Способ получения стабильного концентрированного жидкого молочного продукта - RU2683515C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу получения стабильного концентрированного жидкого молочного продукта, а именно для получения нежелировавшего, непотемневшего, органолептически приятного концентрированного молочного продукта.

Молочные жидкости, такие как молоко, могут быть подвергнуты термической обработке с целью повышения их стабильности и микробиологической безопасности. К сожалению, часто вследствие термической обработки молоко изменяет цвет, желирует и в некоторых случаях приобретает привкус. Например, лактоза в молоке, нагретом до высокой температуры, взаимодействует с белками, что ведет к появлению неприемлемого коричневого цвета. Это неприятное обстоятельство часто связанно с «потемнением» или с «реакцией потемнения Майара». С другой стороны, механизм образования геля до конца не ясен, но в литературе высказываются предположения, что гели могут образовываться при определенных условиях за счет образования белками молочной сыворотки пространственной матричной белковой структуры. Смотрите, например, Datta et al., «Age Gelation of UHT Milk-A Rewiev», Trans. IChemE, Vol. 79, Part C, 197-210 (2001). И образование геля, и потемнение являются не желательными для молока, так как они придают неприемлемые органолептические свойства.

Часто концентрированное молоко является предпочтительной формой, так как позволяет хранить и транспортировать меньшие количества, тем самым, уменьшая денежные расходы на хранение и транспортировку, и может позволить более эффективным образом упаковывать и использовать молоко. Однако получение органолептически привлекательного, высококонцентрированного молока может быть затруднено, потому что процесс концентрирования молока вызывает даже большее количество проблем, чем те, которые были указаны выше – образование геля и потемнение. Например, молоко, подвергшееся, по меньшей мере, трехкратному концентрированию (3Х), даже более подвержено образованию геля белками и потемнению во время процесса термической обработки. Кроме того, за счет такого высокого содержания белка в концентрированном молоке, оно более подвержено разделению фаз и образованию гелей с течением времени, ограничивая, таким образом, срок годности продукта.

Обычный способ получения концентрированного молока включает многочисленные этапы нагревания в комбинации с концентрированием молока. Например, один из как правило используемых способов получения концентрированного молока включает сначала стандартизацию молока до требуемого соотношения содержания сухих веществ к жиру, и затем предварительное нагревание молока для снижения риска коагуляции молочного казеина в процессе последующей стерилизации. Также предварительное нагревание снижает риск коагуляции, имеющей место при хранении перед стерилизацией, и может, кроме того, снизить начальную микробную нагрузку. Предварительно нагретое молоко затем подвергают концентрированию посредством выпаривания, ультрафильтрации или другими подходящими способами до требуемой концентрации. Молоко может быть подвергнуто гомогенизации, охлаждению, рестандартизации и упаковано. Кроме того, может быть введена соль-стабилизатор для снижения риска коагуляции молока, которая может произойти при высоких значениях температур во время хранения. Перед или после упаковки продукт подвергают стерилизации. Как правило процесс стерилизации включает, как относительно низкие значения температур при относительно длительном периоде воздействия (например, от около 90°С до около 120°С в течение от около 5 до около 30 минут), так и относительно высокие значения температур при относительно коротком периоде воздействия (например, около 135°С или выше в течение нескольких секунд). Как правило, способы концентрирования молока позволяют получить стабильное при хранении молоко от 1 месяца до 6 месяцев.

Были документально описаны различные методы получения концентрированного молока с различной стабильностью. Например, в патентной публикации США 2003/0054079 A1 (20 марта 2003 года) Reaves описывает способ получения концентрированного молока, обработанного ультравысокой температурой, с содержанием сухих обезжиренных веществ молока, равным от 30 до 45 процентов. Reaves описывает концентрированное молоко с содержанием белка обычно от 11 до 17 процентов и содержанием лактозы от 16 до 24 процентов (исходя из того, что содержание сухих обезжиренных веществ молока составляет около 37 процентов белка и около 54 процентов лактозы). Reaves отмечает, что такое содержание сухих обезжиренных веществ молока критично для способа, и что более низкое содержание сухих обезжиренных веществ молока не позволяет получить приемлемого результата. Reaves сообщает, что срок годности полученного концентрированного молока составляет от 30 дней до 6 месяцев. Ожидается, что при таком высоком содержании лактозы концентрированное молоко по Reaves потемнеет или произойдет реакция Майара в процессе стерилизации, что приведет к нежелательному покоричневению.

Reaves также указывает, что предварительное нагревание молока проводится в течение 10 минут при температуре 65°С (150°F) для получения предварительно нагретой исходного молочного продукта. Затем пастеризуют исходный молочный продукт при температуре 82°С (180°F) в течение от 16 до 22 секунд и концентрируют выпариванием при повышенной температуре пастеризации (например, в течение 10 минут при температуре 62°С (145°F) под вакуумом) для получения промежуточного, жидкого сгущенного молока. Процесс выпаривания, используемый Reaves, приводит к получению сгущенного молока с тем же относительным содержанием белка и лактозы, как и в исходном молочном продукте. В промежуточное молоко вводят сливки и стабилизатор, такой как гексаметафосфат натрия или каррагенан, затем молоко подвергают двухступенчатой ультрапастеризации, на первой стадии при температуре около 82°С (180°F) в течение от 30 до 36 секунд и на второй стадии при температуре 143°С (290°F) в течение 4 секунд. Срок годности полученного концентрированной молока составляет от 30 дней до 6 месяцев. Затем после пастеризации ультрапастеризованный напиток гомогенизируют и упаковывают с получением ультрапастеризованного жидкого концентрированного молока.

В патентной публикации США 2007/0172548 A1 (26 июля,2007) Cale описывает способ получения концентрированного молока с высоким содержанием молочного белка и низким содержанием лактозы. Способ по Cale включает термическую обработку, комбинированную с ультрафильтрацией жидкой молочной основы, с получением концентрированной молочной жидкости с содержанием белка более, чем около 9 процентов (как правило, от около 9 до около 15 процентов белка), от около 0,3 до около 17 процентов жира (как правило, от около 8 до около 8,5 процентов жира) и менее, чем около 1 процента лактозы.

Однако в описываемом способе по Cale весь белок и жир в готовом концентрированном напитке обеспечивается из исходной жидкой молочной основы, и следовательно, содержание в готовом напитке также ограничено композицией исходной молочной основы и, в частности, применяемым способом концентрирования. Другими словами, если в готовом продукте, полученном способом по Cale, желательно высокое содержание белка или жира, то также будет повышенно содержание другого компонента, соответственно, белка или жира, соответственно поскольку каждый компонент обеспечивается только из исходной молочной основы и при этом подвергается тем же стадиям концентрирования. Следовательно, способ по Cale не позволяет получить концентрированная молочный напиток с повышенным содержанием только одного белка или жира с одновременно пониженным содержанием другого компонента, соответственно, белка или жира.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к стабильным концентрированным молочным жидкостям, обогащенным нотой свежего молока, и способам их получения. Для достижения усиленной ноты свежего молока в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу и продуктам, в рецептурном составе которых понижено содержание молочного белка и повышенно содержание жира, получаемым за счет специальной смеси из концентрированной молочной жидкой основы, обогащенной сливками. В одном из вариантов изобретения стабильная концентрированная молочная жидкость имеет соотношение белка к жиру от около 0,4 до около 0,7. В другом аспекте обогащение сливками проводят в определенные моменты концентрирования и процесса термической обработки с получением жидкого стабильного концентрата. Полученные концентраты стабильны, по меньшей мере, около 9 месяцев, о чем свидетельствует, по меньшей мере, 90 процентное восстановление после тепловой обработки и также пониженная интенсивность запаха серы и/или азота. Варьирование момента, количества и/или формы добавляемых сливок обычно может приводить к образованию геля или разделению фаз концентратов после стерилизации.

Исходя из описанных в уровне техники различных способов получения концентрированного молока, необходима относительно жесткая термическая обработка для достаточной стерилизации концентрированных продуктов, полученных способами уровня техники, которые могут привести к профилю аромата, отличающемуся от свежего молочного продукта. Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что процесс термической стерилизации может привести к деградации, по меньшей мере, некоторых молочных белков с образованием микросоединений, которые могут быть связанны с профилем аромата, что ощущается как отличие от аромата свежего молочного продукта, также считается, что эти микросоединения, которые могут быть образованы при разрушении молочных белков термической обработки, могут включать серосодержащие и/или азотсодержащие летучие соединения, которые могут быть ответственны за различия в профиле аромата и/или вкуса концентрированных молочных жидкостей по сравнению со свежими молочными напитками. В результате, даже если способами концентрирования и стерилизации уровня техники получают термоустойчивый и стабильный при хранении продукт, процесс стерилизации часто приводит к появлению профиля аромата, отличающегося от такового свежего молочного напитка.

