ЖИДКИЙ ПИЩЕВОЙ КОНЦЕНТРАТ ЗАМЕНИТЕЛЯ МОЛОКА, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ИЗ НЕГО ПРОДУКТ
LIQUID FOOD CONCENTRATE OF MILK SUBSTITUTE, METHOD OF ITS OBTAINING AND PRODUCT THEREOF

Изобретение относится к заменителю молока, предназначенному для потребления людьми и животными. В частности, изобретение относится к заменяющему молоко жидкому пищевому концентрату на основе молочной сыворотки и к способам его получения.
Побочные продукты молочного фермерства давно используют для кормления скота. Обезжиренное молоко и пахту, образующиеся при маслоделии, используют, например, для кормления телят. Молочная сыворотка, образующаяся при сыроделии, использовалась главным образом как корм для свиней после снятия молока (для приготовления пахты). В настоящее время специализированные компании изготавливают составные питательные смеси, поступающие в продажу почти исключительно в сухой форме. Как правило, такой корм для животных составляется для специфических групп животных или конкретный стадий развития (поросята, цыплята, телята и т.д.). Для телят заменитель "молока для телят" используют в качестве корма, главным образом, в сухой форме.
Естественно, молоко для телят должно отвечать требованиям полезности этого продукта для животного, безопасности с точки зрения отсутствия патогенных бактерий и токсичных веществ, чтобы он имел высокую питательную ценность, легко переваривался, хорошо усваивался (то есть, например, не вызывал диареи), обеспечивал хорошую сопротивляемость болезням и имел хороший вкус и запах. Последнее довольно важно, так как в противное случае даже голодные телята отказываются от корма.
По возможности, молоко для телят должно обеспечивать достижение как можно большего количества целей. Например, при выкармливании, телят особенно большое значение имеет их быстрый рост, поэтому корм должен эффективно усваиваться. Молоко для откорма телят также должно обеспечивать хорошие свойства мяса в отношении его вкуса и цвета. В случае выращивания телок первостепенное значение имеет то, что корм должен обеспечить их развитие в здоровых коров, способных давать большое количество молока. При выращивании телок молоко для телят должно содержать все необходимые витамины и минералы.
Одним из наиболее важных требований к молоку для телят является то, чтобы при всех обстоятельствах оно должно быть дешевле натурального молока, имея такую же питательную ценность. Поэтому молочный жир заменяют на другие жиры, а компоненты молока часто заменяют на компоненты молочной сыворотки или компоненты растительного происхождения. Таким образом, в молоке для телят (и в целом для кормления коров) могут использоваться продукты, не пригодные для питания человека. В Европейском Экономическом Сообществе (ЕЭС) излишки обезжиренного порошкового молока доступны для использования в качестве корма для телят по низким ценам.
Кроме того, должно быть удобно хранить молоко для телят на ферме. В случае порошка, он должен легко транспортироваться, дозироваться и, особенно, растворяться. Последнее означает, что он должен легко диспергироваться в тепловатой или даже холодной воде. Раствор или суспензия, приготавливаемые из порошка, должны быть гомогенными и оставаться таковыми, не должны слишком вспениваться, не демонстрировать образования сливок, осадка или масла. Раствор, приготовленный из порошка, должен также быть достаточно разбавленным, чтобы легко поедаться, например через соску, и не засорять ее. Также раствор предпочтительно не должен слеживаться. Однако трудно или невозможно получить кормовые заменители молока в виде порошка, имеющие все эти свойства.
Наконец, молоко для телят должно быть стабильным в том смысле, что должно храниться в течение длительного времени. Однако уже приготовленный раствор, пригодный для непосредственного употребления, имеет тот недостаток, что его стабильность при сравнительно высокой температуре является плохой из-за развития нежелательных микроорганизмов.
Обнаружено, что жидкий пищевой концентрат-заменитель молока может быть приготовлен на основе молочной сыворотки, причем концентрат может быть, помимо прочего, пригоден для приготовления молока для телят, которое может долго храниться и которое свободно от многих недостатков традиционного молока для телят.
Настоящее изобретение касается жидкого пищевого концентрата-заменителя молока на основе молочной сыворотки, в которой лактоза, исходно находящаяся в молоке, преобразована более чем на 25% путем конверсии, включающей по меньшей мере одну кисломолочную ферментацию, и к которой добавлена одна или более органическая кислота, отличающаяся от молочной кислоты, для обеспечения соотношения органических кислот к молочной кислоте от 1:30 до 8:1 в этом пищевом концентрате.
Настоящее изобретение также предлагает способ приготовления жидкого пищевого концентрата-заменителя молока, предусматривающий получение молочной сыворотки и/или ее производных, преобразование лактозы более чем на 25% путем конверсии, включающей по меньшей мере одну кисломолочную ферментацию, концентрирование ферментата молочной сыворотки и добавление одной или более органических кислот, отличающихся от молочной кислоты, для достижения соотношения органическая кислота/молочная кислота от 1:30 до 8:1 в упомянутом пищевом концентрате.
Другой объект данного изобретения касается заменителя молока, полученного путем разведения пищевого концентрата по изобретению в подходящем растворителе, предпочтительно - воде, так же, как и его использования в качестве заменителя молока, среди прочего, в корме для телят.
Преимущество жидкого пищевого концентрата-заменителя молока по изобретению состоит в том, что продукт может быть легко разведен на месте, где данный корм будет потреблен. Кроме того, у телят данный продукт не приводит к нарушениям питания или диарее. Присутствие различных продуктов ферментации, среди которых функциональные олиго- и дипептиды, обладающие противовоспалительным действием, и значительной доли моносахаридов, которые могут потребляться и хорошо усваиваться молодыми животными, подтверждает, что данный продукт обладает высокими кормовыми свойствами.
