈 및 미네랄과 같은 (그러나, 이에 제한되지 않음) 우유의 개개 성분들을 칭하기 위해 의도된 것이다. 본원에서 달리 명시하지 않는 한 본원에 표시된 모든 백분율은 중량% (wt%)이다.
본원에서 사용되는 용어 "유제품" 또는 "우유 조성물"은 하나 이상의 우유 성분들을 포함하는 제품 또는 조성물을 칭한다.
본 발명의 완전한 영양 우유 조성물은 무향미 우유(unflavored milk), 향미 우유, 아이스크림, 요구르트, 치즈, 특정 분유(specialized milk powder) 또는 우유 또는 우유 성분들로부터 제조될 수 있는 임의의 다른 영양학적 제품으로서 제공될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "우유"는 지방-부재 우유(fat-free milk), 저지방 우유, 완전 지방 우유(full fat milk), 락토즈-부재 우유 (락토즈를 락토즈 효소를 이용하여 글루코즈와 갈락토즈로 가수분해함으로써 형성됨, 또는 다른 방법, 예를 들어 나노여과, 전기투석(electrodialysis), 이온교환크로마토그래피 및 원심분리 기술에 의해 형성됨), 농축된 우유 또는 분유(dry milk)를 포함한다. 지방-부재 우유는 무지방(nonfat) 또는 탈지 유제품이다. 저지방 우유는 통상적으로 약 1% 내지 약 2% 지방을 함유한 우유로서 규정된다. 완전 지방 우유는 종종 약 3.25% 지방을 함유한다. 본원에서 사용되는 용어 "우유"는 또한 동물 공급원 및 식물 공급원으로부터의 우유를 포함하는 것으로 의도된다. 우유의 동물 공급원은 인간, 소, 양, 염소, 버팔로(buffalo), 낙타, 야마(llama), 암말(mare) 및 사슴을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 우유의 식물 공급원은 대두로부터 추출된 우유를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 용어 "우유"는 전유(whole milk) 뿐만 아니라 탈지유 또는 이로부터 유도된 임의의 액체 성분을 칭한다. "유장" 또는 "유청"은 우유에 함유된 유지방 및 카제인 모두 또는 실질적인 부분이 제거된 후에 남아있는 우유 성분을 의미한다.
본 발명의 일 구체예는 전유에서 시작하여 우유 성분들을 분리하는 방법을 제공한다. 막여과 시스템에 주입되기 전에, 전유는 임의적으로 우유의 잔류물로부터 유지를 분리하기 위하여 기계적 분리기로 통과될 수 있거나, 지방을 제거하기 위하 마이크로여과 (MF) 유닛으로 통과될 수 있다. 분리된 유지는 앞으로 사용하기 위해 저장된다. 본 발명의 특정 구체예에서, 전유는 유지의 사전 분리 없이 막 시스템으로 바로 향한다.
도 1에 따라, 탈지유는 한외여과 (UF) 막 유닛으로 통과되어 UF 여과물 성분 및 UF 잔류물 성분을 형성시킨다. 특정 구체예에서, 한외여과 단계는 약 45 내지 약 150 psi 범위의 압력에서 약 8 내지 10 kDa의 분자량 컷-오프(cut-off)를 갖는 막 여과 시스템을 이용하여 수행된다. 도 1에 도시된 본 발명의 구체예에서, UF 여과물은 나노여과 (NF) 막 유닛으로 통과되어 NF 여과물 및 NF 잔류물을 형성시킨다. 본 발명의 특정 양태에서, 나노여과 단계는 약 150 내지 약 600 psi 범위의 압력에서 약 500 내지 1000 Da의 분자량 컷-오프를 갖는 막 여과 시스템을 이용하여 수행된다. NF 여과물 및 NF 잔류물은 앞으로의 사용을 위해 저장될 수 있다.
본 발명의 특정 구체예에서, 마이크로여과 (MF) 단계는 한외여과 단계 대신에 대체되거나, 한외여과 단계 이전에 도입된다. 마이크로여과 단계는 15 내지 21 psi 범위의 압력에서 10 kDa 내지 200 kDa 범위의 분자량 컷-오프를 갖는 막 여과 시스템을 이용하여 수행된다.
마이크로여과 단계가 한외여과 단계 이전에 도입되는 경우, 마이크로여과 단계로부터의 여과물 (MF 여과물)은 약 45 내지 약 150 psi 범위의 압력에서 약 10 kDa의 분자량 컷-오프를 갖는 막 여과 시스템을 이용하여 한외여과 단계로 처리된다.
도 2에 도시된 본 발명의 구체예에서, 전유는 탈지유 및 유지로 분리되며, 탈지유는 상기에서 논의된 바와 같이 UF 단계 및 NF 단계로 처리된다. NF 단계 이후에, NF 여과물은 역삼투 시스템으로 통과되어 RO 잔류물 및 RO 여과물을 형성시킨다. RO 단계는 약 450 내지 약 1500 psi 범위의 압력에서 약 100 Da의 분자량 컷-오프를 갖는 막 여과 시스템을 이용한다. RO 여과물 및 RO 잔류물은 앞으로의 사용을 위해 저장된다.
본 발명의 특정 구체예에서, 정용여과는 RO 여과물 또는 물 및/또는 NF 여과물의 주입을 이용하여, 락토즈의 추가 제거를 위한 한외여과와 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, UR 잔류물은 물 및/또는 NF 여과물과 혼합되고, 정용여과 (DF) 막 유닛으로 통과되어 DF 여과물 및 DF 잔류물을 형성시킨다. 정용여과 단계는 락토즈의 추가 제거에 도움이 되고, 약 45 내지 약 150 psi 범위 압력에서 약 10 kDa의 분자량 컷-오프를 갖는 막 여과 시스템을 이용한다. DF 여과물 및 DF 잔류물은 앞으로의 사용을 위하여 저장된다. 특정 구체예에서, DF 여과물은 바로 또는 NF 여과물 또는 RO 여과물의 첨가 후에 추가적인 정용여과 단계로 처리된다.
본 발명의 일 구체예는 초기에 우유로부터 개개의 우유 성분을 분리한 후에 분리된 성분들을 요망되는 조합 및 비로 혼합함으로써 우유 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태는 다양한 범위의 지방, 단백질, 락토즈 및 미네랄을 갖는 우유 조성물을 제공한다. 다시 말해서, 본 발명의 목적은 다양한 범위의, 여러 우유 성분들로부터 유도된 지방, 단백질, 락토즈 및 미네랄을 갖는 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 조성물은 이러한 조성물이 본 발명의 방법에 의해 우유로부터 분리된 여러 성분들을 조합함으로써 유도되도록 제형화된다.
