SE421741B - Metod for framstellning av proteinkoncentrat fran skummjolk for foljande anvendning vid framstellning av lagkalorimargarin - Google Patents

Description

*771s274-4 ¿ En metod för framställning av lågkalorimargarin är även föruf kán¿,¿5I vattenfasen framställs med skummjölk som utgångsmoterial, och där proteinet består av mjölkkasein, som framställts genom fällning med syra, och dör man i ett slutet kylnings- och kristallisotionssystem dispergerar vottenfasen i fettfasen i en mängd upp till 60 Z vattenfos i 40% fettfas vid en temperatur, där fettet börjar kristallisera, så att man får en emulsíon av typen vatten- i-olja. Före dispergeringen av vattenfasen i fettfasen utsätter man pro- teinet för en temperatur om mellan 65° och 80°C under en tid om mellan 10 och 30 minuter.

Den sålunda tidigare kända metoden besitter vissa olägenheter, vilka huvudsakligen grundar sig på svårigheten att erhålla en stabil emulsíon med en så hög halt vattenfas som upp till 60 X samt svårigheten att erhålla enpro- dukt med mikrobiologisk hållbarhet.Vid den kända metoden anses det növändigt att hålla pH-värdet tämligen lågt och icke över 6, och pastörisering måste ske vid hög temperatur under lång tid för att man skall erhålla en produkt, som är tillräckligt stabil och inte undergår några väsentliga mikrobiolo- giska förändríngor. Utfällningen av proteinerna ur utgångsmaterialet måste ske genom en tidsödande operation med tillsättning av syror, och för att möjliggöra emulgeringen av vottenfasen i fettfasen måste fettfasen kylas före hoøblandningen av de båda faserna. Vid framställningen av vattenfasen tillsätter man mineralsyrór och organiska syror och påverkar därigenom sammansättningen på proteinkoncentratet. Dessa kemikalier måste sedan tvättas bort i en dyrbar och komplicerad process innan proteinkoncentratet kan använ- das för inblandning i fettfasen. En stor del av de s.k. vassleproteinerna går också förlorade genom att dessa inte kan utfällas enbart genom ordinär syrning, En metod är även känd för framställning av ett proteinkoncentrat av skumjölk, varvid mjölkråvaran syras till pH 5,1-5,8 och underkastas en membranfiltrering, varefter proteinkoncentratet underkostas en speciell termisk behandling. Genom membranfiltreringen utvinner man en relativt stor del av det vassleprotein, som inte kan utfällas genom syrning, och de på så sätt utvunna vassleproteinerno förändrar proteinkoncentratets karaktär, så att det får förbättrad vattenhållningsförmåga och emulsionsförmåga.

Membranprocessen förutsätter emellertid tillgång till en speciell apparatur vilken kan ställa sig förhållandevis dyrbar.

Proteinkoncentrat för lågkalorimargarin med hög proteinhalt kan också framställas från olika kaseiner, men härvid uppkommer i första hand problem med smakfel, t.ex. límsmflk- _ En annan möjlig proteinråvara skulle kunna vara kvarg. Denna produkt är emellertid svår att framställa med tillräckligt hög TS-halt (torrsubs- tanshalt) och proteinhalt. Normal kvarg är dessutom en svårhanterlig produkt som ger svårigheter vid separering, pumpning och kylning. Detta gäller 7713274-4 speciellt vid de långa driftstider som en industriell produktion av lätt- margarin kräver.

Kvarg innehåller dessutom ett stort antal tillsatta och andra bak- terier som negativt påverkar den bakteriologiska kvaliteten och hållbar- heten och som vid lagring avger proteinoser. Detta är speciellt påtagligt efter fryslogring och upptining av både proteinkoncentratet (kvargen) och färdig produkt (lågkalorimargarin). Dessutom innehåller kvarg löpeenzym.

Dessa bakteriella och andra enzymer ger upphov till smakfel såsom exempelvis ostsmak.

Till grund för uppfinningen har därför legat problemet att söka åstadkomma en metod för framställning av ett proteinkoncentrat ur skummjölk, vilket proteinkoncentrat är lämpat för följande användning vid framställning av lågkalorimargarin av typen vatten-i-olja, och vid vilken metod man eliminerar de ovannämnda problemen, och där alltså proteinkoncentratet kan framställas av skummjölk utan att underkastas membranfiltrering och utan att postöriseras vid den höga temperaturen om mellan 65 och 80°C under lång tid, och där man inte behöver tillsätta mineralsyror eller organiska syror, vilka måste tvättas ut före användningen av protein- koncentratet för framställning av lågkalorimargarin. Problemen med att erhålla ett för framställning av lågkalorimargarin lämpligt proteinkan- centrat är dessutom att nedbringa viskositeten vid separering och hantering, reglera vattenbindningsförmågan och emulgeringsförmågan, höja TS-halten och proteinhalten, reducera bakteriehalten och inaktivera enzymer, som bland annat kan ge smakfel.

För att eliminera dessa olägenheter med olika proteinråvaror och nedbringa viskositeten vid separering och hantering, reglera vattenbindnings- och emulgeringsförmågan, höja TS-halten och proteinhalten, reducera bakte- riehalten och inaktivera enzymer värmebehandlas produkten i detta förfa- ringssätt efter att ha syrats till pH ung. 4-5. Detta sker vid så hög temperatur proteinet tål utan att förlora sin vattenbindnings- och emulge- ringsförmåga. För att möjliggöra tillräckligt kraftig värmebehandling hålles den syrade mjölken vid en temperatur av 35-65°C eller företrädesvis 52-55°C under viss tid (minst l5 minuter) bland annat för att kalcium skall dis- socieras från kaseinet. Denna hålltid åstadkommas i hållarcell eller håll- tankar. På grund av i mjölken innesluten och löst gas bildas skum då produkten expanderar i hållarcell eller hålltankar. Proteinet i mjölken dras därvid genom flotation upp i skummet och dehydratiseras delvis. Detta förorsakar grynbildning och förlust av vattenbindnings- och emulgerings- förmåga vid den efterföljande vörmebehandlingen och separeringen. Denna skumbildning kan förhindras på olika sätt såsom exempelvis genom hålla övertryck i hållarcellen eller att man använder bakteriekulturer, som - 7713274-4 4 ger låg gashalt, exempelvis cottage cheese - eller cheddarost-kultur.

Dessutom måste luftinblandning minimeras genom processen fram till håll- fiaen vid ss-sffc.

Skumbíldningen kan också elimineras genom tillsats av lämpligt skumdämpningsmedel, såsom exempelvis lecitin.' Efter denna behandling vid 35-65°C uppvärms mjölken till så hög temperatur som proteinet tål, lämpligen 60-95°C. Genom den kombinerade temperaturbehondlingen vid 35-65°C och därefter vid 60-95°C vid pH-området 4-5 åstadkommer man den eftersträvade inaktiveringen av enzymer och bakte- rier och en reglering av proteinets vattenbindande och emulgerande förmåga.

Efter värmebehandlingen frånsepareras proteinet till önskad TS-halt och proteinhalt, varvid proteinet har önskad vattenbindnings- och emulgerings- förmåga.

Metoden enligt uppfinningen innefattar åtta på varandra följande förfaringssteg, vilka lämpligen genomförs i löpande följd efter varandra.

Uppfinningen ska nu beskrivas närmare med avseende på dessa åtta förfarings- steg. - Steg l. Skummjölksråvaran ges eventuellt en tillsats av protein såsom vassleprotein eller rekonstituerat mjölkpulver, och den kan även ges en tillsats av salter såsom citrat eller fosfat för att stabilisera äggvitan och/eller motverka säsongsvariationer i mjölken.

Steg 2. Skummjölken underkastas en pastöriserande värmebehandling, vilket kan ske från en temperatur om 72° C under 15 sekunder till ultrahög temperatur med motsvarande temperatur/tidfärhållande beroende på säsongen och utbyteskravet.

Steg 3. Skummjölken ges företrädesvis en liten tillsats av ostlöpe för att stabilisera proteinpartiklarna. Lämplig mängd tillsats av ostlöpe är 5-40 ml per 1000 liter skumjölk.

Steg 4. Skummjölken syras i detta steg vid lämplig temperatur med hjälp av en icke-gasbildande syra, vilken vid syrningen sålunda inte bildar koldioxid eller någon annan gas. Syrningen sker till pH-värde mellan 4-5.

Steg 5. Den syrade mjölken värms i ett första värmesteg till en temperatur om 35-65°C eller företrädesvis 52-55°C och hålls vid denna temperatur i minst 15 minuter. Vid temperaturer nära den övre temperatur- gränsen kan den nämnda korta hålltiden utnyttjas, men vid temperaturer nära den undre gränsen bör längre hålltider användas. Temperaturbehand- lingen sker lämpligen i en värmeväxlare med minimal temperaturskillnad mellan värmemedium och produkt. Genom denna värmebehandling av skummjölken får det utfällda proteinet en lämplig konsistens för att kunna separeras eller utfällas på annat sätt, och värmebehandlingen ger proteinet goda 7713274-4 5 vattenbindande och emulgerande egenskaper.

