КИСЛАЯ СЫВОРОТКА СО СТАБИЛЬНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЛАКТОЗЫ
ACID SERUM WITH STABLE LACTOSE CONTENT

Изобретение касается усовершенствованных композиций кислой сыворотки, имеющих улучшенное содержание лактозы и повышенную стабильность. Изобретение также касается способов получения таких композиций.
Фильтрованные ферментированные молочные продукты, такие как фильтрованные йогурты, представляют собой продукты, полученные способом, включающим ферментацию молочного материала молочнокислыми бактериями и затем стадию сепарации, где получают, с одной стороны, концентрированный фильтрованный продукт и, с другой стороны, кислую сыворотку как побочный продукт. Так как производство и потребление фильтрованных продуктов возрастает, производство кислосывороточного побочного продукта также увеличивается. Однако кислосывороточный побочный продукт находит низкое применение, и большие его количества подлежат уничтожению, предпочтительно безопасным для природы образом, что может потребовать дорогой переработки. Кислая сыворотка содержит соединения, которые можно использовать, например, лактозу. Лактозу можно, например, экстрагировать и использовать для различных приложений. Однако такое применение лактозы является экономически спорным: чем меньше лактозы содержит кислосывороточный побочный продукт, тем менее экономически жизнеспособной является его экстракция и/или применение.
Действительно, удаление кислой сыворотки не рекомендуется, и повышение ценности ее лактозы представляется спорным, если содержание лактозы является слишком низким. Обнаружено, что содержание лактозы в кислой сыворотке снижается при хранении. Предотвращение этого и сохранение высокого уровня лактозы для дальнейшего повышения ее ценности может предполагать существенные инвестирования в процесс обработки и/или эксплуатационные расходы. Одним решением может быть экстракция лактозы непосредственно после сепарации сыворотки без транспортировки к другому месту экстракции, имеющему необходимое оборудование. Это требует специальных вложений на месте производства фильтрованного ферментированного продукта и кислосывороточного побочного продукта, тогда как возможности могут иметься в других местах. Такое решение испытывает недостаток гибкости. Другим решением может быть замораживание кислой сыворотки с целью стабилизации содержания лактозы между восстановлением (сепарацией) и экстракцией, например, при транспортировке. Такое решение требует больших энергетических затрат и/или специального оборудования для транспортировки. Здесь также расходы и/или воздействия на природу не представляют интереса.
Имеется потребность в композициях кислой сыворотки со стабилизированным высоким содержанием лактозы и/или пригодных способах их получения.
Изобретение касается, по меньшей мере, одного из указанных выше требований или проблем, связанных с композицией кислой сыворотки, включающей лактозу и молочнокислые бактерии, где:
содержание лактозы составляет, по меньшей мере, 3,20% масс.;
молочнокислые бактерии находятся, по меньшей мере, частично в живом состоянии;
стабильность лактозы составляет более 85%, предпочтительно более 88% при хранении в течение 7 дней при 32°C.
Изобретение также касается способов, адаптированных для получения композиций кислой сыворотки, обычно в виде побочного продукта процесса производства фильтрованных ферментированных молочных продуктов. Таким образом, изобретение касается способа, включающего следующие стадии:
a) тепловая обработка молочного материала, содержащего лактозу;
b) ферментация молочнокислыми бактериями;
c) сепарация с получением фильтрованного ферментированного молочного продукта и композиции кислой сыворотки, содержащей лактозу;
d) необязательно сглаживание текстуры ферментированного молочного продукта;
e) необязательно, по меньшей мере, одна стадия охлаждения.
Изобретение также касается применений композиций кислой сыворотки, таких как:
выделение и очистка лактозы с получением кристаллической лактозы;
преобразование лактозы в глюкозу, галактозу и другие сахара посредством ферментативных обработок;
преобразование лактозы в полисахариды посредством ферментативных обработок;
применение в качестве среды для выращивания биомассы микроорганизмов или
ферментация дрожжами с производством этанола.
Определения
Выражение «композиция кислой сыворотки» используют здесь для описания побочного продукта стадии сепарации. Термин «кислая сыворотка» также охватывает переработанные композиции (например, фильтрованную кислую сыворотку, нейтрализованную кислую сыворотку и очищенную кислую сыворотку).
