NO142883B - Fremgangsmaate ved fremstilling av en fettemulsjon av typen vann-i-olje med lav kaloriverdi og hoeyt proteininnhold - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av en fettemulsjon av typen vann-i-olje med lav kaloriverdi og høyt proteininnhold hvorved det adskilt fremstilles en proteinholdig vannfase og en av oljer og/eller fett sammensatt fettfase, hvoretter vannfasen emulgeres i fettfasen under dannelse av en stabil vann-i-olje-emul-.

sjon.

Det er tidligere kjent fra en rekke ulike metoder å fremstille lavkalorimargarin med hoyt proteininnhold slik som en vann-i-ol je-emuls jon. Ved de således kjente metodene omfatter fremstillingen av vannfasen en utfelling av proteiner fra melkeproduktene og for dette formål har man hittil anvendt sure eller surnede produkter der pH-verdien velges til å ligge et sted mellom 2,0 og 4,7 og under alle omstendigheter ikke å overskri-de ca. 5,0.

Denne metoden for fremstilling av vannfasen på grunnlag av sure eller surnede melkeprodukter innebærer flere ulemper. Gjennom syrefelling av proteiner oppnår man en temmelig god utfelling av kaseinet, men derimot får man en meget begrenset utfelling av det verdifulle myseproteinet. Normalt regner man med å

kunne utvinne hoyst en tredjedel av myseproteinet, mens man er nodt til å 1^ de resterende to tredjedelene av myseprotei-

net gå bort som biprodukt.

Ved den lave pH-verdien av melkeproduktene som anses som nodvendig for å felle ut kaseinet, oppnår man et forholdsvis surt sluttprodukt som bidrar til en oket oksydasjonshastighet hos den fremstilte fettemulsjonen, noe som i praksis innebærer en begrenset lagring og holdbarhetstid hos produktene.

Det er kjent at kasein har lavere næringsverdi enn den blanding av kasein og myseprotein som utgjør melkens totalprotein, og det innebærer derfor en vesentlig ulempe å gjennom fremstillingsmetoden med sure eller surnede melkeprodukter ikke å kunne kom-me i besittelse av en storre andel av det verdifulle myseproteinet enn det som tidligere var mulig. Videre oppnår man gjennom de kjente metodene et biprodukt i form av sur myse som har en såvidt lav fårverdi at den med vanskelighet kan utnyttes okono-misk og som har en slik surhetsgrad at den medforer vesentlige miljoproblemer ved utslipp av produktene og som har så forholdsvis hoyt vanninnhold og oppviser slike hygroskopiske tendenser at den har vanskelig for å torke og tilberede som pulver.

Til grunn for foreliggende oppfinnelse lå derfor problemet i å fremskaffe en metode for fremstilling av lavk^lorimargarin gjennom en vann-i-olje-emulsjon med hoyt proteininnhold hvor man ved fremstillingen av vannfasen utvinner en vesentlig storre andel myseproteiner enn det som hittil var mulig og hvorved man dertil som utgangsmateriale anvender ikke-surnede eller bare svakt surnede produkter, og der biproduktene eller jresten ikke er sure eller er så svakt sure at ingen problemer opp-

trer med avsetting eller ødeleggelse av produktene.

Oppfinnelsen baserer seg på den oppdagelse at man med fordel

kan utvinne proteiner fra vannfasen av ikke-surnede eller ba-

re svakt surnede melkeprodukter som har en pH-verdi som fortrinnsvis er hoyere enn pH 5,8 eller minst er hoyere enn pH 5,1. Som eksempler på slike melkeprodukter ken nevnes ikke-syrnet eller sot melk, skummet melk, sot kjernemelk, sot myse eller hvilken som helst kombinasjon av slike produkter med en pH-verdi rundt fortrinnsvis mer enn 5,8 eller minst mer enn 5,1. For å konsentrere såvel kasein som en meget hoy andel myseproteiner, lar man melken eller melkeblandingen gjennomgå en separasjons- og konsentrasjonsprosess i form av en membranprosess der gelfiltrering kan utnyttes som et del-trinn. Eksempel på slike mernbranprosesser er ult raf iltrer-

ring og dialyse. Gjennom en slik prosess kan man utvinns praktisk talt alt kasein fra melken eller melkeblandingen og dessuten henimot 100% av alt myseprotein.

Metoden med membranprosessen forutsetter imidlertid en spesiell fortsatt behandling av vannbasen og den fullstendige metoden ifolge oppfinnelsen for fremstilling av lavkalorimargarin med hoyt proteininnhold kommer i det folgende til å beskrives i tilslutning til vedlagte veiledningsfigur som utgjor et skjema-tisk flowsheet over fremstillingsmetoden ifolge oppfinnelsen.

