Способ обработки жидкого яичного белка - RU2708916C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу промышленного производства жидкого яичного белка из куриного яйца.

Настоящее изобретение предпочтительно применяется в области яичных продуктов и т. п., к которым в следующем описании будет дана прямая ссылка без потери при этом универсальности для широкой общественности и распространения, например, в супермаркетах, гипермаркетах и т. д., или с помощью профильных дистрибьюторов для конкретного применения, такого как белковые добавки для спортсменов, любителей спорта и т. п. или детского питания.

Как правило, на рынке белка яйца, также обычно называемого «яичным белком» или просто «белком», в последнее время наблюдается значительное увеличение спроса, которое формирует повышение цены в четыре раза за последние несколько месяцев.

Модные диеты с низким содержанием холестерина произвели переворот во внутренней иерархии данной отрасли, где жидкий желток долгое время считался благородным и ценным составляющим яиц, а яичный белок рассматривали как побочный продукт.

По этой причине желток всегда высоко оценивали в отличие от белка.

Уже были предложены различные методики изготовления и обеспечения жидкого яичного белка с характеристиками сохраняемости и превосходными функциональными свойствами, подходящими для лучшего применения в выпечке, такой так безе, суфле, муссы и т. д.

Например, в патентном документе US 6210740 (LIOT) предлагают применять специальную обработку белка яйца в резервуаре с медленным увеличением температуры (от 30 до 240 минут), которую поддерживают в диапазоне от 40ºC до 48ºC в течение нескольких дней. Полученный продукт затем помещают в герметичные контейнеры для продажи.

Эффективность данной производственной системы зависит исключительно от исходных природных качеств содержимого яичного белка, в частности присутствия, среди прочего, белков кональбумина или овотрансферрина и лизоцима.

Кональбумин или овотрансферрин обладают определенным значением в белке яйца, который цепко связывает ионы металла (Fe, Cu, Mn, Zn), за счет чего уменьшается количество доступных для бактерий для их размножения.

Лизоцим наоборот обладает свойством лизировать клеточную стенку грам +, обычно теплоустойчивых и как правило не патогенных микроорганизмов, вызывая их гибель вследствие осмотического шока, в то же время лизоцим не оказывает каких-либо эффектов в отношении грам -, обычно теплочувствительных, большая часть из которых является патогенными, таких как Salmonella, Escherichia coli и т. д. (International Egg Pasteurization Manual, стр. 6).

Таким образом, из этого следует, что значения температуры при применении могут быть недостаточными для получения безопасного с гигиенической точки зрения продукта, в частности, в присутствии патогенных бактерий в латентной фазе.

Было широко продемонстрировано, что патогенная бактерия, которая относится к отрасли яичных продуктов, а именно Salmonella Enteritidis, по-видимому, до 10 раз более теплоустойчивая в стационарной фазе (латентной фазе), чем в фазе экспоненциального роста (ICMSF nº6∕2005).

Именно по этой причине в США официально признанный способ пастеризации яиц без добавления химических добавок заключается в нагревании до 56,7ºC в течение 3,5 мин. или до 55,6ºC в течение 6,2 мин. С практической точки зрения подход на основе методов системного анализа Liot, исходя из статистических данных, демонстрирует по умолчанию от 10 до 15% несоответствующей упаковки и продукт много раз приходилось отзывать с рынка из-за наличия патогенных бактерий ( например, уведомление RASFF 2014.1647).

Более того, такая длительная обработка может ухудшить некоторые характеристики продукта, что усложняет получение хорошей взбиваемости и хорошей устойчивости пены при изготовлении продуктов, таких как шоколадный мусс.

Целью заявляемого изобретения является преодоление проблем и недостатков вышеупомянутого предшествующего уровня техники.

Целью настоящего изобретения является обеспечение способа, позволяющего получать жидкий яичный белок в условиях стерильности с микробиологической точки зрения, в любом типе асептической упаковки и с исключительными функциональными свойствами.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение оптимального способа, посредством которого можно удалить большую часть воздуха, растворенного в жидком яичном белке, что делает кислород недоступным для роста аэробных бактерий.

Структурные и функциональные характеристики настоящего изобретения и его преимущества станут еще более понятными и очевидными из приведенной ниже формулы изобретения, и, в частности, при изучении следующего описания, которое ссылается на прикрепленную фигуру, на которой показан предпочтительный, но не ограничивающий вариант осуществления структурной схемы способа промышленного производства жидкого яичного белка.

Согласно прилагаемой структурной схеме, способ получения жидкого яичного белка позволяет получить жидкую массу в условиях стерильности с микробиологической точки зрения, в любом типе асептической упаковки с исключительными функциональными свойствами.