В настоящей заявке способность лактозы подвергаться метаболизму в кислой сыворотке относится к способности молочнокислых бактерий потреблять лактозу в кислой сыворотке. Способность подвергаться метаболизму обычно определяют на композиции кислой сыворотки, имеющей:
от 0,0% до 0,4% масс. белка,
от 2,8% до 4,7% масс. лактозы,
от 92,0% до 95% масс. воды,
от 0,00% до 0,10% масс. жира и
pH от 3,80 до 4,65.
Способность подвергаться метаболизму предпочтительно определяют на композиции кислой сыворотки, имеющей:
0,4% масс. белка, предпочтительно сывороточного белка,
от 2,8% до 4,7% масс. лактозы,
от 94,3% масс. воды,
от 0,0% масс. жира и
pH 4,5.
В настоящей заявке низкая способность лактозы подвергаться метаболизму означает потерю лактозы менее 15%, предпочтительно менее 12%, предпочтительно менее 10%, предпочтительно менее 8%, предпочтительно менее 7% после хранения в течение 7 дней при 32°C.
В настоящей заявке стабильность лактозы означает сохранение лактозы, в отличие от потери лактозы, после хранения предпочтительно в течение 7 дней при 32°C.
Композиция кислой сыворотки
Композиция кислой сыворотки содержит лактозу в количестве, по меньшей мере, 3,20% масс., предпочтительно, по меньшей мере, 3,50%, предпочтительно, по меньшей мере, 4,00%. В одном варианте осуществления композиция кислой сыворотки содержит не более 6,00% масс. лактозы, например, не более 6,00%.
Стабильность лактозы составляет более 85%, предпочтительно более 88%, предпочтительно более 92%, предпочтительно более 93%, предпочтительно более 94%, предпочтительно более 95%, предпочтительно более 96%; предпочтительно более 97%, предпочтительно более 98%; предпочтительно более 99% при хранении в течение 7 дней при 32°C, предпочтительно в течение 7 дней, считая от производства в день 0.
pH композиции кислой сыворотки предпочтительно составляет от 3,50 до 4,70.
В одном варианте осуществления композиция кислой сыворотки имеет (% масс.):
от 0,0% до 0,4% белка,
от 3,20% до 4,70% лактозы и
от 92,0% до 95,0% воды.
Композиция кислой сыворотки обычно содержит воду, например, в количестве более 90% масс. pH композиции кислой сыворотки может составлять, например, от 3,50 до 4,70, предпочтительно от 3,80 до 4,65. Обычно композиция кислой сыворотки по существу не содержит жира.
Композиция кислой сыворотки содержит молочнокислые бактерии в живом состоянии. Композиция кислой сыворотки предпочтительно содержит, по меньшей мере, один вид молочнокислых бактерий, обладающих низкой способностью подвергать лактозу метаболизму в кислой сыворотке, предпочтительно в живом состоянии.
Композиция кислой сыворотки может содержать другие молочнокислые бактерии, используемые для стадии ферментации. Указано, что молочнокислые бактерии, содержащиеся в композиции кислой сыворотки, обычно являются живыми, в частности, по меньшей мере, один вид молочнокислых бактерий, обладающих низкой способностью подвергать лактозу метаболизму в кислой сыворотке. Подробное описание бактерий приведено ниже.
В некоторых вариантах осуществления композицию кислой сыворотки охлаждают после стадии сепарации. В некоторых вариантах осуществления кислую сыворотку охлаждают до комнатной температуры или ниже комнатной температуры. В некоторых вариантах осуществления проводят термошоковую тепловую обработку, например, повышая температуру между сепарацией и охлаждением.
Обычно композицию кислой сыворотки используют далее для восстановления лактозы (например, для экстракции посредством выделения и/или очистки) или для других приложений, где присутствие лактозы является полезным.
Предпочтительно композицию кислой сыворотки не подвергают стадии тепловой обработки после сепарации при температуре, которая может убить содержащиеся в ней бактерии, например, при температуре выше 75°C. Способ по изобретению позволяет избежать такой стадии тепловой обработки и, таким образом, позволяет сберечь энергию и/или упростить процесс.
В некоторых вариантах осуществления способ или композиция продлевает срок хранения лактозы в кислосывороточном побочном продукте на 3 дня или более. В некоторых вариантах осуществления способ продлевает срок хранения лактозы в кислосывороточном побочном продукте на 7 дней или более. В некоторых вариантах осуществления способ продлевает срок хранения лактозы в кислосывороточном побочном продукте на 15 дней или более. В некоторых вариантах осуществления, способ продлевает срок хранения лактозы в кислосывороточном побочном продукте на период от 3 до 15 дней. В некоторых вариантах осуществления способ продлевает срок хранения лактозы в кислосывороточном побочном продукте на период от 3 до 7 дней. В некоторых вариантах осуществления способ продлевает срок хранения лактозы в кислосывороточном побочном продукте на период от 7 до 15 дней. Увеличение срока хранения обычно рассматривают при сравнении с кислосывороточными побочными продуктами, которые не содержат, по меньшей мере, одного вида молочнокислых бактерий, которые имеют низкую способность подвергать лактозу метаболизму, в живом состоянии.
Стабилизация содержания лактозы кислосывороточного побочного продукта (или любого его углеводного производного, такого как глюкоза или галактоза) позволяет максимально увеличить его значение для различных приложений. Примеры валоризации включают:
- выделение и очистку лактозы с получением кристаллической лактозы. Кристаллическая лактоза представляет ценность для пищевых приложений (таких как детская молочная смесь) и фармацевтических приложений в качестве наполнителя в различных препаратах для таблеток;
преобразование лактозы в другие углеводы (лактазы, инвертазы) посредством ферментативных обработок для получения глюкозы, галактозы или другого сахара, представляющего интерес;
преобразование лактозы в полисахариды, такие как галактоолигосахариды (GOS), посредством ферментативной обработки (реверс-лактаза), которые можно использовать в качестве волокна или функционального пребиотика в пищевых приложениях;
применение богатой лактозой кислой (или нейтрализованной) сыворотки в качестве среды для выращивания биомассы представляющих интерес микроорганизмов, таких как дрожжи, для питания человека или животного;
применение богатой лактозой сыворотки для выращивания биомассы, такой как метан-продуцирующие микроорганизмы для производства энергии (биопереваривание);
ферментация с помощью дрожжей, например, дрожжей, принадлежащих виду Kluyveromyces, которые имеют уникальное промышленное применение, так как они способны ферментировать лактозу для производства этанола. Остаточная лактоза из сывороточного побочного продукта является потенциальным источником альтернативной энергии.
Молочнокислые бактерии
Изобретение включает молочнокислые бактерии. Известны специалистам в данной области подходящие молочнокислые бактерии. Указано, что молочнокислые бактерии часто обозначают как ферменты, или культуры, или закваски. Примеры молочнокислых бактерий, которые можно использовать, включают:
Lactobacilli, например, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus brevis, Lactobacillus rhamnosus;
Streptococci, например, Streptococcus thermophilus;
Bifidobacteria, например, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium animalis;
Lactococci, например, Lactococcus lactis;
Propionibacterium, такие как Propionibacterium freudenreichii, Propionibacterium freudenreichii ssp shermanii, Propionibacterium acidipropionici, Propionibacterium thoenii;
их смеси или ассоциаты.
Молочнокислые бактерии предпочтительно содержат, предпочтительно по существу состоят из, предпочтительно состоят из бактерий Lactobacillus delbrueckii, подвид bulgaricus (например, Lactobacillus bulgaricus) и Streptococcus salivarius, подвид thermophilus (например, Streptococcus thermophilus). Молочнокислые бактерии, используемые в изобретении, обычно содержат ассоциат бактерий Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus. Этот ассоциат известен и часто его обозначают как йогуртовый симбиоз.
В некоторых конкретных вариантах осуществления молочнокислые бактерии могут содержать пробиотические бактерии. Пробиотические бактерии известны специалистам в данной области. Примеры пробиотических бактерий включают некоторые Bifidobacteria и Lactobacilli, такие как Bifidobacterium brevis, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium animalis lactis, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei, Lactobacillus casei paracasei, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus delbrueckiisubspbulgaricus, Lactobacillus delbrueckiisubsplactis, Lactobacillus brevis и Lactobacillus fermentum.
В одном варианте осуществления молочнокислые бактерии не содержат Bifidobacteria. В одном варианте осуществления молочнокислые бактерии не содержат бактерий Lactobacillus acidophilus. В одном варианте осуществления молочнокислые бактерии не содержат бактерий Bifidobacteria и не содержат Lactobacillus acidophilus.
Молочнокислые бактерии можно вводить в любом подходящем виде, например, в виде формы, высушенной распылением, или в замороженном виде. Введение молочнокислых бактерий в молочный материал также обозначают как инокуляцию.
