NO147363B - Fremgangsmaate ved fremstilling av lavkalorimargarin med proteinkonsentrat fra skummet melk - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av margarin av typen vann-i-olje med lav kaloriverdi og høyt proteininnhold, hvorunder man uavhengig av hverandre fremstiller en vannfase inneholdende 20-24% proteiner og en fettfase sammensatt av oljer og/eller fett, hvoretter fettfasen bringes til en emulsjon i vannfasen ved en temperatur rundt 38-55°C eller fortrinnsvis 45-50°C i en mengde rundt 35-65% eller fortrinnsvis 39-41% fettfase og resten vannfase,1

og er særpreget ved det som fremgår av krav l's karakteri-serende del.

En fremgangsmåte for fremstilling av lavkalorimargarin av

typen vann-i-olje er forut kjent fra britisk patent nr. 1.455. 146, hvor en vannfase bringes til å emulgere i en fettfase,

og der vannfasen er fremstilt av et proteinkonsentrat fra kjernemelk som stammer fra smør og/eller smøroljefremstilling.

Et slikt proteinkonsentrat fra kjernemelk 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 har derfor vært et ønske å kunne fremstille lavkalorimargarin med høyt proteininnhold, hvor proteinkonsentratet for lavkalorimargarinet stammer fra skummet melk.

En fremgangsmåte for fremstilling av lavkalorimargarin er

også forut kjent fra tysk patent nr. 1.200.113,der vannfasen fremstilles mea skummet melk som utgangsmateriale, og hvor proteinet består av melkekasein som fremstilles ved felling med syre, og hvor man i et lukket kjøle- eller krystallisa-sjonssystem dispergerer vannfasen i fettfasen i en mengde av opptil 60% vannfase i 40% fettfasa. ved en temperatur hvor fettet begynner å krystallisere, slik at

man får en emulsjon av typen vann-i-olje. Før dispergeringen av vannfasen i fettfasen utsetter man proteinet for en temperatur rundt mellom 65 og 80° C over et tidsrom på mellom 10

og 30 minutter.

Den således tidligere kjente fremgangsmåten har visse ulemper som hovedsakelig beror på vanskeligheten å oppnå en stabil emulsjon med et så høyt innhold vannfase som opptil 60%, og vanskeligheten å oppnå et produkt med mikrobiologisk holdbarhet. Ved den kjente fremgangsmåten anses det nødvendig å holde pH-verdien temmelig lav og ikke over 6, og pasteurisering må skje ved høy temperatur over lang tid for at man skal få et produkt som er tilstrekkelig stabilt og ikke undergår noen vesentlige mikrobiologiske forandringer. Utfellingen av proteinet fra utgangsmaterialet må skje gjennom en tidkrevende operasjon ved tilsetting av syrer, og for å muliggjøre emulgeringen av vannfasen i fettfasen må fettfasen kjøles før sammenblandingen av de to fasene. Ved fremstillingen av vannfasen tilsetter man mineralsyrer og organiske syrer og påvirker derved sammenset-ningen av proteinkonsentratet. Disse kjemikalier må siden vaskes bort i en kostbar og komplisert prosess innen proteinkonsentratet kan anvendes for innblanding i fettfasen. En stor del av de verdifulle såkalte vasle-proteinen går også tapt ved at de ikke kan utfelles, bare gjennom ordinær syrning.

En fremgangsmåte er også kjent fra britisk patent nr. 1.519.

044 for fremstilling av lavkalorimargarin med et proteinkonsentrat av skummet melk, hvori melkeråvaren syrnes til pH 5,1 til 5,8, underkastes en membranfiltrering, hvoretter protein-konsentfatet underkastes en spesiell termisk behandling. Ved membranfiltreringen utvinner man en relativt stor del av det vasleprotein som ikke kan utfelles ved syrning, og de på denne måte utvunne vasle-proteinene forandrer proteinkonsentratets karakter, slik at det får en bedret evne til å holde på vann og emulsjons-evne. Membranprosessen forutsetter imidlertid til-gang til en spesiell apparatur som kan vise seg forholdsvis kostbar.

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

En annen mulig proteinråvare skulle kunne være kvarg. Dette produkt er imidlertid vanskelig å fremstille med tilstrekkelig høyt TS-innhold (tørrsubstans-innhold) og proteininnhold.

