NO146936B - Fremgangsmaate ved fremstilling av proteinkonsentrat fra skummet melk. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av proteinkonsentrat fra skummet melk for etter-følgende anvendelse ved fremstilling av lavkalorimargarin av typen vann-i-olje med lav kaloriverdi og høyt proteininnhold.

En fremgangsmåte for fremstilling av lavkalorimargarin av

typen vann-i-olje er forut kjent fra svensk utleggningsskrift nr. 390 370, ved hvilken en vannfase bringes til emulgering i en fettfase, og hvor vannfasen er fremstilt av et proteinkonsentrat fra kjernemelk som stammer fra smør og/eller smør-oljefremstilling. Et slikt proteinkonsentrat fra kjerne-

melk har gode vannbindende og emulgerende egenskaper, og passer meget godt for fremstilling av lavkalorimargarin. Tilgangen på kjernemelk er imidlertid relativt begrenset,

mens derimot tilgangen på skummet melk er relativt god, og det er derfor ønskelig å kunne fremstille lavkalorimargarin med høyt proteininnhold, hvor proteinkonsentratet for lav-kalorimargarinen er utvunnet fra skummet melk.

En fremgangsmåte for fremstilling av lavkalorimargarin er

også forut kjent fra svensk utleggningsskrift nr. 319 072,

hvor vannfasen blir fremstilt fra skummet melk som utgangs-materiale, og hvor proteinet består av melkekasein som blir fremstilt ved felling med syre, og hvor man i et lukket kjøle- og krystallisasjonssystem dispergerer vannfasen i fettfasen i en mengde opptil 60 % vannfast i 40 % fettfase ved en temperatur hvor fettet begynner å krystallisere, slik at man får en emulsjon av typen vann-i-olje. Før disper-geringen av vannfasen i fettfasen utsetter man proteinet for en temperatur på mellom 65 og 80° C i et tidsrom mellom 10

og 30 minutter.

Den således tidligere kjente fremgangsmåte har visse ulemper, som hovedsakelig ligger i vanskeligheten ved å erholde en stabil emulsjon med et så høyt innhold av vannfase som opptil 60%, samt vanskeligheten å erholde et produkt med mikrobiologisk holdbarhet. Ved den kjente fremgangsmåten anses det nødvendig å holde pH-verdien temmelig lav og ikke over 6, og pasteurise-ringen måtte skje ved høy temperatur over lang tid for at man skulle få et produkt som er tilstrekkelig stabilt og ikke gjennomgår noen vesentlig mikrobiologisk forandring. Ut-fellingen av proteinene fra utgangsmaterialet måtte skje gjennom en tidkrevende operasjon med tilsetning av syrer, og for å muliggjøre emulgeringen av vannfasen i fettfasen måtte fettfasen kjøles før sammenblandingen av de to fasene. Ved fremstillingen av vannfasen tilsetter man mineralsyrer og organiske syrer og påvirker derved sammensetningen av proteinkonsentratet. Disse kjemikaliene måtte siden vaskes bort i en kostbar og komplisert prosess før proteinkonsentratet kunne anvendes for innblanding i fettfasen. En stor del av disse såkalte vasle-proteinene går også tapt ved at de ikke kan utfelles, bare ved ordinær surning.

En fremgangsmåte er også kjent fra svensk utleggningsskrift nr. 393 253 for fremstilling av et proteinkonsentrat av skummet melk, hvorved melke-råvaren syrnes til pH 5,1 - 5,8, og membranfUtreres, hvoretter proteinkonsentratet underkastes en spesiell termisk behandling. Gjennom membran-filtreringen utvinner man en relativt stor del av det myse-protein som ikke kan felles ved surning, og proteinet som er utvunnet på denne måten, forandrer proteinkonsentratets karakter slik at det får en bedret evne til å holde på vann og emulsjonsevne. Membranprosessen forutsetter imidlertid tilgang til en spesiell apparatur,som kan stille seg forholdsvis kostbar.

Proteinkonsentrat for lavkalorimargarin med høyt proteininnhold kan også fremstilles fra forskjellige kaseiner, men derved opp-står i første rekke problemer med smaksfeil, f.eks. limsmak.

En annen mulig protein-råvare skulle kunne være kvarg. Dette

produktet er imidlertid vanskelig å fremstille med tilstrekkelig høyt TS-innhold (tørrsubstansinnhold) og proteininnhold. Normal kvarg er dessuten et produkt som er vanskelig å behandle, og som

gir vanskeligheter ved separering, pumping og kjøling. Dette gjelder spesielt ved de lange driftstider som en industriell produksjon av lettmargarin krever.

