PROCESO Y PRODUCTO LÁCTEO
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a productos lácteos estables que tienen un pH abajo de 4.6 y a métodos de fabricación de los mismos . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las bebidas carbonatadas más populares típicamente tienen una acidez, o pH, de entre 3.0 y 4.0 para dar al consumidor un nivel de astringencia placentero. Los valores de pH menores de 3.0 en las bebidas se considera por mucho que son excesivamente astringentes y no son preferidos. El dióxido de carbono es agregado a la bebida a una presión que corresponde al menos a 1.5 volúmenes del gas por volumen de la bebida para proporcionar al consumidor la astringencia requerida que se puede disfrutar en la boca. Estos productos de bebidas son conocidos ampliamente como bebidas carbonatadas . Es progresivamente deseable fortificar las bebidas carbonatadas con proteínas para proporcionar una bebida con una nutrición más balanceada. Las proteínas de la leche son reconocidas ampliamente como unas que ofrecen una buena nutrición. Las proteínas de la leche, particularmente la caseína, agregadas directamente a la bebida carbonatada, son Ref,176328
inestables en el intervalo de pH de 3 - 4 y tienden a precipitarse o sedimentarse hasta el fondo del recipiente a causa de que el pH está cercano al punto isoeléctrico de la caseína. Los sedimentos no son agradables para el consumidor y pueden conducir al desperdicio de proteína valiosa. La estabilidad de la caseína, y por lo tanto de la proteína de la leche, en una bebida carbonatada, dependen de la interacción de muchos factores . El arte no ofrece una buena guía acerca de lo que trabajará y de lo que producirá una bebida carbonatada fortificada con leche que será disfrutada por los consumidores . Una característica de la manufactura a gran escala de las bebidas carbonatadas es que las fábricas frecuentemente son utilizadas como negocios de franquicia que no están equipados con instalaciones de procesamiento y manejo de la leche. El manejo y procesamiento de la mayoría de las corrientes de la leche o de productos lácteos podrían conducir a una inversión significativa para un embotellador de bebidas carbonatadas . El riesgo de la higiene para un embotellador de bebidas carbonatadas podría ser considerable a causa de que ellos generalmente no tienen experiencia en manejar materiales en almacenamiento que son perecederos tales como la leche. El arte enseña varios métodos de intentar superar los problemas de preparación de bebidas carbonatadas exitosas
que contengan varias cantidades de leche, o la proteína de la leche. Ah ed en US 4,804,552 y en US 4,919,960 sugiere que el calentamiento de la leche o bebida previo al embotellado y la carbonatación conducirá a - una bebida de la leche carbonatada, estable. La pasteurización se reivindicó que va a ser suficiente. No existe enseñanza de la preparación inicial de un concentrado estable. Ino et al. (US 3,800,052) enseña una solución de azúcar-leche acidificada a pH 3.5 - 3.7 y calentada a 60 °C durante 20 minutos, que es estable. Yasumatsu (US 4,194,019) enseña que una bebida de la leche carbonatada, estable, puede ser preparada por el tratamiento de una leche acidificada + jarabe de azúcar con un tratamiento extensivo con calor de 125 - 160 °C durante un período que depende de la temperatura seleccionada. Otro método', reportado que proporciona estabilidad a una bebida de la leche carbonatada, es revelado por Efstathiou, Dechaine & Zoss (US 4,676,988). En este proceso se utiliza el intercambio iónico para remover los aniones y cationes de la leche. Otro método para estabilizar las bebidas de la leche carbonatada es utilizar un hidrocoloide o polisacárido adecuado tal como la pectina o la carrageenina (Rimmler & Sas, DE 19,735,385; Mahmoud, NL 7,809,568; Lam & Petitfour, EP 1,150,573; Kelly, GB2398473).