В этом случае рецептурный состав и способы обработки по настоящему изобретению позволяют получить стабильный жидкий молочный концентрат, обогащенный нотой свежего молока, концентрированием до эффективного содержания белка и жира для уменьшения и предпочтительно удаления привкуса стерилизации и селективным обогащением сливками для достижения в аромате стабильной молочной жидкости нот свежего молочного продукта. Добавление сливок в определенные моменты процесса для увеличения содержания жира приводит к получению жидкого концентрированного напитка, одновременно эффективного для достижения ощущения во рту при потреблении и/или обволакивания во рту при восстановлении, аналогичного свежим молочным продуктам. В тоже самое время снижение содержания молочного белка позволяет получить концентрированные молочные жидкости, обычно имеющие пониженную степень разрушения молочного белка в процессе стерилизации и, следовательно, меньшее содержание серосодержащих и/или азотсодержащих соединений, оказывающих воздействие на привкус напитка. С этой целью концентрированные молочные жидкости по настоящему изобретению обычно имеют пониженный показатель интенсивности серного и/или азотного запаха из-за снижения содержания серосодержащих и/или азотсодержащих соединений. Например, полученные концентрированные молочные напитки имеют содержание серосодержащих и/или азотсодержащих летучих веществ менее, чем от около 20 до около 45 процентов по сравнению с концентрированными молочными напитками уровня техники.

В других вариантах способов получения стабильной концентрированной молочной жидкости по настоящему изобретению сначала предварительно нагревают жидкую молочную основу до температуры, по меньшей мере, около 60°C. Далее предварительно нагретую жидкую молочную основу концентрируют с использованием ультрафильтрации, с использованием или без использования диафильтрации с получением концентрированнго жидкого молочного ретентата. Затем с концентрированным жидким молочным ретентатом смешивают сливки с получением концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками. В одном варианте изобретения концентрированная молочная жидкость, обогащенная сливками, имеет содержание белка менее чем около 11 процентов (предпочтительно от около 9 до около 11 процентов), содержание жира более, чем около 15 процентов и содержанием лактозы менее, чем около 1,5 процентов при общем содержании сухих веществ от около 25 до около 30 процентов.

Затем концентрированную молочную жидкость, обогащенную сливками, гомогенизируют с получением гомогенизированной концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками. Предпочтительно сливки предварительно не гомогенизируют, но смешивают с ретентатом и затем гомогенизируют, как единую жидкую смесь. Дополнительно, если обогащение сливками проводят в другие моменты, такие как перед концентрированием, перед предварительным нагреванием или после гомогенизации, то полученная молочная жидкость обычно нестабильна и может желировать или разделяться при стерилизации или после продолжительного срока хранения.

Затем в гомогенизированную молочную жидкость, обогащенную сливками, добавляют эффективное количество стабилизатора с получением стабилизированной молочной жидкости, обогащенной сливками, что позволяет и после стерилизации сохранить стабильность и гомогенность этой жидкости. В варианте изобретения содержание стабилизатора, добавляемого в гомогенизированную молочную жидкость, обогащенную сливками, составляет от около 0,2 до около 0,6 процентов. Предпочтительно стабилизатор включает от около 50 до около 25 процентов двунатрийфосфата и от около 50 до около 75 процентов мононатрийфосфата, где соотношение мононатрийфосфата к двунатрийфосфату составляет от около 1:1 до около 3:1. При пониженном содержании белка соотношение белка к общему стабилизатору составляет от около 10:1 до около 38:1, соотношения выше или ниже этих пределов могут привести к образованию геля или разделению фаз концентратов (то есть, бимодальны). Затем стабилизированную молочную жидкость, обогащенную сливками, стерилизуют при температуре и в течение времени, достаточных для получения стабильной концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками, с показателем F_o по меньшей мере около 5.

В другом аспекте настоящего изобретения полученная стабильная концентрированная молочная жидкость, обогащенная сливками обычно имеет содержание жира около 15 процентов или менее (предпочтительно от около 9 до около 15 процентов жира), содержание белка около 10 или менее (предпочтительно от около 5 до около 10 процентов белка) и содержание лактозы менее, чем около 1 процента. Предпочтительно стабильная концентрированная молочная жидкость может иметь соотношение белка к жиру от около 0,4 до около 0,7 и наиболее предпочтительно около 0,6. Жир получают, как из молочной жидкости, прошедшего ультрафильтрацию (за счет жидкой молочной основы), так и сливок. В некоторых вариантах изобретения стабильная концентрированная молочная жидкость может иметь соотношение жира к белку, превышающее вплоть до около 2,5 раза. При таком рецептурном составе и при использовании стадий способа, описанных выше, стабильная молочная жидкость, обогащенная сливками, устойчива к образованию геля во время стерилизации, и полученная стабильная концентрированная молочная жидкость (после стерилизации) устойчива к образованию геля и остается визуально стабильной жидкой эмульсией, по меньшей мере, в течение 9 месяцев при комнатой температуре. После стерилизации обычно содержится меньше серосодержащих и/или азотсодержащих летучих веществ в готовом напитке из-за деградации белка. Усиленный свежий молочный аромат обеспечивается в стабильной концентрированной молочной жидкости при восстановлении за счет приведенных выше соотношений белка к жиру и за счет добавления сливок в определенные моменты процесса.

На чертежах:

Фиг. 1 – технологическая схема приведенного в качестве примера способа получения стабильной концентрированной молочной жидкости;

Фиг. 2 – технологическая схема другого приведенного в качестве примера способа получения стабильной концентрированной молочной жидкости; и

Фиг. 3 – карта органолептической оценки концентрированных молочных продуктов.

Способы и продукты по настоящему изобретению относятся к стабильным концентрированным молочным жидкостям с усиленной нотой свежего молочного продукта, которые остаются стабильными в течение всего срока хранения при температуре окружающей среды. В одном аспекте настоящее изобретение относится к стабильной концентрированной молочной жидкости с общим содержанием белка около 10 или менее процентов и содержанием жира около 15 процентов или менее с соотношением белка к жиру от около 0,4 до около 0,7. Жир обеспечивается за счет комбинации исходной жидкой молочной основы и добавленных сливок. В другом аспекте настоящее изобретение относится к добавлению сливок, происходящему в определенные моменты во время концентрирования и термической обработки, с получением концентрированных молочных жидкостей, остающихся стабильными во время термической обработки и в течение всего срока хранения. В одном из вариантов изобретения добавление сливок происходит после концентрирования исходной жидкой молочной основы перед гомогенизацией и перед добавлением любых других ингредиентов. Авторы настоящего изобретения установили, что варьирование момента, количеств или формы добавляемых сливок обычно может приводить к образованию геля или разделению фаз концентратов после стерилизации или по окончанию срока хранения.

В других аспектах полученные стабильные концентрированные молочные жидкости по настоящему изобретению имеют пониженное содержание белка и повышенное содержание жира за счет добавления сливок по сравнению с концентрированными жидкими молочными продуктами уровня техники. Как правило, из-за низкого содержания белка и высокого содержания жира концентрированные молочные жидкости по настоящему изобретению демонстрируют усиленный вкусовой профиль свежего молочного продукта с по существу отсутствующим послевкусием или привкусом стерилизации даже после тепловой обработки. Также обычно молочные жидкости по настоящему изобретению устойчивы к образованию геля и потемнению во время стерилизации и устойчивы к образованию геля и потемнению, по меньшей мере, в течение около 9 месяцев хранения при температуре окружающей среды. В частности, концентрированные молочные жидкости по настоящему изобретению демонстрируют такую стабильность и вкус свежего молочного продукта даже, когда они подвергаются термической обработке, достаточной для достижения показателя стерилизации (F_o), по меньшей мере, в течение около 5 минут, как требуется для практической стерильности и номинально вплоть до около 13,5 минут. Даже после прохождения такой стерилизации стабильные концентрированные молочные жидкости обычно имеют минимальное разрушение белка, которое приводит к снижению интенсивности аромата за счет серосодержащих и азотсодержащих летучих соединений. Например, стабильные концентрированные молочные жидкости обычно имеют пониженное содержание серосодержащих и азотсодержащих летучих веществ на величину от около 20 до около 45 процентов по сравнению с концентратами уровня техники, исходя из анализа ГХ/О (газовая хроматографии/ольфактрометрия).

Как правило, стабильный и органолептически привлекательная молочная жидкость получают многостадийным способом термической обработки и концентрированием для достижения желаемого показателя стерилизации, характеристик стабильности продукта и нот аромата свежего молочного продукта за счет снижения содержания белка, увеличения содержания жира и снижения содержания серосодержащих или азотсодержащих летучих соединений в готовом напитке. Например, способ включает предварительное нагревание, концентрирование с использованием ультрафильтрации с диафильтрацией или без диафильтрации, смешивание сливок перед гомогенизацией, добавление стабилизаторов и других ингредиентов после гомогенизации и стерилизацию для обеспечения термической обработки с получением стабильной концентрированной молочной жидкости с F_o, по меньшей мере, около 5, предпочтительно, по меньшей мере, около 6,5 и более предпочтительно, по меньшей мере, около 7,5 одновременно с пониженным содержанием серосодержащих и азотсодержащих летучих веществ.

Степень стерилизации или показатель стерилизации (F₀) основывается на времени, в течение которого молочный продукт подвергался воздействию определенных температур, и является высшей точкой всех термических обработок, которым подвергается продукт в процессе получения. Таким образом, требуемый показатель стерилизации может быть достигнут посредством различных условий обработки. Как правило, концентрированное молоко стерилизуют до F_0, равного, по меньшей мере, 5, и предпочтительно значительно более высокого (например, 13 или выше).

Показатель стерилизации для процесса стерилизации может быть измерен с использованием графического интегрирования параметров времени-температуры во время медленного нагревания пищевого продукта до точки кипения на графике процесса термической обработки. Это графическое интегрирование демонстрирует уровень общей летальности в продукте, подвергшемся обработке. Для определения времени обработки, требуемого для достижения заданного показателя стерилизации F_0, используется графический метод, для этого требуется график глубины прогревания (например, графическая диаграмма температуры в зависимости от времени) при медленном локальном нагревании пищевого продукта. Затем на диаграммы нагревания последовательно наносят деления в малых шагах приращения времени и высчитывается средняя арифметическая величина значения температуры для каждого шага приращения времени и используется для определения показателя летальности (L) для каждой средней температуры, используя формулу:

L=10^(Т-121)/z,

где:

Т=среднеарифметическая температура для малого шага приращения времени в °С:

Z = нормированная величина для конкретных микроорганизмов; и

L = летальность конкретных микроорганизмов при температуре Т.

Далее показатель летальности высчитывается, как приведено выше, для каждого малого шага приращения времени и умножается на шаг приращения времени, и затем суммируется для получения показателя стерилизации (F₀), используя формулу:

F₀=(t_T1)(L₁)+(t_T2)(L₂)+(t_T3)(L₃)+….,

где:

t_T1, t_T2,… = шаг приращения времени при температуре Т1, Т2,…;

L₁, L₂,… = показатель летальности для шага приращения времени 1, шага приращения времени 2,…; и

F₀= показатель стерилизации микроорганизмов при температуре 121°С.

Таким образом, как только кривая проникновения получена, показатель стерилизации F₀ для процесса может быть высчитан конвертированием длительности времени обработки при любой температуре до эквивалентного времени обработки при оговоренной температуре, равной 121°С (250°F). Расчет показателя стерилизации в общем описан в Jay, 1998, «High Temperature Food Preservation and Characteristics of Thermophilic Microorganisms», in Modern Food Microbiology (D.R. Heldman, ed.), ch. 16, New York, Aspen Publishers, который введен здесь ссылкой.

Что касается более детального описания способа концентрирования, то Фиг. 1 иллюстрирует общий способ процесса концентрирования по настоящему изобретению, где увеличивая содержание жира, снижая содержание белка и добавляя сливки в определенный момент, получают стабильную концентрированную молочную жидкость с усиленными нотами свежего молочного продукта. В этом приведенным в качестве примера способе используют жидкую молочную основу, которая может быть необязательно гомогенизирована и затем подвергнута предварительному нагреванию до температуры и в течение периода времени, эффективного для снижения содержания растворимого белка (растворимый белок измерен при pH 4,6). Затем прошедшую предварительное нагревание молочную жидкость концентрируют до желаемого уровня обычно до менее чем около 30 процентов общих сухих веществ или менее с использованием только технологии ультрафильтрации или в комбинации с технологией диафильтрации. В случае, когда ультрафильтрацию используют в комбинации с диафильтрацией, предпочтительно диафильтрацию проводят во время или после ультрафильтрации. После стадии концентрирования в концентрированную молочную жидкость добавляют сливки с получением концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками с содержанием белка менее чем около 11 процентов (предпочтительно от около 9 до около 11 процентов белка), содержанием жира более чем около 15 процентов (предпочтительно от около 15 до около 18 процентов жира) и содержанием лактозы менее чем около 1,5 процентов.

Далее концентрированную молочную жидкость, обогащенную сливками, гомогенизируют, как комбинированную жидкость, с получением гомогенизированной молочной жидкости, обогащенной сливками. В этот момент после гомогенизации в гомогенизированную концентрированную молочную жидкость, обогащенную сливками, может быть добавлено эффективное количество стабилизатора и других необязательных технологических добавок с получением стабилизированной молочной жидкости, обогащенной сливками. Если требуется, то перед расфасовкой стабилизированная молочная жидкость, обогащенная сливками, необязательно может быть стандартизована. После добавления стабилизатора жидкий продукт предпочтительно расфасовывают и стерилизуют в течение периода времени и при температуре, достаточной для достижения F_o более чем около 5. Предпочтительно после стерилизации полученная стабильная концентрированная молочная жидкость включает около 10 процентов или менее общего белка (наиболее предпочтительно от около 5 до около 10 процентов белка), около 15 процентов или менее общего жира (наиболее предпочтительно от около 9 до около 15 процентов общего жира) и менее чем около 1 процента лактозы. Предпочтительные композиции могут иметь соотношение белка к жиру от около 0,4 до около 0,7. При таком рецептурном составе молочная жидкость может иметь соотношение жира к белку, превышающее вплоть до около 2,5 раза. Дополнительно, полученные концентрированные молочные жидкости имеют пониженное содержание серосодержащих и/или азотсодержащих летучих веществ на величину от около 20 до около 45 процентов по сравнению с молочными концентратами уровня техники.

Фиг. 2 иллюстрирует более предпочтительный вариант способа получения стабильной концентрированной молочной жидкости с усиленным ароматом свежего молочного продукта по настоящему изобретению. Как показано на Фиг. 2, исходная молочная основа предпочтительно представляет собой цельное молоко, которое затем подвергают предварительному нагреванию, например, по меньшей мере, до температуры около 60°C в течение, по меньшей мере, около 30 секунд для эффективного, по меньшей мере, около 70 процентного и предпочтительно, по меньшей мере, около 80 процентного снижения содержания растворимых белков. Наиболее предпочтительно предварительное нагревание снижает содержание растворимого белка на величину от около 70 до около 100 процентов и даже более предпочтительно на величину от около 70 процентов до около 90 процентов.

Затем прошедшее предварительное нагревание молоко концентрируют с использованием ультрафильтрации, предпочтительно с диафильтрацией, с получением концентрированного молочного жидкого ретентата с пониженным содержанием лактозы и минеральных веществ. Затем в ретентат концентрированной молочной жидкости добавляют сливки с получением концентрированного молочного жидкого продукта, обогащенного сливками, с содержанием белка менее, чем около 11 процентов (предпочтительно от около 9 до около 11 процентов белка), с содержанием жира менее, чем около 18 процентов (предпочтительно от около 15 до около 18 процентов жира), с содержанием лактозы менее, чем около 1,5 процентов и с содержанием сухих веществ от около 25 до около 32 процентов. Полученная концентрированная молочная жидкость, обогащенная сливками, затем гомогенизируют, как единая молочная жидкость, с получением гомогенизированной молочной жидкости, обогащенной сливками. Предпочтительно добавляемые сливки перед использованием в способе или в определенные моменты способа не подвергают предварительной гомогенизации, поскольку это может оказать негативное воздействие на стабильность готового продукта.

Затем гомогенизированную молочную жидкость смешивают со стабилизаторами или буферными солями и другими необязательными технологическими добавками. Как описано более детально ниже с гомогенизированным жидким молочным продуктом, обогащенным сливками могут быть смешены, по меньшей мере, смеси стабилизаторов/буферных солей (такие как, например, от около 0,2 до около 0,6 процентов стабилизатора, включающего от около 50 до около 25 процентов двунатрийфосфата и от около 50 до около 75 процентов мононатрийфосфата), по меньшей мере, один усилитель ощущения во рту при потреблении (например, от около 0,3 до около 0,6 процентов хлорида натрия) и необязательные добавки (например, от около 0,04 до около 0,1 процентов ароматизатора и от около 4 до около 8 процентов сахара).