Пищевой концентрат по изобретению имеет рН ниже 4,8, так что растворимость и, следовательно, доступность минеральных веществ являются оптимальными. Более того, благодаря низкому рН уменьшается риск развития E.coli и других инфекций, встречающихся в тонком кишечнике, так как эти нежелательные микроорганизмы не могут выживать в перевариваемой массе, не говоря уже о том, чтобы развиваться в ней.
Сыворотка - это водный компонент молока, остающийся после коагуляции или свертывания молока и удаления створоженной части. Сыворотка может быть получена путем коагуляции молока кислотой, нагреванием или сычужным ферментом. Говоря в общем, существует два типа сыворотки. Сыворотка, получаемая в качестве побочного продукта сычужной коагуляции молока при производстве твердых, полутвердых и мягких сыров, таких как чеддер, Гауда и швейцарский сыр, также называется сладкой сывороткой и имеет рН 5,9-6,6. Сыворотка, получаемая в качестве побочного продукта кислотной коагуляции молока при производстве сыров, таких как домашний творог, сливочный сыр и сыр рикотта, а также при производстве казеина и из обезжиренного молока, называется кислой сывороткой. Этот продукт получают путем преципитации казеина при рН около 4,6 в результате действия молочнокислых бактерий на молоко или в результате добавления НСl. В данной заявке все типы молочных сывороток и/или производные, полученные из них, обозначены как молочная сыворотка и могут быть использованы для данного изобретения.
Молочная сыворотка, которая может быть использована в жидком пищевом концентрате-заменителе молока по изобретению, может быть и сладкой, и кислой. Кислая сыворотка имеет несколько более низкое содержание жира и более высокое содержание молочной кислоты и, как правило, несколько более низкую коммерческую цену. В принципе, сыворотка, полученная из молока любого вида млекопитающих, пригодна для использования в жидком пищевом концентрате-заменителе молока по изобретению, однако обычно ее получают из коровьего молока, овечьего молока, козьего молока, молока буйволиц или яков. Использование козьего молока или овечьего молока является предпочтительным, так как эти виды молока имеют более высокое содержание белка, чем коровье молоко.
Состав молочной сыворотки, которая используется для приготовления пищевого концентрата по изобретению, может быть определен заранее, например путем смешивания с другими сывороточными продуктами, водой или молоком, но предпочтительно должен содержать приблизительно 60-80 вес.% молочной сыворотки от веса пищевого концентрата. Производные, происходящие из молочной сыворотки, также могут использоваться. В данной заявке это среди прочего включает концентрированную молочную сыворотку и обессахаренную сыворотку. Также различные основные материалы, такие как, например, глюкоза и/или белковые гидролизаты и/или жиры растительного и/или животного происхождения или их концентраты, могут быть добавлены в любой момент производства заменителя молока к молочной сыворотке, используемой для приготовления пищевого концентрата по изобретению, или к промежуточному продукту.
В пищевом концентрате по изобретению более 25%, предпочтительно более 35% лактозы, исходно присутствующей в сыворотке, преобразовано. Это преобразование может представлять собой гидролитическую конверсию в глюкозу и галактозу, а также ферментативное преобразование в молочную кислоту, вызываемое, главным образом, микроорганизмами. Получение пищевого концентрата по изобретению в любом случае включает конверсию, которая является результатом бактериальной ферментации.
Можно ферментировать сыворотку с помощью микроорганизмов для получения продукта, в котором по меньшей мере 5% исходно присутствующей в ней лактозы преобразовано в молочную кислоту. Однако такой процесс ферментации требует сравнительно длительного времени. По этой причине, предпочтительно, значительную часть лактозы сначала гидролизуют до глюкозы и галактозы. Предпочтительно, этот гидролиз проводят с помощью ферментативного гидролиза, причем особо предпочтительным является действие лактазы (бета-галактозидазы) на лактозу, присутствующую в молочной сыворотке. Следует учесть, что можно сначала провести кисломолочную ферментацию, а потом гидролизовать лактозу. Однако в таком порядке образование кислоты при ферментации оказывает неблагоприятное действие на условия ферментативного гидролиза. По этой причине предпочтительно проводить ферментативный гидролиз лактозы перед кисломолочной ферментацией.
Количество лактозы, преобразуемой ферментативным гидролизом перед кисломолочной ферментацией, составлять от 25 до 99% лактозы, исходно присутствующей в продукте. Предпочтительна степень гидролиза от 60 до 90%, предпочтительнее от 65 до 85%, посредством гидролиза упомянутого выше типа.
Проведение (ферментативного) гидролиза лактозы перед кисломолочной. ферментацией предоставляет важное дополнительное преимущество. Гидролитическое преобразование лактозы, предпочтительно с помощью лактазы, приводит помимо прочего к образованию глюкозы, которая может быть преобразована в молочную кислоту с помощью молочнокислых бактерий. Однако, по сравнению с ферментацией лактозы, ферментация глюкозы происходит более быстро. Следовательно, это (ферментативное) преобразование лактозы имеет то преимущество, что время, требуемое для кисломолочной ферментации, может быть значительно сокращено. Более высокая скорость, достигаемая таким образом, уменьшает необходимую ферментацию и объемы, поскольку продукт может меньше времени находиться в ферментационных емкостях. Следовательно, при производстве больших количеств заменителя молока данный способ обеспечивает важное экономическое и логистическое преимущество. Кроме того, моносахариды - галактоза и глюкоза, которые образуются в результате конверсии, имеют высокую питательную ценность и, в частности, высокое содержание сухих веществ в пищевом концентрате, а кристаллизация лактозы, будет происходить менее легко.