Способ получения можно кратко и не исчерпывающе обобщить в следующих фазах.

- Разбивание яиц с получением жидкого яичного белка и желтка плюс «минимального технического количества» цельного яйца;

- Фильтрование и немедленное охлаждение до температуры в диапазоне от 0º до 4^оC, после чего следует хранение в закрытом резервуаре, перемешивание, замораживание и изолирование для поддержания указанного температурного диапазона;

-Термальная пастеризация жидкого яичного белка при 54-57ºC в течение 2,5-3 мин. в кратчайшие сроки, в любом случае в течение 48 часов после разбивания, а также включает стадии деаэрации с помощью вакуумной системы, предпочтительно с применением омического нагревательного прибора на последней фазе повышения температуры;

-Добавление диоксида углерода в конце термической обработки с достижением значений pH 7,6-8,5 и быстрое предварительное охлаждение при 38-50ºC;

-Биохимическая обработка при постоянно контролируемых температурных условиях (38-50ºC) в резервуаре для асептического хранения в течение 6-48 часов, после чего следует окончательное упаковывание или непосредственно при нем; -Естественное охлаждение и окончательное хранение при комнатной температуре.

Таким образом, способ характеризуется быстрой стандартной тепловой пастеризацией, предпочтительно с применением омического нагревательного прибора для повышения конечной температуры, и включает деаэрацию продукта с помощью вакуума приблизительно -0,25∕-0,5 бар.

Инактивация микроорганизмов с помощью нагревания представляет собой способ экспоненциальной инактивации, при этом увеличение температуры при обработке также уменьшает количество микробов, что должно осуществляться с соблюдением осторожности в отношении конкретных качеств белка яйца и∕или времени пребывания жидкой массы при заданной температуре (Pflug и Schmidt, 1968).

Не следует недооценивать модификацию температурной чувствительности патогенных бактерий, вызванную увеличением содержания жира и общего содержания сухих веществ и, из всех фракций яйца яичный белок является наиболее защищенным от микробного загрязнения, но также наиболее теплочувствительным (Garibaldi 1960).

В яичной отрасли бактерии классифицируют на два главных семейства: энтеробактерии (в основном патогенные, грам- и теплочувствительные) и мезофильные аэробные бактерии (в основном перерожденные, непатогенные грам- теплоустойчивые).

Эту классификацию можно расширить путем поиска других бактериальных штаммов.

Таким образом, в настоящем изобретении предлагают обработку при 54-57ºC в течение 2,5-3 мин., что позволяет осуществлять значительную бактериальную деконтаминацию, и в то же время сохраняет неизмененными естественные характеристики белка яйца, в частности кональбумина и лизоцима.

Это имеет особое значение для получения хорошего результата при следующей биохимической обработке и, не в последнюю очередь, признана наиболее эффективной в соответствии с рекомендациями США. Благодаря термообработке этого объекта, можно инактивировать всю флору энтеробактерий и до 99,99% мезофильной аэробной флоры.

В литературных источниках сообщается, что обычными бактериями, пережившими термическую пастеризацию, в основном являются Micrococcus и Streptococcus Faecalis (Science and Technology Egg, стр. 295-296), а также «легендарная» Bacillus cereus, которая является одной из немногих патогенных грамположительных, спорообразующих и психрофильных аэробных бактерий.

Из вышеуказанного ясно, что первое преимущество данного инновационного способа по настоящему изобретению относится к удалению воздуха из жидкого яичного белка, что делает растворенный кислород недоступным для роста аэробных бактерий.

Как аэробные микрококки, так и Cereus являются аэробными, в то время как Sterpotcocchi fecal предпочтительно растет в присутствии кислорода, но может также расти в анаэробной среде, несмотря на весьма уменьшенную чувствительность.

Как сообщалось, например, в патентном документе US 3404008, подвергая продукт деаэрации под вакуумом при постоянной температуре пастеризации, общее микробное уничтожение является более высоким, в то же время уменьшая эффект коагулирования продукта на поверхности теплообменников.

Было показано, что применение омического нагревательного прибора для увеличения конечной температуры при таких же параметрах процесса, является особенно эффективным, поскольку оно сочетает в себе две различные технологии инактивации и, таким образом, является предпочтительным по отношению к классической системе на поверхности теплообменников. Как правило, нагревание с применением омического нагревательного устройства является преимущественным с точки зрения оптимизации первоначальных инвестиций, обеспечивающих более высокую эффективность, чем традиционные системы, а затраты на техническое обслуживание очень уменьшаются благодаря практически полному отсутствию подвижных частей.