Normal kvarg er dessuten et produkt som er vanskelig å håndtere og som gir vanskeligheter ved separering, pumping og kjøling. Dette gjelder spesielt ved de lange driftstider som en indu-striell produksjon av lettmargarin krever. Kvarg inneholder dessuten et stort antall tilsatte bakterier og andre bakterier, som negativt påvirker den bakteriologiske kvalitet og holdbarhet, og som ved lagring avgir proteinaser. Dette er spesielt påtagelig etter fryselagring og opptining av både proteinkonsentratet (kvargen) og det ferdige produktet (lavkalorimargarin) . Dessuten inneholder kvarg løype-enzym. Disse bakterielle og andre enzymer gir opphav til smaksfeil, som f.eks. ostesmak.

Til grunn for oppfinnelsen lå derfor problemet å prøve å frem-bringe en fremgangsmåte for fremstilling av en lavkalorimargarin med et proteinkonsentrat fra skummet melk, hvilket proteinkonsentrat er egnet for anvendelse ved fremstilling av lavkalorimargarin av typen vann-i-olje, og ved hvilken fremgangsmåte man overvinner de ovennevnte problemer, og hvor altså proteinkonsentratet kan fremstilles fra skummet melk uten å underkastes membranfiltrering og uten å pasteuriseres ved den høye temperaturen rundt mellom 6 5 og 80° C i lang tid, og hvor man ikke behøver å tilsette mineralsyrer eller organiske syrer som måtte vaskes ut før anvendelsen av proteinkonsentratet for fremstilling av lavkalorimargarin. Problemet med å erholde et for fremstilling av lavkalorimargarin egnet proteinkonsentrat er dessuten å nedsette viskoseteten ved separering og håndtering, regulere evnen til å binde vann og emulgeringsevnen, øke TS-innholdet og proteininnholdet, redusere bakterieinnholdet og inaktivere enzymer som bl.a. kan gi smaksfeil.

For å overvinne disse ulemper med forskjellige proteinråvarer

og nedsette viskositeten ved separering og håndtering, regulere evnen til å binde vann og emulgeringsevnen, øke TS-innholdet og proteininnholdet, redusere bakterieinnholdet og inaktivere en--zymer, varmebehandles produktene i denne fremgangsmåten etter syrning til pH ca. 4 til 5. Dette skjer ved så høy temperatur proteinet tåler uten å tape sin vannbindings- og emulgeringsevne.

For å muliggjøre tilstrekkelig kraftig varmebehandling holdes den syrnede melken ved en temperatur på 35 til 65° C, eller fortrinnsvis 52 til 55° C i en viss tid (minst 15 minutter), bl.a. for at kalsium skal dissosieres fra kaseinet. Denne oppholdstiden tilveiebringes i oppholdscelle eller oppholdstanker. På grunn av innesluttet eller oppløst gass i melken dannes skum når produktet ekspanderer i oppholdscelle eller oppholdstanker. Proteinet i melken trekkes derved gjennom fIotasjon opp i skummet og dehydratiseres delvis. Dette for-årsaker gryndannelse og tap av vannbindings- og emulgeringsevne ved den etterfølgende varmebehandlingen og separeringen. Denne skumdannelsen kan forhindres på forskjellige måter, som eksempelvis ved å holde overtrykk i oppholdscellen, eller at man anvender bakteriekulturer som gir lavt gassinnhold, f.eks. cottage cheese- eller Cheddarost-kulturer. Dessuten må luft-innblandingen minimaliseres gjennom prosessen frem til oppholdstiden ved 35 til 65° C.

Skumdannelsen kan også elimineres ved tilsetning av egnet skum-dempningsmiddel, som eksempelvis lecitin.

Etter denne behandlingen ved 35-65°C oppvarmes melken raskt til 60-80°C, fortrinnsvis til 65-70°C og holdes et øyeblikk ved denne temperatur. Ved den kombinerte tempereaturbehandlingen ved 35-65°C og deretter 60-80°C i pH-området 4-5, tilveiebrin-ger man den tilstrebede inaktiveringen av enzymer og bakterier, oq en regulering av proteinets vannbindende og emulgerende evne. Umiddelbart etterat denne andre temperatur er oppnådd, separeres proteinet oq umiddelbart etter separeringen avkjøles det erholdte proteinkonsentratet til 38-55°C, fortrinnsvis 4 5-50°C for emulgering. Det avkjølte proteinkonsentratet blandes under kraftig mekanisk bearbeiding med en på konvensjonell måte fremstilt fettfase eller proteinkonsentratet avkjøles for eventuell mellomlagring til en temperatur under 8°C.

Fremstillingen av vannfasen omfatter 8 på hverandre følgende fremgangsmåtetrinn, sem fortrinnsvis utføres i løpende rekke-følge etter hverandre, oq den følgende fremstillingen av fettfasen samt emulsjonsdannelsen til lavkalorimargarinet skjer i ytterligere 3 trinn.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere m.h.t. disse 8 fremqange^tetrinn.

Trinn 1. Skummet-melk-råvaren gis eventuelt en tilsetning

av protein, som vasle-protein eller rekonstituert melke-

pulver, og den kan også gis en tilsetning av salter som citrat eller fosfat for å stabilisere eggehviten og/eller motvirke årstidsvariasjoner i melken.

Trinn 2. Skummet-melken underkastes en pasteuriserende varmebehandling, som 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. Skummet-melken gis fortrinnsvis en liten tilsetning

av osteløype for å stabilisere proteinpartiklene. Passende mengde tilsetning av osteløype er 5 - 40 ml pr. 1000 liter skummet melk.

Trinn 4. Skummet-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 og 5.

Trinn 5. Den syrnede melken varmes i et første oppvarmings-trinn til en temperatur rundt 3 5 - 6 5° C, eller fortrinnsvis 52 - 55° C, og holdes ved denne temperaturen i minst 15 minutter. Ved temperaturer nær den øvre temperaturgrensen kan den nevnte korte oppholdstiden benyttes, men ved temperaturer nær den nedre grensen bør lengde oppholdstid anvendes. Temperaturbehandlingen skjer gjerne i en varmeveksler med minimal temperaturforskjell mellom varmemedium og produkt. Ved denne varmebehandlingen av skummet melk får det utfelte produkt en hensiktsmessig konsistens for å kunne separeres eller utfelles på annen måte, og varmebehandlingen gir proteinet gode vannbindende og emulgerende egenskaper.

Trinn 6. Den i trinn 5 anvendte temperaturen er vel lav for

å muliggjøre en separering slik at man får et tilstrekkelig høyt TS-innhold hos proteinkonsentratet, og for at bakterieinnholdet skal være tilstrekkelig redusert og forekommende enzymer skal være inaktivert, og for dette formål underkastes skummet-melken en momentan temperaturøkning opptil 60 - 9 5° C,

eller fortrinnsvis 65 - 70° C. Den oppnådde høye temperatur bør bibeholdes under så kort tid som mulig, og temperatur-stigningen kan gjerne skje ved dampinjeksjon, enten direkte i skummetmelken, eller mot det rør hvori skummet-melken transporteres fra det sted der den underkastes den langvarige varmebehandlingen ifølge trinn 5. Det er viktig at den nevnte temperaturen rundt 65 - 90° C bare bibeholdes momentant, da man ellers kan få fastbrenning av protein på utstyret samtidig som proteinet taper vannbindingsevnen, og man får gryndannelse eller liknende som vanskeliggjør den følgende konsentreringen av proteinkonsentratet. Det er på den annen side viktig at skummet-melken gis den økede temperaturen i dette andre tem-peraturtrinnet, ettersom dette senker viskositeten og derved letter konsentreringen, og ved at det har vist seg at man gjennom den andre temperaturbehandlingen kan forhindre eller eli-minere dannelsen av ikke ønsked ostesmak.

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

Trinn 8. Som tidligere nevnt, er proteinkonsentratet fra skummet melk meget temperaturømfiendtlig, og ved opprettholdt temperatur blir proteinet raskt grynet, det taper vannbindingsevne og avgir vasle. Om det ikke skal anvendes umiddelbart for fremstilling av lavkalorimargarin, er det derfor viktig at proteinkonsentratet umiddelbart etter separeringen nedkjøles til en temperatur under 8° C. Proteinkonsentratet bør raskest mulig anvendes ved fremstillingen av lavkalorimargarinet, men ved en temperatur under 8° C kan proteinet uten ulemper lagres 2-3 dager.

I stedet for å anvende fersk skummet melk kan metoden ifølge oppfinnelsen tilpasses ved anvendelse av skummet-melk-pulver, som på vanlig måte løses i vann og deretter underkastes den ovenfor beskrevne behandling under trinn 1-8. Et proteinkonsentrat fremstilt av skummet-melk-pulver gir like godt resultat som et proteinkonsentrat fremstilt fra fersk skummet melk.

Ved behov eller om det finnes formålstjenlig, kan et proteinkonsentrat fremstilt av skummet melk ifølge ovenfor beskrevne fremgangsmåte også blandes med et egnet kjernemelksprotein-konsentrat ved den følgende fremstilling av lavkalorimargarinet.