Кисломолочную ферментацию можно осуществить, например, с помощью заквасочной культуры. В принципе, возможна самопроизвольная ("дикая") ферментация, но она не всегда желательна. В качестве заквасочной культуры, в принципе, могут использоваться разнообразные микроорганизмы. В принципе, дрожжи и бактерии, способные преобразовать лактозу, глюкозу и/или галактозу, пригодны для использования по изобретению. В частности, такие молочнокислые бактерии, как Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus, Bifidobacterium, a также дрожжи, такие как Kluyveromyces, Saccharomyces, Candida и Torula, являются высоко пригодными. Предпочтительно, заквасочная культура включает одну или более молочнокислых бактерий. Еще предпочтительнее, заквасочная культура включает одну или более молочнокислых бактерий, выбранных из группы, состоящей из подвидов (подвид) Lactococcus lactis cremoris, Lactococcus lactis подвид lactis, Lactococcus lactis подвид lactis biovar diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides подвид cremoris, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и Lactobacillus helveticus, так же, как и недавно открытую Bacillus thermofillus amylovorans.
В зависимости от выбранной молочнокислой бактерии, помимо молочной кислоты, в пищевом концентрате по изобретению могут быть представлены другие кислоты или продукты метаболизма, белки и/или ароматические вещества. В частности, гетероферментативные молочнокислые бактерии могут обеспечивать, например, образование ацетальдегида или ацетата. Дрожжи и виды Leuconostoc могут приводить, в частности, к образованию этанола. Такие продукты не всегда желательны. Напротив, такие виды, как Lactococcus lactis подвид lactis могут, в свою очередь, образовывать низин, обеспечивая конечный продукт веществом с сильным антимикробным действием.
2
Еще предпочтительнее использовать в заменителе молока по изобретению гомоферментативные молочнокислые бактерии. Гомоферментативная молочнокислая бактерия способна преобразовывать лактозу через глюкозу, главным образом, в молочную кислоту без образования СО.
При выборе заквасочной культуры, чтобы получить желаемый конечный продукт, следует учитывать, что определенные микроорганизмы являются мезофильными, а другие термофильными, и потому имеют различные оптимальные для своего развития температуры.
Ферментированная молочная сыворотка, которую также называет ферментатом, выпаривают для получения концентрированного продукта. Ниже описано его приготовление этим способом.
Пищевой концентрат по изобретению содержит по меньшей мере 20% сухого вещества, предпочтительно по меньшей мере 25%, еще предпочтительнее по меньшей мере 40%. Высокое содержание сухого вещества повышает стабильность продукта при хранении.
n
2n+1
Пищевой концентрат имеет рН от 3,0 до 4,8, предпочтительно от 3,8 до 4,5. Такой низкий уровень рН частично является результатом кисломолочной ферментации, и частично - результатом добавления дополнительных органических кислот. Подходящие органические кислоты, которые могут использоваться в вариантах выполнения пищевого концентрата по изобретению, включают как насыщенные, так и ненасыщенные алифатические монокарбоновые кислоты (CH·COOH), среди которых алифатические жирные кислоты и также ароматические жирные кислоты. Подходящими для использования органическими кислотами являются свободные кислоты: уксусная кислота, лимонная кислота, муравьиная кислота, пропионовая кислота, сорбиновая кислота, винно-каменная кислота, щавелевая кислота, яблочная кислота, малоновая кислота, малеиновая кислота, метакриловая кислота, фумарат, адипиновая кислота, каприловая кислота, дегидроацетовая кислота, бензойная кислота или их комбинации. Наиболее предпочтительным является использование муравьиной кислоты в качестве органической кислоты. Муравьиная кислота имеет хорошую стабильность, низкий рКа, хорошую ценность в качестве консерванта (бактерицидное действие против сальмонелл).
Обычно органическая кислота представлена в количестве, пропорциональном количеству молочной кислоты в ферментате. Пригодное соотношение находится в диапазоне от 1:30 до 8:1. Предпочтительно, соотношение органическая кислота/молочная кислота составляет от 1:15 до 5:1, предпочтительнее около 1:10.
После ферментации молочная кислота представлена в ферментате в количестве приблизительно от 1 до 12 вес.% от веса пищевого концентрата по сухому веществу. Предпочтительно, пищевой концентрат содержит молочную кислоту в количестве 2-10%, еще предпочтительнее приблизительно 3-8 вес.% молочной кислоты по сухому веществу от веса пищевого концентрата.
Таким образом, описанный выше пищевой концентрат содержит белки, главным образом, сывороточные белки и минеральные вещества, происходящие из сыворотки. Пищевой концентрат по изобретению представляет собой продукт с высоким содержанием белков. Обычно содержание белка в пищевом концентрате составляет 15-22 вес.% от веса сухого вещества в пищевом концентрате, каковое содержание зависит от содержания и доступности аминокислот в различных исходных (сывороточных) материалах. При желании, содержание белка в ферментате может быть повышено путем добавления белков из других источников. Концентрат может включать различные другие дополнительные питательные вещества. В частности, концентрат может включать другие добавленные белки, аминокислоты, гидролизаты белка, жиры, углеводы, сахара, минеральные вещества (из молока), витамины, эмульгаторы, антиоксиданты и/или ароматизаторы. Другими добавленными белками или белковыми гидролизатами могут также быть, в частности, цельный молочный белок, такой как, в частности, порошковое обезжиренное молоко и порошковый WPC (концентрат сывороточного белка). Предпочтительно использовать так называемое сухое молоко низкотемпературного сгущения и распылительной сушки, так как высокотемпературное молоко может вызывать диарею и нарушения питания у телят. Также могут использоваться концентраты сывороточных белков и/или растительные белки, в особенности из, например, соевых бобов, пшеницы и/или клейковины гороха, отходов рыбы и/или мяса и их комбинации. Подходящие количества добавленных белков или белковых находятся в диапазоне от 3 до 12 г/л при 5% сухого вещества. Предпочтительно, общее содержание белка конечного пищевого концентрата находится в пределах 15-22 вес.% по сухому веществу.