Как только что обсуждалось, инактивация микроорганизмов в основном происходит из-за теплового воздействия системы, однако, дополнительно к этому был обнаружен бактерицидный эффект, связанный с применением электрического поля непосредственно по отношению к жидкой пище.

Все живые клетки, как прокариотические, так и эукариотические содержат клеточную мембрану, образованную липидами и белками.

Прокариотические клетки, которые включают представляющие интерес бактерии по настоящему изобретению, имеют дополнительный слой снаружи, известный как «двойная фосфолипидная мембрана», которая подвергается воздействию высокого напряжения, используемого системой омического нагрева, с созданием точек разрыва или «пор» и повреждая ее (Destinee R. Anderson 2003).

Этот эффект, известный как «электропорация», вызван электрическим полем клеточной мембраны в физиологических условиях, посредством изменения транспортных функций с его помощью: он открывает таким образом каналы, что может привести к гибели бактериальной клетки или вызвать необратимые повреждения.

Яичный белок, таким образом, подвергающийся термической обработке исходя из вышеуказанного соотношения времени-температуры, подвергается первой стадии охлаждения от температуры приблизительно 54-57°С до 38-50°С, а затем подвергается обработке, называемой «биохимической», подробное описание которой следует ниже.

Эффективность данной передовой методики зависит только от исходных природных характеристик, которые проявляет яичный белок, в частности, присутствие кональбумина или овотрансферрина и лизоцима.

Как уже объяснялось, первый белок обладает способностью цепко связывать ионы металла (Fe, Cu, Mn, Zn), за счет чего уменьшается свободная доля для бактерий для их размножения.

Второй белок наоборот обладает свойством лизировать клеточную стенку грам+, обычно теплоустойчивых и как правило не патогенных микроорганизмов, вызывая их гибель вследствие осмотического шока, однако, оказывает небольшой эффект или не оказывает какого-либо эффекта на грам- обычно неустойчивых к тепловому воздействию и, которые включают в основном патогенные микроорганизмы, в том числе Salmonella и Escherichia Coli (International Egg Pasteurization Manual, стр.6), которые на данном этапе были полностью уничтожены посредством предыдущей стадии термической пастеризации.

Активность лизоцима, как и большинство биохимических способов, сильно зависит от условий окружающей среды, таких как pH, ионная сила матрикса, в котором он находится, температура и т. д. (Keener et al. 2009).

Важно подчеркнуть, что с термической точки зрения, эти два белка минимально не денатурируются и не повреждаются на первой стадии способа пастеризации, поскольку значения температуры их денатурации соответственно составляют 61ºC и 75ºC для кональбумина и лизоцима (International Egg Pasteurization manual).

Температурный диапазон 38-50ºC проявляет тенденцию моделировать температуру тела курицы, которая в среднем оказывается на уровне 40-42ºC, в зависимости от времени суток, состояния оперения (во время линьки или нет), активности, которую курица проявляет в этот момент и время суток (World Poultry art. 03/29/2010).

Таким образом, это естественное тепловое состояние действует в качестве катализатора действия этих двух белков, активирующих и усиливающих их микробную активность, в основном лизоцима в отношении грамположительных бактерий или тех, кто выжил в процессе термообработки.

На данной стадии очень важным является добавление диоксида углерода (CO₂) для дополнительного улучшения бактерицидных эффектов лизоцима и для повышения функциональных свойств белка яйца.

Белка яйца свежеотложенного яйца полностью насыщен диоксидом углерода с pH в диапазоне от 7,6 до 8,5 и количеством CO₂ приблизительно 0,15 мг∕г ячного белка.

Однако через несколько дней значение pH повышается до 9 и 9,3 из-за потери диоксида углерода наружу через скорлупу.

Несмотря на то, что ячный белок содержит приблизительно 89% воды, это изменение pH оправдано посредством следующей реакции с получением угольной кислоты: CO₂ + H₂O = H₂CO₃ и следовательно доводит белок яйца до более кислых значений рH.

Было продемонстрировано, что при pH 8 в температурном диапазоне от 5 до 22ºC, добавление диоксида углерода приводит к повышению литической активности лизоцима от 155 до 138%, соответственно, демонстрируя, что взаимодействие CO₂ с лизоцимом создает синергическое действие.

На основании этих результатов допускают, что добавление диоксида углерода и снижение pH до значений, равных таковым в свежеотложенном яйце (среднее значение равняется 8), повышает активность лизоцима в белке и, следовательно, повышает литическую активность и бактерицидный эффект (Keener et. al. 2009, Banerjee et al. 2011).