Kvarg inneholder dessuten et stort antall tilsatte og andre bakterier som negativt påvirker den bakteriologiske kvalitet og holdbarhet, og som ved lagring gir proteinaser. Dette er spesielt påtakelig etter fryselagring og opptining av både proteinkonsentratet (kvargen) og det ferdige produkt (lavkalorimargarin) . Dessuten inneholder kvarg løypeenzymet. Disse bakterielle og andre enzymer gir opphav til smaksfeil som f.eks. ostesmak.

Formålet med oppfinnelsen har derfor vært å søke å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av et proteinkonsentrat fra skummet melk, hvilket proteinkonsentrat er egnet for etter-følgende anvendelse ved fremstilling av lavkalorimargarin av typen vann-i-olje, og ved hvilken fremgangsmåte man eliminerer de ovennevnte problemer, og hvor altså proteinkonsentratet kan fremstilles.fra skummet melk uten å underkastes membranfiltrering, og uten å pasteuriseres ved den høye temperatur rundt mellom 65 og 80° C over lengre tid, og hvor man ikke behøver å tilsette mineralsyrer eller organiske syrer som måtte vaskes ut før an-vendelsen av proteinkonsentratet for fremstilling av lavkalorimargarin. Problemet med å erholde et for fremstilling av lavkalorimargarin egnet proteinkonsentrat er dessuten å nedsette viskositeten ved separering og håndtering, regulere evnen til å binde vann og emulgeringsevnen, øke TS-innholdet og proteininnholdet, redusere bakterieinnholder og inaktivere enzymer-som blant annet kan gi smaksfeil.

For å eliminere disse ulempene med forskjellige pro.teinråvarer

og nedsette viskositeten ved separering og håndtering, regulere evnen til å binde vann og emulgeringsevnen, øke TS-innholdet og proteininnholdet, redusere bakterieinnholdet og inaktivere enzymer, surgjøres ifølge oppfinnelsen skummet melk eller en vann-løsning av skummet-melk-pulver eller en blanding av disse.råvarer til pH 4-5, den surgjorte melken varmes til 35 - 60° C

og holdes på denne temperatur i minst 15 minutter,

blandt annet for at kalsium skal dissosieres fra kaseinet. Dette opphold foretas i oppholdsceller eller oppholdstanker. På grunn av innesluttet og oppløst gass i melken dannes

skum når produktene ekspanderer i oppholdsceller eller oppholdstanker. Proteinet i melken trekkes derved ved flota-sjon opp i skummet og dehydratiseres delvis. Dette for-årsaker gryndannelse og tap av vannbindings- og emulgeringsevne ved den etterfølgende varmebehandling og separering. Denne skumdannelsen kan forhindres på ulike måter, som eksempelvis ved å holde overtrykk i oppholdscellen, eller at man anvender bakteriekulturer som gir lavt gassinnhold, eksempelvis cottage cheese- eller cheddarost-kultur.

Dessuten måtte luftinnblanding minimaliseres under prosessen frem til oppholdstiden ved 35 - 60° C.

Skumdannelsen kan også elimineres ved tilsetting av egnet skumdempningsmiddel, som eksempelvis lecitin.

Ifølge oppfinnelsen oppvarmes melken etter denne behandlingen ved 35 - 60° C til 60 - 95° C, og proteinet konsentreres umiddelbart etter at denne temperatur er oppnådd raskt ved hjelp av en i og for seg kjent metode og proteinkonsentratet avkjøles umiddelbart deretter til under 8° C. Ved denne kombinerte temperaturbehandlingen ved 35 - 60° C og deretter ved 60 - 95° C i pH-området 4-5 bevirker man den tilsiktede inaktivering av enzymer og bakterier og en regulering av proteinets vånnbindende og emulgerende evne. Derved får proteinet ønsket vannbindings- og emulgeringsevne.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter 8 på hverandre følgende fremgangsmåtetrinn, som gjennomføres i løpende rekke-følge etter hverandre. Oppfinnelsen skal nå beskrives nær-mere med hensyn til disse 8 trinn.

Trinn 1. Skummet-melk-råvaren gis eventuelt en tilsetning av protein som myse-protein eller rekonstituert melkepulver, og den kan også gis en tilsetning av salter som sitrat eller fosfat for å stabilisere proteinet og/eller motvirke sesongvariasjoner i melken.

Trinn 2■ Skummetmelken underkastes en pasteuriserende varmebehandling, hvilket kan skje fra en temperatur rundt 72° C i 15 sekunder til ultrahøy temperatur med tilsvarende temperatur/ tidsforhold avhengig av årstiden og utbyttekravet.

