乳制品及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及制备包含变性的乳清蛋白的乳清蛋白浓缩物（WPC)的方法。
【背景技术】
[0002] 热变性的乳清蛋白的凝集体（Aggregate)已经生产了多年。长期以来，乳白蛋白 为通过将乳清加热直至蛋白质凝聚并变得不溶进行制备的商业化产品。将不溶的物质过滤 除掉、洗涤和干燥。已经发现乳白蛋白具有从储备食品到提高面包和烘焙产品的蛋白质含 量的许多用途。还可将耗尽由回收乳白蛋白产生的乳清流的蛋白质用作储备食品，但另外 其处理昂贵。
[0003] 已经进行许多尝试以生产更经济和更具商业有用的变性的乳清蛋白。多数努力是 直接针对于通过选择性去除乳糖含量而提高乳清的蛋白质含量。通过诸如超滤、渗滤和离 子交换的现有技术的应用实现使高蛋白质含量成为可能。由于蛋白质具有良好的营养价 值，因此这些产品作为食品成分（food ingredients)是有用的。
[0004] 对于多种营养应用，乳清蛋白对最终产品的质感或流变学的影响是有用的。这些 应用常依赖WPC具有形成热诱导的凝胶的能力。在其它应用中，这些凝胶化性质是不期望 的。
[0005] 热变性的（或改性的）乳清蛋白产品已经成为市场中最新的产品种类。近年来， 已经发明该种类的多种制造方法。
[0006] 当在合适的条件（>75°C，pH值为约6-8, >6g TS/100g)下加热时，乳清蛋白质会 形成凝胶（Havea, P.，Singh, H.，Creamer, L. K.和 Campanella, 0· H.，乳清蛋白浓缩物溶液 的热处理过程中形成的蛋白质产品的电泳特性（Electrophoretic characterization of the protein products formed during heat treatment of whey protein concentrate solutions)，Journal of Dairy Research，65,79-91，1998) 〇
[0007] 在US 4, 734, 287 (Singer等人）中有特别直接针对不溶的凝集体的产生以及与其 相关的问题的热变性乳清蛋白领域的综述。教导了使用加热和机械作用的组合制备微粒乳 清蛋白凝集体的方法。该文献以全文通过引用并入。
[0008] W0/2001/005247 [Hudson等人]公开了制备包含变性的颗粒的乳清蛋白质凝胶的 方法。首先，使用酸或酶处理乳清蛋白以使其水解。在热处理之后，产生的浑浊、圆锥形的 凝胶由于凝集体散射光强而具有不透明的乳白色外观。混合的凝胶、最终的小团体具有细 链和微粒状的物理和功能性质并由中间的盐浓缩物产生（E. Foegeding等人，（1998))。将 线性链凝结成较大的凝集体认为是混合凝胶形成的成因机制。可将胶化的物质干燥以产生 Ιμπι至100μπι的颗粒。除在80°C下将铝制冷冻干燥器盘（13. 5cmX13. 5cm)中的分散体 加热45分钟或3小时之外，Hudson等人没有教导关于它们的加热方法（包括国内产品）。
[0009] Huss和Spiegel在US 6, 767, 575中公开了在加热之后使用相对稀释的蛋白质流 (〈3% w/v蛋白质）制备微粒状乳清蛋白的方法，并且与本领域技术人员已知的方法相比， 不再进行剪切操作，就此而言在基本上非剪切的条件下进行本发明的方法。由于所提及的 不可避免的栗送和搅拌操作，发生的剪切速度通常不大于2000s 1至1000 s \优选不大于 500s ^成分的热保持还能在完全没有搅拌的情况下发生。