Затем полученный конечный продукт расфасовывают и стерилизуют (например, автоклавируют) до достижения F_o по меньшей мере 5 и для получения желаемого стабильной концентрированной молочной жидкости. В одном варианте изобретения композиция полученной стабильной концентрированной молочной жидкости имеет содержание белка менее чем около 10 процентов (предпочтительно от около 5 до около 10 процентов белка), содержание жира менее, чем около 15 процентов (предпочтительно от около 9 до около 15 процентов жира), содержание лактозы менее, чем около 1 процент и содержание сухих веществ от около 25 до около 32 процентов, и пониженное содержание серосодержащих и/или азотсодержащих летучих соединений. В предпочтительных вариантах изобретения полученный продукт также имеет соотношение жира к белку от около 0,4 до около 0,7. Жир в стабильном концентрированном жидком молочном продукте предпочтительно обеспечивается за счет комбинации жира, получаемого из исходной жидкой молочной основы, которую подвергают ультрафильтрации, и также жир обеспечивается за счет добавления сливок, которые не подвергают ультрафильтрации или предварительной гомогенизации. Дополнительно, стабильная концентрированная молочная жидкость предпочтительно по существу свободна от крахмала, камеди и прочих эмульгаторов, таких как моноглицериды, «полиадлоза» (10-1-О или 10-1-CC фирмы Lonza, Inc.), «гликосперс» (S-20 или O-20 фирмы Lonza, Inc.), лецитин, пахта, и казеинат натрия.

Для указанной здесь цели следующие термины обозначают: «сывороточный белок» относится к белку, содержащемуся в плазме молока, иному, чем казеин (например, сывороточный белок относится к белкам, содержащимся в сыворотке). Термин «плазма молока» обозначает часть сырого молока, остающуюся после обезжиривания. Термин «казеин» обычно обозначает казеин per se (например, кислотный казеин) или его водорастворимые соли, такие как казеинаты (например, казеинат кальция, натрия или калия и их смеси). Количество казеина и процентное содержание, описанные здесь, заявлены от общего количества казеина и казеината (за исключением его катионов металлов). Как правило, казеин относится к любому или всем фосфопротеинам молока и любым их смесям. Одной из важных характеристик казеина является то, что он образует мицеллы, встречающиеся в натуральном молоке. Были определены многие компоненты казеина, включая, но не ограничиваясь: α-казеин (включая α_s1-казеин и α_s2-казеин), β-казеин, γ-казеин, κ-казеин и их генетические модификации.

Термин «молоко с пониженным содержанием жира» означает, что содержание жира в молоке составляет около 2 процентов. Термин «молоко с низким содержанием жира» означает, что содержание жира в молоке составляет около 1 процента. Термин «обезжиренное молоко» или «снятое молоко» означает, что содержание жира в молоке составляет менее 0,2 процента. Термин «цельное молоко» означает, что содержание жира в молоке составляет около не менее 3,25 процента, оно может быть стандартизовано или не стандартизовано. Термин «пахта» обозначает остаточный продукт после того, как молоко или сливки были подвергнуты обработке в процессе получения масла, и содержание жира составляет не менее 3,25 процента. Термин «сырое молоко» означает, что молоко еще не подверглось термической обработке. Молоко или молочные продукты, использованные в способах по настоящему изобретению, могут быть стандартизованы или не стандартизованы. Предпочтительным является молоко, полученное от коров; однако, если требуется, может быть использовано молоко других млекопитающих, употребляемое в пищу людьми. Термин «сливки» относится к сладким сливкам, которые представляют собой сливки или жир, полученный при сепарировании цельного молока. Предпочтительно сливки, используемые в настоящем изобретении, имеют содержание жира от около 32 до около 42 процентов, содержание лактозы от около 3 до около 5 процентов и содержание белка менее чем около 2 процента.

Термин «срок годности» или «срок хранения» обозначает период времени, в течение которого молочный продукт может храниться при температуре от около 70°F до около 75°F без развития нежелательных органолептических показателей таких как нежелательный аромат, внешний вид, вкус, консистенция или ощущение во рту при потреблении. Кроме того, органолептически приемлемый молочный продукт в течение данного срока годности не приобретает посторонний аромат, привкус или не темнеет. Термин «стабильный» или «длительно хранящийся» означает, что молочный продукт в течение данного периода времени не будет иметь нежелательных органолептических показателей, таких как описано выше, и будет органолептически приемлем. Стабильность жидкости также означает, что после длительного хранения она имеет варочное восстановление по меньшей мере около 90%. «Варочное восстановление» представляет собой сравнение количества сухих веществ молока, восстановленного в чашке, с исходным количеством сухих веществ молока при температуре окружающей среды. Для настоящего изобретения варочное восстановление измеряют с использованием машины для заваривания напитков и стандартных сливок Tassimo T-Disc (Kraft Foods).

Термин «общее количество сухих веществ молока» или «общее количество сухих веществ» относится к общему содержанию жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО). Термин «СОМО» обозначает общую массу белков, лактозы, минеральных веществ, кислот, ферментов и витаминов.

По существу при осуществлении способа по настоящему изобретению может быть использована любая жидкая молочная основа. Предпочтительно жидкую молочную основу получают от любого животного, дающего молоко, употребляемое в пищу человеком. В число таких животных в качестве примера включаются без ограничения: коровы, буйволы, другие жвачные, козы, овцы и им подобные. Кроме того обычно в качестве исходного сырья предпочтительным является коровье молоко. Используемое молоко может быть: цельным молоком, молоком с низким содержанием жира или обезжиренным молоком. Поскольку способ нацелен на получение концентрированной стабильной молочной жидкости с повышенным содержанием жира, предпочтительно использовать цельное молоко; однако, если требуется для конкретного применения, в качестве исходной молочной основы также может быть использовано обезжиренное молоко или молоко с низким содержанием жира с добавлением большего или меньшего количества сливок для получения конечного показателя жира.

Коровье молоко содержит лактозу, жир, белок, минеральные вещества и воду, а также небольшое количество кислот, ферментов, газов и витаминов. Несмотря на то, что на состав сырого молока могут оказывать воздействие многие факторы на состав сырого молока обычно в его состав входят: от около 11 до около 15 процентов общих сухих веществ, от около 2 до около 6 процентов молочного жира, от около 3 до около 4 процентов белка, от около 4 до около 5 процентов лактозы, в пределах от около 0,5 до около 1 процента минеральных веществ и от около 85 до около 89 процентов воды. Хотя в состав молока входят многие типы белков обычно они могут быть сгруппированы в две главных категории: белки казеина и сывороточные белки. Минеральные вещества, известные также, как соли молока или зола обычно включают в свой состав в качестве основных компонентов: кальций, натрий, калий и магний; эти катионы могут быть скомбинированы в молоке с фосфатами, хлоридами и цитратами. Молочный жир главным образом состоит из триглицеридов и небольшого количества других различных липидов. Лактоза или молочный сахар (4-О-β-D-галактопиранозил-D-глюкоза) является редуцируемым дисахаридом, присутствующим в сыром молоке.

Что касается более детального описания способа, далее будет детально описана каждая стадия. Начинают с того, что жидкую молочную основу, предпочтительно представляющую собой цельное молоко подвергают предварительному нагреванию или предварительному подогреванию. Этап предварительного нагревания может быть выполнен с использованием любого способа или устройства, известного из уровня техники (такого как, например, реакторы с рубашкой, теплообменники и им подобные), до достижения желаемой температуры. Не следует ограничиваться теорией, считающей, что предварительное нагревание первоначально перекрестно сшивает белок сыворотки или сывороточный белок с мицеллами казеина, присутствующего в молоке; большая часть перекрестного сшивания вероятно происходит на внешней поверхности мицелл. Такое перекрестное сшивание уменьшит количество растворимого белка. Также не следует ограничиваться теорией, считающей, что предварительное нагревание также может позволить сывороточным белкам взаимодействовать ковалентно и/или гидрофобно с мицеллами и, в частности, с внешней поверхностью мицелл. Также не следует ограничиваться теорией, кроме того считающей, что эти взаимодействия достигают, по меньшей мере, двух эффектов. Первый, взаимодействие удаляет большую часть сывороточного белка из раствора; этот эффект может быть важным, потому что сывороточные белки являются очень реактивными при высоких температурах, таких как применяемые при стерилизации. Второй, поскольку мицеллы казеина покрываются белком сыворотки или сывороточным белком, взаимодействие казеин-казеин должно сократиться и/или минимизироваться; этот эффект должен сократить тенденцию образования геля в молоке, подвергшимся термической обработке.