Un método adicional es reemplazar una proporción de la caseína problemática con proteínas solubles tales como las proteínas del suero (Scibelli, US 4,200,662). Un método alternativo es superar la sedimentación del material insoluble por la dispersión de las partículas que sean lo suficientemente finas de modo que resistan la sedimentación (Yang, US 5,648,112). Otro proceso es fermentar la leche para producir un yogur para beber que pueda ser combinado con jugos o pulpa de fruta y subsiguientemente carbonatado (Meiji Milk Products, JP 1,022,861; Hao, CN 1,061,512; Evers , EP0117011) . Clark & Clark enseñan una bebida de la leche, carbonatada, fortificada con varios nutrientes (US
6,403,129) . Sin embargo, este es un producto cerca de la neutralidad que no encuentra los problemas enfrentados por la acidez típica de las bebidas ' carbonatadas aún cuando un intervalo de pH de aproximadamente 4.0 hasta aproximadamente
7.0 es reivindicado. Este proceso también enseña la preparación de una mezcla seca de los ingredientes, que puede ser reconstituida subsiguientemente con agua, carbonatada y empacada. No se enseña un medio de preparación de un concentrado líquido estable para el almacenamiento y embarque y no se enseña como obtener una bebida carbonatada de buen sabor en el intervalo de pH de 3.0 - 4.0 deseado. En las solicitudes US 200201 14872 y US 20020182296
de Kaplan, se reivindica un proceso para preparar una bebida de leche carbonatada tratada con UHT. Un intervalo de pH de 3.8 y 5.7 es reivindicado aunque no se conocen medidas para resolver la inestabilidad de la proteína. En GB1480902, se señala que una bebida carbonatada que contiene tan poco como 4 - 12 % p/p de leche (0.12 - 0.4 % de proteína) produce una "nata espumosa estable" . En consecuencia, es un objeto de la presente invención producir un producto lácteo estable que contenga una fuente de caseína a un intervalo de pH abajo del punto isoeléctrico de la caseína y/o proporcione al público una elección útil . BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la invención comprende un método de fabricación de un producto lácteo, el método comprende : (a) combinar una fuente de caseína, al menos un azúcar y monoestearato de glicerol (GMS por sus siglas en inglés), para formar un producto intermedio; y (b) reducir el pH del producto intermedio hasta abaj o de 4.6. Preferentemente, el producto lácteo contiene entre 0.1 % p/p y 10 % p/p de caseína, más preferentemente entre 0.2 % p/p y 5 % p/p de caseína. El producto lácteo puede ser una bebida que contenga
la proteína de la leche. Alternativamente, el producto lácteo es un ingrediente de la bebida, por ejemplo un concentrado o un jarabe. El ingrediente de la bebida puede ser utilizado subsiguientemente para preparar una bebida que contenga la proteína de la leche. Preferentemente, el azúcar es seleccionado de al menos uno de sucrosa, fructosa, jarabe de maíz, jarabe invertido y glucosa. Preferentemente, el GMS es agregado a la fuente de caseína después que el azúcar ha sido agregado a la leche. El nivel preferido de adición del monoestearato de glicerol a la fuente de caseína es de hasta 0.05 % p/p, más preferentemente desde 0.01 % p/p hasta 0.5 % p/p, más preferentemente 0.1 % p/p hasta 0.5 % p/p. El nivel preferido de adición del azúcar a la fuente de caseína es desde 0.5:1 de azúcar .-caseína hasta 25:1 de azúcar con respecto a la caseína, más preferentemente 1:1 de azúcar : caseína hasta 20:1 de azúcar con respecto a la caseína, aún más preferentemente 2:1 de azúcar : caseína hasta 15:1 de azúcar con respecto a la caseína. Alternativamente, el GMS puede ser agregado a la fuente de caseína antes de la adición del azúcar. Alternativamente, el GMS y el azúcar son agregados a la fuente de caseína al mismo tiempo. Preferentemente, la fuente de caseína es seleccionada de al menos uno de la leche entera, leche
descremada, concentrado de leche descremada, polvo de leche descremada, el material retenido de la leche descremada, leche concentrada, la leche cortada, la substancia retenida de la leche ultrafiltrada, el concentrado de las proteínas de la leche agotada en calcio, la leche con contenido bajo de grasa, y el concentrado de la proteína de la leche con bajo contenido de grasa. Preferentemente, el nivel de grasa en la fuente de caseína es menor que 10 % de la cantidad de caseína en la fuente de caseína, preferentemente menor que 5 %, aún más preferentemente menor que 1 %. Las versiones secas de la fuente de caseína pueden ser reconstituidas con un solvente potable antes de su uso de acuerdo con los métodos de la presente invención. El producto intermedio es una mezcla de una fuente de caseína, un azúcar y GMS que está preferentemente en una forma concentrada. Más preferentemente, el producto intermedio es un líquido que a temperatura ambiente es estable contra el deterioro microbiológico durante un período de al menos un mes . Preferentemente, el pH del producto intermedio es reducido a entre un pH de 3.0 y 4.0. Preferentemente, el pH es reducido a entre 3.0 y 3.8. Preferentemente, el pH es reducido a entre 3.0 y 3.7. Preferentemente el pH del producto intermedio es reducido por la adición de un ácido . Preferentemente el ácido