Изобретение предпочтительно включает использование, по меньшей мере, одного вида молочнокислых бактерий, которые имеют низкую способность подвергать лактозу метаболизму в кислой сыворотке, как определено и/или описано выше. Таким образом, среди упоминаемых выше молочнокислых бактерий, по меньшей мере, один бактериальный штамм должен предпочтительно демонстрировать низкий метаболизм лактозы в кислой сыворотке.
В одном варианте осуществления, по меньшей мере, один вид молочнокислых бактерий, обладающих низкой способностью подвергать лактозу метаболизму в кислоте, включает штамм Lactobacillus bulgaricus. Примеры таких штаммов Lactobacillus bulgaricus включают штамм Lactobacillus bulgaricus CNCM I-2787 (депонированный согласно Будапештскому соглашению в национальную коллекцию культур микроорганизмов как международный депозитарный орган 24 января 2002 под номером I-2787).
В одном варианте осуществления, по меньшей мере, один вид молочнокислых бактерий, обладающих низкой способностью подвергать лактозу метаболизму в кислоте, включает штамм Streptococcus thermophilus. В одном варианте осуществления, по меньшей мере, один вид молочнокислых бактерий содержит, предпочтительно по существу состоит из, предпочтительно состоит из штамма Streptococcus thermophilus и штамма Lactobacillus bulgaricus. В одном варианте осуществления стадию ферментации b) проводят с использованием культуры, содержащей, предпочтительно состоящей по существу из, предпочтительно состоящей из, по меньшей мере, одного штамма Streptococcus thermophilus и, по меньшей мере, одного штамма Lactobacillus bulgaricus.
Бактерии Streptococcus thermophilus предпочтительно содержат:
штамм Streptococcus thermophilus CNCM I-2784 (депонированный согласно Будапештскому соглашению в национальную коллекцию культур микроорганизмов как международный депозитарный орган 24 января 2002 под номером I-2784),
штамм Streptococcus thermophilus CNCM I-2835 (депонированный согласно Будапештскому соглашению в национальную коллекцию культур микроорганизмов как международный депозитарный орган 04 апреля 2002 под номером I-2835) и/или
штамм Streptococcus thermophilus CNCM I-2773 (депонированный согласно Будапештскому соглашению в национальную коллекцию культур микроорганизмов как международный депозитарный орган 24 января 2002 под номером I-2773).
Бактерии Lactobacillus thermophilus предпочтительно содержат:
штамм Lactobacillus bulgaricus CNCM I-2787 (депонированный согласно Будапештскому соглашению в национальную коллекцию культур микроорганизмов как международный депозитарный орган 24 января 2002 под номером I-2787).
Здесь также использованы следующие обозначения:
DN-001640 для обозначения штамма Streptococcus thermophilus CNCM I-2784,
DN-001336 для обозначения штамма Streptococcus thermophilus CNCM I-2835,
DN-001236 для обозначения штамма Streptococcus thermophilus CNCM I-2773 и
DN-100290 для обозначения штамма Lactobacillus bulgaricus CNCM I-2787.
Способ
Композицию кислой сыворотки можно получить как побочный продукт в процессе производства фильтрованного ферментированного молочного продукта из молочного материала. Ниже приведены подробности относительно материалов и стадий способа.
Молочный материал
Способ обычно включает переработку молочного материала. Молочный материал обычно состоит из молока и/или ингредиентов, получаемых из молока. Его также обозначают как «композицию на основе молока». Здесь термин «молоко» охватывает молоко животных, например, коровье молоко, а также заменители животного молока, такие как растительное молоко, например, соевое молоко, рисовое молоко и т.д.
Композиции на основе молока, применимые в таких продуктах и/или способах, известны специалистам в области молочных продуктов и предпочтительно представляют собой ферментированные молочные продукты. Здесь выражение «композиция на основе молока» охватывает композиции с молоком или молочными фракциями, и композиции, получаемые смешиванием нескольких ранее сепарированных молочных фракций. К указанному молоку, молочным фракциям и смесям можно добавлять воду или некоторые добавки. Предпочтительно молоко представляет собой молоко животных, например, коровье молоко. Можно использовать альтернативные варианты животного молока, например, молоко овец или козье молоко.