Добавляемые также аминокислоты могут, но не исчерпываются этим, представлять собой, в частности, метионин, лизин, треонин и/или триптофан. Подходящие количества добавленных аминокислот находятся в диапазоне 0,1-0,9 вес.% по сухому веществу.
В рецептуру молока для телят также могут быть добавлены жиры растительного или животного происхождения, в частности жир из какао-бобов, частично гидрированный рыбий жир, говяжий жир (часто костный жир), лярд и растительные жиры, такие как пальмовое и кокосовое масло. Предпочтительный жир должен быть недорогим и без постороннего вкуса (в частности, в результате самоокисления). Для молока для телят высоконенасыщенный жир является, фактически, менее пригодным, поскольку телята переносят его не слишком хорошо. Жир, имеющий длинноцепочечные насыщенные жирные кислоты, плохо усваивается, вероятно, потому что он не полностью расплавляется при температуре тела. Тонкое диспергирование жира важно для его перевариваемости. Специалистам в данной области понятно, что в зависимости от того, для кого предназначен данный заменитель молока, можно подбирать источник и тип жира. Подходящие количества добавленных жиров находятся в диапазоне 7-12 г/л при 5% сухого вещества. Предпочтительно общее содержание жира в конечном пищевом концентрате находится в диапазоне 14-24 вес.% по сухому веществу.
Кроме того, добавление углеводов в пищевой концентрат-заменитель молока может быть обеспечено, в частности, в виде крахмала. Иногда молоко для телят содержит до 10 вес.% углеводного крахмала, который с точки зрения переваримости должен быть признан доступным. Большее количество крахмала нежелательно из-за повышения питательной ценности (плохое переваривание) и вязкости, что может вызвать слишком низкую скорость прохождения в кишечнике и даже запор. Подходящие количества добавленных углеводов находятся в диапазоне от 2 до 5 г/л от 5% сухого вещества.
Как правило, также необходимо добавление минеральных солей, поскольку молоко не содержит достаточного количества минеральных солей. В частности, кальций и фосфор могут быть добавлены до уровня стандарта RDA (рекомендованная дневная доза). Телята при питании не должны получать много железа, оно добавляется в молоко для выпаивания племенных телят. Когда используется несколько сывороток (порошков), они могут быть частично обессолены, с учетом переносимости телятами в отношении Na, К и Сl. Подходящие количества добавленных минеральных солей варьируют в зависимости от типа минеральной соли, однако при выборе количества специалисты в данной области могут руководствоваться соответствующим стандартом RDA. Добавления минеральных солей в форме предварительно изготовленной смеси очень удобно. В альтернативном варианте выполнения содержание минеральных солей в пищевом концентрате по изобретению уменьшено. Для этого сыворотку, использованную как исходный материал, полезно освободить от минеральных солей способом, известным специалистам в данной области. В обычных композициях молока для телят общее содержание минеральных солей составляет 10 вес.% сухого вещества. В композиции молока для телят по изобретению, в которой растворимость и доступность минеральных солей выше, это содержание может быть уменьшено на 15-20% до 8-8,5 вес.% сухого вещества так, что, кроме того, в сравнение с обычным молоком для телят в порошковой форме вовлекается меньшее выделение минеральных солей в окружающую среду (с навозом и навозной жижей).
Также, путем так называемого обессоливания сыворотки (до 90%), может быть получен заменитель молока по изобретению, который весьма пригоден для потребления человеком и который имеет общее содержание минеральных солей менее 2,5 вес.% сухого вещества. Специалистам в данной области понятно, что в зависимости от потребителя, для которого предназначен заменитель молока, количество и комбинация минеральных солей могут быть подобраны.
Далее могут быть добавлены витамины, в частности A, D3, Е, К и большинство витаминов В. Подходящие количества добавляемых витаминов варьируют в зависимости от типа витамина и могут быть определены на основе рекомендованных дневных доз (RDA).
Подходящим антиоксидантом является, в частности, витамин Е, который может быть добавлен в количестве в диапазоне 100-250 мг/кг сухого вещества.
Добавляемые также ароматизаторы могут, в частности, быть добавлены в количествах в диапазоне от 0,05 до 0,3 вес.% сухого вещества.
Чтобы улучшить структуру и консистенцию пищевого концентрата и, в частности, улучшить дисперсию жира, в него могут быть включены эмульгаторы, такие как, в частности, лецитин из сои и животный желатин.
nd
Специалисты в данной области могут подобрать композицию пищевого концентрата для выбранного использования. Использование пищевого заменителя молока и различных композиций, включающих такие применения, в частности, широко обсуждается в "Whey and Whey Utilization", 1990, Sienkiewicz, Т. and C.L. Riedel, eds., 2 Ed. Verlag Th. Mann, Gelsenkirchen-Buer, Germany.
Способ приготовления жидкого пищевого концентрата-заменителя молока по изобретению включает стадию получения молочной сыворотки из какого-либо подходящего источника, как описано здесь выше. Также возможны комбинации сыворотки, комбинации производных сыворотки различного происхождения и процессов очистки сыворотки или комбинации сыворотки, дополненные другими животными или растительными жирами и белками, при условии, что конечный концентрат включает по меньшей мере 60% сывороточных компонентов.