Как было замечено, перекрестное сшивание в процессе предварительного нагревания уменьшает количество растворимого белка. Количество растворимого белка может быть определено с помощью осаждения кислотой с последующей жидкостной хроматографией в паре с УФ детектором (LC-UV). Для определения количества фракций растворимого белка было проведено сравнение между образцами, подвергшимися предварительному нагреванию или нагреванию, и образцами, не прошедшими тепловую обработку. Снижение содержания растворимого белка при pH 4,6 должно составить, по меньшей мере, около 70 процентов, предпочтительно, от около 70 до около 100 процентов и более предпочтительно от около 70 до около 90 процентов. Снижение содержания растворимого белка измеряют, как содержание растворимого белка при pH 4,6, который является предпочтительным для специфического способа количественного определения α-лактальбумина и β-лактоглобулина сывороточного белка, основываясь на методах, описанных в J. Agric. Food Chem. 1996,44,3955-3959 и Int. J. Food Sci. Tech. 2000,35,193-200, каждый из которых введен здесь ссылкой.

Период времени и температура этапа предварительного нагревания должны быть достаточными для получения требуемого уровня снижения содержания растворимого белка при pH 4,6, в тоже время с сохранением требуемой стабильности молочной жидкости во время стерилизации и последующего хранения. Конечно, кроме условий этапа предварительного нагревания, другие параметры оказывают влияние на стабильность во время стерилизации и последующего хранения.

В одном варианте изобретения предварительное нагревание или подогрев молочной жидкости обычно проводят при температуре, по меньшей мере, около 60°С в течение по меньшей мере около 30 секунд для получения предварительно нагретой молочной жидкости с пониженным содержанием растворимого белка при pH 4,6. В другом варианте изобретения предварительное нагревание проводят при температуре в пределах от около 70°F до 100°С в течение от около 0,5 до 20 минут. В другом варианте изобретения предварительное нагревание проводят при температуре от около 85 до около 95°C в течение от около 2 до около 6 минут. Другие условия предварительного нагревания также могут быть использованы при условии, что будет достигнута требуемая степень перекрестного сшивания (как правило, определяемая снижением содержания растворимого белка при pH 4,6) и требуемая стабильность готового продукта. Конечно, другие условия предварительного нагревания также могут быть использованы при условии, что будет достигнута требуемая стабильность. Например, может быть использован двухстадийный процесс, включающий первую стадию, проводимую при температуре в пределах от около 80°С до 100°С в течение от около 2 до около 6 минут с последующим проведением второй стадии при температуре от около 100°С до около 130°С в течение от около 1 до около 60 секунд.

После предварительного нагревания молочную жидкость подвергают концентрированию до требуемого уровня содержания сухих веществ с получением концентрированного молочного жидкого ретентата. Концентрирование может быть осуществлено с использованием ультрафильтрации с или без диафильтрации. В объеме настоящего изобретения ультрафильтрация может включать другие методы мембранного концентрирования, такие как микрофильтрация и нанофильтрация. Примеры подходящих методов включают микрофильтрацию, ультрафильтрацию и диафильтрацию для концентрирования молочной жидкости, как описано в патентной публикации США 20040067296 А1 (8 апреля 2004), которая включена сюда путем ссылки.

В одном варианте изобретения предпочтительно концентрирование предварительно нагретой молочной жидкости до степени концентрирования по меньшей около мере 2,7 (и предпочтительно по меньшей мере около 3 и более предпочтительно по меньшей мере около 4) с получением концентрированной молочной жидкости с общим содержанием сухих веществ от около 24 до около 28 процентов, содержанием белка от около 9 до около 16 процентов, содержанием жира от около 11 до около 19 процентов и содержанием лактозы от около 0,5 до около 1,5 процентов. Использование ультрафильтрации позволяет удалить во время стадии концентрирования значительное количество (как правило, по меньшей мере, около 40 процентов и более предпочтительно по меньшей мере около 95 процентов) лактозы и минеральных веществ.

Стадию концентрирования проводят с использованием ультрафильтрации, предпочтительно с диафильтрацией, используя мембраны с размером пор, достаточно большим для того, чтобы пропустить часть лактозы и минеральных веществ через поры с водой в качестве пермеата, в то время как ретентат включает основную часть белков и жир. Например, предпочтительно основа из цельного молока может быть подвергнута обработке мембранным разделением для отделения обогащенного белком «ретентата» от обогащенного лактозой «пермеата». Однако вид молока, обрабатываемого по настоящему изобретению, практически не ограничен, и включает, например, цельное молоко, обезжиренное молоко, молоко с пониженным содержанием жира, молоко с низким содержанием жира, пахту и их комбинации.

В одном варианте воплощения изобретения использованные параметры процедуры мембранной фильтрации включают: номинальное отсечение по молекулярной массе (ММ) в пределах от около 10000 до около 20000 Дальтон с использованием пористых полисульфоновых мембран и тому подобного при давлении от около 35 до около 65 фунтов на кв. дюйм и температуре от около 123 до около 140°F (от около 50 до 60°С). В одном варианте изобретения лактоза и минеральные вещества проходят через мембрану с показателем разделения около 50 процентов, и ретентат включает около 100 процентов жира и белка, около 50 процентов лактозы и около 50 процентов свободных минеральных веществ относительно сырьевого потока. Проведение диафильтрации позволяет поддержать уровень концентрации лактозы в ретентате менее чем около 4 процентов.

После концентрирования, молочный жидкий ретентат смешивают со сливками для повышения содержания жира с получением концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками. В одном варианте изобретения концентрированную молочную жидкость смешивают со сливками, составляющими от около 3 до около 57 процентов для повышения содержания жира. Предпочтительно сливки представляют собой сладкие сливки с общим содержанием жира от около 32 до около 42 процентов, но также могут быть использованы сливки другого типа в зависимости от доступности.

В другом варианте изобретения в случае, когда исходной жидкой молочной основой является цельное молоко, сливки в ретентат добавляют в количестве от около 3 до около 34 процентов. В случае, когда исходная жидкая молочная основа представляет собой обезжиренное молоко, сливки в ретентат добавляют в количестве от около 34 до около 57 процентов. В случае, когда исходная жидкая молочная основа представляет собой молоко двухпроцентной жирности, сливки в ретентат добавляют в количестве от около 20 до около 46 процентов. В каждом случае после концентрирования для получения концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками, с содержанием белка менее чем около 11 процентов (предпочтительно от около 9 до около 11 процентов белка), с содержанием жира более чем около 15 процентов (предпочтительно от около 15 до около 18 процентов жира), содержанием лактозы менее, чем около 1,5 процентов и общим содержанием сухих веществ от около 25 до около 30 процентов, добавляют подходящее количество сливок.

Как было указано выше, авторы настоящего изобретения установили, что момент добавления сливок может оказать влияние на стабильность после стерилизации полученной молочной жидкости. В одном варианте изобретения предпочтительно, чтобы сливки и молочная жидкость смешивали после концентрирования и перед гомогенизацией и также перед добавлением стабилизаторов и необязательных технологических добавок. Как будет описано ниже в Примерах, авторы настоящего изобретения установили, что другие моменты добавления сливок, такие как перед концентрированием или после гомогенизации, приводят к образованию геля и разделению фаз концентратов после стерилизации.

При добавлении сливок перед стадией концентрирования (такой, как перед предварительным нагреванием), они могут быть подвергнуты последующей ультрафильтрации вместе с жидкой молочной основой. При таком способе при проведении ультрафильтрации из сливок будут удалены минеральные вещества и другие натуральные сахара.

Также предпочтительно не подвергать сливки предварительной гомогенизации перед смешиванием с молочным жидким ретентатом, а просто добавить их в нативном состоянии. Как будет описано ниже в Примерах, авторы настоящего изобретения установили, что предварительное гомогенизирование сливок обычно приводит к тому, что при автоклавировании в концентрированных напитках или образуется гель, или происходит разделение фаз на две или более фазы. Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что предварительная гомогенизация сливок приводит к получению менее стабильной эмульсии, поскольку в сливках обычно недостаточно белка для дополнительного эмульгирования или уменьшен размер распределения капель жира нативных сливок. Например, считается, что увеличивается возможность образования хлопьев из капель жира, что в свою очередь может привести к увеличению скорости разделения фаз и/или образованию геля при автоклавировании в готовом продукте в случае, когда сливки сначала предварительно гомогенизируют. Следовательно, предпочтительно уменьшение размера капель жира сливок после их добавления в ретентат, где наблюдается избыток белка, необходимого для гомогенизации.