Композиция на основе молока обычно может содержать ингредиенты, выбранные из группы, включающей молоко, полуснятое молоко, снятое молоко, порошковое молоко, снятое порошковое молоко, молочный концентрат, концентрат снятого молока, молочные белки, сливки, пахту и их смеси. Можно подмешивать некоторое количество воды или добавок. Примеры добавок, которые можно добавлять включают сахар, подсластители, отличные от сахара, волокна и модификаторы текстуры.
Композиция на основе молока обычно может иметь содержание жира от 0,0% до 5,0% масс., например, от 0,0% до 1,0%, или от 1,0% до 2,0%, или от 2,0% до 3,0%, или от 3,0% до 4,0%, или от 4,0% до 5,0%. Выражение «содержание жира» в композиции соответствует массе жировых компонентов, присутствующих в композиции, относительно общей массы композиции. Содержание жира выражают в массовых процентах. Содержание жира можно определить гравиметрическим методом Вейбулл-Бернтропа, описанным в стандарте NF ISO 8262-3. Обычно содержание жира известно для всех ингредиентов, используемых для приготовления композиции, и по этим данным можно рассчитать содержание жира в продукте.
Композиция на основе молока обычно может иметь содержание белка от 2,0% до 6,0% масс., например, от 2,0% до 3,0%, или от 3,0% до 4,0%, или от 4,0% до 5,0%, или от 5,0% до 6,0%. Выражение «содержание белка» в композиции соответствует массе белков, присутствующих в композиции, относительно общей массы композиции. Содержание белка выражают в массовых процентах. Содержание белка можно определить анализом по методу Кьéльдаля (NF EN ISO 8968-1), эталонному методу определения содержания белка в молочных продуктах, основанному на определении общего азота. Количество азота умножают на коэффициент, обычно 6,38, выражая результаты как общий белок. Метод описан в AOAC Method 991.20 (1) и стандарте Международной молочной федерации (IDF) 20B:1993. Обычно общее содержание белка известно для всех ингредиентов, используемых для приготовления продукта, и по этим данным рассчитывают общее содержание белка.
Молочный материал, также обозначаемый как композиция на основе молока, содержит лактозу. Количество лактозы обычно может составлять от 3,80% до 5,00% масс.
В одном варианте осуществления молочный материал имеет следующее содержание (% масс.):
от 3,0% до 3,5% молочного белка,
от 0,0% до 3,5% жира,
от 3,80% до 5,00% лактозы.
pH молока может составлять, например, от 6,60 до 7,00. Количество сухого вещества в молоке может составлять, например, от 6,8% до 13,0%. В одном варианте осуществления молоко представляет собой молоко с низким содержанием жира, содержащее менее 2,0% жира, предпочтительно менее 1,0% жира, предпочтительно менее 0,5% жира. Например, молоко может представлять собой снятое молоко.
Ингредиенты композиции на основе молока и/или их количества можно выбрать таким образом, чтобы иметь указанные выше количества белка, и/или жира, и/или лактозы.
Стадия a) -тепловая обработка
Способ обычно включает тепловую обработку молочного материала на стадии a). Такие тепловые обработки известны специалистам в данной области, например, как пастеризация или стерилизация. Они позволяют уничтожать паразитические микроорганизмы. Их можно проводить в обычных теплообменниках, таких как трубчатые или пластинчатые теплообменники. Например, можно проводить тепловую обработку при температуре от 80°C до 99°C, предпочтительно от 85°C до 95°C, например, в течение 1-15 мин.
Указано, что способ может включать стадию гомогенизации до или после стадии тепловой обработки, предпочтительно при давлении от 20 бар до 300 бар, в частности от 50 бар до 250 бар.
Указано, что после тепловой обработки молочный материал обычно охлаждают до температуры ферментации.
Стадия b) - ферментация
Способ обычно включает стадию ферментации с использованием, по меньшей мере, одного вида молочнокислых бактерий. На этой стадии молочный материал инокулируют молочнокислыми бактериями, и затем смеси позволяют ферментироваться при температуре ферментации. Такие операции инокуляции и ферментации известны специалистам в данной области.
В течение ферментации молочнокислые бактерии продуцируют молочную кислоту и, таким образом, вызывают снижение pH. При понижении pH белки коагулируют с образованием творога, обычно при pH разрушения.
Температура ферментации может составлять от 30°C до 45°C, предпочтительно от 35°C до 40°C при снижение pH до pH разрушения, при котором белки коагулируют с образованием творога.
pH разрушения предпочтительно составляет от 3,50 до 5,50, предпочтительно от 4,0 до 5,0, предпочтительно от 4,5 до 5,0.