Steg 6. Den i steg 5 använda temperaturen är väl låg för att möjliggöra en separering så att man får tillräckligt hög TS-halt hos proteinkancentratet och för att bakteriehalten ska vara tillräckligt reducerad och förekommande enzymer ska vara inaktiverade, och för detta ändamål underkastas skummjölken en momentan temperaturhöjning upp till 60-95°C eller företrädesvis 65-70°C. Den uppnådda höga temperaturen bör bibehållas under så kort tid som möjligt, och temperaturstegringen kan lämpligen ske genom ånginjektion antingen direkt i skummjölken eller mot det rör, i vilket skummjölken transporteras från det ställe där den under- kastades den långvariga temperaturbehondlingen enligt steg 5. Det är viktigt att den nämnda temperaturen om 60~95°C endast bibehålls momentant, då man annars kan få påbränning av protein på utrustningen samtidigt som proteinet förlorar vattenbindningsförmåga och man får grynbildning eller liknande, som försvårar den följande kancentreringen av proteinkoncentratet. Det är å andra sidan viktigt att skummjölken ges den förhöjda temperaturen i detta andra temperatursteg, eftersom detta sänker viskositeten och därigenom underlättar koncentreringen, och genom att det visat sig att man genom denna andra temperaturbehandling kan förhindra eller eliminera uppkomsten av icke önskad ostsmak.

Steg 7. I direkt anslutning till den momentano temperaturhöjningen enligt steg 6 koncentreras proteinet på snabbast möjliga sätt, lämpligen genom separering. Detta ger ett 20-24 prooentígt proteinkoncentrat, vilket huvudsakligen innehåller kasein, men vilket även innehåller viss andel vasslepratein. Det sålunda framställda proteinkoncentratet har visat sig ha god vattenbíndande och emulgerande förmåga och är väl lämpat för fram- ställning av lågkalorimargarin av typen vatten-i-olja. - Steg 8. Såsom nämnts tidigare är proteinkoncentratet från skummjölk mycket temperaturkänsligt, och vid bibehållen temperatur blir proteinet snabbt grynigt, det förlorar vattenbindningsförmåga och det avger vassle.

Det är därför viktigt att proteínkoncentratet omedelbart efter separeringen _ kyls ned till en temperatur under 8°C. äroteinkoncentrotet bör snarast möjligt användas vid framställningen av lågkalorimargarinet, men vid en temperatur under 8°C kån proteinet utan olägenheter lagras två à tre dagar.

I stället för att använda färsk skummjölk kan metoden enligt upp- finningen tillämpas genom användande av skummjölkspulver, vilket på vanligt sätt löses i vatten och därefter underkastas den ovan under steg l-8 beskrivna behandlingen. Ett proteinkoncentrat framställt av skummjölkspulver - 7713274-4 6 ger lika gott resultat som ett proteinkancentrat framställt från färsk skummjölk.

Vid behov eller om så befinns lämpligt kan ett proteinkoncentrat framställt av skummjölk enligt ovan beskrivna metod även blandas med ett lämpligt kärnmjölksproteinkoncentrat vid den följande framställningen av lågkalorimargarinet.

Schematiskt kan den ovan beskrivna framställningsmetoden illustreras såsom visas i bifogade flödesdiagram.

Uppfinningen ska nu beskrivas i anslutning till ett antal utförings- exempel.

E X E M P E L I 4500 liter skummjölk värmdes momentant till 8700 och kyldes till 20°C. Därefter tillsattes 0,7 % cottage cheese-syra och 90 ml löpe. Koaglet bröts vid pH 4,6 och vörmdes därefter till 55°C och hölls vid denna tempe- ratur i 30 minuter. Därefter överfördes mjölken till en kvarg-separator med hjälp av en positiv reglerbar pump. Ûmedelbart före separeringen höjdes mjölkens temperatur med direktånga till 68°C. Mjölken tolde i detta fall inte högre temperatur utan grynbildning och förlust av vattenbindningsför- måga. Efter koncentrering till en proteinhalt om 20-24 % protein lagrades proteinkoncentratet vid en temperatur, som varierade mellan 4 och 8°C.

Det erhållna proteinkoncentratet visade en jämn och slät konsistens utan några hårda klumpar, och det visade sig ha god vattenbindningsförmåga och var väl lämpad för framställning av lågkalorimargarin av den ifråga- varande typen med hög halt av proteiner och med en fetthalt om-cirka 40 %.

E X E M P E L II 450 kg skummjölkspulver rekonstituerades med 1550 liter vatten och fick svälla vid 7°C i 24 timmar. Därefter tillsattes ytterligare 2500 liter vatten och mjölken behandlades i direkt anslutning härtill på samma sätt som i exempel I.

Det erhållna proteinkoncentratet hade en slät konsistens utan hårda klumpar, och dess vattenbindande förmåga var god. 7713274-4 7 E X E M P E L III 20 kg vassleproteinpulver med en proteinhalt om 65 % löstes i 50 liter skummjölk och fick svälla vid 7°C i 24 timmar, varefter det sattes till 4450 kg skummjölk. Skummjölksblandningen behandlades på samma sött i exempel I utom att temperaturen på skummjölksblandningen omedelbart före separeringen höjdes till 78°C med dírektånga. Mjölken visade sig i detta fall tåla denna höga temperatur. Även í detta fall fick man ett proteinkoncentrat med god vatten- bindníngsförmåga och utan innehåll av hårda klumpar.

E X E M P E L IV Till 4500 liter skummjölk sattes 3 kg binatriumvütefosfat och 3 kg natriumnítrat. Därefter behandlades mjölken på samma sött som i exempel I utom att temperaturen på mjölken omedelbart före separeringen höjdes till so°c med direkfangu.

I samtliga exempel uppvisade proteinkoncentratet en jömn och slöt konsistens utan hårda klumpar och med god vattenbindningsförmåga, och proteínkoncentratet var völ lämpad för framställning av lågkalorimargarin.

Vid analys och bedömning av lågkolorimargarin framställda av proteínkon~ centrot enligt uppfinningen visade sig dessa fullt jömnvürdiga med låg- kalorimargarin framställt av körnmjölksproteinkoncentrat såsom beskrivet i vårt tidigare patent 72/16387-6. '

Claims (6)

1. 7713274-4 P a t e n t k r a v l.

2. Metod för framställning av proteinkoncentrat från skummjölk för föl- jande användning vid framställning av lâgkalorimargarin av typen vatten-i-olja med lågt kalorivärde och hög halt av proteiner, k ä n n e t e c k n a d av att - skummjölk eller en vattenlösning av skummjölkspulver eller en blandning av dessa råvaror syras bakteriologiskt till pH 4-5, - den syrade skummjölksråvaran värms i ett första temperatursteg till 35 -55 °C eller företrädesvis 52-55 °C och hålls vid denna temperatur under en tid om minst 15 minuter, - temperaturen på den syrade mjölken höjs därefter i ett andra temperatur- steg snabbt till 60-80 °C eller företrädesvis 65-70 °C och hålls endast momen- tant vid denna temperatur, - omedelbart efter att denna temperatur uppnåtts koncentreras proteinet genom snabbast möjliga separering, - omedelbart efter separeringen kyls proteinkoncentratet till en temp- eratur om under 8 °C. _ 2.~ Metod enligt patentkravet l, k ä n n'e t e c k n a d av att skum- mjölken eller skummjölksblandningen före syrningen ges en tillsats om 5-40 ml ostlöpe per l 000 liter mjölk eller mjölkblandning.

3. Metod enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att temperaturhöjningen i det andra temperatursteget âstadkoms genom injek- tion av vattenånga antingen direkt i skummjölken eller mot ett rör eller liknande, genom vilket skumnjölkeni transporteras; '

4. Metod enligt något av föregående-patentkrav, k ä n n e t e c k- n-a d av att skummjölken ges en tillsats av lecitin för att dämpa skum- bildningen under det första temperatursteget till 35-55 °C eller företrä- desvis 52-55 °C. . '

5. Metod enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k- n a d av att skummjölken före värmebehandlingen ges en tillsats av vassle- protein. .

6. Metod enligt något av föregående patentkrav¿ k ä n n e t e c k- n a d av att skummjölken före temperaturbehandlingen ges en tillsats av _7713274°4 salter såsom citrat eller fosfat för att stabilisera äggvitan och/eller motverka säsongsvariationer i mjölkråvaran. ANFURDA PUBLIKATIONER: Sverige patentansökningar 7600779-8, 7608474-8, 7612403-1, 319 072, 390 370, 393 253 Andra publikationer: Milchforschung-Milchpraxis, 14 (1972):3, "Herstellung von Buttermilchquark", J. Lange et. al. Modern Dairy sept 1971, 14-16,"Commercial production of low-fat dairy spread", Bullock, D.H. et. al.