Man fremstiller på konvensjonelt vis uavhengig av hverandre en vannfase og en fettfase, hvoretter vannfasen bringes til å emul-gere i fettfasen til dannelse av den onskede fettemulsjonen.

I flowsheetet har de ulike deltrinnene i vannfasen blitt beteg-net 1, 2 og 3, mens fremstillingen av fettfasen som skjer på i og for seg kjent vis betegnes med 4. Emulsjonsdannelsen og fer-digfremstillingen av fettemulsjonen betegnes med 5 og 6.

F remstilling av vannfasen

Trinn 1. Som ovenfor nevnt går man i fremstillingen av vannfasen ut fra et sott melkeprodukt, d.v.s. et ikke-surnet eller bare svakt surnet melkeprodukt med pH-verdi på minst pH 5,1 eller fortrinnsvis en pH-verdi på mer enn 5, 8. Melken eller melkeblandingen gjennomgår en membranprosess, f.eks. ultrafiltrering eller dialyse, hvor gelfiltrering kan anvendes som del-trinn. Ved membranprosessen bortfiltreres et permeat bestående av vesentlig laktose, salter og vann, og man oppnår et re-tentat i form av en konsentrert proteinlosning som inneholder praktisk talt alt kasein og henimot 100% av myseproteinet. Normalt blir det tilbake i retentatet også en liten andel laktose og salter og om man onsker å fjerne denne andel mindre onskelige forbindelser, kan dette skje ved utvasking gjennom dialyse. Under prosessen tilsettes derved vann som frafiltreres sammen med laktose og salter. Det oppnådde proteinkonsentratet har et proteininnhold rundt 9 til 24%.

Med fordel kjores prosessen slik at proteininnholdet blir 14 til 20%.

Det permeat som bortgår som biprodukt ved membranprosessen, har til tross for det meget lave proteininnholdet en hoyere anven-delsesverdi enn tilsvarende produkt ved tidligere metoder, per-meatet har en hoyere pH-verdi, det kan f.eks. torkes til pulver og anvendes som f6r og det medforer ingen problemer i form av miljoskader.

Trinn II. I dette trinnet forhoyes temperaturen i proteinkonsentratet til mellom 80 og 105°C eller fortrinnsvis mellom 90

og 95°C, og produktene kan om nodvendig holdes ved denne temperaturen over en passende tid. Ved en temperatur rundt 90 å 95 o C kan en oppholdstid pa „ mellom 1 minutt og lo sekunder væ-

re aktuell. Ved lavere temperaturer får man tilsvarende leng-

re oppholdstid og ved hoyere temperaturer tilsvarende kortere oppholdstid. Gjennom denne temperaturøkningen denatureres pro-teinet på et slikt vis at dets vannbindende evne oker og også dets emulgerende evne.

I dette trinnet kan også salter, f.eks. natriumklorid, fosfater eller citrater tilsettes. Natriumklorid er ikke nodvendig, men tilsettes av hensyn til smaken på de blivende produktene. Fosfater og citrater utnyttes som kalsiumbindende ioner og de tilsettes i en slik puffermengde at pH-verdien i proteinkonsentratet som under den tidligere prosessen evt. kan ha forandret seg noe sammenlignet med verdien i utgangsproduktene, stilles tilbake til omtrent samme verdi som i utgangsmaterialet. Citrater og fosfater innvirker også på konsistensen i proteinkonsentratet og disse kan derfor tilsettes i den ytterligere hensikt å styre konsistensen i vannfasen. pH-verdien i utgangsproduktene antas normalt å ligge mellom pH 6,3 og 6,8, og hvis denne verdien under den foregående prosessen er sunket, justeres verdien til mellom pH 6,0 og 7,0.

Trinn III. I dette trinnet skjer en senkning av temperaturen i proteinkonsentratet til mellom 38 og 55°c eller fortrinnsvis 45 - 50°C, som er en egnet temperatur for tilsetning av vannfasen til fettfasen. I visse tilfeller k?n det finnes praktisk eller passende å tilsette salter i dette trinnet,' og tilsatsen skjer i så fall på samme vis i dette trinn som i trinn II med hensyn til smaken av det onskede sluttproduktet, for å styre konsistensen i vannfasen og for justering av pH-verdien. Denne muligheten for å tilsette konsistensregulerende salter i trinn II eller III eller begge, gjor at man har meget store muligheter for å styre sluttproduktenes egenskaper. Dette gjor at man raskt har mulighet til å tilpasse produktene til skiftende markeds-krav og samtidig gjore seg uavhengig av årstidsbetingede. for-andringer hos råvarene.