Стадия c) -сепарация
Способ обычно включает стадию сепарации. На этой стадии композицию кислой сыворотки отделяют от творога, получаемого в результате коагуляции белков. Таким образом, получают:
ферментированный молочный продукт, обычно, содержащий белковый коагулят, обозначаемый как фильтрованный ферментированный молочный продукт, и
композицию кислой сыворотки в качестве побочного продукта.
Такие стадии сепарации известны специалистам в данной области, например, в способе получения «греческих йогуртов». Сепарацию можно проводить, например, методом обратного осмоза, ультрафильтрацией или разделением центрифугированием. Стадию сепарации можно выполнять, например, при температуре от 30°C до 45°C.
Композиция кислой сыворотки содержит лактозу, например, как описано выше. В одном варианте осуществления восстанавливают количество от 65% до 90% масс., предпочтительно от 70% до 85% кислосывороточного побочного продукта относительно количества молочного материала.
Фильтрованный ферментированный молочный продукт содержит высокое количество белков и является подходящим и ценным для потребления. Здесь его также обозначают как «белую массу».
Стадия d) -сглаживание текстуры
Способ по изобретению может включать стадию, где фильтрованный ферментированный молочный продукт подвергают стадии сглаживания текстуры. Обычно такие стадии включают перемешивание и/или приложение сдвигового усилия и известны специалистам в данной области. Стадию сглаживания текстуры можно выполнять, например, посредством перемешивания или статического или динамического сглаживания. В одном варианте осуществления сглаживание текстуры представляет собой динамическое сглаживание, выполняемое при помощи роторно-статорного смесителя. Пример такого оборудования приведен в патентной заявке WO2007/095969. В контексте изобретения термин «роторно-статорный смеситель» обозначает оборудование, в котором продукт проходит через зубчатые кольца, причем часть колец представляет статические кольца, остальные вращаются с установленной скоростью. Эта система зубчатых колец, частично статических или вращающихся, прилагает к продукту определенное сдвиговое усилие. Предпочтительно роторно-статорный смеситель содержит ротор в форме кольца и статор в форме кольца, причем каждое кольцо ротора и статора снабжено радиальными рисками, имеющими заданную ширину для регулирования скорости вращения ротора с целью регулирования окружной скорости. Ротор может работать таким образом, что окружная скорость составляет от 2 м/сек. до 13 м/сек., в частности от 3 м/сек. до 5 м/сек. и более конкретно от 3,6 м/сек. до 4 м/сек. Например, способ может включать стадию динамического сглаживания текстуры, предпочтительно выполняемую с помощью роторно-статорного смесителя, предпочтительно при температуре от 30°C до 45°C.
Температуры
В предпочтительном варианте осуществления:
стадию тепловой обработки a) выполняют при температуре от 80°C до 99°C, предпочтительно от 85°C до 95°C;
стадию ферментации b) выполняют при температуре от 30°C до 45°C и/или
стадию сепарации выполняют при температуре от 30°C до 45°C.
Указано, что способ может включать, по меньшей мере, одну стадию охлаждения. Например, способ может включать охлаждение между стадией тепловой обработки и стадией ферментации. Способ может включать стадию охлаждения, выполняемую на фильтрованном ферментированном молочном продукте, достигая температуры хранения, например, температуры замораживания от 1°C до 10°C, например, 4°C. Способ может включать стадию охлаждения, выполняемую на кислосывороточном побочном продукте, достигая температуры хранения, например, комнатной температуры. В одном варианте осуществления способ включает стадию охлаждения e1) ферментированного молочного продукта до температуры от 4°C до 10°C. В одном варианте осуществления способ включает стадию охлаждения e2) кислосывороточного побочного продукта до комнатной температуры, предпочтительно до температуры от 15°C до 25°C.
В предпочтительном варианте осуществления способ по изобретению включает в конце ферментации и до сепарации стадию тепловой обработки, например, стадию повышения температуры, обозначаемую как термошоковая стадия. Эту стадию обычно проводят, повышая температуру до температуры от 50°C до 75°C, предпочтительно от 50°C до 60°C. Такая термошоковая стадия может вносить вклад в стабилизацию органолептических свойств фильтрованного ферментированного молочного продукта. По-другому, тепловую обработку можно выполнять после стадии сепарации на композиции кислой сыворотки при таком же повышении температуры. Считается, что после такой обработки молочнокислые бактерии остаются живыми, по меньшей мере, частично. Неожиданно обнаружено, что такая термошоковая стадия может повышать стабилизацию количества лактозы в композиции кислой сыворотки.
В одном предпочтительном варианте осуществления способ включает следующие фазы:
ферментация → повышение температуры (термошоковая стадия) → сепарация → охлаждение фильтрованного ферментированного молочного продукта и кислосывороточного побочного продукта.
В одном предпочтительном варианте осуществления способ включает следующие фазы:
ферментация → сепарация → охлаждение фильтрованного ферментированного молочного продукта и повышение температуры (термошоковая стадия) кислосывороточного побочного продукта → охлаждение кислосывороточного побочного продукта.
Эти варианты осуществления, как обнаружено, являются эффективными с точки зрения регулирования потребления энергии, позволяя повышать температуру (термошоковую) от температуры ферментации или сепарации, обычно от 30°С до 45°C, до температуры от 50°C до 75°C. Такие варианты осуществления потребляют меньше энергии нагревания и/или охлаждения, чем вариант осуществления, где кислосывороточный побочный продукт следует охлаждать и затем подвергать существенной тепловой обработке, например, при температуре пастеризации или стерилизации.
Дополнительные подробности и преимущества изобретения могут быть выявлены из следующих неограничительных примеров.
Примеры
Пример 1 - производство фильтрованных ферментированных молочных продуктов и кислосывороточных побочных продуктов.
Фильтрованные ферментированные молочные продукты производят в масштабе пилотной установки, используя следующие ингредиенты:
молоко: снятое молоко, имеющее 3,17% белка, 0% жира и 8,8% сухого вещества;
культуры:
культура 1: Yo-Mix 495, продаваемая фирмой Dupont,
культура 2: смесь следующих бактериальных штаммов: Streptococcus thermophilus DN-001640, Streptococcus thermophilus DN-001336, Streptococcus thermophilus DN-001236 и Lactobacillus bulgaricus DN-100290.
Процедура включает следующие стадии:
тепловую обработку молока при температуре 95°C в течение 6,5мин.;
гомогенизацию при температуре 60°C и давлении 69 бар;
инокуляцию молока при 40°C и 0,02% масс. культуры;
ферментацию при температуре 40°C до достижения pH разрушения 4,65;
необязательно повышение температуры («термошок ферментированной смеси») до температуры 59,5°C в течение 2,5 мин.;
сепарацию 72% сыворотки при температуре 41,5°C при помощи экспериментального центробежного сепаратора Westphalia KNA3 с получением:
A) фильтрованного ферментированного молочного продукта и
B) кислосывороточного побочного продукта и
динамическое сглаживание текстуры, выполняемое на фильтрованном ферментированном молочном продукте.
Пример 2 - кислая сыворотка
Аликвоты кислой сыворотки собирают в стерильные чашки для образцов. Собирают отдельные образцы:
«контрольный» образец, аликвоту которого сразу замораживают, помещая ее в камеру для прекращения метаболизма лактозы;
образец «хранение при 32°C», аликвоту которого сразу помешают в камеру с температурой 32°C;
образец «хранение при 4°C», аликвоту которого сразу помешают в камеру с температурой 4°C;
образец «кислая сыворотка термошок», который подвергают тепловой обработке при 58°C в течение 2,5 мин., используя металлический стакан и горячую пластину, затем отбирают аликвоту и помещают ее в камеру с температурой 4°C.
Все образцы кислой сыворотки хранят в соответствующих камерах в течение 7 дней до их заморозки в камере с температурой -4°C и затем анализируют в течение 24 час. после переноса из камеры.
Анализ кислой сыворотки
Анализируют содержание лактозы и популяции Streptococcus bacteria (National Food Lab, Livermore, California). Результаты анализа лактозы представлены ниже в таблицах 1 и 2:
остаток лактозы в кислой сыворотке (г лактозы на 100 г кислой сыворотки);
количество Streptococcus thermophilus(КОЕ на г)
потеря лактозы, по сравнению с «контрольным» образцом:
потеря лактозы=(значение для образца-контрольное значение)/контрольное значение.
Здесь отрицательное значение показывает потерю.