[0010] TO/2007/039296A1 [Thorsen 和 Koeningsfeldt]公开了当应用加热时影响蛋白质 溶液变性的专有机械设备。
[0011] 在EP 0520581中，Oudeman教导了使用变性的乳清蛋白制备合成的乳产品的方 法，其中将钙离子加入至相对于固体具有25-50%的蛋白质含量的乳清蛋白浓缩物，且pH 值为5. 9-6. 7,随后使浓缩物进行热处理和均质化，然后将产品任选地进行蒸发和干燥。
[0012] US 5, 494, 696[Hoist等人]公开了乳清蛋白变性方法，其中当通过蒸汽注入直接 将其加热时，通过均质器回收稀释的乳清渗余物（10-20%的固体且65-95%的固体为蛋白 质）。注意的是：产品通过管道的流速必须保持足够高以避免沉积在管壁上并确保假塑性 液体的粘度足够低。通常，当流速为至少2m/s时确保这样。在热处理之后立即干燥液体流。 据记载产生的粉末的粒径为约30 μπι至60 μπι。Hoist等人声明：令人惊奇的是具有优选为 约80%的变性水平和优选为40 μπι至50 μπι的平均粒径的新的、部分变性的乳清蛋白产品 具有如此良好的感觉性质并且在品尝后不含任何含沙感或砂砾感，而如已知的，具有相似 粒径的变性乳清蛋白由于其劣质的感觉性质特别是它们在口中的含沙感而不适合用作生 广凉蛋黄酱的添加剂。
[0013] US 2006/0204643[Merrill等人]公开了乳清蛋白浓缩物的热变性方法，其中将 包含天然乳清蛋白的最初的浆料加热至至少一些蛋白质变性。如上所述，在约10至约60秒 的时间内可将浆料加热至约140° F至约300° F的温度。可在至少一部分加热时间的过 程中将浆料混合以减少和/或防止变性的乳清蛋白在蒸煮器的加热器件周围凝聚。进行该 操作的一种示例性设备是适用于蒸汽注入或具有加热套管或二者的组合的单或双螺旋桨 混合器或双螺旋桨挤压机。当使用双螺旋桨混合器或挤压机进行加热和混合时，通常将螺 旋桨（即螺旋输送器）排列以使它们重叠从而确保完全混合。加热过程中或加热之后，使 浆料处于高剪切条件，这使得当乳清蛋白变性时可能形成的凝聚体减少。本文使用的高剪 切条件通常是指其中应用10, OOOs 1至500, OOOs 1的剪切的条件。在一些方法中，通常在约 90° F至300° F的温度下，通过高剪切混合器或胶体研磨机将浆料剪切约0. 01秒至0. 5 秒。
[0014] 在另一发明中，WO 2008/063115 Al [Tetra Laval Holdings 和 Finance SA]公开 的方法为在压力（40巴至80巴）下使用管状加热器加热蛋白质溶液随后通过在均质机中 机械剪切以分解蛋白质凝集体从而形成细颗粒（直径为3 μπι至10 μπι)。
[0015] 在另外两个公开（EP 0412590和EP 0347237)[二者均转让给联合利华]中公开 了制备微粒乳清蛋白分散体的方法。这两个公开中，很少使用或不使用剪切，但蛋白质浓度 局限于相对稀的溶液（小于15%但优选为约7%的蛋白质）。
[0016] TO 2006057968 (Wolf schoon-Pombo [Wolf schoon-Pompo]等人）公开了奶油干酷 的制作法，其中使用湍流条件在管状加热器中热处理11%至12%的蛋白质的乳清蛋白浓 缩物流以产生90% (d90)小于95 μπι且一半的颗粒（d50)小于12 μπι的颗粒流。然后可使 用另外的剪切（均质化）以实现d90〈9 μπι的非常细的颗粒。
[0017] 在DD236449中，Borgwardt等人公开了能通过在端流条件下在85-95°C下加热5 分钟至20分钟处理具有8-11 %的蛋白质含量、16-22%的固含量和4. 2-5. 2的pH值的乳 清蛋白浓缩物溶液以产生热稳定非聚集的胶体乳清蛋白悬浮液。通过瞬时冷却来稳定悬浮 液。可将蛋白质颗粒的悬浮液干燥。Borgwardt还教导尽管雷诺数必须超过2000,壁剪切 应力也必须超过12kg/ms2。本领域的技术教导热处理的蛋白质浆料为剪切稀化的（假塑性 液体）。因为没有其流体的流动特性的更详细的信息，流体力学的技术人员不清楚如何解释 (因此实施）Borgwardt等人的剪切应力条件。
[0018] 本发明的目的是提供在高蛋白质浓度下制备变性的乳清蛋白的简单方法，和/或 提供不需要匀浆器或刮面式换热器而在高浓度下制造变性的乳清蛋白产品的方法，和/或 向公众提供有用的选择。
[0019] 发明的公开内容
[0020] 在一个方面中，本发明提供了制备干燥的改性乳清蛋白浓缩物（WPC)或乳清蛋白 分离物（WPI)的方法，其包括：
[0021] (a)在pH值为4. 7-8. 5下，提供蛋白质浓度为15-50% (w/v)的水性WPC或WPI 溶液；
[0022] (b)将所述溶液热处理至50°C以上，直至使蛋白质发生变性；所述热处理包括在 湍流条件下加热所述溶液，优选在至少500的雷诺数的湍流条件下加热所述溶液；
[0023] (C)在热处理结束时，将经热处理的物质直接转移至干燥器；以及
[0024] (d)干燥经热处理的WPC或WPI，其中除了在将液体转化为液滴以促进干燥的情况 之外，在干燥之前经热处理的WPC或WPI不经历机械剪切过程。
[0025] 在另外的方面中，本发明提供了制备经热处理的乳清蛋白浓缩物（WPC)或乳清蛋 白分离物（WPI)的方法，其包括：
[0026] (a)在pH值为4. 7-8. 5下，提供蛋白质浓度为15-50 % (w/v)的水性WPC或WPI 溶液；
[0027] (b)将所述溶液热处理至50°C以上，直至使蛋白质发生变性；所述热处理包括在 湍流条件下加热所述溶液，优选在至少500的雷诺数的湍流条件下时加热所述溶液；
[0028] 优选地，在该方面中所述方法随后是步骤（C):
[0029] (C)在热处理结束时，将经热处理的物质直接转移至干燥器以进行干燥或转移至 混合器以与其它成分混合；以及在步骤（c)之前经热处理的WPC或WPI不发生粒径减小。
[0030] 在另外的方面中，本发明提供了制备干燥的改性乳清蛋白浓缩物（WPC)或乳清蛋 白分离物（WPI)的方法，其包括：
[0031] (a)在pH值为4. 7-8. 5下，提供蛋白质浓度为15-50% (w/v)的水性WPC或WPI 溶液；
[0032] (b)将所述溶液热处理至50°C以上，直至使蛋白质发生变性；所述热处理包括在 湍流条件下加热所述溶液，优选在至少500的雷诺数的湍流的条件下加热所述溶液；
[0033] (C)在热处理结束时，将经热处理的物质迅速转移至干燥器；以及
[0034] (d)干燥经热处理的WPC或WPI，其中除了在将液体转化为液滴以促进干燥的情况 之外，在干燥之前经热处理的WPC或WPI不经历机械剪切过程。
[0035] 在另一方面中，本发明提供了制备包含液体乳清蛋白浓缩物（WPC)或乳清蛋白分 离物（WPI)的混合物的方法，该方法包括：
[0036] (a)在pH值为4. 7-8. 5下，提供蛋白质浓度为15-50 % (w/v)的水性WPC或WPI 溶液；
[0037] (b)将所述溶液热处理至50°C以上，直至使蛋白质发生变性；所述热处理包括在 湍流条件下加热所述溶液，优选在至少500的雷诺数的湍流的条件下加热所述溶液；以及
[0038] (C)在热处理结束时，将经热处理的物质直接转移至混合器以与至少一种其它成 分混合，所述成分包括乳、脱脂乳、脂肪、碳水化合物、乳渗余物或脱脂乳渗余物中的至少一 种。
[0039] 其中在与其它成分