Det har vist seg at man gjennom å modifisere noe det ovenfor beskrevne trinnet for nedkjoling kan vinne visse tekniske for-deler. Ved å kjole proteinkonsentratet i to på hverandre folgende trinn med mellomliggende oppholdstid, kan man oke visko-siteten i vannfasen, oke proteinets vannbindende evne og oppnå

et smidigere produkt med forbedret emulsjonsstabilitet. Passende kjoles proteinkonsentratet ved denne modifiserte nedkjoling i en forste etappe til 70 - 55°C og holdes ved denne temperaturen mellom 30 minutter og 2 timer, hvoretter proteinkonsentratet i den andre etappen kjoles til passende emulsjons-dannelsestemperåtur som er 55 - 38°C eller fortrinnsvis 50 - 45°C.

Trinn IV. Uavhengig av fremstilling av vannfasen ifolge trinn

I - III fremstilles på konvensjonell måte en fettfase av smor-fett, vegetabilske oljer, emulgatorer samt evt. tilsetninger.

Som fettblanding kan også konvensjonelle margarinfettblandinger anvendes. Fettblandingen gis, i likhet med vannfasen, en temperatur på 38 - 55°C eller fortrinnsvis 45 - 50°C.

Trinn V. Fremstillingen av emulsjonen skjer gjennom at vannfasen under mekanisk blanding suksessivt tilsettes fettfasen. Den mekaniske innblandingen kan skje satsvis eller kontinuerlig ved kraftig blanding, hvorved en emulsjonsdannelse finner sted.

En noenlunde kontroll skjer dels av fettinnholdet, dels av emul-sjonstypen som altså skal være vann-i-olje. Fettinnholdet regu-leres gjennom tilfbrsel av vannfase eller evt. fettfase, slik at fettinnholdet blir 35 - 65% eller fortrinnsvis 39 - 41%. I dette trinnet kan også evt. aromastoffer tilsettes. Aromastoffene kan alternativt også tilsettes i trinn III.

Trinn VI. Etter emulsjonsdannelsen utfores på konvensjonelt sett en ferdigtilvirkning av produktene gjennom pasteurisering ved 72 oC i 15 sekunder eller tilsvarende egnet tid/temperaturkombinasjon

samt en påfolgende avkjoling av produktet til under 12°C. De pas-teuriserte og avkjolte produktene forpakkes likeledes på konvensjo-

neit sett hermetisk.

Ved en alternativ metode som kan innordnes under oppfinnelsen, kan proteinkonsentratet for varmebehandlingen i trinn II eller etter avkjSlingen i trinn III forbigående surgjores noe for å

gi de sokte produktene en god aroma. Surningen skjer i en begrenset utstrekning og pH-verdien bor ikke i noe oyeblikk un-derskride 5,2. Etter surningen skjer en nøytralisering til en pH-verdi mellom 6,0 og 7,0 eller fortrinnsvis mellom 6,3 og 6,8. Tilbakestillingen av pH-verdien i dette tilfelle fordrer rela-tivt lite noytralisasjonsmiddel ettersom det ved surningen i dette tilfelle dannes forholdsvis små mengder melkesyre.

Oppfinnelsen bygger således på at man som utgangsmateriale anvender melk eller en melkeblanding med en pH-verdi som fortrinnsvis er hoyere enn5,8 og at denne melken eller melkeblandingen i den hensikt å utvinne så stor mengde proteiner som mulig underkastes en membranfiltrering. En slik filtrering får en hoy kapasitet ved en pH-verdi som er storre enn 6 eller mindre enn 3,5. Derimot blir kapasiteten dårlig innen området mellom pH 6 og pH 3,5.

For å belyse oppfinnelsen skal i det folgende gis noen eksempler på fremstilling av lavkalorimargarin med hoyt proteininnhold ifolge oppfinnelsen:

Eksempel 1

60 kg proteinkonsentrat med 17,8% proteininnhold fremstilles fra 335 kg skummet melk ved ultrafiltrering. Derved oppnås dessuten 275 kg sott proteinfritt permeat som biprodukt med god kvalitet. Til proteinkonsentratet settes 1,2 kg NaCl, 0,1 kg Na^-citrat - 2H2O. Proteinkonsentrasjonen justeres ned til 15%. Proteinblandingen varmebehandles i en platevarmeveksler ved 95°C med en oppholdstid på 3 minutter. Deretter kjoles blandingen til 50°C.

6-0 kg av den behandlede proteinblandingen blandes inn i en smeltet fettblanding på 50°C bestående av 18 kg soyaolje, 22 kg smørolje og 230 g av en kommersiell monoglyceridblanding. Den ferdige blandingen pasteruriseres ved 75°C i 1 minutt og kjøles i en konvensjonell totrinns skrapende kjøler til forpakningstemperaturen 8°C.