es un ácido polivalente. Los ácidos polivalentes preferidos para su uso en la presente invención pueden ser seleccionados del ácido cítrico, ácido fosfórico, ácido málico y ácido tartárico. Aún más preferentemente, el ácido polivalente es seleccionado del ácido cítrico, ácido fosfórico y una combinación de los mismos. En un aspecto adicional de la invención, el producto lácteo es carbonatado subsiguientemente. La carbonatación incluye cualquier gas de grado alimenticio capaz de producir efervescencia en una bebida. Preferentemente el nivel de carbonatación está entre 0.1 volúmenes de C02/volumen de la bebida y 5 volúmenes de C02/volumen de la bebida. Preferentemente, la bebida de la leche carbonatada incluye ingredientes opcionales tales como agua, jugo, saborizantes, endulzantes, colorantes, conservadores y un gas . En otro aspecto, la presente invención proporciona un producto lácteo producido por un método de la presente invención. En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un producto lácteo que tiene un pH abajo de 4.6, que comprende una fuente de caseína, al menos un azúcar, y GMS. Modalidad Preferida Una corriente de la leche, que aproximadamente contiene 5 % de proteína y menos de aproximadamente 0 .5 % de grasa, es calentada hasta aproximadamente 50 °C para reducir la viscosidad y se agrega el azúcar . El azúcar puede ser substancialmente sucrosa, o fructosa, o glucosa o una mezcla
y puede estar en la forma de un jarabe o una mezcla de jarabe y cristales. El azúcar es agregado para obtener una solución concentrada que tiene un contenido de sólidos de al menos 40 %, preferentemente de al menos 50 % y más preferentemente de al menos 55 % p/p. Mientras que la solución está caliente, se agrega GMS y se dispersa en el producto intermedio. La cantidad de GMS agregado es de aproximadamente 0.4 % p/p del producto intermedio . La leche intermedia es enfriada hasta menos de aproximadamente 20 °C y el ácido es agregado con agitación. Preferentemente el ácido es el ácido fosfórico diluido aproximadamente 1:1 p/p con agua. El pH del producto lácteo es de aproximadamente 3.1. El producto lácteo es mantenido en un recipiente de almacenamiento adecuado en donde el mismo puede ser almacenado y transportado a temperatura ambiente con estabilidad microbiológica. Los recipientes preferidos son el acero inoxidable o el plástico. El producto lácteo puede ser drenado desde el recipiente cuando se desee, se agregan agua, agua carbonatada, saborizantes, colorantes, estabilizadores o conservadores (tales como sorbato de potasio y/o benzoato de sodio) cuando sea requerido, y una vez que se mezclaron totalmente y se ajustó la temperatura, se transfieren a una instalación de embotellado. El dióxido de carbono adicional o un gas de grado alimenticio capaz de producir efervescencia,
puede ser agregado durante el proceso de llenado de la botella para proporcionar una bebida de la leche carbonatada. La bebida contiene preferentemente de manera aproximada 2 volúmenes de gas por volumen de la bebida con un pH de aproximadamente 3.7. Los niveles de gas agregados a las corrientes de agua o de la bebida y en la cabeza de relleno del aparato embotellador y las temperaturas de las corrientes pueden ser ajustadas a valores convenientes de acuerdo con los valores conocidos en el arte de la preparación de bebidas carbonatadas . Una vez que las botellas son llenadas, las mismas pueden ser tapadas, empacadas y quedan disponibles para la distribución por medio de las cadenas de suministro de las bebidas normales . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Una modalidad preferida de la presente invención será descrita ahora con referencia a las figuras de las representaciones esquemáticas que se anexan, en las cuales : la figura 1 muestra un diagrama esquemático del proceso de una modalidad preferida de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ejemplos Los siguientes ejemplos ilustran adicionalmente la práctica de la invención.