В принципе сыворотка должна быть обработана так быстро, как только возможно после сепарации других компонентов молока, поскольку температура и композиция сыворотки стимулирует рост бактерий. Если желательно, перед обработкой сыворотки, может быть проведена пастеризация (72°С, 10-15 секунд). Также, дополнительно, может быть установлен рН, в частности до оптимального рН лактазы, и сыворотка может быть соответствующим образом приготовлена, чтобы служить исходным материалом для желаемой кисломолочной ферментации (в частности, путем подбора аэрации или насыщения газом).
Способ приготовления жидкого пищевого концентрата-заменителя молока также включает стадию конверсии более чем 25% лактозы молочной сыворотки путем конверсии, включающей по меньшей мере одну кисломолочную ферментацию. Как упоминалось, для выполнения этой стадии может быть использована комбинация гидролиза и кисломолочной ферментации или только кисломолочной ферментации. Предпочтительно, однако, кисломолочную ферментацию используют в комбинации с предпочтительно предшествующим ферментации гидролизом лактозы.
Предпочтительно гидролиз лактозы включает ферментативный гидролиз, еще предпочтительнее, с помощью лактазы. Подходящей лактазой является, в частности, лактаза Lactozym 3000 (фирма Novozymes, Дания), которая предпочтительно используется в количестве 20-50 мг/л (0,5-1,25 г на кг лактозы). Гидролитическое преобразование с помощью этой лактазы предпочтительно имеет место при температуре от 37 до 39°С, в течение приблизительно 0,5-6 часов. В случае, если в качестве исходной используется кислая сыворотка (с рН 4,5-4,9), предпочтительно используется грибковая лактаза в количестве 0,3 г на кг лактозы. Эта форма лактазы дает оптимальное преобразование при температуре 50°С. Специалистам в данной области понятно, что в зависимости от использованной лактазы условия реакции и длительность реакции могут быть подобраны. Гидролиз с помощью лактазы прекращается в момент, когда достигнута степень гидролиза по меньшей мере в 25%. Степень конверсии может быть определена с помощью, в частности, коммерческого теста, такого как, в частности, ферментативный тест на лактозы (тестовый набор).
Кроме того, гидролизованная сыворотка может быть инокулирована заквасочной культурой молочнокислых бактерий. Гидролизованная молочная сыворотка или, в более общих терминах, жидкий исходный материал в случае, если стадия гидролиза не проводится, затем инокулируется заквасочными культурами молочнокислых бактерий. Инокулированный исходный материал инкубируется в течение нескольких часов при 25-40°С. В течение этого периода бактериальная популяция растет, и из глюкозы и/или лактозы образуется кислота, так что рН снижается. Ферментация выполняется в течение 8-24 часов при температуре 25-40°С. Что касается температуры, то должна приниматься во внимание оптимальная температура роста использованных микроорганизмов. Может быть использована также субоптимальная температура, в частности, в случае, если желательна секреция определенных метаболических продуктов, которые образуются при таких (более низкой или более высокой) температурах. В зависимости от типа использованных микроорганизмов и температурного режима длительность ферментации может быть короче или длиннее. Ферментацию останавливают, когда достигнут желаемый рН (в общем, между 4,2 и 4,6), путем нагревания ферментата до температуры 72°С в течение 10-20 секунд. Затем продукт охлаждается до температуры 45-65°С.
Вслед за этим ферментат по изобретению концентрируют от содержания сухого вещества (св) около 5% до содержания сухого вещества 20-65%, предпочтительно 30-45%. Концентрирование сыворотки известно специалистам в данной области, и на практике может быть скомбинировано с упомянутым выше нагреванием до 72°С в течение 10-20 секунд. При концентрировании сыворотки значительная часть воды удаляется, в частности, путем выпаривания. Однако выпаривание сыворотки обычно ведет к кристаллизации лактозы вследствие ее плохой растворимости в сывороточном концентрате. Преимущество, предоставляемое данным изобретением, состоит в том, что содержание лактозы уменьшается в ходе ферментации и предпочтительно предварительного гидролиза, так что кристаллизация в ферментированном сывороточном концентрате не происходит.
До или после, но предпочтительно в ходе концентрирования ферментата, не обязательно могут быть добавлены дополнительные компоненты. Различные гидролизованные белковые жидкости с низким содержанием сухого вещества предпочтительно добавляются в ходе стадии концентрации для повышения содержания сухого вещества в пищевом концентрате. Также, в частности, может быть добавлена обессахаренная сыворотка.
Ферментат может быть сконцентрирован, в частности, с использованием водопадного испарителя, когда подкисленный гидролизованный ферментат протекает тонким слоем через трубки, нагреваемые паром. В итоге, циклон обеспечивает хорошее разделение выпаренной воды и ферментированного сывороточного концентрата. Концентрат может быть так называемого низкотемпературного и высокотемпературного типов. Однако низкотемпературные концентраты предпочтительны, поскольку они предотвращают реакции Майяра между сахарами и аминокислотами. Такие типы концентратов могут быть получены путем выпаривания в вакууме, но для получения 25% сухого вещества вполне очень пригоден и обратный осмос.
До, после, но предпочтительно во время концентрирования ферментата молочной сыворотки могут быть добавлены дополнительные минеральные соли, аминокислоты, жиро- и/или водорастворимые витамины, ароматизаторы, гидролизаты растительных и/или животных белков, эмульгаторы, антиоксиданты, растительные или животные жиры, сироп глюкозы и/или связующие.
К концентрированному ферментату добавляется органическая кислота, отличающаяся от молочной кислоты, для обеспечения соотношения органическая кислота/молочная кислота от 1:30 до 8:1. Предпочтительно, органическая кислота добавляется в соотношении органическая кислота/молочная кислота от 1:15 до 5:1, а еще предпочтительнее около 1:10. Предпочтительно, добавление выполняется в форме водного раствора кислоты. Возможно, кислота может быть добавлена до концентрирования ферментата молочной сыворотки, но предпочтительно добавление после ее концентрирования из-за коррозивного действия, особенно муравьиной кислоты. Предпочтительно, добавление органической кислоты к пищевому концентрату представляет собой последнюю стадию добавления способа приготовления пищевого концентрата по изобретению.
После добавления кислоты и, возможно, предварительного смешивания растительных и животных гидролизатов белка с помощью статического миксера и/или миксера Торакс концентрат эмульгируется, предпочтительно при медленном перемешивании, и затем гомогенизируется, предпочтительно в две стадии. Весьма пригодной является гомогенизация, в которой на первом этапе гомогенизация ведется при 300 бар, а на втором этапе - при 75 бар. Затем может быть проверено распределение жира, в частности с помощью микроскопического изучения образца концентрата.
Возможно, пищевой концентрат затем пастеризуют, предпочтительно, однако, обрабатывают с помощью нагревателя с падающим потоком (FSH) или паровой инжекцией (ISI), при этом продукт нагревается в системе непрерывного действия до температуры 142-160°С, предпочтительно в течение менее 2 секунд, после чего немедленно охлаждается до 65°С. Затем пищевой концентрат охлаждают до температуры около 15°С и, возможно, хранят при этой температуре.
2
2
Затем пищевой концентрат-заменитель молока упаковывают, предпочтительно асептическим или ультрачистым способом (Р<1=10,000). В высокой степени пригодными упаковками являются, в частности Multibox емкостью 1000 л, алюминиевые пакеты в коробках по 20-400 л или подвижные емкости, по желанию. Возможно, упаковка может происходить в атмосфере CO/N, что позитивно влияет на время хранения. Упакованный пищевой концентрат может быть затем отправлен потребителю.
Приготовление заменителя молока по изобретению может быть проведено с успехом путем суспендирования и/или растворения жидкого пищевого концентрата-заменителя молока по изобретению, предпочтительно, в воде. Степень, до которой концентрат разводится, зависит от его применения. Разведение может с успехом регулироваться в зависимости от желаемого веса сухого вещества заменителя молока, которую надо приготовить. Например, для выращивания племенных телят в возрасте от 1 до 6 недель подходящее содержание сухого вещества в заменителе молока составляет 12-15%. Для несколько более старших племенных телят может быть желательным содержание сухого вещества 8-12%. Однако при его использовании для телят, идущих на убой, в возрасте 15 недель и старше, указанное содержание может составлять даже 18-22%. Следовательно, конечная дозировка зависит от желаемого содержания сухого вещества и, в основном, находится в диапазоне 8-22% сухого вещества. В зависимости от этого содержания сухого вещества фермер-скотовод может с удобством регулировать дозирующий аппарат, в котором, в частности, может происходить измерение вязкости потока и в котором степень разведения устанавливается автоматически.
Заменитель молока по изобретению можно, в принципе, использовать для любого вида млекопитающих, включая человека. В высокой степени подходящим является его использование как заменитель материнского молока для сельскохозяйственных домашних животных, таких как телята, жеребята, поросята, ягнята, козлята и овцы, телята - предпочтительно. Для телят кормление вволю пригодно в высокой степени.
Настоящее изобретение далее будет иллюстрировано нижеследующими примерами, которые не являются ограничивающими.
ПРИМЕРЫ
Пример 1. Приготовление концентрированной композиции молока для телят.
К жидкой сладкой сыворотке с содержанием сухого вещества 5%, добавляли 20-50 мг/л Lacotzym 3000. Эту смесь содержали при температуре 37-39°С в замкнутых емкостях при контроле избыточного давления. В зависимости от содержания сухого вещества и рН эта часть процесса занимала 0,5-6 часов до того, как достигалась степень гидролиза (конверсии лактозы в глюкозу и галактозу), превышающая 50%.
Затем к гидролизованной сыворотке добавляли смесь молочнокислых бактерий (Lab. helveticus, Strep. thermophilus). В тот момент, когда достигался желаемый рН (4,2-4,5 от 10% сухого вещества), ферментат сгущали с помощью водопадного испарителя до содержания сухого вещества в 20-45%. На этой стадии молочнокислые бактерии инактивировались в ферментате путем нагревания выше 72°С в течение 10-20 секунд в предварительных нагревателях испарителя.
Возможно, до стадии выпаривания могут быть добавлены гидролизованные белковые жидкости в случае, если концентрация в соответствующем гидролизате ниже, чем 15% сухого вещества. Затем к этому сгущенному ферментату при температуре 45-60°С (после выхода из испарителя) добавляли следующие компоненты: минеральные соли, аминокислоты, жирорастворимые витамины, водорастворимые витамины, гидролизаты растительных и животных белков, эмульгаторы, антиоксиданты, смесь растительных и/или животных жиров, глюкозный сироп и связующие, такие как пектин, и/или ароматизаторы. Взаимные соотношения этих компонентов зависят от возраста и вида животных.
После этого 2%-ное разведение 10%-ной муравьиной кислоты (исходя из сухого вещества) добавляли при перемешивании до достижения рН 3,8-4,2 (10% ms).