Ved bedomning etter 1 og 30 dogns kald oppbevaring (6°c) fantes produktene å ha en særlig god smorbarhet og konsistens.

Eksempel 2

En proteinblanding fremstiltes ifolge eksempel 1 med den forskjell at i stedet for citrat tilsettes 0,2 kg dinatriumhydrogenfosfat. Blandingen varmebehandles i vannbad ved 85°C i 30 minutter. Deretter kjoles blandingen til 50°C. Proteininnholdet justeres til 13,5% med 5o graders vann. 60 kg av den varmebehandlede blandingen innblandes i en smeltet fettblanding på 4 5°C bestående av 10 kg soyaolje, 30 kg smorolje og 300 g av en kommersiell monoglyceridblanding. Til den ferdige blandingen settes 20 g konvensjonell smoraroma. Forovrig gås det frem som i eksempel 1. De ferdige produktene hadde god smorbarhet ned til 0°C og en smorlignende behagelig aroma.

Eksempel 3

60 kg proteinkonsentrat med et proteininnhold på 15,3% fremstiltes analogt med eksempel 1 gjennom ultrafiltrering. En syrefremstil-lingskultur ble tilsatt og produktene holdt ved 20°C. Etter at pH var sunket til 5,1, ble blandingen noytralisert med en NaOH-los-ning til pH 6,75. Videre ble tilsatt 1,8 kg NaCl. Deretter ble proteinblandingen varmebehandlet ifolge eksempel 1 og avkjolt til 48°C.

Deretter ble tilsatt 0,25 kg dinatriumhydrogenfosfat. Forovrig ble det gått frem som i eksempel 2.

De ferdige produktene viste seg ved paneltester å ha egenskaper som var fullt sammenlignbare med eksisterende produkter av lig-nende slag.

Eksempel 4

100 kg emulsjon fremstiltes ifolge eksempel 3, med den forskjell at som fettblanding ble anvendt en konvensjonell margarinfett-blanding. Emulsjonen ble pasteurisert i platevarmeveksle r ved 72°C med en oppholdstid på 3 minutter, hvoretter produktene ble kjolt med skrapende varmeveksler til 16°C og forpakket. De ferdige produktene hadde ren smak og aroma samt tiltalende utseende.

Eksempel 5

En proteinblanding ble fremstilt og varmebehandlet ifolge eksempel 1. Deretter ble blandingen kjolt i to på hverandre folgende trinn, i det forste trinnet til 60°C og blandingen holdt ved denne temperaturen i 37 minutter. I det andre trinnet kjbites blandingen til 48°C. Forovrig gikk man frem som i eksempel 1.

De ferdige produktene viste seg å ha meget god smorbarhet innen et stort temperaturområde og oppviste god smidighet og ren smak og aroma.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av en fettemulsjon av typen vann-i-olje med lav kaloriverdi og høyt proteininnhold hvorved det adskilt fremstilles en proteinholdig vannfase og en av oljer oa/eller fett sammensatt fettfase, hvoretter vann-

fasen emulgeres i fettfasen under dannelse av en stabil vann-i-olje-emulsjon, karakterisert ved at vannfasen fremstilles av skummet melk, helmelk eller skummet melk med en mindre tilsetning av myse med en pH-verdi som er høyere enn 5,1 eller fortrinnsvis høyere enn 5,8 ved at det nevnte melkeproduktet underkastes en membranfiltrering som 'gir et proteinkonsentrat med et proteininnhold på 9-24%, at det således fremstilte proteinkonsentrat op<p>varmes tal en temperatur på 80-105°C eller fortrinnsvis 90-95°C, at proteinkonsentratet holdes på denne temperatur i et tidsrom på mellom 45 min. og 1 sek., hvorved det erholdes en for fremstilling av en vann-i-olje-emulsjon egnet vannfase, at temperaturen deretter senkes til 38-55°C eller fortrinnsvis 45-50°C, at vannfasen emulgeres i en på i og for seg kjent måte fremstilt fettfase i et forhold på 35-65% fettfase eller fortrinnsvis 39-41% fettfase og resten vannfase.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ved membranfiltrering fremstilte proteinkonsentrat vaskes ved dialyse før temperaturøkningen til 80-105°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at pH-verdien på proteinkonsentratet før temperaturøkningen til 80-105°C eller etter avkjølingen til 38-55°C senkes til ikke under 5,1, hvoretter proteinkonsentratet henholdsvis vannfasen igjen nøytraliseres til pH 6,0-7,0 eller fortrinnsvis 6,3-6,8.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at Ca-bindende forbindelser som fosfater, sitrater og/eller natriumklorid tilsettes før eller under temp-eraturbehandlingen av proteinkonsentratet ved 80-105°C og/eller under kjølingen av vannfasen til 38-55°C.