После концентрирования и, возможно, охлаждения концентрированную молочную жидкость, обогащенную сливками, гомогенизируют, как единую жидкость, с получением гомогенизированной молочной жидкости, обогащенной сливками. В варианте изобретения гомогенизация может быть проведена в одну стадию или многостадийно. Например, без ограничения изобретения этим вариантом, первая стадия гомогенизации может быть проведена при давлении от около 1500 до около 2000 фунтов на квадратный дюйм, а вторая стадия может быть проведена при давлении от около 100 до около 300 фунтов на квадратный дюйм с использованием стандартного промышленного гомогенизатора. Если расфасовку не проводят сразу, то гомогенат может быть охлажден. Например, гомогенат может быть охлажден при прохождении через регенерационную и охлаждающую секцию пластинчатого теплообменника стандартного гомогенизатора. Также могут быть использованы другие схемы, применяемые для гомогенизации молочных продуктов; однако, как описано более детально в Примерах, повышение давления при гомогенизации обычно приводит к образованию геля или разделению фаз в готовом продукте. Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что проведение гомогенизации под более высоким давлением не позволит получить приемлемые напитки, поскольку гомогенаты более высокого давления обычно имеют большее содержание более мелких частиц, что может привести к более высокой вероятности образования геля из-за более высокой частоты столкновения частиц и последующему слиянию капель вместе.

Как описано выше, для получения стабильной концентрата сливки предпочтительно добавляют перед стадией гомогенизации. Как описано более детально ниже в Примерах, авторы настоящего изобретения установили, что добавление сливок после гомогенизации также приводит к получению концентратов, не стабильных после стерилизации. Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что добавляемый жир, обеспечиваемый сливками, требует гомогенизации с получением частиц жира, способных перенести процесс стерилизации, наряду с длительным сроком хранения. Как было указано выше, предпочтительно, чтобы сливки не подвергали предварительной гомогенизации перед добавлением в ретентат, а предпочтительно, чтобы сливки подвергали гомогенизации в комбинации с ретентатом для увеличения стабильности продукта. Например, считается, что гомогенизация не только снижает размер распределения капель жира в сливках, но и задерживает разделение фаз после автоклавирования, а также по видимому каждая капля жира взаимодействует с поверхностью белка, что позволяет всем каплям жира смешиваться более однородно или консистентно с добавками и при последующем автоклавировании. Дополнительно, гомогенизация сливок в ретентате, где присутствует избыток эмульгирующего белка, может привести к получению отдельных капель жира с минимальной флокуляцией. Недостаток белка приводит к увеличению риска появления флоккулированных капель. Флоккулированные капли более вероятно ускорят разделение фаз наряду с образованием геля во время или после автоклавирования.

После гомогенизации в гомогенизированную молочную жидкость, обогащенную сливками, может быть добавлено эффективное количество стабилизатора. Стабилизатором может быть хаотропный агент, буфер, связывающий кальций, или другой стабилизатор, который эффективно связывает кальций, для предотвращения образования геля или разделения фаз концентрированной молочной жидкости во время хранения. В тоже время не следует ограничиваться теорией, детально описанной в патентной публикации США 20040067296 А1 (8 апреля 2004), согласно которой считается, что стабилизатор, связывающий кальций, предотвращает образование геля или разделение фаз молочной жидкости во время любого хранения перед последующей стерилизацией. Может быть использован любой буфер или хоатропный агент, или стабилизатор, который связывает кальций. Например, подходящие буферы, связывающие кальций, стабилизаторы и хаотропные агенты включают цитратные и фосфатные буферы, такие как мононатрийфосфат, двунатрийфосфат, двукалий фосфат, двунатрий цитрат, тринатрий цитрат, ЭДТК и подобные им, а также их смеси.

Предпочтительно буферная соль или стабилизатор представляет собой смесь мононатрия фосфата и двунатрия фосфата. Эффективное количество этой смеси стабилизатора обычно зависит от конкретной молочной жидкости, используемой в качестве исходного материала, желаемой степени концентрации, количества добавляемых сливок и способности связывать кальций конкретных используемых стабилизаторов. Однако обычно для концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками, эффективное количество стабилизатора составляет от около 0,2 до около 0,6 процентов стабилизатора и включает от около 25 до около 50 процентов мононатрийфосфата и от около 75 до около 50 процентов двунатрийфосфата. В одном варианте изобретения соотношение мононатрийфосфата к двунатрийфосфату составляет от около 50:50 до около 75:25 с получением стабильной концентрата. Соотношение стабилизатора в не этих пределов в прошедшем ультрафильтрацию молоке и добавленных сливках обычно приводит к образованию геля или разделению фаз концентратов после стерилизации.

Технологические добавки также могут включать другие необязательные ингредиенты. В одном варианте изобретения, если требуется, для конкретного применения также могут быть добавлены усилители ощущения во рту при потреблении, ароматизаторы, сахара и другие добавки. Например, подходящие усилители ощущения во рту при потреблении включают хлорид натрия, хлорид калия, сульфат натрия и их смеси. Предпочтительные усилители ощущения во рту при потреблении включают хлорид натрия, хлорид калия наряду с их смесями; наиболее предпочтительным усилителем ощущения во рту при потреблении является хлорид натрия. Также могут быть добавлены ароматизаторы и другие добавки, такие как сахара, подсластители (натуральные и/или искусственные), эмульгаторы, заменители жира, мальтодекстрин, волокна, крахмалы, камеди и обработанные ферментами, культивированные, натуральные и искусственные ароматизаторы или ароматизирующие экстракты, при условии, что они не будут оказывать значительного и негативного воздействия на стабильность или характеристики во рту при потреблении.

После концентрирования и необязательного охлаждения молочную жидкость смешивают с эффективным количеством стабилизатора и другими необязательными ингредиентами, как указано выше, и затем стерилизуют с получением концентрированной молочной жидкости. Предпочтительно стерилизацию проводят с использованием автоклава. Необязательно, но если желательно, концентрированную молочную жидкость разбавляют до заданной концентрации, причем разбавление следует выполнять до стерилизации, а не после. Предпочтительно, молочную жидкость помещают в упаковки, которые герметично закрывают и затем подвергают стерилизации в любом подходящем устройстве. Стерилизацию проводят в течение периода времени и при температуре, достаточных для достижения показателя стерилизации F_o по меньшей мере около 5, как требуется для практической стерильности и номинально вплоть до около 13,5. Как правило, процесс стерилизации включает период времени, в течение которого температура растет, или нагревание, период выдержки и период времени, в течение которого происходит охлаждение. В течение периода времени, когда температура растет, она составляет от около 118°С до около 145°С, и время достижения этого значения составляет от около 1 секунды до около 30 минут. Затем температурные значения, равные от около 118°С до около 145°С, сохраняются в течение периода времени, равного от около 1,5 секунд до около 15 минут. Затем температурные значения понижаются ниже около 25°С за около 10 минут или меньше. Предпочтительно образцы осторожно перемешивают (например, поворачивая контейнер) во время стерилизации для минимизации образования пенки.

Во время процесса термической обработки (например, предварительного нагревания, концентрирования и стерилизации) осуществляют контроль для получения стабильной концентрированной молочной жидкости с соотношением жира к белку предпочтительно от около 0,4 до около 07, и показателем стерилизации F_o по меньшей мере около 5, и сроком хранения по меньшей мере около 9 месяцев при температуре окружающей среды. Как правило, стабильная концентрированная молочная жидкость по изобретению имеет вязкость пределах от около 70 мПа*с до около 4000 мПа*с и предпочтительно от около 100 мПа*с до около 300 мПа*с при температуре окружающей среды, как было измерено с использованием вискозиметра Brookfield RV при температуре около 20°C с использованием шпинделя № 2 при 100 оборотах в минуту.

Как указано выше, процесс стерилизации может разрушить белки в концентрате и привести к образованию микро количеств серосодержащих и/или азотсодержащих летучих соединений, которые могут оказать негативное влияние на аромат и/или вкус. Рецептурный состав и способы по настоящему изобретению с другой стороны позволяют снизить образование таких соединений и, как результат, усилить аромат свежего молочного продукта. Например, полученные стабильные концентрированные молочные жидкости по настоящему изобретению имеют содержание общего белка 9 процентов или менее и обогащены сливками обычно демонстрируют снижение интенсивности серного и/или азотного аромата за счет снижения серосодержащих и/или азотсодержащих летучих соединений на величину от около 20 до около 45 процентов по сравнению с концентратами уровня техники, согласно ГХ/О анализу. Например, как описано более детально в Примерах, дегустационная комиссия, состоящая из квалифицированных дегустаторов, протестировала вкус и аромат, члены комиссии отметили, что молочные концентраты, полученные способами по настоящему изобретению, демонстрирут показатели интенсивности серного и/или азотного аромата около 2,75 или менее (по 15 бальной оценочной шкале). Концентрированные молочные жидкости с таким содержанием этих соединений обычно демонстрируют усиленные ноты аромата свежего молочного продукта.