2
2
После предварительного смешивания растительных и животных гидролизатов белка с помощью статического миксера и/или миксера Торакс, в течение 15-25 минут проводилась эмульгация в сборной емкости с медленно вращающейся зубчатой мешалкой (2-10 оборотов/мин), и таким образом полученная масса гомогенизировалась в две стадии, на первой стадии при 300 бар, а на второй стадии - при 75 бар. Чтобы проверить распределение жира, образец исследовали микроскопически. Затем продукт нагревали с помощью нагревателя FSH в течение 1 секунды при 148°С, охлаждали до 65°С и затем упаковывали асептическим или ультрачистым способом в контейнеры на 200 л, возможно в атмосфере с избытком CO/N. Затем продукт хранили в охлаждаемом помещении при 15°С.
w
w
В зависимости от содержания сухого вещества и исходного материала полученный таким образом продукт имел влагоактивность A ниже 0,75 и время хранения от 8 недель до 12 месяцев. Для определения длительности хранения наблюдали за физической стабильностью раствора (отсутствие осадков или образования сливок), а также исследовали микробиологически (общий счет на) плашке (ТРС) менее 100/мл). Здесь влагоактивность A определяли как соотношение давления водяных паров над пищевым продуктом в равновесии с их окружением к давлению паров чистой воды при той же температуре.
Пищевой концентрат по изобретению с содержанием сухого вещества 20-25% имел срок хранения 8 недель, при содержании сухого вещества 25-40% имел срок хранения 4 месяца, а при содержании сухого вещества более 40% имел срок хранения 12 месяцев.
У конечного пользователя содержание сухого вещества в продукте-заменителе молока устанавливается на желаемом уровне с помощью дозирующей системы, и этот продукт используется, как правило, в течение 6 недель после вскрытия упаковки.
Обработка стабильного при хранении жидкого продукта-заменителя молока (композиция для телят)
Стадияобработки
Сыворотка 5% dm(сухого вещества)
Заметки
Особенности
Полученный материал наоснове сыворотки
рН>6,0Корова/коза/буйвол
Сыворотка мягкого/твердого сыра,возможно,обезжиренная
Пастеризация 72°С, 10-20секунд
Гидролиз
Lactozym 3000
Преобразованиелактозы 50-99%
Длительность:
0,5-6 ч
Темп.: 37-39°С
Ферментация
Молочнокислыебактерии
Длительность:
8-24 ч
Темп.: 37-39°С
Ферментация до рН 4,2-4,5
0,5-0,8% молочной кислоты
Непрерывное измерение рН вферментационныхемкостях
Формирование функциональныхдипептидов сбактериостатическимдействием
концентрирование и инактивация
От 5% dm до 20-45% dm
Обратный осмос и/или выпаривание
Конечная температура45-65°С
Добавки/
Предварительная смесь
Стандартизация
минеральных солей
Стандарт RDA
Аминокислоты
Стандарт RDA
Водо- и жирорастворимые витамины
Стандарт RDA
Ароматизаторы
Приемлемость
Глюкозный сироп
Смесь жиров и/или
14-20% на dm
Эмульсия
16-24%белка на dm
растительных/
проверка
животных белков
эмульсии
Добавление
Органические кислоты
Средипрочего -муравьинаякислота
рН 3,8-4,2
Смешивание иэмульгирование
15-25 минут
Предварительноесмешиваниестатическиммиксером и/илисмесителем Тораксс контролируемойчастотойперемешивания
2-10 об/минМикроскопическоеисследованиераспределенияжира
Гомогенизация
До 300 бар
2 стадии
Стадия 1-300
бар
Стадия 2-75
бар
Нагревание
FSH
142-160°С
водопад
менее 2 с
нагревание
Заполнение
Асептическое/ ультрачистое
Упаковка
20-1000 л
Multi-box 1000 лАлюминиевыйпакет в коробке
Время хранения взакрытойупаковке
4 недели - 12месяцев
В зависимостиотсодержаниясухоговещества
A<sub>w</sub> ниже 0,75ЛабораторныйтестМикробиологическийанализ ТРСменее 100/мл
Пример 2. Приготовление концентрированной композиции молока для телят.
К жидкому кислому сливочному сыру с содержанием сухого вещества 5% добавляли 0,3 г грибковой лактазы на кг лактозы. Эту смесь содержали при температуре 50°С в изолированных емкостях при контроле избыточного давления. В зависимости от содержания сухого вещества и рН (4,5-4,8) этот процесс занимает 0,5-6 часов, пока не будет достигнута степень гидролиза (конверсии лактозы в глюкозу и галактозу), превышающая 60%.
Затем смесь молочнокислых бактерий (Lab. helveticus, Strep. thermophilus) добавляли к гидролизованной кислой сыворотке и содержали при температуре 35-39°С. В момент, когда достигался желаемый рН (4,2-4,4), измеряемый в композиции с содержанием сухого вещества 10%, ферментат сгущали с помощью водопадного испарителя до достижения содержания сухого вещества 35-50%. В течение этой стадии молочнокислые бактерии инактивируются в ферментате нагреванием свыше 72°С на 10-20 секунд в ходе прохождения через предварительные нагреватели испарителя.
Затем в этот сгущенный ферментат с температурой 45-60°С (после выхода из испарителя), добавляли следующие компоненты: минеральные соли, аминокислоты, жирорастворимые витамины, водорастворимые витамины, ароматизаторы, гидролизаты растительных и/или животных белков, эмульгаторы, антиоксиданты, смесь растительных и/или животных жиров, сироп глюкозы и связующие, такие как пектин. Взаимные соотношения этих компонентов зависят от возраста и вида животного. На этой стадии 3% из 20%-ной смеси пропионовой кислоты и лимонной кислоты, каждая из которых 10%-ная от содержания сухого вещества в концентрате, добавляли постепенно до достижения рН 3,8-4,1, измеренного при содержании сухого вещества в 10%.