본 발명의 일 구체예에서, 하나 이상의 우유 성분들은 조합되어 본 발명의 조성물을 형성한다. 하기에 논의된 조성물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 본 발명의 여러 구체예들이 존재한다.
본 발명의 구체예는 유지, 탈지유, UF 여과물, UF 잔류물, DF 여과물, DF 잔류물, NF 잔류물, NF 여과물, MF 여과물, MF 잔류물, RO 여과물 및 RO 잔류물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 우유 성분들로부터 제조된 조성물을 제공한다. 다양한 사전결정된 양의, 본 발명의 방법에 의해 형성된 각 분획이 조합되어 요망되는 범위의, 락토즈, 지방, 단백질 및 미네랄과 같은 우유 성분들을 포함하는 조성물을 수득할 수 있다.
본 발명의 대표적인 구체예에서, NF 잔류물 분획, DF 잔류물 분획 및 NF 여과물 분획은 도 1에 도시된 바와 같이, 조합되고 146℉에서 30분 동안 (또는 임의의 다른 상응하는 시간 및 온도 조합) 열처리되고, 이후 조성물은 42℉ 이하로 냉각된다. 냉각 공정 후에, 조성물은 42℉ 내지 45℉에서 6 내지 10시간 동안 락타제 효소로 처리된다. 효소-처리된 분획은 저장, 포장 및 운송을 위해 40℉ 미만으로 냉각된다. 본 발명의 특정 구체예에서, 조성물은 임의적으로 전유로부터 분리된 유지 분획을 포함한다.
본 발명의 다른 구체예에서, NF 여과물 분획, UF 잔류물 분획, 및 RO 잔류물 분획은 도 2에 도시된 바와 같이 조합되고, 146℉에서 30분 동안 열처리되고, 이후 조성물은 42℉ 이하로 냉각된다. 냉각 공정 이후에, 조성물은 42℉ 내지 45℉에서 6 내지 10 시간 동안 락타제 효소로 처리된다. 효소-처리된 분획은 저장 및 운송을 위해 40℉ 미만으로 냉각된다. 본 발명의 특정 구체예에서, 조성물은 임의적으로 전유로부터 분리된 유지 분획을 포함한다.
락토즈 가수분해를 완료한 후에, 락토즈-부재 우유는 소매용 용기에 포장하기 전에 저온살균되거나, 초저온살균되거나, 멸균된다. 락토즈-부재 우유는 마이크로여과 처리되어 박테리아, 포자, 및 락타제 효소를 제거한 후에, 저온살균된다. 이러한 공정들은 얻어진 생성물이 연장된 저장기간을 가질 수 있도록 한다.
감소된-지방 또는 완전 지방 락토즈-부재 우유를 제조하기 위하여, 락토즈-가수분해된 유지는 별도로 200 내지 212℉에서 1분 동안 가열되고, 락토즈-부재 탈지유에 첨가되며, 여기서 박테리아 및 락타제 효소가 마이크로여과로 제거된다. 열처리된 유지와 마이크로여과된 락토즈-부재 탈지유는 혼합되어 요망되는 조성물을 수득하고, 이후 소매용 용기에 포장하기 전에 212℉에서 30초 동안 저온살균된다.
본 발명의 다른 구체예에서, DF 잔류물 분획, NF 잔류물 분획 및 RO 잔류물은 도 3에 도시된 바와 같이 조합되어 146℉에서 30분 동안 열처리되고, 이후 조성물은 42℉ 미만으로 냉각된다. 냉각 공정 후에, 조성물은 42℉ 내지 45℉에서 6 내지 10 시간 동안 락타제 효소로 처리된다. 효소-처리된 분획은 저장 및 운송을 위해 40℉ 미만으로 냉각된다. 본 발명의 특정 구체예에서, 조성물은 임의적으로 전유로부터 분리된 유지 분획을 포함한다.
본 발명의 또다른 구체예에서, UF 잔류물 분획 및 RO 잔류물 분획은 도 2에 도시된 바와 같이, 조합되고, 146℉에서 30분 동안 열처리된 후에, 조성물은 42℉ 미만으로 냉각된다. 냉각 공정 이후에, 조성물은 42℉ 내지 100℉에서 1 내지 8 시간 동안 락타제 효소로 처리된다. 효소-처리된 분획은 저장 및 운송을 위해 42℉ 미만으로 냉각된다. 본 발명의 특정 구체예에서, 조성물은 임의적으로 전유로부터 분리된 유지 분획을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 하나 이상의 우유 성분들을 포함한 저락토즈 조성물(low lactose composition)이 제공되며, 여기서 상기 조성물 중 락토즈의 농도는 예를 들어 분리 공정을 위한 비-효소적 방법에 의해 낮아진다. 본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 저락토즈 조성물은 막여과 공정을 이용하여 제조된다. 본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 저락토즈 조성물은 약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 락토즈를 포함한다. 본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 저락토즈 조성물은 2 중량% 미만의 락토즈를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "저락토즈 조성물"은 약 1 중량% 내지 약 3 중량%의 락토즈, 및 더욱 바람직하게는 2 중량% 미만의 락토즈를 포함하는 조성물을 칭하도록 의도된다. 본원에서 사용되는 "저락토즈 조성물" 및 "저탄수화물 조성물"은 서로 동의어이다.
본 발명의 조성물은 농축된 조성물 또는 포맷(format)으로 우유 성분들을 제공하기 위하여, 증발, 및 역삼투와 같은 막 공정을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 임의의 여러 방법에 의해 농축될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 조성물은 유지방, 탈지유, MF 여과물, MF 잔류물, UF 여과물, UF 잔류물, DF 여과물, DF 잔류물, NF 잔류물, NF 여과물, RO 여과물, 및 RO 잔류물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분들로부터 제조되며, 본 발명의 특정 구체예에서, 조성물은 더욱 농축된 포맷으로 조성물의 우유 성분을 제공하기 위하여, 증발을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 당해 분야의 공지된 방법에 의해 농축된다.
본 발명의 특정 구체예는 약 0.05 중량% 내지 약 5.5 중량% 유지방, 약 3 중량% 내지 약 10 중량%의 단백질, 1 중량% 미만의 락토즈, 및 약 0.65 중량% 내지 약 2 중량%의 미네랄을 포함하는 우유 성분들로부터 유도된 우유 조성물을 제공한다. 본 발명의 일 구체예는 또한 약 0.05 중량% 내지 약 5.5 중량%의 유지방, 약 3 중량% 내지 약 10 중량%의 단백질, 약 1 중량% 미만 내지 약 10 중량%의 락토즈, 및 약 0.65 중량% 내지 약 2 중량%의 미네랄을 포함하는 우유 성분들로부터 유도된 우유 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물은 여러 타입의 유제품으로 제형화될 수 있다. 예를 들어, 유제품은 무향미 우유 또는 향미 우유일 수 있다. 추가적으로, 유제품은 우유 드링크, 우유 음료, 또는 우유 칵테일일 수 있다. 이러한 드링크, 음료 또는 칵테일은 조성물을 희석된 형태로 함유한 제품이다. 이러한 희석된 형태는 비제한적인 예로서, 조성물과 조합된 희석액으로서 과일 주스 또는 탄산 소다를 포함할 수 있다.