Технология упаковки не ограничивается только использованной, поскольку подходит любая, сохраняющая целостность молочного продукта, достаточную для стабильности при хранении молочного продукта. Например, молочные концентраты могут быть подвергнуты стерилизации или автоклавированию в стеклянных бутылках или картонной коробке с остроконечным верхом и тому подобное, которые заполнены, герметично закупорены и затем содержимое подвергают термической обработке. Молочные продукты также могут быть упакованы в большие емкости, такие как традиционные контейнеры в виде картонной коробки с краном или стандартной тары для перевозки. В одном варианте изобретения могут быть использованы предварительно стерилизованные бутылки или выстланные фольгой картонные коробки с остроконечным верхом. Также могут быть использованы системы упаковки пищевых продуктов, предназначенные для продления срока годности (ESL) или системы асептической упаковки, но они также не ограничивают объем настоящего изобретения. Эффективные системы упаковки пищевых продуктов включают традиционно применяемые системы или приемлемые для жидких пищевых продуктов, особенно молочных продуктов и фруктовых соков. Как было указано выше, предпочтительно образцы осторожно перемешивают (например, поворачивая контейнер) во время стерилизации для минимизации образования «пенки». Также молочный продукт может быть налит и транспортирован в автоцистерне для бестарной перевозки жидких веществ или в железнодорожные цистерны для бестарной перевозки жидких веществ.

Хотя настоящее изобретение не ставит целью продление срока годности молочных продуктов, по настоящему изобретению также может быть использована пастеризация и/или обработка ультравысокой температурой (УВТ) для обработки молочных продуктов по настоящему изобретению в случае прерывания технологического процесса и/или для увеличения срока дальнейшего хранения. Продукты, подвергшиеся ультравысокотемпературной обработке, являются ультрапастеризованными и затем упаковываются в стерильные контейнеры. Кроме того, одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что для получения продукта с увеличенным сроком годности не требуется обработка ультравысокой температурой. Например, если ультрафильтрованный/диафильтрованный продукт был выдержан в течение длительного периода времени (например, около более одного дня) перед последующими процессами, может быть проведена пастеризация ультрафильтрованного продукта. Если требуется, промежуточные продукты могут быть пастеризованы, при условии, пастеризация не оказывает неблагоприятное воздействие на стабильность или ощущение во рту при потреблении конечного продукта.

В одном варианте изобретения полученная стабильная концентрированная молочная жидкость в предпочтительной форме является органолептически привлекательным молоком, которое может быть герметично закупорено в картриджи или сменные емкости с использованием любой машины для производства напитков. Например, предпочтительно применение способов и машин для производства напитков, которые могут быть найдены в патентной заявке США с серийным номером 10/763680, поданной 23 января 2004 года, принадлежащей тем же самым заявителям, что и настоящее изобретение, описанное здесь, которая введена здесь ссылкой в полном объеме. Концентрирование молока является очень выгодным, поскольку позволяет разливать большие объемы молока машинами для производства напитков, поскольку оно может храниться в меньшей таре с меньшим количеством жидкости.

Например, картридж с концентрированным молоком может быть использован для получения аутентично выглядящей пенки, требуемой потребителями, на пенистых напитках на молочной основе типа «каппучино». Соотношение жира к белку и конкретный момент добавления сливок позволяют получить концентрированная молочная жидкость с усиленными нотами свежего молочного продукта, подходящий для получения забеленных кофейных продуктов, таких как каппучино, латте и тому подобного. Например, со стабильным концентрированным молоком также подходит для получения пенки при использовании его в машинах с низким давлением, и картридж описан в патентной заявке США серийный номер 10/763680, с использованием давления только ниже около 2 бар.

В одном варианте изобретения молочный напиток также может быть получен с использованием стабильным концентрированным молоком. Например, напитки, полученные смешиванием стабильным концентрированным молоком и водной среды, такой как вода. Также молочный напиток может быть при использовании картриджа, содержащего стабильный концентрированный молочный продукт, также описано в патентной заявке США, серийный номер 10/763680, при прохождении водной среды через картридж с получением напитка разведением. В одном таком примере стабильная концентрированная молочная жидкость предпочтительно может быть смешана или разведена водной средой в соотношении от около 1:1 до около 1:6 с получением молочного напитка.

Преимущества и варианты воплощения концентратов, обогащенных сливками, по настоящему изобретению, дополнительно проиллюстрированы следующими не ограничивающими Примерами; однако конкретные условия, технологические схемы, материалы и количества, приведенные в этих Примерах, наряду с другими условиями и деталями, не ограничивают способ по настоящему изобретению. Если не указанно иное, то все процентные соотношения приведены от общей массы.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Получают различные молочные жидкости способом по настоящему изобретению с содержанием общих сухих веществ от около 20 до около 36 процентов. Используемое в качестве жидкой молочной основы цельное молоко с жирностью от около 4 до около 5 процентов подвергают предварительному нагреванию при температуре около 90°C в течение около 300 секунд с получением прошедшего предварительное нагревание молока. Затем прошедшее предварительное нагревание молоко подвергают ультрафильтрации с использованием мембранного элемента рулонного типа для ультрафильтрации Koch с MWCO (номинальным отсечением по молекулярной массе) около 10000 Дальтон (10 кДа). Затем для снижения содержания лактозы до около 1 процента используют диафильтрацию.

В ультрафильтрованное молоко добавляют сливки (с содержанием жира около 36 процентов) с получением 15 процентного концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками. Затем концентрированная молочная жидкость, обогащенная сливками, гомогенизируют с использованием двухступенчатого гомогенизатора APV при давлении около 2000 фунтов на квадратный дюйм (первая стадия) и около 200 фунтов на квадратный дюйм (вторая стадия) с получением гомогенизированной молочной жидкости, обогащенной сливками. В гомогенизированную молочную жидкость добавляют в различных пределах мононатрия фосфат (MSP) и двунатрия фосфат (DSP), сахар, соль, и ароматизаторы.

Затем от около 49 до около 53 грамм гомогенизированной молочной жидкости расфасовывают и укупоривают в герметичную упаковку для сливок Tassimo creamer T-Disc (Kraft Foods), и автоклавируют с использованием стерилизационной системы Surdry Stock America при температуре около 123°C в течение около 8 минут с получением стерилизованного напитка с F_o около 7. Результаты и конкретные условия образцов по настоящему изобретению приведены в Таблице 1, ниже. Все полученные образцы в виде жидкого концентрата после автоклавирования оставались жидкими в течение вплоть до около 6 месяцев.

Пример 2

Исследование проводят для сравнения интенсивности серного и азотного аромата концентратов по Примеру 1 по сравнению с концентрированными жидкими молочными продуктами по способу Cale (публикация США №2007/0172548) с использованием ГХ/О анализа (газовая хроматография-ольфактометрия). ГХ/О анализ совмещает ольфактометрию или участвует квалифицированная дегустационную комиссия по определению ароматов для анализа активности аромата в определяемых воздушных потоках с использованием разделения летучих веществ газовой хроматографией (ГХ).

Образцы концентратов жидких молочных продуктов из Таблицы 2, ниже выделяют с использованием извлечения и улавливания ГХ анализом. Затем квалифицированная дегустационная комиссия по определению аромата оценивает показатель интенсивности серосодержащих и азотсодержащих летучих веществ, разделенных ГХ. Для этих целей серосодержащие и азотсодержащие летучие вещества определяют, как ароматы, соответствующие следующим категориям, как разделено Газой хроматографией со ссылкой на продолжительность по времени: капуста (2,10 минут); чеснок, маслянистый (4,78 минут); скунсовый, маслянистый (6,04 минут); чеснок, маслянистый (6,65 минут); чеснок (8,15 минут); мясной, серный (12,96 минут); чеснок (13,52 минут); мясной (16,43 минут); ореховый, ириски, карамельный (14,05 минут); ореховый (7,85 минут); ореховый, ириски, карамельный (8,00 минут); кукурузных чипсов (8,06 минут); и все еще ореховый (8,30 минут).

Выделяют около 80 грамм образца каждого молочного концентрата из Таблицы 2 с использованием набора для выделения и улавливания при температуре около 60°C в течение около 45 минут с использованием концентрирующей трубки (200 мг Tenax). Затем изолят пропускают через колонку FRAP с начальной температурой около 40°C, при линейной скорости около 8°C/минуту и конечной температурой около 220°С. Затем собирают показатели интенсивности аромата для серосодержащих и азотсодержащих соединений, как указано выше. Как показано в Таблице 3 ниже, отмечается снижение на величину от около 20 до около 45 процентов общего содержание серосодержащих и/или азотсодержащих летучих веществ молока по Примеру 1 (то есть, в стабильных концентрированных жидких молочных продуктах, обогащенных сливками, с пониженным содержанием белка) по сравнению с молоком по способу Cale (то сеть, в концентрированном жидком молочном продукте, не обогащенном сливками). В Таблице 3 ниже приведено сравнение показателей интенсивности аромата, где общие серные и азотные ноты представляют собой сумму отдельных ароматов каждого образца. Считается что общее снижение интенсивности общего серного и азотного аромата также указывает на снижение содержания серосодержащих и азотсодержащих летучих соединений.

Пример 3

Квалифицированная дегустационная комиссия, состоящая из дегустаторов вкуса, проводит оценку кофейных продуктов, включающих молочный концентрат, для сравнения молочного вкуса и нот аромата молочного продукта to compare. В качестве исходной молочной основы используют обезжиренное молоко, 2% молоко или цельное молоко и получают концентраты с использованием способа по Примеру 1. Данные тестирования образцов приведены в Таблице 4.

Затем концентрированные образцы заполняют в упаковку для сливок Tassimo T-Disc (Kraft Foods) для получения молочного напитка с использованием машины для заваривания напитков Tassimo Beverage Brewer. Латте получают с использованием Gevalia Espresso T-Disc (Kraft Foods) вместе с образцами концентрированной молочного продукта, приведенными в Таблице 4. Каждый образец тестируют при участии квалифицированной дегустационной комиссии, состоящей из дегустаторов вкуса. Образцы оценивают, выбирая их случайным образом, с использованием оценочной шкалы от 0 до 15 (без крайних значений) для оценки различных нот аромата. Результаты этого исследования приведены ниже в Таблице 5 и на графике Фиг. 3.

Для целей настоящего изобретения кофейный напиток с ароматом свежего молочного продукта обычно означает концентрированный молочный продукт, соответствующий ароматическим характеристикам, приведенным в Таблицах 3 и 5 выше, согласно оценке квалифицированной дегустационной комиссии, состоящей из дегустаторов вкуса.

Сравнительный Пример 1

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, за исключением добавления сливок после стадии гомогенизации. В некоторых вариантах этого Примера, сливки сначала подвергают предварительной гомогенизации с использованием того же самого двухступенчатого гомогенизатора, что и в Примере 1, где первую стадию проводят при давлении от 500 до 3000 фунтов на квадратный дюйм и вторую стадию проводят при давлении от 50 до 300 фунтов на квадратный дюйм. В другом варианте этого Примера сливки добавляют в нативной форме (без предварительной гомогенизации). В этом Примере концентрированную молочную жидкость (перед добавлением сливок) гомогенизируют с использованием двухступенчатого гомогенизатора по Примеру 1 при давлении от 4000 до 400 фунтов на квадратный дюйм. (Для этого Примера концентрированную молочную жидкость и сливки гомогенизируют по отдельности и затем комбинируют вместе). Все эти сравнительные примеры или были подвержены образованию геля после автоклавирования, или происходило разделение жидкости на две фазы (то есть, бимодальны). Результаты и условия сравниваемых образцов приведены в Таблице 6, ниже.

Сравнительный Пример 2

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, но сливки добавляют в молочную жидкость перед стадией предварительного нагревания. Таким образом, в этих исследованиях сливки подвергают предварительному нагреванию и концентрированию вместе с цельным молоком и затем гомогенизируют вместе с концентрированным жидким молочным продуктом. В этих исследованиях гомогенизацию также проводят после стадии концентрирования с использованием двухступенчатого гомогенизатора по Примеру 1 при давлении от 4000 до 400 фунтов на квадратный дюйм. Сливки не подвергают предварительной гомогенизации перед добавлением. Данные по результатам и условиям этих сравниваемых образцов приведены в Таблице 7, ниже. Все сравниваемые образцы были подвержены образованию геля после автоклавирования.

Сравнительный Пример 3

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, за исключением того, что различные эмульгаторы смешивают с концентрированным жидким молочным продуктом перед или после автоклавирования. Образцы концентрированной молочной жидкости, обогащенной сливками, гомогенизируют с использованием двухступенчатого гомогенизатора по Примеру 1 при давлении 2000/200 фунтов на квадратный дюйм или 4000/400 фунтов на квадратный дюйм. Данные по результатам и условиям этих сравниваемых образцов приведены в Таблице 8, ниже. Все образцы концентратов были подвержены или образованию геля, или были бимодальны после автоклавирования.

Сравнительный Пример 4

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, где сливки добавляют после гомогенизации концентрированной молочной жидкости. Однако в этих вариантах Сравнительного Примера сливки также смешивают с различными эмульгаторами и гомогенизируют перед смешиванием с концентрированным жидким молочным продуктом.

В этих вариантах сливки и эмульгатор смешивают и гомогенизируют с использованием одноступенчатого гомогенизатора при давлении около 500/50 фунтов на квадратный дюйм перед смешиванием с концентрированным и гомогенизированным жидким молочным продутом. Тестируемые эмульгаторы составляют около 1 процента или моноглицеридов/полиальдоз, гликозперсов или лецитина (monoglyceride/polyaldos, glycosperses). Данные по результатам и условиям этих сравниваемых образцов приведены в Таблице 9, ниже. Все сравниваемые образцы концентратов были жидкими, но бимодальными.

Сравнительный Пример 5

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, за исключением того, что соотношение белок/буферная соль увеличено или уменьшено по сравнению с образцами по Примеру 1. В вариантах этого Примера все используемые образцы имеют смесь MSP и DSP в качестве стабилизаторов в соотношении 50:50. Все сравниваемые образцы концентратов этого примера были подвержены образованию геля. Данные по результатам и условиям этих сравниваемых образцов приведены в Таблице 10, ниже.

Сравнительный Пример 6

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, за исключением того, что в качестве буферной соли используют тринатрий цитрат от 0,3 до 0,4 процента (TSC). Не используют ни MSP ни DSP. Все сравниваемые образцы концентратов этого примера были подвержены образованию геля. Данные по результатам и условиям этих сравниваемых образцов приведены в Таблице 11, ниже.

Сравнительный Пример 7

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, за исключением того, что оказываемое при гомогенизации давление на смесь концентрированной молочной жидкости и смешиваемых сливок повышено до около 4000/400 фунтов на квадратный дюйм. Все сравниваемые образцы концентратов были подвержены образованию геля после автоклавирования. Данные по результатам и условиям этих сравниваемых образцов приведены в Таблице 12, ниже.

Сравнительный Пример 8

Сравниваемые концентрированные молочные жидкости получают по Примеру 1, за исключением того, что соотношение мононатрия фосфата к двунатрия фосфату было изменено. Все образцы концентратов этого варианта после автоклавирования были бимодальны после автоклавироваеия. Данные по результатам и условиям этих сравниваемых образцов приведены в Таблице 13, ниже.

Следует понимать, что различные изменения в деталях, материалах и устройствах способа, рецептурных составах и ингредиентах, описанных и проиллюстрированных здесь, приведены только для объяснения природы способа, и полученный концентрат может быть получен специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение, в соответствии с объемом притязаний настоящего изобретения и приведенной ниже формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к способу получения стабильного концентрированного жидкого молочного продукта. Способ включает предварительное нагревание жидкой молочной основы, ее концентрирование с помощью ультрафильтрации, смешивание сливок с концентрированным жидким молочным ретентатом, дальнейшую двухступенчатую гомогенизацию, добавление от около 0,3-0,6% стабилизатора, стерилизацию стабилизированного жидкого молочного продукта при температуре и в течение времени, достаточных для получения продукта, имеющего Fпо меньшей мере около 5, причем продукт имеет отношение белка к жиру от около 0,4 до около 0,7, отношение белка к общему содержанию стабилизаторов составляет от 10:1 до 38:1 и содержание лактозы - около 1% или менее, а указанный стабилизатор включает от около 25% до около 50% двунатрийфосфата и от около 50% до около 75% мононатрийфосфата. Изобретение позволяет получить продукт, устойчивый к желированию, который визуально остается стабильной жидкой эмульсией в течение по меньшей мере около 9 месяцев в условиях окружающей среды, а при восстановлении водой обеспечивает свежий молочный аромат. 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 13 табл., 11 пр.

Формула