Таблица 1
Культура 1
Культура 2
«хранение при 32°C»остаток лактозы (%)
3,16
3,87
«хранение при 32°C»потеря лактозы
-22%
-6,5%
«кислая сыворотка термошок» потеря лактозы
<-2%
-1,0%
Это показывает, что культура 2 допускает более высокую сохранность лактозы в кислой сыворотке.
Таблица 2
Остаток лактозы (%)
<i>S. thermophilus</i> (КОЕ/г)
Потеря лактозы
Культура 1
хранение при 4°C
3,81
6,0×10<sup>7</sup>
-6%
хранение при 32°C
3,16
9,6×10<sup>6</sup>
-22%
Культура 2
Кислая сыворотка термошок
3,98
6,9×10<sup>7</sup>
-1,0%
хранение при 4°C
3,87
1,4×10<sup>8</sup>
-3,5%
хранение при 32°C
3,76
8,0×10<sup>3</sup>
-6,5%
*
Среднее по 2 получениям
Количественное значение КОЕ (колониеобразующих единиц) показывает, что, по меньшей мере, часть молочнокислых бактерии являются живыми даже после термошоковой обработки. Так как потеря лактозы снижается при наличии такой обработки, предполагают, что эта обработка обеспечивает живое состояние бактерий при снижении метаболизма лактозы.
В условиях камеры с температурой 32°C самый высокий уровень имеющейся биомассы обнаруживают в культуре 2. Интересно и неожиданно, что культура 2 также имеет самый низкий уровень лактозы, в таких условиях это означает, что для потребления лактозы требуется меньшее количество биомассы. Это показывает, что выбор культуры может иметь значение для стабилизации лактозы в кислой сыворотке.
Пример 3 - фильтрованный ферментированный молочный продукт.
Фильтрованные ферментированные молочные продукты, также обозначаемые как «белая масса» (WM), обрабатывают как конечные продукты. Для чистых продуктов 6 унций (169,8 г) белой массы кондиционируют в чашках.
Для продуктов с ягодами земляники на дне (FOB) дозируют в чашку 2 унции (56,6 г) (25%) земляничного препарата и затем 4 унции (113,2 г) (75%) белой массы.
Продукты, полученные с культурой 1 и культурой 2, опытные эксперты сравнивают для получения итоговых характеристики в дни D28 (28 дней хранения при 4°C после получения) и D55 (55 дней хранения при 4°C после получения). Наиболее существенные и важные различия характерных свойств представлены ниже в таблице 3.
Итоговые характеристики: оценка округлости вкуса, отсутствия резкого вкуса или запаха и отсутствия подавляющих нот.
Таблица 3
Культура 2 по сравнению с культурой 1
Чистый продукт D28
Лучшие итоговые характеристики (различие оценок 0,6)
Чистый продукт D55
Лучшие итоговые характеристики (различие оценок 0,8)
Земляничный продукт FOB D28 (перемешан перед тестированием)
Лучшие итоговые характеристики (различие оценок 0,6)
Земляничный продукт FOB D55 (перемешан перед тестированием)
Лучшие итоговые характеристики (различие оценок 0,6)
Эти результаты показывают, что продукты, полученные с использованием культуры 2, имеют улучшенные итоговые характеристики, и что различие больше даже для части белой массы после продленного срока хранения длительностью 55 дней.
Пример 4
- последующее увеличение кислотности
таблице 4
Последующее увеличение кислотности белой массы оценивают, измеряя pH в дни D0 (после получения) и D7 (7 дней хранения при 4°C после получения). Результаты представлены ниже в .
Таблица 4
Обычный продукт с культурой 1
Обычный продукт с культурой 2
pH при D0
4,50
4,45
pH при D7
4,45
4,40
Понижение pH от D0 до D7
-1,1%
-1,1%
Это показывает, что последующее увеличение кислотности фильтрованного ферментированного молочного продукта аналогично для культуры 1 (pH понижается на 1,1%) и культуры 2 (pH понижается на 1,1%). Однако неожиданно стабильность лактозы в соответствующем кислосывороточном побочном продукте сильно различается для культуры 1 (потеря лактозы 22%) и культуры 2 (потеря лактозы 6,5%), как показано в таблице 1 и таблице 2. Это показывает, что способность культур подвергать лактозу метаболизму в кислой сыворотке непосредственно не коррелирует со способностью последующего увеличения кислотности в фильтрованном ферментированном молочном продукте.