본 조성물은 또한 아이스크림 또는 다른 냉동된 디저트를 얻기 위해 냉동될 수 있다. 아이스크림은 약 10 중량% 유지방을 함유한 표준 아이스크림, 약 15 중량% 유지방을 함유한 프리미엄 아이스크림, 및 약 17 중량% 유지방을 함유한 수퍼 프리미엄 아이스크림으로 제형화될 수 있다. 조성물에 따라 다른 유지방 수준이 고려된다. 추가적으로, 무-유지방이 또한 고려된다. 더욱이, 다른 냉동된 디저트, 예를 들어 샤베트, 선데이(sundae), 또는 일부 냉동된 디저트, 예를 들어 밀크쉐이크는 조성물로부터 적절하게 제조될 수 있다.
본 발명의 일 구체예는 전유를 락토즈 저감 단계로 처리한 후에, 역삼투로 저락토즈 또는 락토즈-부재 물질을 농축시킴으로써 냉동 과자, 예를 들어 아이스크림을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 특정 구체예에서, 락토즈는 락타제 효소를 이용한 가수분해에 의해 제거된다.
RO-농축된 물질은 당, 단백질, 지방, 무지유-고형물 (MSNF) 및 전고형물(total solid)과 같은 여러 성분들의 수준을 변경시키기 위해 조작될 수 있는 아이스크림 혼합물에 대한 기본 물질로서 제공한다. RO-농축된 락토즈-가수분해된 전유로부터 제조된 얻어진 아이스크림은 당, 안정화제, 또는 에멀젼화제의 임의의 외래 공급원을 요구하지 않는다.
본 발명의 일 구체예에서, 아이스크림 혼합물(상기에 기재된 바와 같음)은 약 8% 단백질, 6% 지방 및 10% 수크로즈를 함유하도록 제형화된다. 단백질의 감소분은 폴리덱스트란 및 옥수수 시럽 고형물을 첨가함으로써 보충된다. 아이스크림 혼합물은 11분 동안 냉동되어 소프트 아이스크림 제품을 수득한다.
추가적으로, 조성물은 요구르트로 제형화될 수 있다. 요구르트는 본 발명의 조성물을 락트산-생성 박테리아, 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus) 및 스트렙토코쿠스 서모필릭(Streptococcus thermophilic)과 같은 박테리아 배양물로 배양함으로써 생성된다. 본 발명의 조성물을 이용하여 제조된 요구르트는 최종 소매용 용기에서 발효가 일어나는 세트 요구르트(set yogurt), 또는 포장 전에 대량으로 발효가 일어나는 교반된 요구르트(stirred yogurt)일 수 있다. 더욱이, 이러한 요구르트들은 착향제 또는 과일을 함유할 수 있거나, 냉동된 요구르트를 제공하기 위해 냉동될 수 있거나, 음용가능한(drinkable) 요구르트를 제공하기 위해 음용가능한 유체의 형태로 형성될 수 있다.
락토즈-풍부 분획인 나노여과 잔류물 분획은 발효될 수 있으며, 이러한 발효된 분획은 요구르트 또는 요구르트 드링크 조성물의 제조에서 사용될 수 있다. 전유 보다 NF 잔류물 분획을 발효 공정으로 처리하는 것이 여러 장점을 갖는데, 이러한 장점에는 전유에 비해 NF 잔류물의 발효를 위해 보다 적게 요구되는 배양 및 시간의 필요, NF 잔류물 분획으로부터 보다 용이하게 발효 박테리아를 분리하는 능력, 및 필요한 경우 앞으로의 사용을 위한 발효된 잔류물을 저장하는 능력을 포함한다.
NF 분획의 발효는 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus) 및 스트렙토코쿠스 서모필릭(Streptococcus thermophilic)와 같은 락트산-생성 박테리아의 첨가에 의해 수행된다. 발효된 NF 잔류물로부터의 박테리아는 앞으로의 사용을 위해 한외여과 또는 마이크로여과에 의해 제거될 수 있으며, 박테리아 부재 발효된 NF 잔류물은 요구르트 드링크를 제조하는데 사용된다.
본 발명의 일 구체예에서, 정용여과 잔류물 분획은 5 미만의 pH에서 유지, 역삼투 잔류물 분획 및 발효된 NF 잔류물 분획과 조합된다. 이러한 혼합물은 용기에 배치되고, 단단한 응고물이 형성될 때까지 107.6℉(42℃)에서 인큐베이션된다.
본 발명의 조성물은 임의적으로 단백질 공급원, 미네랄 공급원, 탄수화물 공급원 또는 혼합물로 보강될 수 있다. 보강 공급원(fortifying source)의 예는 칼슘의 공급원, 비타민 D, 및 단백질의 공급원을 포함한다. 단백질 공급원은 유단백질, 유장 단백질, 케이스메이트(casemate), 대두 단백질, 달걀 흰자, 젤라틴, 콜라겐 및 이의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 여러 물질로부터 선택될 수 있다.
단백질 공급원에 락토즈-부재 탈지유, 유단백질 분리물, 및 유장 단백질 분리물이 포함된다. 또한, 본 조성물을 지닌 두유 또는 식물성 기원의 다른 단백질 공급원을 사용하는 것이 고려된다. 본원에서 사용되는 "두유" 또는 "대두유로부터의 우유"는 탈피대두(dehulled soybean)를 분쇄하고, 물과 혼합하고, 삶고, 대두로부터 용해된 두유를 회수함으로써 제조된 액체를 칭하는 것이다. 이러한 두유는 우유-유사 제품으로서 형성될 수 있으며, 이는 동물 (낙농) 우유와 맛, 질감 및 외형이 유사하지만, 필수적으로 동물 (낙농) 우유가 존재하지 않는다. 더욱이, 본원에서 사용되는 바와 같이 동물 우유로부터 제조된 유제품과 유사한 맛, 질감 및 외형을 갖는 제품을 칭하는 우유-유사 제품은 이러한 우유-유사 제품으로부터 제조될 수 있다. 본 발명에서 유용한 탄수화물 공급원은 수크로즈, 옥수수 시럽 고형물, 글루코즈, 프룩토즈, 말토덱스트린 및 이의 조합과 같은 매우 다양한 물질로부터 선택될 수 있다.
인공 감미료, 예를 들어 사카린, 아스타르탐, 아술팜 K, 수크롤로즈 및 이의 조합 등은 조성물의 자극적이고 단맛의 질을 향상시키기 위해 도입될 수 있다. 다양한 섬유 공급원은 본 발명의 조성물에 포함될 수 있다. 이러한 공급원들은 오트(oat) 섬유, 대두 섬유, 구아 검, 펙틴, 대두 다당류, 아라비검(gum arabic), 가수분해된 섬유 등과 같은 물질로부터 선택될 수 있다. 셀룰로즈, 헤미셀룰로즈, 히드로콜리드, 메틸셀룰로즈, 카르복시메틸 셀룰로즈 등이 고려된다. 또한 프룩토-올리고당이 유용하다.
본 발명의 조성물은 여러 상이한 제품 형태로 제형화될 수 있다. 예를 들어, 이러한 형태들은 고단백질 및 섬유-함유, 지방-부재(탈지), 1 중량%의 저지방, 2 중량%의 저지방, 완전 지방(full fat) (3.4 중량%), 탈지 플러스 무지방 우유 고형물 및 락토즈-부재 탈지유를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 더욱이, 지방 부재 (무지방 또는 탈지) 우유가 사용되는 경우, 우유는 일부 증발될 수 있거나 무지방 우유 고형물을 첨가하여 풍부한 유지성 맛을 갖는 제품을 형성시킬 수 있다. 조성물은 천연 또는 인공 구성요소들로 풍미를 더할 수 있다. 이러한 구성요소들은 조성물과 조합되어 실질적으로 균일한 풍미를 갖는 제품을 형성시킬 수 있거나 요구르트 조성물의 바닥 위의 과일과 같은 비-균질한 방식으로 존재할 수 있다. 풍미를 갖는 조성물의 비제한적인 예는 쵸콜렛, 딸기, 복숭아, 나무딸기, 바닐라, 바나나, 커피, 모카 및 이의 조합을 포함한다.
본 발명의 특정 구체예에서 사용되는 락토즈 수준을 낮추는 다른 비-효소적 방법은 전기투석, 이온교환공정 및 원심분리를 포함한다. 전기투석 공정은 막에 전류를 인가시킴을 포함하며, 이에 의해 락토즈는 이온-특이적 막을 이용하여 다른 우유 성분들로부터 분리된다. 유사하게는, 이온교환 공정은 다른 우유 성분들로부터 이러한 성분을 분리하기 위하여 락토즈에서 고유한 특정 전자 전하의 장점을 갖는다.
본 발명의 일 구체예에서, 전기투석, 이온교환 또는 원심분리의 공정들은 락토즈의 제거를 돕기 위하여 나노여과 단계 대신에 대체될 수 있다.
전기투석은 이온이 전위 구배의 영향하에서 하나의 용액으로부터 다른 용액으로 이온 투과성 막을 통해 이동되는 전기막 공정이다. 이온의 전기적 전하는 이들이 이온교환 폴리머로부터 제조된 막을 통해 이동될 수 있도록 한다. 두개의 단부 전극 간에 전압의 인가는 이를 위해 요구되는 포텐셜 장(potential field)을 발생시킨다. 전기투석에서 사용되는 막이 포지티브 또는 네가티브 전하를 갖는 이온을 선택적으로 이동시키고 반대 전하의 이온을 배제하는 능력을 갖기 때문에, 전해질의 유용한 농도, 제거, 또는 분리가 전기투석에 의해 달성될 수 있다.
이온교환은 용액으로부터의 이온 (전자를 잃거나 획득하고, 이에 따라 전기적 전하를 갖는 원자 또는 분자)이 정지상 고체입자에 결합된 유사하게 하전된 이온에 대해 교환되는 가역적 화학반응이다. 이러한 고체 이온교환 입자에는 천연의 무기 제올라이트 또는 합성적으로 생산된 유기 수지가 있다.
탈지유의 한외여과 동안 얻어진 탈지유 여과물은 대부분 락토즈, 물, 및 미네랄을 함유한다. 15℃에서 2500 kg m-3의 우유 미네랄 밀도와 비교하여 락토즈의 밀도는 1670 kg m-3이며, 1830 kg m-3의 차이는 우유와 우유 SNF 간의 밀도 차이(690 kg m-3) 보다 상당히 크다. UF 여과물로부터의 미네랄은 원심력 (5000 g 초과)에 의해 분리될 수 있다. 락토즈 및 물은 상청액을 형성하며, 미네랄은 펠렛(pellet)을 형성시킬 것이다. 펠렛은 락토즈-저감된 우유 조성물에 미네랄을 재도입하기 위해 탈지유의 농축된 UF 여과물에 재도입될 수 있다. 락토즈-물 상청액은 역삼투에 의해 농축된다. 이러한 공정에서 얻어진 여과물은 탈지유의 UF 여과물과 혼합되고, 이후 정용여과된다. 대안적으로, 락토즈-물 상청액으로부터 유도된 RO 여과물은 탈지유의 미네랄화된 UF 여과물을 요망되는 조성물과 배합하기 위해 사용된다.
본 발명의 일 구체예에서, 원심분리 단계는 탈지유의 UF 여과물로부터 락토즈를 분리하기 위하여 나노여과 단계 대신에 사용된다.
본 발명의 특정 구체예에서, 본 발명의 공정 단계는 한쪽 방향 방식으로 수행된다. 본 발명의 일 구체예는 우유 또는 분리된 성분들의 흐름이 단지 한번 제공된 막 여과 시스템을 통과하는 단일 통과 시스템을 제공한다. 본 발명의 대안적인 구체예는 특별한 막 여과 단계가 분획이 유도된 여과물 분획 모두 또는 일부가 막 유닛을 거쳐 통과시키는 다경로 시스템을 제공한다. 다경로 시스템은 단일 통과 시스템에 비해 하나 이상의 추가적인 분획 통로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 다경로 시스템은 분획이 유도되는 막 유닛을 거쳐 이미 분리된 성분, 예를 들어 잔류물 분획의 통로를 포함한다. 이러한 다경로 시스템의 목적은 다양한 분획들로부터 영양소의 효과적인 회수를 촉진시키기 위한 것이다. 본 발명의 다경로 시스템은 성분-분리 공정 동안에 분획들을 서로 혼합하지 않게 하기 위한 것이다. 또한, 다경로 시스템에서, 특정 막 유닛으로부터 유도된 분획은 이들이 본래 유도되는 동일한 막 유닛으로 통과된다.
본 발명의 방법에 의해 발생된 분획의 락타제 처리 동안에, 락토즈의 가수분해는 갈락토즈 및 글루코즈를 형성시킨다. 그러므로, 우유 조성물의 락타제로의 처리는 조성물에서 락토즈의 양을 감소시키고, 조성물의 단맛을 증가시킬 수 있다. 유제품에 대한 단맛의 측정을 제공하기 위하여, 객관적 스케일이 고안되었으며, 이에 의해 여러 당들은 표준물로서 수크로즈를 사용하여 단맛의 객곽적 수치를 정하여졌다. 예를 들어, 수크로즈 (설탕(table sugar))는 100 등급으로 등급이 매겨졌으며, 모든 다른 감미제들은 보다 크거나 (프룩토즈 = 110-180, 아스파르탐 = 18000) 보다 작게 (말토즈 = 40, 락토즈 = 20, 갈라고즈 = 35, 글루코즈 = 75) 등급이 매겨진다. 우유 중 30%의 락토즈의 가수분해 (우유는 대략 4.7% 락토즈를 가짐)는 0.3% (w/v)의 수크로즈에 상응하는 양으로 가소분해된 조성물의 단맛을 증가시킨다 [Mahoney, R. R., 1992, Advanced Dairy Chemistry, Vol. 3, p.108]. 유사하게는, 60%, 90% 및 100%의 우유 락토즈의 가수분해는 각각 0.6% (w/v), 0.9% (w/v) 및 1% (w/v)의 수크로즈에 상응하는 양으로 가수분해된 조성물의 단맛을 증가시킨다.
다양한 비-영양 성분들은 본 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 충전제, 착색제, 에멀젼화제, 지방의 공급원 (예를 들어, 식물성 오일) 등이 유용하다. 콜린, 타우린, L-카미틴 등을 포함하는, 다른 영양학적으로 가치가 있지만 비-필수적인 성분들이 첨가될 수 있다. 이러한 비-영양학적 및 비-필수적인 성분들의 조합이 고려된다.
다양한 기능식품 및 식물화학물질(phytochemicals)은 이들의 의도된 기능을 위하여 조성물에 도입될 수 있다. 더욱이, 조성물이 치즈, 유지, 카스타드 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다른 유제품에서 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
조성물은 소비 및 판매를 위해 박공지붕 모양의 종이 용기(gable-top carton), 플라스틱 용기, 유리 용기, 페이퍼 용기, 카드보드 용기 또는 금속 용기를 포함하는 어셈블리로 포장될 수 있다.
실시예
실시예 1
본 발명의 일 구체예에서, 생우유(raw milk)의 성분들을 하기와 같이 분리하였다. 우유 분리기 (CMRP618-HGV, Alfa Laval)를 이용하여 45℉ 미만의 온도에서 원심력에 의한 우유의 유지 및 탈지유로의 냉각용기 기계적 분리를 수행하였다. 본 발명의 공정은 바람직하게는 42℉ 이하의 온도에서 수행되었다. 공정 온도를 요망되는 온도로 유지시키기 위하여, 막여과 시스템과 연결된 다이버트 밸브(diverter valve)를 사용할 수 있다. 이러한 다이버트 밸브는, 생성물의 온도가 요망되는 최대 온도를 초과할 때 온도가 45℉를 초과하는 경우 생성물이 공급 탱크로 되돌아가도록 고안된다. 결론적으로, 생성물은 생성물 온도가 45℉ 미만이 될 때까지 순방향 흐름으로 진행되지 않을 것이다.
유지를 150℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉ 미만으로 냉각시키고, 냉장실(36℉)로 옮겼다. 유지를 분리한 후에, 탈지유를 초기에 한외여과 시스템으로 통과시켰다. 한외여과 시스템은 약 5000 내지 10,000 달톤의 분자 배제 범위를 갖는 막 필터를 사용하였다. UF 막 필터 (PTI)는 폴리설폰/폴리프로필렌 지지체를 가지며, 150 psi의 최대 압력 하중을 갖는다. 탈지유를 다경로(multi-pass) 한외여과로 3배 농축시켜 한외여과 잔류물 (UF 잔류물) 및 한외여과 여과물 (UF 여과물)을 형성시켰다. 한외여과 유닛의 밸런스 탱크(balance tank)의 자켓에 냉수를 순환시켜 잔류물의 온도를 45℉ 미만으로 유지시켰다.
UF 여과물을 나노여과 시스템으로 3배 내지 4배 농축시켜 락토즈-풍부 나노여과 잔류물 (NF 잔류물) 및 저락토즈(reduced-lactose) 나노여과 여과물 (NF 여과물)을 수득하였다. 나노여과 시스템은 약 100 내지 1000 달톤의 분자 배제 범위 및 600 psi의 최대 압력 하중을 갖는 막 필터 (Koch)를 사용하였다.
NF 잔류물을 146℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉로 냉각시키고, 냉장실 (36℉)로 옮겼다. NF 여과물을 약 100 내지 180 달톤의 분자 배제 범위를 갖는 막 필터를 이용한 역삼투 시스템을 이용하여 2배 내지 3배 농축하였다. RO 막 필터 (Osmonics)는 박막 복합체 폴리에스테르 물질로 제조된 것이고, 550 psi의 최대 압력 하중을 견딜 수 있다. 역삼투 잔류물 (RO 잔류물)을 146℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉ 미만으로 냉각시키고, 냉장실 (36℉)로 옮겼다. RO 여과물 (또는 낙농수(milk water)이라 칭함)을 하기에서 논의되는 바와 같이 앞으로 사용하기 위해 모아두었다.
UF 잔류물을 42℉에서 물, RO 여과물, NF 여과물과 혼합하고, 혼합물을 정용여과로 3배 농축시켜 정용여과된 잔류물 (DF 잔류물 I) 및 정용여과된 여과물 (DF 여과물 I)을 형성시켰다. 특정 경우에, UF 잔류물의 락토즈 함량의 추가로 감소시키기 위해 제 2 정용여과 단계를 사용하였다. 제 2 정용여과 단계에서, DF 잔류물 I을 42℉에서 물, RO 여과물 또는 NF 여과물과 혼합하여 재구성된 정용여과된 잔류물을 수득하였으며, 이후 정용여과로 2배 농축시켜 잔류물 (DF 잔류물 II) 및 여과물 (DF 여과물 II)을 형성시켰다. 이중 정영여과된 DF 잔류물 II을 146℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉ 미만으로 냉각시키고, 냉장실 (36℉)로 옮겼다. 정용여과 시스템은 약 1000 내지 10,000 달톤의 분자 배제 범위를 갖는 막 필터를 사용하였다.
모든 열처리된 분획을 42℉ 미만으로 냉각시키고, 배합된 우유 조성물의 제조에서 사용하기 위해 36℉에서 저장하였다.
실시예 2
본 발명의 다른 구체예에서, 생우유를 기계적 분리기로 탈지유와 유지로 분리하였다. 탈지유 분획을 상기에서 논의된 바와 같은 한외여과로 농축시켜 UF 잔류물 및 UF 여과물을 형성시켰다. UF 여과물을 상기에서 논의된 바와 같은 나노여과로 농축시켜 NF 여과물 및 NF 잔류물을 형성시켰다. NF 여과물의 일부를 146℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉ 미만으로 냉각시키고, 배합된 우유 조성물의 제조에서 사용하기 위해 36℉에서 저장하였다. NF 여과물의 다른 일부를 UF 잔류물과 혼합하고, 정용여과 시스템으로 농축시켜 DF 잔류물과 DF 여과물을 수득하였다. 본 발명의 특정 양태에서, 출발 물질, 즉 UF 잔류물 중에서의 락토즈를 추가로 감소시키기 위하여, 임의적인 제 2 DF 단계를 이용하였다.
실시예 3
본 발명의 일 구체예에서, 생우유를 탈지유와 유지로 분리하였다. 탈지유 분획을 상기에서 논의된 바와 같은 한외여과로 농축시켜 UF 잔류물 및 UF 여과물을 형성시켰다. UF 여과물을 상기에서 논의된 바와 같은 나노여과로 농축시켜 NF 여과물 및 NF 잔류물을 형성시켰다. NF 여과물의 일부를 146℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉ 미만으로 냉각시키고, 배합된 우유 조성물의 제조에서 사용하기 위해 36℉에서 저장하였다. NF 잔류물을 146℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉ 미만으로 냉각시키고, 냉장실 (36℉)로 옮겼다. NF 여과물의 나머지 일부를 역삼투 시스템을 이용하여 2배 내지 3배 농축시켰다. RO 잔류물을 146℉에서 30분 동안 열처리하고, 42℉ 미만으로 냉각시키고, 냉장실 (36℉)로 옮겼다. RO 여과물을 앞으로 사용하기 위해 모아두었다.
실시예 4
본 발명의 구체예는 UF/DF 잔류물 (DF 잔류물 I 또는 DF 잔류물 II), NF 잔류물 및 NF 여과물과 같은 하나 이상의 우유 성분들을 포함하는 배합된 우유 조성물을 제공한다. UF/DF 잔류물은 배합된 조성물에서 기본이 되는 중요한 성분이다. 이러한 성분은 최종 생성물에 대해 필수적인 단백질의 대부분을 함유한다. NF 잔류물 성분은 주로 최종 생성물의 미네랄 및 락토즈의 공급원이며, 또한 가장 바람직한 운반체(bearer)이다. RO 잔류물은 우유에 대한 식별 표준물로 생성물의 고체-무지방 분획을 표준화시키기 위해 필수적인 우유 미네랄/물의 중요 공급원이다.
본 발명의 특정 양태에서, 유지 (생우유로부터 분리됨)를 임의적으로 조성물에 첨가할 수 있다. 우유 성분들을 배합한 후에, 조성물을 146℉에서 30분 동안, 또는 165℉에서 16초 동안 저온살균하였다. 저온살균 후에, 조성물을 대략 45℉로 냉각시키고, 효소 락타제로 처리하였다. 락타제 처리후에, 최종 생성물을 통상적으로 사전 위생처리된 플라스틱 병에 넣고, 격리된 콘테이너로 운송될 때까지 저장을 위해 냉장실 (36℉)로 옮겼다. 본 발명의 대안적인 구체예에서, 조성물은 저온살균 전에 락타제 처리를 수행할 수 있다.
실시예 5
본 발명의 또다른 구체예는 UF/DF 잔류물 (DF 잔류물 I 또는 DF 잔류물 II), NH 잔류물 및 RO 잔류물과 같은 하나 이상의 우유 성분들을 포함하는 배합된 우유 조성물을 제공한다. 본 발명의 특정 양태에서, 유지 (생우유로부터 분리됨)를 임의적으로 조성물에 첨가할 수 있다. 우유 성분을 배합한 후에, 조성물을 146℉에서 30분 동안, 또는 165℉에서 16초 동안 저온살균하였다. 저온살균한 후에, 조성물을 대략 45℉로 냉각시키고, 효소 락타제로 처리하였다. 락타제 처리 후에, 최종 생성물을 통상적으로 사전 위생처리된 플라스틱 병에 넣고, 격리된 콘테이너로 운송될 때까지 저장을 위해 냉장실 (36℉)로 옮겼다. 본 발명의 대안적인 구체예에서, 조성물은 저온살균 전에 락타제 처리를 수행할 수 있다.
실시예 6
본 발명의 일 구체예는 UF/DF 잔류물 (DF 잔류물 I 또는 DF 잔류물 II), RO 잔류물 및 RO 여과물과 같은 하나 이상의 우유 성분들을 포함한 배합된 우유 조성물을 제공한다. 본 발명의 특정 양태에서, 유지 (생우유로부터 분리됨)를 임의적으로 조성물에 첨가할 수 있다. 우유 성분을 배합한 후에, 조성물을 146℉에서 30분 동안, 또는 162℉에서 16초 동안 저온살균하였다. 저온살균한 후에, 조성물을 대략 45℉로 냉각시키고, 효소 락타제로 처리하였다. 락타제 처리 후에, 락토즈의 전체 가수분해가 달성될 때까지 최종 생성물을 통상적으로 사전 위생처리된 플라스틱 병 또는 금속 탱크/용기에 넣고, 이후 저온살균 처리하였다. 저온살균된 생성물을 격리된 콘테이너 또는 소매용 포장으로 운송될 때까지 저장을 위해 냉장실 (36℉)로 옮겼다. 본 발명의 대안적인 구체예에서, 조성물은 저온살균 전에 락타제 처리를 수행할 수 있다.
실시예 7
본 발명의 또다른 구체예는 UF 잔류물, RO 잔류물 및 NF 여과물과 같은 하나 이상의 우유 성분들을 포함하는 배합된 우유 조성물을 제공한다. 본 발명의 특정 양태에서, 유지 (생우유로부터 분리됨)를 임의적으로 조성물에 첨가할 수 있다. 우유 성분을 배합한 후에, 조성물을 146℉에서 30분 동안, 또는 165℉에서 16초 동안 저온살균하였다. 저온살균한 후에, 조성물을 대략 45℉로 냉각시키고, 효소 락타제로 처리하였다. 락타제 처리 후에, 최종 생성물을 통상적으로 사전 위생처리된 플라스틱 병에 넣고, 격리된 콘테이너로 운송될 때까지 저장을 위해 냉장실 (36℉)로 옮겼다. 본 발명의 대안적인 구체예에서, 조성물은 저온살균 전에 락타제 처리를 수행할 수 있다.
실시예 8
하기 표 1은 생우유 및 본 발명의 방법에 의해 얻어진 우유 성분에 대한 조성 프로필을 나타낸 것이다. 표 1에 기재된 숫자는 여러번의 시도에 대한 결과를 나타낸 것이다.
표 1
Figure pat00001
실시예 9
생전유(raw whole milk) 및 생전유로부터 본 발명의 방법을 이용하여 얻어진 성분들의 조성 프로필을 하기 표 2에 요약하였다. 본 예에서, 전유는 우유 성분들의 분리 전에 유지를 제거하기 위한 분리 단계로 처리되지 않았다.
표 2
Figure pat00002
실시예 10
탈지유 및 탈지유로부터 본 발명의 방법을 이용하여 얻어진 성분들의 조성 프로필을 하기 표 3에 요약하였다. 본 예에서, 전유는 우유 성분들의 분리 전에 유지를 제거하기 위한 분리 단계로 처리되지 않았다.
표 3
Figure pat00003
실시예 11
하기 표 4는 실시예 5에서 논의된 바와 같이 제조된 대략 5% 단백질을 갖는 배합된 조성물의 조성 프로필을 나타낸 것이다. UF-DF 잔류물은 UF 단계 및 하나 이상의 DF 단계를 통과시킨 우유의 잔류물 분획을 나타낸 것이다.
표 4
Figure pat00004
실시예 12
하기 표 5는 실시예 5에 논의된 바와 같이 제조된 대략 5.7% 단백질을 갖는 배합된 조성물의 조성 프로필을 나타낸 것이다.
표 5
Figure pat00005
실시예 13
하기 표 6은 4% 단백질, 무지방 (탈지), 낮은 함량의 탄수화물의 배합 조성물의 제조에서 사용된 우유 성분의 양을 나타낸 것이다.
표 6
Figure pat00006
실시예 14
하기 표 7은 4% 단백질, 저지방, 낮은 함량의 탄수화물의 배합 조성물의 제조에서 사용된 우유 성분의 양을 나타낸 것이다.
표 7
Figure pat00007
실시예 15
하기 표 8은 4% 단백질, 완전 지방, 낮은 함량의 탄수화물의 배합 조성물의 제조에서 사용된 우유 성분의 양을 나타낸 것이다.
표 8
Figure pat00008
실시예 16
하기 표 9는 4.5% 단백질, 무지방, 낮은 함량의 탄수화물의 배합 조성물의 제조에서 사용된 우유 성분의 양을 나타낸 것이다.
표 9
Figure pat00009
실시예 17
하기 표 10은 4.5% 단백질, 저지방, 낮은 함량의 탄수화물의 배합 조성물의 제조에서 사용된 우유 성분의 양을 나타낸 것이다.
표 10
Figure pat00010
실시예 18
표 11은 4.5% 단백질, 완전 지방, 낮은 함량의 탄수화물의 배합 조성물의 제조에서 사용된 우유 성분의 양을 나타낸 것이다.
표 11
Figure pat00011
실시예 19
표 12는 8% 단백질, 무지방, 낮은 함량의 탄수화물의 배합 조성물의 제조에서 사용된 우유 성분의 양을 나타낸 것이다.
표 12
Figure pat00012
실시예 20
효소 처리 전 최종 생성물 중에서의 성분들의 범위는 통상적으로, 3.5 내지 12.0% 단백질, 0.1 내지 5.0% 락토즈, 0.6 내지 1.1% 미네랄, 0.2 내지 0.8% 칼슘 및 0 (무지방) 내지 4% (완전 지방) 유지방이다. 생성물의 락타제 처리 후에, 생성물에서의 락토즈의 양은 현저하게 감소되었다. 본 발명의 특정 구체예에서, 효소-처리된 생성물에서의 락토즈의 양은 0으로 감소되었다.
하기 표 13은 본 발명의 분리된 우유 성분들을 사용하여 제조된 대표적인 DESIGNER™ 조성물을 나타낸 것이다.
표 13
Figure pat00013
본 발명의 분리된 성분들로부터 제조될 수 있는 추가적인 대표적 조성물은 하기에 기재되어 있다.
62%의 탈지유의 재-여과된 UF 잔류물, 4.75% 유지, 4.66% 락토즈 농축물 (NF 잔류물), 및 29% RO 잔류물을 조합하여 제조된, 2.0% 유지방, 6.2% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.8% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
62%의 탈지유의 재-여과된 UF 잔류물, 4.66% 락토즈 농축물 (NF 잔류물) 및 33.34% RO 잔류물을 조합하여 제조된, 0.2% 유지방, 6.2% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.8% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
62%의 탈지유의 재-여과된 UF 잔류물, 4.66% 락토즈 농축물 (NF 잔류물), 및 33.34% UF 탈지유 여과물로부터 제조된 NF 여과물을 조합하여 제조된, 0.2% 유지방, 6.25% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.8% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
62%의 탈지유의 재-여과된 UF 잔류물, 4.75% 유지, 4.66% 락토즈 농축물 (NF 잔류물), 및 29% UF 탈지유 여과물로부터 제조된 NF 여과물을 조합하여 제조된, 2.0% 유지방, 6.25% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.8% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
33.5%의 탈지유의 UF 잔류물 (6배 농축됨) 및 66.5%의 UF 탈지유 여과물의 NF-여과물을 조합하여 제조된, 0.2% 유지방, 6.2% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.6% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
33.5%의 탈지유의 UF 잔류물 (6배 농축됨), 4.75% 유지 및 61.75% UF-탈지유 여과물의 NF 여과물을 조합하여 제조된, 2.0% 유지방, 6.2% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.6% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
33.5%의 탈지유의 UF 잔류물 (6배 농축됨), 및 66.5% UF 탈지유 여과물의 나노여과 여과물의 RO-잔류물을 조합하여 제조된, 0.2% 유지방, 6.2% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.6% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
33.5%의 탈지유의 UF 잔류물 (6배 농축됨), 4.75% 유지 및 61.75% UF 탈지유 여과물의 나노여과 여과물의 RO-잔류물을 조합하여 제조된, 2.0% 유지방, 6.2% 단백질, 0.75% 미네랄 및 1.6% 락토즈로 이루어진 우유 조성물.