El GMS ayuda a la estabilidad del jarabe y controla la espuma
La leche condensada endulzada (que consiste de una solución de leche y azúcar, que contiene aproximadamente 60 % de sólidos) , es un producto conocido desde hace tiempo por su estabilidad y porque mantiene la calidad a temperatura ambiente, en donde el producto envasado puede ser mantenido por el consumidor durante años sin deterioro. La leche condensada, endulzada, puede ser útil para un embotellador de
CSD como un concentrado del jarabe en donde el ácido, el saborizante, el agua carbonatada y otros ingredientes son agregados previo a, o durante el proceso de embotellado.
Además, se ha encontrado que el concentrado de la leche fortificada con azúcar tiende a formar espuma durante el contacto con el agua carbonatada. Aunque este concentrado puede ser utilizado como un concentrado pre-preparado por un embotellador, puede no ser preferido a menos que la formación de la espuma pueda ser controlada. El riesgo del deterioro podría ser reducido adicionalmente si el jarabe concentrado fuera capaz de ser pre-acidificado. También podría ser más conveniente para el embotellador a causa de que un ingrediente menos podría simplificar la formulación de la bebida final en la instalación embotelladora. Se llevó a cabo un experimento para averiguar la estabilidad en condiciones acidas y la tendencia a la formación de espuma. Se prepararon los concentrados de acuerdo con las recetas en la tabla 1.
Tabla 1. Formulación de concentrados de jarabe
El polvo de la leche descremada (SSMP de contenido calórico bajo, Fonterra Co-operative Group Ltd, Auckland) y la sucrosa (azúcar Chelsea ÍA, New Zealand Sugar Co., Auckland) fueron mezclados conjuntamente y dispersados con agua del grifo caliente. Después de hidrotratamiento durante al menos 20 minutos, las mezclas fueron calentadas a 75 °C y se mezclan con un mezclador de cizallamiento elevado Ultra-turrax mientras que se agrega el GMS (monoestearato de glicerol Admul MG 42-04K [Quest Ltd.]) . Una vez que se mezclaron totalmente, los jarabes fueron enfriados a 10 °C y con mezclado continuo utilizando un agitador Heidolph RZR1 (Heidolph, Kehlei , Alemania) se agregaron aproximadamente 25 ml de ácido fosfórico al 50 % para dar un pH de 3.2. El siguiente día, se tomaron 610 g de cada jarabe y se llevaron hasta 5000 g con agua carbonatada (saturada) a 5 °C
(suministrada desde un carbonatador Lancer Turbo-carb,
Lancer, San Antonio, Texas) y se embotellaron. El mezclado del agua carbonatada con los jarabes de control y el aditivo
(1) condujeron a la formación excesiva de espuma y estos jarabes fueron considerados inaceptables. Sorprendentemente, la adición del agua carbonatada al jarabe con el aditivo (2) condujo a una cantidad significativamente menor de espuma y fue considerado aceptable. Los jarabes fueron almacenados a temperatura ambiente durante aproximadamente tres a cuatro meses, después de lo cual se observaron su estabilidad y su calidad. Los resultados son mostrados en la tabla 2. Tabla 2. Características de los concentrados del jarabe
Sorprendentemente, la adición de GMS (0.4 %) previo a la adición del ácido tuvo un efecto benéfico sobre tanto la estabilidad del ácido del concentrado del jarabe como sobre la característica de que la solución sea propensa a formar espuma . El MPC reduce el requerimiento de ácido y mejora el sabor La acidez (como se mide cuantitativamente por el pH) no define completamente la sensación del sabor como se
describe por el atributo de ácido/astringente. En consecuencia, si se desea lograr el pH objetivo de la bebida (3.6) mientras que se incrementa el deseo del consumidor de reducir la astringencia de la bebida. Se preparó una gama de bebidas con la misma concentración de proteína (0.7 %) utilizando las recetas mostradas en la tabla 3. Los concentrados de la proteína de la leche (MPCs por sus siglas en inglés) ALAPRO® fueron obtenidos de Fonterra Co-operative Group Limited, Auckland. Tabla 3. Formulación de bebidas