Fremstilling av fettfasen.

Trinn 9. Uavhengig av fremstilling av vannfasen fremstilles

på i og for seg kjent måte en fettfase av olje og/eller fett. Disse oljer kan bestå av smøreolje, som gjerne blandes med oljer som er rike på flerumettet fett som soyaolje, solerosolje eller andre vegetabilske oljer, og i oljeblandingen eller en del derav kan man oppløse slike oljeløselige tilsetninger som man ønsker å tilsette, eksempelvis en liten mengde emulgatorer om slike skal anvendes. Normalt kreves bare en meget liten mengde emulgatorer, ettersom det på ovenfor beskrevet måte fremstilte proteinkonsentrat har meget god vannbindende evne. Fettfasen kan man også tilføre vitaminer, eksempelvis i form av vitamini-sert soyaolje. Temperaturen i fettfasen holdes gjerne ved<b>en temperatur rundt 38 - 55° C, eller fortrinnsvis 45 - 50° C.

Ved behov kan de blandede oljene og fettene lagres i en opp-saml ing ss tas jon.

Emulsjonsdannelsen.

Trinn 10. I dette trinn skjer emulsjonsdannelsen ved at vannfasen ved en temperatur rundt 38 - 55° C, eller fortrinnsvis 45 - 50° C, suksessivt settes til fettfasen som holder samme temperatur. Tilsetningen av vannfasen kan skje satsvis eller kontinuerlig, og foregår under kraftig mekanisk blanding, hvor-ved det skjer en emulgering av vannfasen i fettfasen, slik at en vann-i-olje-emulsjon dannes direkte. Derunder kan en nøy-aktig kontroll skje, delvis av fettinnholdet i emulsjonen, delvis også av at emulsjonstypen er av typen vann-i-olje. Fettfasen reguleres ved tilførsel av vannfase, slik at fettinnholdet blir 35 - 65%, eller fortrinnsvis 39 - 41%. I dette trinnet kan også eventuelle aromastoffer tilsettes.

Trinn 11. Etter emulsjonsdannelsen kan på konvensjonell måte sluttfremstillingen av produktet skje ved pasteurisering, som hensiktsmessig foregår ved 72° C i 15 sekunder, eller en lavere temperatur og tilsvarende lengre tid, eller en høyere temperatur og tilsvarende kortere tid. Produktet kjøles deretter til en temperatur under 12° C, og det kjølte produkt pakkes like-ledes på konvensjonell måte hermetisk og lagres ved behov.

I vedlagte flowsheet illustreres skjematisk forløpet ved fremstilling av et lavkalorimargarin ifølge foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen skal nå beskrives gjennom noen utførelseseksempler.

EKSEMPEL I

4500 liter skummet melk oppvarmes momentant til 87° C og kjøles deretter 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 transporteres melken til en kvarg-separator ved hjelp av en positivt regulerbar pumpe. Umiddelbart før separeringen økes melkens temperatur ved direkte inn-sprøyting av damp, til 68° C. Melken tåler i dette tilfellet ikke høyere temperatur uten at gryndannelse oppstår, og den taper vannbindingsevne. Separasjonen av melken skjer til man får et 20 - 24%ig proteinkonsentrat som inneholder både kasein og en viss andel vasle-protein.

Uavhengig av den på slik måte fremstilte vannfasen fremstilles en fettfase ved blanding av oljer og fett, vannfasen blandes under kraftig mekanisk bearbeiding suksessivt i fettfasen, mens man kontrollerer fettinnholdet og emulsjonstypen. Emulsjonen dannes ved innblanding av 60% vannfase i 40% fettfase, idet så-vel vannfase som fettfase holder en temperatur på omtrent 4 5 - 50° C. Den ferdige blandingen pasteuriseres i tank ved 72° C

i 15 sekunder, og kjøles deretter i en to-trinns skrapekjøler først til en temperatur rundt 18° C, og deretter til en temperatur rundt 10° C.

Det ferdige produktet har smørliknende smak og utseende, og det har en jevn og homogen konsistens og er fritt for hårde klumper. Emulsjonen viser god holdbarhet ved lagring, og den viser ved analyse og bedømmelse av resultatet å være helt jevnbyrdig med lavkalorimargarin fremstilt ifølge andre metoder.