배합된 우유 조성물의 단맛을 증가시키기 위하여, 조성물을 락타제 효소로 처리하였다. 락타제로의 처리로 조성물에서 락토즈를 가수분해시켜 갈락토즈 및 글루코즈를 형성시킨다. 가수분해의 결과로서, 처리된 생성물의 단맛은 처리되지 않은 생성물의 단맛 보다 큰데, 이는 처리된 생성물에 글루코즈가 존재하기 때문이다. 예를 들어, UF 잔류물 (대략 5% 락토즈를 지님) 중 락토즈의 100% 가수분해는 1.0% (w/v)의 수크로즈에 상당하는 처리된 생성물의 단맛 증가를 초래한다. 유사하게는, 본래 존재하는 락토즈의 30%, 60% 및 90%의 가수분해는 각각 0.3%, 0.6% 및 0.9% (w/v) 수크로즈를 첨가하는 것과 동일하다 [참조, Advanced Dairy Chemistry, Vol. 3, p.108, by R.R. Mahoney, Chapman & Hall, 2d ed.].
단맛의 수준과 공지된 수크로즈의 양을 서로 관련시키는 단맛 측정을 위한 보편적인 스케일이 개발되었다. 예를 들어, 2% 수크로즈 샘플은 "2"의 단맛 수치를 갖는 것으로서 표시된다. 유사하게는, 5% 수크로즈 샘플은 "5"의 단맛 수치를 갖는 것으로서 표시되며, 10% 수크로즈 샘플은 "10"의 단맛 수치를 갖는 것으로서 표시되며, 15% 수크로즈 샘플은 "15"의 단맛 수치를 갖는 것으로서 표시된다.
샘플 단맛의 평가에서 사용되는 하나의 방법은 크기 추정 과정(magnitude estimation procedure)이다. 이러한 과정에서, 샘플은 표준 수크로즈 용액과 비교하여 단맛에 대해 평가된다 [참조, J. of Dairy Science, VoI 61 (1978), p 542]. 시험자는 먼저 대조군 수크로즈 용액의 맛을 본다. 샘플들 사이에 물로 세정한 후에, 시험자는 시험 샘플의 맛을 본다. 각 시험자는 이후, 샘플이 대조군 수크로즈 용액에 비해 더욱 단맛이 나는지 보다 덜 단맛이 나는지의 여부를 지시함으로써 대조군 수크로즈 용액에 대한 샘플의 단맛 세기를 추정한다. 추가적인 수크로즈 대조군 용액이 이용가능한 경우, 시험자는 제 1 수크로즈 대조군 용액와 동일한 방식으로 추가적인 수크로즈 대조군 용액으로 크기 추정 과정을 수행할 수 있다.
본 발명에 기재된 바와 같은 우유 성분 분리(fractionation)의 공정은 연속 온-라인 공정이다. 임의의 제공된 시간에, 본 발명의 분리 공정으로부터 유도되고 본 발명의 조성물의 제조에서 사용되는 우유 성분들은 초기에 분리 시스템에 들어가는 동일한 배치의 우유로부터 얻어진다.
본 발명이 특정한 바람직한 구체예들을 갖지만, 여러 변형예 및 개질예가 본 발명을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있으며, 이러한 모든 변형예 및 개질예가 본 발명의 실제 사상 및 범위내에 속하도록 의도된다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (11)

  1. 우유 조성물(dairy composition)을 제조하는 방법으로서,
    (a) 우유를 여과 장치로 한쪽 방향 흐름(unidirectional flow)으로 통과시킴으로써, 45℉ 이하의 온도에서,
    ● 한외여과 여과물 분획(ultrafiltration permeate fraction) 및 한외여과 잔류물 분획(ultrafiltration retentate fraction)을 형성시키기 위해 우유를 한외여과(ultrafiltration)로 처리하고,
    ● 나노여과 여과물 분획 및 나노여과 잔류물 분획을 형성시키기 위해 한외여과 여과물을 나노여과(nanofiltration)로 처리하고,
    ● 정용여과 여과물 분획 및 정용여과 잔류물 분획을 형성시키기 위해 한외여과 잔류물을 정용여과(diafiltration)로 처리하는 것을 포함하는, 여과들을 수행하는 단계;
    (b) 하나 이상의 여과물 분획 및 잔류물 분획을 혼합하여 혼합물을 형성시키고 혼합물을 165℉에서 16초 동안 열처리하는 단계,
    (c) 혼합물을 42℉ 아래로 냉각시키는 단계; 및
    (d) 혼합물을 42℉ 내지 45℉에서 6 내지 10시간 동안 락타제 효소로 처리하여 0.1 내지 1.0% 락토즈를 포함하는 우유 조성물을 형성시키는 단계를 포함하며,
    상기 우유 조성물이 0.1 내지 1.0%의 락토즈 함량, 및 4.0% 이상의 단백질 함량을 갖는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 우유가, 한외여과 단계 이전에, 탈지유 및 유지로 분리되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 탈지유가 한외여과 단계로 처리되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 한외여과 잔류물 분획이, 정용여과 단계 이전에, 물과 혼합되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 한외여과 잔류물 분획이, 정용여과 단계 이전에, 나노여과 여과물 분획과 혼합되는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 하나 이상의 여과물 분획 및 잔류물 분획으로 이루어진 혼합물이 유지를 추가로 포함하는 방법.
  7. 우유 조성물을 제조하는 방법으로서,
    (a) 우유를 여과 장치로 한쪽 방향 흐름으로 통과시킴으로써, 45℉ 이하의 온도에서
    ● 한외여과 여과물 분획 및 한외여과 잔류물 분획을 형성시키기 위해 우유를 한외여과로 처리하고,
    ● 나노여과 여과물 분획 및 나노여과 잔류물 분획을 형성시키기 위해 한외여과 여과물을 나노여과로 처리하고,
    ● 역삼투 여과물 분획 및 역삼투 잔류물 분획을 형성시키기 위해 나노여과 여과물을 역삼투로 처리하는 것을 포함하는, 여과들을 수행하는 단계;
    (b) 하나 이상의 여과물 분획 및 잔류물 분획을 혼합하여 혼합물을 형성시키는 단계;
    (c) 165℉에서 16초 동안 혼합물을 열처리하는 단계;
    (d) 혼합물을 42℉ 아래로 냉각시키는 단계; 및
    (e) 혼합물을 42℉ 내지 45℉에서 6 내지 10시간 동안 락타제 효소로 처리하여 0.1 내지 10% 락토즈를 포함하는 우유 조성물을 형성시키는 단계를 포함하며,
    상기 우유 조성물이 0.1 내지 1.0%의 락토즈 함량, 및 4.0% 이상의 단백질 함량을 갖는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 우유가, 한외여과 단계 이전에, 탈지유 및 유지로 분리되는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 탈지유가 한외여과 단계로 처리되는 방법.
  10. 제7항에 있어서, 한외여과 잔류물 분획이, 정용여과 단계 이전에, 물과 혼합되는 방법.
  11. 제7항에 있어서, 한외여과 잔류물 분획이, 정용여과 단계 이전에, 역삼투 여과물 분획과 혼합되는 방법.
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