El concentrado del jarabe fue preparado inicialmente por la disolución de los ingredientes secos en agua del grifo caliente. Después del hidrotratamiento, las mezclas fueron calentadas a 75 °C y se mezclaron con el mezclador de cizallamiento elevado Ultra-turrax. Las mezclas fueron enfriadas a aproximadamente 20 °C y se agregó el ácido
fosfórico a un agitador Heidolph. Los jarabes fueron mantenidos en un refrigerador toda la noche a aproximadamente 5 °C. El siguiente día, los jarabes fueron diluidos con agua hasta 40 kg y se embotellaron en botellas de PET utilizando un carbonatador Armfield FT102-A Carbo-fill (Armfield Ltd. , Ringwood, Hampshire, Inglaterra) a una temperatura de llenado de 14.5 °C y a una presión de C02 de 1.5 barias. Esto proporcionó bebidas con aproximadamente 0.7 % de proteína de la leche con aproximadamente 2.5 volúmenes de dióxido de carbono. Los valores de pH de la receta se muestran en la tabla 4. Tabla 4. Acidez (pH) de los concentrados de jarabe y las bebidas
Sorprendentemente, a pesar de tener las mismas concentraciones de proteína, la cantidad de ácido en las bebidas, requerida para lograr el pH deseado (aproximadamente 3.6) fue reducida considerablemente con el uso de MPC de alto contenido de proteína como la fuente de la proteína de la leche. Este descubrimiento mejoró la atracción del consumidor del concepto de la bebida para la preparación de CSD fortificados con la proteína de la leche. Las botellas de la bebida fueron almacenadas a temperatura ambiente durante siete meses, después de lo cual se probaron las mismas. Todas estuvieron libres de sabores no
deseados y fueron aceptables como una base no sáborizada para las bebidas de CSD. La bebida de SMP fue descrita como "acida" con las substancias almacenadas de MPC de contenido elevado de proteína menos astringentes y descritas como bebidas a base de CSD muy agradables. Los tratamientos de temperatura elevada no fueron requeridos para lograr una bebida estable. La calidad microbiológica de las bebidas fue probada durante el embotellado y después de siete meses de almacenamiento. Los resultados son mostrados en la tabla 5. Tabla 5. Estabilidad microbiológica de las bebidas
La condición microbiológica de las muestras fue buena y los conteos tendieron a declinar con el tiempo de almacenamiento. No se requirieron tratamientos de temperatura elevada para obtener una condición microbiológica estable en la bebida embotellada. Bebida de MPC modificada con un mineral Un MPC modificado con un mineral ( calcio reemplazado con sodio ) [ALAPRO® 4861] fue comparado con el MPC estándar
correspondiente (ambos de aproximadamente 85 % de proteína) . Los jarabes y las bebidas carbonatadas fueron preparadas de acuerdo con el procedimiento anterior para ALAPRO® MPC85. Después de cinco meses de almacenamiento a temperatura ambiente, las muestras de la bebida fueron examinadas y muestreadas. El MPC85 estándar tuvo un sedimento ligero pero aceptable comparado con la bebida de MPC 4861 la cual tuvo un sedimiento despreciable. Ambas tuvieron un sabor agradable y muy aceptable. Los ejemplos anteriores son ilustraciones de la práctica de la invención. Se apreciará por aquellos expertos en el arte que la invención puede ser llevada a cabo con numerosas modificaciones y variaciones. Por ejemplo, se puede utilizar una fuente diferente de caseína o de azúcar. De manera semejante, entre las muchas variaciones, se pueden utilizar diferentes concentraciones y valores de pH. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.