Trinn 3. Den skummede melken gis fortrinnsvis en liten tilsetning av osteløype for å stabilisere proteinpartiklene. Passende mengde tilsetning av osteløype er 5 - 40 ml pr.

1000 liter skummetmelk.

Trinn 4. Den skummede melken syrnes i dette trinnet ved passende temperatur ved hjelp av en ikke-gassdannende syre, som ved syrningen således ikke danner karbondioksyd eller noen annen gass. Syrningen skjer til pH-verdi mellom 4-5.

Trinn 5. Den syrnede melken varmes i et første varmetrinn til en temperatur rundt 35 - 60° C, eller fortrinnsvis 52 - 55° C, og holdes ved denne temperatur i minst 15 minutter. Ved temperaturer nær den øvre temperaturgrensen kan den nevnte korte oppholdstiden benyttes, men ved temperaturer nær den nedre grensen bør lengre oppholdstider anvendes. Temperaturbehandlingen skjer fortrinnsvis i en varmeveksler med minimal temperaturforskjell mellom varmemedium og produktet. Ved denne varmebehandlingen av den skummede melken får det utfelte proteinet en passende konsistens for å kunne separeres eller utfelles på annen måte, og varmebehandlingen gir proteinet gode vannbindende og emulgerende egenskaper.

Trinn 6. Den temperatur som anvendes i trinn 5, er vel lav for

å muliggjøre en separering slik at man får tilstrekkelig høyt TS-innhold i proteinkonsentratet, og for at bakterieinnholdet skal være tilstrekkelig redusert og forekommende enzymer skal være inaktiverte, og for dette formål underkastes den skummede melken en momentan temperaturøkning opptil 60 - 95° C eller fortrinnsvis 6 5 - 70° C. Den oppnådde høye temperaturen bør opprettholdes så kort tid som mulig, og temperaturstigningen kan fortrinnsvis skje ved dampinjeksjon, enten direkte i den skummede melken, eller i det rør hvor den skummede melken trans-porteres fra det sted hvor den underkastes den langvarige temperaturbehandlingen ifølge trinn 5. Det er viktig at den

nevnte temperaturen rundt 60 - 95° C bare holdes en meget

kort tid, da man ellers kan få fastbrenning av protein på ut-styret, samtidig som proteinet taper vannbindingsevne, og man får gryndannelse eller liknende som vanskeliggjør den etter-følgende konsentreringen av proteinkonsentratet. Det er på

den andre siden viktig at den skummede melken får den økede temperaturen i dette andre temperaturtrinnet, ettersom dette senker viskositeten og derved letter konsentreringen, og ved at det har vist seg at man gjennom denne andre temperaturbehandlingen kan forhindre eller eliminere dannelsen av ikke ønsket ostesmak.

Trinn 7. I direkte tilslutning til den momentane temperatur-økningen ifølge trinn 6 konsentreres proteinet på' raskest mulig måte, gjerne ved separering. Dette gir et 20 - 24 prosentig proteinkonsentrat som hovedsakelig inneholder kasein, men som også inneholder en viss andel myse-protein. Det således frem-stilte proteinkonsentratet har vist seg å ha god vannbindende og emulgerende evne, og er velegnet for fremstilling av lavkalorimargarin av typen vann-i-olje.

Trinn 8. Som tidligere nevnt, er proteinkonsentratet fra skummet melk meget temperaturustabilt, og ved bibeholdt temperatur blir proteinet raskt grynete, det mister vann-bindingsevnen og avgir myse. Det er derfor viktig at proteinkonsentratet umiddelbart etter separeringen kjøles ned til en temperatur under 8° C. Proteinkonsentratet bør snarest mulig anvendes ved fremstillingen av lavkalorimargarinet, men ved en temperatur under 8° C kan proteinet uten vanskeligheter lagres 2 å 3 dager.

I stedet for å anvende fersk skummet melk kan metoden ifølge oppfinnelsen tillempes ved anvendelse av skummetmelk-pulver, hvilket på vanlig måte oppløses i vann og deretter underkastes den behandling som er beskrevet ovenfor under trinn 1-8.

Et proteinkonsentrat fremstilt av skummetmelk-pulver gir like godt resultat som et proteinkonsentrat fremstilt fra fersk skummet melk.

Ved behov eller om det finnes hensiktsmessig, kan et proteinkonsentrat fremstilt av skummet melk ifølge den ovenfor beskrevne fremgangsmåte også blandes med et passende kjernemelksproteinkonsentrat ved den følgende fremstilling av lavkalorimargarinet.

Skjematisk kan den ovenfor beskrevne fremstillingsmetoden illu-streres som vist i vedlagte flowsheet.

Oppfinnelsen skal nå beskrives ved noen utførelseseksempler.

EKSEMPEL I

450 0 liter skummet melk oppvarmes momentant til 87° C og kjøles til 20° C. Deretter tilsettes 0,7 % cottage cheese-

syre og 90 ml løype. Koagulatet brytes ved pH 4,6 og varmes deretter til 55° C og holdes ved denne temperatur i 30 minutter. Deretter overføres melken til en kvark-separator ved hjelp av

en positiv regulerbar pumpe. Umiddelbart før separeringen økes melkens temperatur med direkte damp til 6 8° C. Melken tåler i dette tilfellet ikke høyere temperatur uten gryndannelse og tap av vannbindingsevne. Etter konsentrering til et proteininnhold rundt 20 - 24% protein lagres proteinkonsentratet ved en temperatur som ligger mellom 4 og 8° C.

Det erholdte proteinkonsentratet viser en jevn og homogen konsistens uten noen hårde klumper, og det viser seg å ha god vannbindingsevne og er godt egnet for fremstilling av lavkalorimargarin av den aktuelle type med høyt innhold av proteiner og med et fettinnhold rundt ca. 40%.

EKSEMPEL II

450 kg skummetmelk-pulver rekonstitueres med 1550 liter vann og får svelle ved 7° C i 24 timer. Deretter tilsettes ytterligere 2500 liter vann, og melken behandles i direkte tilslutning til dette på samme måte som i eksempel I.

Det erholdte proteinkonsentrat har en homogen konsistens uten hårde klumper, og dets vannbindende evne er god.

EKSEMPEL III

20 kg myse-proteinpulver med et proteininnhold rundt 65% blir oppløst i 50 ml skummet melk og får svelle ved 7° C i 24

timer, hvoretter 44 50 kg skummet melk tilsettes. Skummet-melk-blandingen behandles på samme måte som i eksempel I, bortsett fra at temperaturen på skummetmelk-blandingen umiddelbart før separasjonen økes til 78° C med direkte damp. Melken viser seg i dette tilfelle å tåle denne høye temperaturen.

Også i dette tilfellet får man et proteinkonsentrat med god vannbindingsevne og uten innhold av hårde klumper.

EKSEMPEL IV

Til 4500 liter skummet melk settes 3 kg binatriumhydrogenfosfat og 3 kg natriumnitrat. Deretter behandles melken på samme måte som i eksempel I, bortsett fra at temperaturen på melken umiddelbart før separeringen økes til 80° C med direkte damp.

I alle eksempler viste proteinkonsentratet en jevn og homogen konsistens uten hårde klumper, og med god vannbindingsevne, og proteinkonsentratet var godt egnet for fremstilling av lavkalorimargarin. Ved analyse og bedømmelse av lavkalorimargarin fremstilt av proteinkonsentratet ifølge oppfinnelsen viser disse seg å være helt likeverdige med lavkalorimargarin fremstilt av kjernemelksproteinkonsentrat som beskrevet i søkerens tidligere svensk patentsøknad 72/16387-6.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av proteinkonsentrat fra skummet melk for etterfølgende anvendelse ved fremstilling av lavkalorimargarin av typen vann-i-olje med lav kaloriverdi og høyt proteininnhold, karakterisert ved at skummet melk eller en vannløsning av skummet-melk-pulver eller en blanding av disse råvarer surgjøres til pH 4-5, den surgjorte melken varmes til 35-60°C og holdes på denne temperatur i minst 15 minutter, temperaturen til den surgjorte melken økes raskt til 60-o

95 C, proteinet konsentreres umiddelbart etter at denne temperatur er oppnådd raskt ved hjelp av en i og for seg kjent metode og proteinkonsentratet avkjøles deretter umiddelbart til under 8° C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det til den skummede melken eller skummet-melk-blandingen før surgjøringen tilsettes 5-40 ml osteløype pr. 1000 1 melk eller melkeblanding.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at melken i det første temperaturtrinnet oppvarmes til en temperatur på 52 - 55° C. og at demme temperatur opprettholdes .i minst 15 minutter.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 til 3, karakterisert ved at den surgjorte melken i det andre temperaturtrinnet oppvarmes til en temperatur på 65 - 70° C.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at det til den skummede melken tilsettes lecitin.

6. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 5, karakterisert ved at det til den skummede melken før varmebehandlingen tilsettes myseprotein.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1 til 6, karakterisert ved at det til den skummede melken før varmebehandlingen tilsettes salter så som sitrat eller fosfat .