EKSEMPEL II

En vannfase fremstilles ved at 450 kg skummet-melk-pulver re-konstitueres med 1550 liter vann og får svelle ved 7° C i 24 timer. Deretter tilsettes ytterligere 2500 liter vann, og melken oppvarmes momentant til 87° C. Den videre fremstillingen av vannfasen, fremstillingen av fettfasen og dannelsen av emulsjonen skjer på samme måte som i eksempel I, og man får også her et produkt med tiltalende smak og utseende, som har en stabil emulsjon av typen vann-i-olje og har en jevn konsistens uten hårde klumper.

EKSEMPEL III

En vannfase for lavkalorimargarin fremstilles av 20 kg vasle-proteinpulver (proteininnhold 65%), som løses i 50 liter skummet melk og får svelle ved 7° C i 24 timer, hvoretter 4450 kg skummet melk tilsettes. Melkeblandingen varmes momentant til 87° C og kjøles til 20° C, hvoretter man tilsetter 0,7% cottage chesse-syre og 90 ml løype. Koagulatet brytes ved pH 4,6 og oppvarmes til 55° C og holdes ved denne temperaturen i 3 0 minutter. Deretter økes temperaturen raskt ved hjelp av direkte dampinnsprøyting, til 78° C, hvilken temperatur uten ulemper kan anvendes ved denne melkeblandingen. Melken separeres umiddelbart deretter. Den fortsatte behandlingen foretas som i eksempel 1. Også i dette tilfelle får man et produkt med stabil emulsjon og homogen konsistens, uten klumpdannelse.

EKSEMPEL IV

Til 4500 liter skummet melk tilsettes 3 kg dinatriumhydrogen-fosfat og 3 kg natriumcitrat. Melken oppvarmes til 87° C momentant og kjøles til 20° C, hvoretter man tilsetter o,7% cottage cheese-syre og 9 0 ml løype. Koagulatet brytes ved pH 4,6 og oppvarmes deretter til 55° C og holdes ved denne temperatur i 30 minutter. Umiddelbart deretter varmes melken til 80° C med direkte damp og separeres. Den fortsatte behandling skjer på samme måte som i eksempel I.

Også i dette tilfellet får man et produkt som har stabil emulsjon av typen vann-i-olje, som har tiltalende smak og utseende og jevn konsistens uten klumpdannelse.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av margarin av typen vann-i-olje med lav kaloriverdi og høyt protein-innhold, hvorunder man uavhengig av hverandre fremstiller en vannfase inneholdende 20-24% proteiner og en fettfase sammensatt av oljer og/eller fett, hvoretter fettfasen bringes til en emulsjon i vannfasen ved en temperatur rundt 38-55°C eller fortrinnsvis 45-50°C i en mengde rundt 35-65% eller fortrinnsvis 39-41% fettfase og resten vannfase, karakterisert ved at vannfasen fremstilles som et proteinkonsentrat av skummetmelk eller rekonstituert skummetmelk-nulver eller en blanding av disse råvarer, eventuelt med en tilsetning av myseprotein, råvarene surgjøres bakteriologisk til pH 4-5, den surgjorte melkeråvaren varmes i et første oppvarmings-trinn til 35-65°C, fortrinnsvis til 52-55°C, og holdes på denne temperatur i minst 15 min., temperaturen på den surgjorte melkeråvaren økes deretter i et andre op<p>varmingstrinn raskt til 60-80°C, fortrinnsvis til 65-70°C, proteinet frasepareres nå umiddelbart etter at den sistnevnte temperatur er oppnådd, umiddelbart etter separeringen avkjøles det er-holdt1 proteinkonsentratet til 38-55°C, fortrinnsvis 45-50°C, for oraul<q>ering, dot avkjølte proteinkonsentratet blandes under kraftig mekanisk bearbeiding med en på konvensjonell måte fremstilt fettfase eller proteinkonsentratet kjøles for eventuell mellomlagring til en temperatur under 8°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at skummetmelken eller skummetmelk-blandingen før surgjøringen tilsettes 40-50 ml osteløype pr. 1000 1 melk eller melkeblanding.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at temperaturøkningen i det andre oppvarmingstrinnet bevirkes gjennom injeksjon av vanndamp enten direkte i skummetmelken eller mot et rør e.l., gjennom hvilket skummetmelken transporteres.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at skummetmelken gis en liten tilsats av lecitin for å dempe skumdannelsen under oppvarmingen i det første oppvarmningstrinnet til 35-55°C.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at skummetmelken før varmebehandlingen gis en tilsats av salter så som citrat eller fosfat for å stabilisere eggehviten og/eller motvirke sesongvariasjoner i melkeråvaren.