2
2
После предварительного смешивания гидролизатов растительных и животных белков в статическом миксере и/или миксере Торакс, в сборной емкости в течение 15 минут проводили эмульгирование при низких оборотах мешалки (2-10 оборотов/мин) и массу гомогенизировали в две стадии - при 300 бар в фазе 1 и при 75 бар в фазе 2. Чтобы проверить распределение жира, образец исследовали под микроскопом. Гомогенизацию проводили перед нагреванием при тех же условиях, которые упоминались в Примере 1. Затем продукт охлаждали до 65°С и потом упаковывали асептическим или ультрачистым способом в 200 л контейнеры, возможно в атмосфере с избытком CO/N. Далее продукт хранился в холодном складе при 15°С.
В зависимости от содержания сухого вещества и использованного исходного материала полученный таким образом продукт имел срок хранения от 8 до 12 недель, как определено в Примере 1 выше. Пищевой концентрат по изобретению с содержанием сухого вещества 35-40% имеет срок хранения 4 месяца, а пищевой концентрат по изобретению с содержанием сухого вещества более чем 40% имеет срок хранения 12 месяцев.
У конечных пользователей содержание сухого вещества в продукте-заменителе молока доводится до желаемого уровня с помощью дозирующей системы.
Пример 3. Приготовление композиции концентрированного молока для телят.
К концентрированному кислому сливочному сыру с содержанием сухого вещества 25% добавляли 0,3 г грибковой лактазы на кг лактозы. Эту смесь содержали при температуре 50° в замкнутых емкостях при контроле избыточного давления. В зависимости от содержания сухого вещества и рН (4,3-4,4) этот процесс занимал 0,5-6 часов до тех пор, когда достигалась степень гидролиза (конверсии лактозы в глюкозу и галактозу), превышающая 50%.
Затем к гидролизованной кислой сыворотке добавляли смесь молочнокислых бактерий (Lab. helveticus, Strep. thermophilus) и содержали при температуре 35-39°С. В момент, когда достигался желаемый рН (4,0-4,2, измеренный в композиции с содержанием сухого вещества 10%), ферментат сгущали с помощью водопадного испарителя до содержания сухого вещества 45-50%. На этой стадии инактивировали молочнокислые бактерии в ферментате, нагревая до 72°С на 10-20 секунд при пропускании через предварительные нагреватели испарителя.
Затем в этот сгущенный ферментат при температуре 45-60°С (после выхода, из испарителя) добавляли следующие компоненты: минеральные соли, аминокислоты, жирорастворимые витамины, водорастворимые витамины, ароматизаторы, гидролизаты растительных/животных белков, эмульгаторы, антиоксиданты, смесь растительных и/или животных жиров, сироп глюкозы и связующие, такие как пектин. Взаимные соотношения этих компонентов зависят от возраста и вида животного. Кроме того, 4% из 15%-ной смеси муравьиной кислоты, пропионовой кислоты и лимонной кислоты, каждой по 5% по сухому веществу, добавляли до достижения рН 3,6-3,9, измеренного при содержании сухого вещества 10%.
После предварительного смешивания гидролизатов растительных и животных белков в статическом миксере и/или миксере Торакс, в сборной емкости в течение 15-25 минут проводилось эмульгирование медленно вращающейся звездчатой мешалкой (2-10 об/мин), и масса гомогенизировалась в две стадии: при 300 бар в фазе 1 и при 75 бар в фазе 2. Чтобы проверить распределение жира, образец исследовали микроскопически. Затем продукт упаковывали в 1000 л коробки и хранили в холодном складе при 15°С.
В зависимости от содержания сухого вещества и использованного исходного материала полученный таким образом продукт имеет срок хранения от 3 до 6 месяцев, как определено здесь выше в Примере 1.
У конечных пользователей содержание сухого вещества в продукте-заменителе молока доводят до желаемого содержания сухого вещества с помощью дозирующей системы и используют, как правило, в течение 6 недель.
Пример 4. Приготовление композиции концентрированного молока для поросят.
К обезжиренному (снятому) молоку добавляют закваску из молочнокислых бактерий. Приблизительно через 10-18 часов ферментации молоко образует сгусток, а кислую (ферментированную) сыворотку отделяют от сгустка. Кислую сыворотку концентрируют до 36%-ного содержания сухих веществ.
Затем концентрированную кислую сыворотку транспортируют к смесительному резервуару, в котором к сыворотке добавляют WPC 35 (концентрат сывороточного белка 96%-ной концентрации) и вводят фермент лактазу. После введения лактазы и перемешивания смесь инкубируют в резервуаре при 36-40°С в течение 4 часов. За этот период лактоза полностью гидролизуется в глюкозу и галактозу.
После гидролиза в смесь добавляют белок пшеницы в порошкообразной форме и жир в количестве согласно известным рационам, для получения желаемой пропорции углевода, белка и жира, пригодной для кормления поросят. После перемешивания рН смеси регулируют до 4,2 посредством введения 10%-ного раствора нескольких пищевых кислот - фосфорной кислоты, муравьиной кислоты и жирных кислот (включая пропионовую кислоту).
Полученную смесь пастеризуют, гомогенизируют и охлаждают до 6°С. К охлажденной смеси добавляют витаминно-минеральную смесь и после тщательного перемешивания смесь упаковывают в 200 л бочки. Конечный продукт имеет рН 4,0 и содержание сухих веществ около 53%. Полученный продукт может храниться в течение года, является текучим и имеет приятный вкус и запах.
На ферме продукт перед скармливанием поросятам разводят холодной водой. Разбавленный корм дают поросятам вволю.