«Биохимическая» обработка, описанная выше, может быть выполнена в асептическом резервуаре, после чего следует упаковывание в стерильных условиях, или осуществлена непосредственно при окончательном упаковывании.

При обеих технологиях важным является, чтобы окончательная упаковка защищала от света, имела полный наружный барьер в отношении кислорода, осуществлялась в стерильных условиях, подобно материалу Tetra Pak Packaging Aseptic® и системе заправки.

Другим аспектом, на который следует обратить внимание, является правильное время добавления CO₂, которое должно осуществляться в конце обработки посредством пастеризации с нагреванием, которая происходит перед предварительным охлаждением или одновременно с ним. Это необходимо строго соблюдать, чтобы избежать повышения термостойкости бактерий, в том числе Salmonellae spp. (Egg Science and Technology, стр. 297), что приводит к увеличению рН. Подводя итог, можно утверждать, что добавление в жидкий яичный белок диоксида углерода с достижением значений pH в пределах 7,6-8,5, восстанавливает естественные условия иммунной защиты и свойство свежеотложенного яйца.

При регулировании pH получают также вторичный эффект.

Можно представить отельные белки яичного белка в виде клубков шерсти, подвешенных в уйме воды (соотношение составляет примерно 1000 молекул воды на белок).

При помещении в планетарную мешалку, частично денатурированные белки собираются вокруг пузырьков воздуха, при этом стабилизация происходит следующим образом: гидрофобные области обращены к молекулам воздуха, а гидрофильные - к молекулам воды.

Добавление кислоты способствует усилению функциональных свойств, поскольку она позволяет приближаться белкам с отрицательным зарядом.

Окончательный объем увеличивается, также как стабильность пены и это позволяет теплу проходить внутрь и вызывать коагуляцию белка во время приготовления пищи без разрушения воздушных пузырьков.

Более того, она способствует сохранению пены белой благодаря захвату присутствующих ионов металла, которые приводят к образованию окрашивания при реакции с канальбумином (Bressanini в «The Science of Pastry» 2014).

Нормативный документ Европейского Союза № 1129/2011 часть E стр. 33 признает диоксид углерода в качестве пищевой добавки путем определения его под кодом E 290 и позволяет применять его во всех группах пищевых продуктов независимо от дозировки. В соответствии с Европейской Директивой 95/2∕EC данная заявка может заявляться в качестве MAP (Modified Atmosphere Packaging) или упаковывания в модифицированной газовой среде.

Этим определяется упаковочная технология, которая благодаря замене воздуха смесью газов, позволяет увеличить срок годности (срок хранения) пищевых продуктов, в частности скоропортящихся.

В таком случае используемый газ, диоксид углерода, определяют как «упаковочные газы» или один из «газов, отличных от воздуха, введенных в контейнер перед, во время или после помещения в данный контейнер пищевого продукта».

Другие добавки не разрешены в Европейском союзе, однако, в других странах, в том числе в США, разрешается EDTA или другие комплексообразующие-изолирующие химические продукты, добавление которых, как было продемонстрировано, характеризуется эффектами стерилизации, в частности при температуре окружающей среды, для которой следует ожидать использования в связи с настоящим изобретением, что значительно сокращает время биохимической обработки (Garibaldi et al. 1969).

Данную добавку (EDTA) FDA классифицирует как GRAS (Generally Recognized As Safe № 152178363), значит ее можно применять в пище.

После окончания биохимической обработки, которая составляет приблизительно 6-48 часов, может быть полезно и выгодно, но не обязательно, охладить продукт при комнатной температуре.

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности. Очищают от скорлупы куриные яйца для получения конкретного количества жидкого яичного белка. Фильтруют и немедленно охлаждают белок при температуре в диапазоне, определенном при хранении указанной жидкой массы внутри закрытого резервуара с перемешиванием. Осуществляют термическую обработку посредством пастеризации указанного жидкого яичного белка при температуре 54-57ºС в течение 2,5-3 мин на указанной стадии очистки от скорлупы с деаэрацией указанной жидкой массы и с добавлением диоксида углерода. Осуществление биохимической обработки указанного жидкого яичного белка в условиях контролируемой температуры в стерильном резервуаре, включающей стадию размещения указанного жидкого яичного белка при температуре от 38 до 50ºС в течение времени от 6 до 48 ч в асептическом резервуаре или непосредственно в окончательной упаковке с последующим охлаждением при комнатной температуре. Изобретение позволяет получить продукт в условиях стерильности, с микробиологической точки зрения, в любом типе асептической упаковки и с исключительными функциональными свойствами, то есть с сохранением природных свойств яичного белка. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула