分离的鸡蛋蛋白质和鸡蛋脂类物质及其生产方法

专利名称：分离的鸡蛋蛋白质和鸡蛋脂类物质及其生产方法
技术领域：
在此说明的本发明涉及鸡蛋的加工以及尤其是从鸡蛋中分离蛋白质和脂肪的过程、以及由分离过程中产生的物质。
背景技术：
鸡蛋是人类饮食中最重要的食物之一，并且是蛋白质和脂肪、以及氨基酸和脂肪酸的特殊来源。美国每年估计生产900亿枚鸡蛋，其中这些鸡蛋的四分之三用于人类消费。估计美国每年人均消费250枚鸡蛋。人类消费的许多鸡蛋被当作食物成份而食用，而不是直接作为烹饪的鸡蛋(例如煮的、煎炸的、水煮的，等等)食用。在一些情况下，整个鸡蛋被用来作为食物成份，例如作为烘烤应用。然而，通常令人希望的是只使用鸡蛋的一部分作为食物成份。例如，蛋黄是一种极好的乳化剂和表面活性剂，并且是蛋黄酱和各种其他食品的一种主要成分。蛋黄大约占一枚鸡蛋的液体重量的三分之一，并且是高脂肪和脂肪酸的。重要的脂溶性维生素(A、D、E和K)发现于蛋黄中，如同不饱和脂肪酸类(例如油酸、亚油酸、棕榈油酸和亚麻酸)以及饱和脂肪酸(例如棕榈酸、硬脂酸和肉豆蘧酸)。蛋黄也含有一些蛋白质，典型地在一枚大约50克重的鸡蛋内有大约15到20克蛋黄，在蛋黄中有2到3克蛋白质。蛋白(egg white),也被称为蛋清，因为具有闻蛋白质含量也具有独特的用途。蛋白在许多产品中使用，例如制作奶油冻和提高食物中的蛋白质含量。蛋白大约占一枚鸡蛋总重量的三分之二，大约90%的重量来自于水。蛋白的剩余重量主要来自蛋白质，还有各种微量矿物质、维生素、一些脂肪以及葡萄糖。一个典型的大鸡蛋可能含有35到40克蛋白，其中大约4到5克是蛋白质。蛋白中最普通的蛋白质是卵清蛋白，占蛋白质的一半以上。卵传铁蛋白和卵类粘蛋白是另外的主要蛋白质，其他蛋白质包括卵球蛋白G2、卵球蛋白G3、卵粘蛋白、溶菌酶、卵抑制剂、卵糖蛋白、黄素蛋白、卵巨球蛋白(ovomacroglbulin)、卵白素和胱氨酸蛋白酶(crystatin)。蛋白不含膳食胆固醇，但是含有少量的其他脂质和脂肪。因此，蛋黄脂肪含量很高，但是蛋白质含量低；而蛋白的蛋白质含量高，但是脂肪含量低。然而，蛋黄含有一些蛋白质，并且蛋白确实含有少量的脂肪。由于蛋白和蛋黄的不同组成和用途，通常令人希望的是将它们互相分离。已经开发了各种系统和方法用于将鸡蛋分离成蛋黄和蛋白。从整个鸡蛋中分离蛋白和蛋黄可以在自动化的条件下高速进行，并且可以在蛋黄和鸡蛋相对较少混合的情况下有效地分离蛋黄和鸡蛋。尽管将现有技术用于从蛋白中分离蛋黄，存在着将鸡蛋成分进一步分离的需要，包括在蛋黄和蛋白两者中的成分。这是正确的，因为仅仅将蛋黄从蛋白中物理分离并不总是足以将蛋黄和蛋白的用途最大化。例如，关于蛋黄，可能令人希望的是从蛋黄脂肪中也去除蛋黄蛋白质，至少因为两个原因首先，在蛋白质含量降低的情况下改善作为乳化剂的蛋黄的传统用途。其次，蛋白质的去除提供了一种分离的蛋白质物质，这种分离的蛋白质物质在需要高蛋白质物质和需要分离形式的特殊蛋黄蛋白质的情况下的应用具有另外的用途。同样，关于蛋白，非蛋白物质的去除创造了更高质量的分离蛋白质。并且，将蛋白质分离成不同的大小和类型能够使专业产品的生产具有显著的益处。除了与从几乎纯的蛋黄和纯的蛋白中分离蛋白质和脂肪相关的益处之外，对于从含有蛋黄和蛋白两者的混合物中分离蛋白质和脂肪也存在着需要。例如，由于在裂解过程中从蛋白分离蛋黄期间的蛋黄的意外破坏而产生了这样的混合物。同样，在裂解期间一些蛋白可以和蛋黄伴随。这些混合物导致了该分离的蛋黄中蛋白质水平的增加、以及该分离的蛋白中脂肪水平的增加。在营养价值和特定应用(例如产生蛋黄酱)性能方面，分离在混 合物中的主要成分(蛋白质和脂肪)的能力可能具有有意义的优势。然而由于在鸡蛋不是主要供应为人类消费的孵化场(或其他设施)的鸡蛋生产，出现了另一个从鸡蛋中分离脂肪和蛋白质的方案。例如，来自孵化场的不能孵化的鸡蛋(sterile egg)和未孵化的鸡蛋并不是供人类消费而生产或使用的。虽然这些来自孵化场的鸡蛋典型地不是提供为普通的人类消费的，但是它们作为脂肪和蛋白质的一种来源，仍然具有价值。目前来自孵化场的鸡蛋被加工的目的不是将它们分离成蛋黄和蛋白成分，因为它们是在没有高速破碎器(high speedcracker)和分离器支持的设施中生产的。相反，来自孵化场的鸡蛋通常被打碎并且通过一个分离器来去除蛋壳(一个将蛋黄和蛋白质混合的过程)。这种混合的蛋黄和蛋白(被认为对人类消费来说不可食用)典型地被用作组合的添加剂使用，例如用作动物饲料。然而，对于用于从这些不可食用的鸡蛋的混合物中有效分离脂肪和蛋白质从而获得这些蛋白质和脂肪的最大益处的手段存在着需要，这是通过将它们互相分离而最好地实现的。如上所述，分离鸡蛋成分的最普遍的手段在将全部蛋黄和蛋白互相分离方面是受限的。这种分离一般使用自动设备，在高速度和高效率下进行。然而，已经尝试了用于将鸡蛋成分进一步分离成更加分离的成分的替代努力。遗憾的是，由于各种原因，这些方法已经被证明有问题，包括因为这些过程效率低、不实用或有其他的缺陷。这样的努力的一个实例发现于美国专利申请序列号11/971，802 (“802申请”)中，被指定给Biova公司，并且是针对一种通过使用交联试剂从鸡蛋混合物中分离脂质的方法。将该交联试剂加入一种含有脂质和可溶性蛋白质的鸡蛋混合物中，引起脂质交联以至于能够将它们从蛋白质中分离出来。适合的交联试剂包括β环糊精(cyclobetadextran)、二氧化硅、胶体硅物质、烟雾硅胶物质、和合成硅酸钙水合物。该‘802申请’的方法可以包括将鸡蛋混合物的PH水平调整到这样一个pH值，在该PH值下该交联试剂起作用使得脂质发生交联。蛋白质随后从交联的脂质中分离出来，以提供一种分离的蛋白质。可以通过使鸡蛋混合物经过一个或多个具有不同尺寸的膜滤器以分离或进一步分离感兴趣的蛋白质群或蛋白质而获得这些分离的蛋白质。
虽然使用‘802申请’的教导来分离源于鸡蛋的蛋白质和脂肪或许是有可能的，重大的缺陷与它披露的方法和材料相关。首先，如果这些鸡蛋成分将最终被人类消费，包含交联试剂是有问题的，因为就公众和监管机构而言，通常反对消费已经掺杂有机试剂例如β环糊精(cyclobetadextran)或掺杂无机物质(例如胶体娃或烟雾娃胶物质)的物质。反对这些交联试剂的使用的存在的部分原因是这些交联成分的不合需要的修饰或污染的可能。虽然天然存在的二氧化硅在自然界分布广泛，但是它在食品加工中的使用是罕见的，并且即使在该分离的成分中残余很少或没有交联剂，也会有被消费者反对的风险。其次，交联试剂的使用必然增加鸡蛋混合物的加工费用，两者都是因为交联试剂本身的成本、以及与另外的步骤相关的成本，这些另外的步骤是使脂肪交联、以及在分离这些脂肪和蛋白质之后从这些脂肪(假定这些脂肪打算进一步使用)随后去除该交联剂(例如二氧化硅)。因此，不仅一种试剂的使用导致具有交联剂的鸡蛋物质尤其是蛋黄(因为是脂肪被交联，并且脂肪主要发现于蛋黄中)的可能有问题的改变和/或污染，而且试剂的使 用增加了鸡蛋加工方法的费用和复杂性必须安排一个向鸡蛋混合物中加入该试剂的步骤(一个诱导脂肪的交联的步骤)、以及在将交联的鸡蛋脂肪和鸡蛋蛋白质分离之后使该交联逆转的步骤(在可能的时候)。在‘802申请’中教导的方法的又另一个问题是，这些试剂的使用产生了关于废弃二氧化硅(或其他交联剂)的问题，为了这些脂肪的最大用途，必须将废弃二氧化硅(或其他交联剂)从这些脂肪中去除，并且该问题会导致所不希望的废物流的产生，这种废物流必须被处置，即使它没有危险。现在，人们越来越强调使用有限资源的并且很少或没有废物产生的工艺，而‘802申请对于这个目标并不完全令人满意。因此，对于将鸡蛋成分分离成蛋白质和脂肪(或其他的取代物，例如氨基酸)的方法和设备存在着一种需要。这样的方法和设备应当包括分离蛋黄物质专有的、蛋白物质专有的物质、以及不同水平的蛋黄和蛋白的混合物的能力。优选地，这样的方法和设备可以是有效率、有成本效益的，没有所不希望的鸡蛋成分的改变(例如因为交联剂所致的改变)，并且不产生过多的所不希望的废物流。

发明内容
在此说明的本发明提供了一种用于从包括蛋黄和蛋白两者的一种鸡蛋混合物中分离脂肪和蛋白质、以及从纯蛋白中分离成分和从纯蛋黄中分离成分的方法。本发明的这些方法和系统允许鸡蛋成分的即时分离，不管该分离是否正在鸡蛋的仅仅一个部分(例如蛋黄或蛋白)、或蛋黄和蛋白的一种混合物上发生。显著地，本发明不要求用一种试剂或pH控制来改变脂肪或蛋白质。因此，本发明允许保持鸡蛋成分的完整性以避免所不希望的改变，例如一种交联剂的掺入。同样，本发明还避免了额外的生产步骤并且不产生与一种交联试剂相关的新的废物流。该方法包括获得一种含有源于鸡蛋的脂质和源于鸡蛋的蛋白质的鸡蛋混合物；以及将该鸡蛋混合物微孔过滤以获得一种分离的蛋白质组合物。本发明的一个示例性实施方式括获得一种含有蛋黄脂质、蛋黄蛋白质、以及蛋清的鸡蛋混合物；并且将该鸡蛋混合物微孔过滤以获得一种分离的蛋白质组合物，该分离的蛋白质组合物包含源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质。
如下文将更加具体地说明，该微孔过滤发生的条件是过滤材料的选择、以及过滤器配置藉此提供改进的鸡蛋成分的分离同时避免过滤材料的污染。在一个实施方案中，该过滤器结合由一种亲水材料构成的中空纤维膜。在示例性实施方案中，该中空纤维膜由聚砜(PS)或聚醚砜(PES)构成。在一个可替代的实施方案中，使用了中空纤维陶瓷材料。在一个可替代的实施方案中使用了一个螺旋卷式膜模块。形成该螺旋卷式膜模块的这些膜可以，例如，由聚偏二氟乙烯(PVDF)形成。优选地该螺旋卷式膜模块包括在薄膜层之间的间隔区。适当的间隔通常大于30密耳，更通常地大于45密耳，并且在一些实施方式中大于60密耳。在一个具体的实施方案中描述了一种从鸡蛋混合物中分离蛋白质和脂质的方法，并且该方法包括获得一种含有蛋黄脂质和蛋黄蛋白质的鸡蛋混合物；以及将该鸡蛋混合物微孔过滤以从该蛋黄蛋白质中分离该蛋黄脂质。从鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法可以包括以下步骤获得一种包含蛋黄和蛋清的鸡蛋混合物；保持该蛋黄和蛋清的PH在鸡蛋pH 的自然范围之内；并且将该鸡蛋混合物微孔过滤以获得一种含有源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质的的分离的蛋白质组合物。以这种方式，获得了胜过现有技术方法的蛋白质回收，因为源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质两者都被分离并且获得。同时，剩余的蛋黄通过蛋白质的去除而被改良，这对于蛋黄脂肪是所希望的情况下的应用(例如乳化剂)通常不会有主要的功能益处。在某些实施方式中，该方法包括获得一种包含蛋黄和蛋清的鸡蛋混合物以及保持这些脂质处于一种基本上未交联的形式。将该鸡蛋混合物微孔过滤以获得一种含有源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质的分离的蛋白质组合物。按重量计该鸡蛋混合物最初包含大约40%至70%之间的蛋白质以及大约15%至45%之间的脂肪。该蛋白质与脂肪组合物中的变化的发生取决于该鸡蛋物质的来源。含高蛋白的来源，例如来自蛋壳的旋压(sp inningof egg shell),将具有高蛋白质；然而那些具有更多基于蛋黄的物质,例如来自孵化场的整个鸡蛋，将具有相对较高的脂肪水平和相对较低的蛋白质水平。本发明进一步针对一种从蛋黄和/或蛋清中获得的蛋粉。在一个示例实施中该蛋粉包括按重量计至少大约60%的蛋白质；以及按重量计低于大约2%的脂肪；其中其中至少一部分蛋白质是通过将蛋黄脂质和蛋黄蛋白质的混合物过滤而得到的。可以进一步产生一种高凝胶强度蛋粉，该蛋粉包括按重量计至少大约60%的蛋白质；按重量计不超过大约1%的脂肪；以及一种至少为400的凝胶强度，其中至少一部分蛋白质是通过将蛋黄脂质和蛋黄蛋白质的混合物过滤而得到的。在一些实施方式中，提出了较高水平的蛋白质，包括按重量计至少70%的蛋白质，按重量计至少75%的蛋白质，按重量计至少80%的蛋白质，按重量计至少85%的蛋白质，或按重量计至少90%的蛋白质。同样，在一些实施方式中，也可能的是具有非常低的重量百分比的脂肪，包括在一些实施方式中按重量计低于O. 5%的脂肪。本发明的方法和装置可以用于分离可食用和不可食用鸡蛋两者的成分，其中不可食用鸡蛋包括(例如)未受精的或未孵化的孵化场鸡蛋。如上所论述的，本发明的方法包括一个将鸡蛋混合物微孔过滤的步骤，其中该微孔过滤步骤包括泵送该鸡蛋混合物通过一个过滤器(任选地一个中空纤维过滤器)。该中空纤维过滤器将通常具有小于O. 20微米的孔径，并且更通常地小于O. 10微米。该过滤器的孔径典型地大于O. 02微米。适合该过滤器的孔径包括大约O. 05微米、以及O. 04至O. 08微米。通常在低压下在该过滤器中加工该鸡蛋混合物。在一个实施方式中，在低于大约30PSI的压力下加工该鸡蛋混合物。任选地在一些实施方式中，该压力可以低于20PSI。可以使用高PSI，但是可能导致该滤膜的过早污染并且在一些情况下还导致该膜的破裂。因此，在一些实施方式中，低于40PSI、低于50PSI以及低于100PSI的压力是有益的，但是通常较低的压力是所希望的。10至30PSI的压力范围可能是特别有益的。通量率典型地在一个大约40至80毫升每分钟每平方英尺膜的范围内，当进入物质是大约10%的固体时，渗透物是(例如)从3%到5%的固体。本发明还提供了蛋粉，一种高凝胶强度蛋粉，其中该蛋粉包括阴性/25g(neg/25g)沙门氏菌；按干重计至少大约65%的蛋白质；以及按干重计不多于大约1%的脂肪。蛋粉可以由可食用的或不可食用的鸡蛋生产。可以获得更高的蛋白质水平，包括按干重计70%至 85%的蛋白质水平。蛋粉可以具有大于300克每平方厘米的高凝胶强度，更通常的是大于400克每平方厘米，并且令人希望的是500或更多克每平方厘米。本概述是本申请的一些教导的综述并且不旨在是本主题的排他的或穷尽的处理。在详细说明和所附的权利要求中可以找到另外的细节。在阅读并理解以下详细说明并且查看附图(形成详细说明的一部分)后，其他方面对于本领域的技术人员而言将是清楚的，这些附图的每一个不应被理解为限制性的意义。本发明的范围由所附的权利要求书以及它们的合法等效物所限定。


现在通过回顾以下附图来理解本发明图I是根据本发明的实施方式构建和安排的在此描述的一个鸡蛋分离方法的流程图。图2是根据本发明的实施方式构建和安排的用于打蛋操作的(例如用来自孵化场的鸡蛋)、在此描述的一个鸡蛋分离方法的示意图。虽然本发明的不同的修改和可替代的形式是容易的，已经通过举例和附图展示了其细节，并且将详细说明。然而，应当理解的是，本发明并不限于所述的特定实施方案。相反，本发明涵盖落在本发明的精神和范围之内的修改、等效方案以及替代方案。
具体实施例方式全部鸡蛋组分通常包括蛋壳、两层蛋壳膜、以及蛋白和蛋黄。蛋白占鸡鸡蛋混合物液体重量的大约三分之二，而蛋黄占剩余的大约三分之一。蛋白和蛋黄都含有营养上有价值的组分，如蛋白质与脂肪(也称为脂质)。不同的鸡蛋组分赋予鸡蛋不同的“功能特性”。术语“功能特性”是指鸡蛋的这些特性，包括但不限于凝固、发泡、乳化以及营养贡献(nutritional contribution)。蛋白(蛋清)的主要组分包括水(按重量计大约90%)以及多种固体(按重量计大约10%)如蛋白质、痕量矿物质、脂肪物质(低于O. 4%)、维生素以及葡萄糖，其中蛋白质占这些固体的大部分。事实上，蛋白包含大约40种不同的蛋白质。蛋清中的主要蛋白质包括卵白蛋白、卵传铁蛋白、卵类粘蛋白、球蛋白、溶菌酶、卵粘蛋白以及卵白素。所述蛋黄包括蛋白质、脂肪、水、维生素、矿物质以及其他微量元素。如在此使用的，术语“脂肪”是指脂质。蛋黄中最普遍的脂质包括不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、棕榈油酸以及亚麻酸)和饱和脂肪酸(棕榈酸、硬脂酸以及肉豆蘧酸)。蛋黄还是卵磷脂(一种普通的乳化剂)以及多种蛋白质的来源，包括但不限于免疫球蛋白如IgY和/或卵传铁蛋白(Ovatransferin)0这些不同的鸡蛋组分的每一种在许多工业中具有实用性。然而，虽然认识到鸡蛋含有很多有价值的组分，关于以有效且有成本效益的方式回收和/或分离此类组分仍然存在问题。用于人类消费的商业生产的鸡蛋通常起源于下蛋操作，在此情况下产生和收集未 受精鸡蛋。收集之后，将这些鸡蛋转移到一个加工设施上并且进行清洗，将它们按照可食用或不可食用进行分级。然后将符合可食用等级的鸡蛋的类别分级为AA、A或B。基于USDA或其他政府法规，标记为不可食用的鸡蛋不适用于人类消费。大约98%至99%的鸡蛋符合AA、A或B的等级类别。剩余的1%或2%被认为是不可食用的(S卩，不适合于人类消费)。一个鸡蛋被认为是不可食用的主要原因是该鸡蛋是畸形的或包含离散的血斑。否则的话，该产品对于人类消费总体上是安全的。将这些鸡蛋初步划分为可食用的或不可食用的等级之后，可以使用打蛋机将这些可食用鸡蛋的蛋壳打破。然后将整个鸡蛋(蛋黄和蛋白)混合物进行过滤，从而将蛋黄从蛋白中分离出(蛋黄保留，而蛋白通过该过滤器)。一旦将蛋黄从蛋白中分离出，常常可以进行蛋白和/或蛋黄的另外的加工。来自可食用鸡蛋的破碎的壳典型地经由一个离心机系统进行旋转，从而提取出粘附在破碎的蛋壳上的蛋白。该提取出的蛋白也被认为是不可食用的(例如，不可用于人类消费)。可以将这些破碎的蛋壳进行干燥并且碾成粉，从而用作动物饲料以及在其他用途中的其他产品中的成分。鸡蛋的另一个来源是来自打算生产小鸡的孵化场。来自孵化场的一些鸡蛋不孵化，这通常是因为它们是未受精的、未孵化的或未孵化至完全发育。通常将这些鸡蛋作为不可食用鸡蛋进行处理-通过选择(如在未孵化的鸡蛋中)或由于监管要求(例如像，未孵化至完全发育的鸡蛋)。典型地，将孵化场的鸡蛋在一个藉此将它们破碎的方法中进行加工而不进行蛋黄与蛋白的分离，并且将它们作为蛋黄与蛋白的组合进行加工。因此,不可食用的鸡蛋产品存在三种主要的来源用于生产可食用的但是被划分为不可食用等级的鸡蛋，从蛋壳上收集的鸡蛋组分以及源于孵化场的鸡蛋。还存在其他的来源，如从食物加工机上返回的鸡蛋(如，由于超过保鲜期)、在破碎操作过程中错过了平底锅的鸡蛋、或者以别的方式被USDA或其他监管机构视为工业级的(或不可食用的)鸡蛋。这些不可食用的鸡蛋以及鸡蛋组分的混合物经常被用于动物饲料产品中。动物饲料产品的实例包括但不限于“湿的”宠物食品如罐装狗粮或猫粮、干燥宠物食品以及断奶仔猪饲料。虽然不可食用的鸡蛋混合物的这些用途是所希望的，但目前的产品具有较低的价值，这是因为它们没有以一种优化用途与性能的方式进行改良或加工。因此，对于不可食用的鸡蛋混合物的改进加工存在着需要。这种改进加工还具有对可食用鸡蛋混合物进行改进加工的可倉泛。显著地，本发明不需要用试剂或pH控制来改变这些脂肪或蛋白质。因此，本发明允许这些鸡蛋成分的完整性得以保持，从而避免所不希望的改变，如交联剂的掺入。这样，本发明还避免了额外的生产步骤并且不产生新的与交联剂的使用相关的废物流。该方法包括获得一种鸡蛋混合物，该鸡蛋混合物包括源于鸡蛋的脂质以及源于鸡蛋的蛋白质；并且将该鸡蛋混合物微孔过滤，从而获得分离的蛋白质组合物。本发明的一个示例性实施方式包括获得一种鸡蛋混合物，该鸡蛋混合物包括蛋黄脂质、蛋黄蛋白质以及蛋清；并且将包含蛋黄脂质、蛋黄蛋白质以及蛋清的该鸡蛋混合物微孔过滤，从而获得一种包含源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质的分离的蛋白质组合物。如下文将更加具体地说明，该微孔过滤发生的条件是过滤材料的选择、以及过滤器配置藉此提供改进的鸡蛋成分的分离同时避免过滤材料的污染。在一个实施方案中，该过滤器结合由一种亲水材料构成的中空纤维膜。在示例性实施方案中，该中空纤维膜由聚砜(PS)或聚醚砜(PES)构成。在一个可替代的实施方案中，使用了一种螺旋卷式膜模块。 形成该螺旋卷式膜模块的这些膜可以是，例如，由聚偏二氟乙烯(PVDF)形成的。优选地，这些螺旋卷式膜模块包括在多个膜层之间的间隔区。适当的间隔通常大于30密耳，更通常地是大于45密耳，并且在一些实施方式中大于60密耳。然而，配置的该膜模块应当基本上允许蛋白质通过而避免较大的脂质的通过。确切地说，该膜应当被选择为使得基本上限制来自该鸡蛋混合物的脂质的通过，而允许来自该鸡蛋混合物的蛋白质的通过。通常，该膜应当具有小于O. 5微米的孔径，更典型地小于
O.4微米，并且一般小于O. 3微米。应当理解的是，在一些实施方式中，该孔径将小于O. 2微米。任选地，该孔径小于O. I微米。在一些实施方式中，所希望的孔径范围是O. I微米至
O.2微米，同样地在一些实施方式中，孔径范围是O. 05微米至O. 3微米。在一些实施方式中，该PVDF被选择为具有800，000道尔顿的标称截留分子量，在其他实施方式中，该PVDF被选择为具有大于700，000道尔顿、大于600，000道尔顿或者大于500，000道尔顿的标称截留分子量。在其他实施方式中，该PVDF被选择为以便具有大于800，000道尔顿、大于900，000道尔顿或者大于1，000，000道尔顿的标称截留分子量。该PVDF可以被选择以便具有小于900，000道尔顿、小于800，000道尔顿、小于700，000道尔顿、小于600，000道尔顿以及小于500，000道尔顿的标称截留分子量。典型地，该PVDF将具有从600，000道尔顿至1，000, 000道尔顿或从700，000道尔顿至900，000道尔顿的标称截留分子量。适合的膜包括由位于加利福尼亚州瓦卡维尔的施耐德过滤公司(SnyderFiltration)生产的超滤膜,包含括O. 2微米以及O. I微米的PVDF过滤器。在此所述的发明提供了一种用于加工含有蛋黄和蛋清的鸡蛋混合物、或者仅蛋黄或蛋清的方法，以分离蛋白质和脂肪。如在此使用的，术语蛋白质是指由氨基酸(多肽)组成的有机化合物，包括但不限于蛋白质如免疫球蛋白，例如，IgY。如在此使用的，术语“脂肪”可以与“脂质”可互换地使用并且是指不溶于水的组分如脂肪酸、类固醇(如胆固醇)、糖脂类、脂蛋白以及磷脂。在一个实施方案中，本发明涉及一种可食用的或不可食用的鸡蛋混合物的加工。在一个更具体的实施方案中，本发明提供了一种对可食用的或不可食用的鸡蛋混合物进行加工从而获得鸡蛋蛋白质粉(基于其来源的鸡蛋是可食用的或不可食用的，将是可食用的或不可食用的)的方法。在一个具体的实施方案中，该鸡蛋混合物包含按重量计大约40%-70%之间的蛋白质以及大约15%-45%之间的脂肪。典型地，这种混合物将具有以一定程度混杂的脂肪和蛋白质，但实际上该混合物不是均质化的。的确，通常希望将蛋黄和蛋白的组分保持一定的分离，并且因此较低水平的混合可能是令人希望的。虽然将均质化的鸡蛋产品用于本发明经常是不太理想的，有可能使用包含一些均质化的鸡蛋材料的鸡蛋组合物。例如，最初是可食用的、但是由于延长的贮藏期已经过期的均质化的鸡蛋可以被认为是不可食用的并且可以使用本发明的方法和装置进行加工。该方法包括一个将该鸡蛋混合物微孔过滤的步骤，其中该微孔过滤的步骤包括泵送该鸡蛋混合物通过一个过滤器(任选地一个中空纤维滤器)。该中空纤维滤器通常具有小于O. 20微米的孔径，并且更通常地小于O. 10微米。该过滤器的孔径典型地大于O. 02微米。适合该过滤器的孔径包括大约O. 05微米、以及O. 04至O. 08微米。通常在低压下在过滤器60中加工该鸡蛋混合物。在一个实施方式中，在低于大约30PSI的压力下加工该鸡蛋混合物。任选地在一些实施方式中，该压力可以低于20PSI。 可以使用更高的压力，但是可能导致该滤膜的过早污染。因此，在一些实施方式中，低于40PSI、低于50PSI以及低于100PSI的压力是有益的，但是通常较低的压力是所希望的。如以上所指出的，在一些实施方式中使用一种PVDF螺旋卷式膜滤器来加工该鸡蛋混合物。在这样的实施方式中，可以使用多个过滤模块。在一些示例性的实施方式中，将该鸡蛋混合物在压力大约IOpsi的基线压力加上串联在该系统中的每个膜模块IOpsi至15psi (通常每个膜大约13psi)的压力下进行加工。例如，具有两个膜模块的一个系统可以具有一个36psi的入口压力和一个IOpsi的出口压力。当使用中空纤维膜时，所希望的通量率可以处于大约40至80毫升每分钟每平方英尺的范围内，其中当进入物质是大约10%的固体时，渗透物是从3%到5%的固体。在一个实施方案中，将该过滤器结合由亲水材料构成的中空纤维膜。该中空纤维膜可以是由例如，聚砜(PS)或聚醚砜(PES)构成的。在一个可替代的实施方案中，使用了一种螺旋卷式膜模块，并且具有大于4升每小时每平方膜介质的通量率。优选地，甚至可以达到更高的通量率，如，大于6升每小时每平方米的膜的通量率。形成该螺旋卷式膜模块的这些膜可以是，例如，由聚偏二氟乙烯(PVDF)形成。优选地，这些螺旋卷式膜模块包括在多个膜层之间的间隔区。适合的间隔通常大于30密耳，更通常地是大于45密耳，并且在一些实施方式中大于60密耳。螺旋式模块可能是易受污染的，并且因此通常所希望的是设计并操作利用原位清洗(CIP)工艺的系统，使得这些膜可以被清洗而无需关闭整个系统或停止该分离过程。这样的清洗通常每24小时(在一些实施方式中，少于每16小时,并且在某些实施方式中，大约每8小时)的时间内发生一次以上。本发明还提供了一种获自不可食用的鸡蛋的非食品级的鸡蛋粉以及一种高凝胶强度的不可食用的鸡蛋粉，其中该鸡蛋粉包含小于阴性/25g的沙门氏菌；按重量计至少大约65%的蛋白质；以及按重量计不高于大约1%的脂肪。该高凝胶强度的不可食用的鸡蛋粉可以具有大于300克每平方厘米，更通常地大于400克每平方厘米，并且令人希望地500克每平方厘米或更高的高凝胶强度。
现在参考附图，图I描绘了一种鸡蛋加工方法的示例性流程图。鸡蛋20从鸡蛋仓(未显示)收集。将鸡蛋20分成可食用的鸡蛋22和不可食用的鸡蛋24。然后将可食用的鸡蛋22打破并且传送可食用的蛋清26和可食用的蛋黄28用于进一步加工，从而用于人类消费。干燥的可食用的蛋清26不含蛋黄蛋白质并且含有按重量计大约O. 4%的脂肪。该可食用的蛋黄28含有按重量计大约30%的蛋白质以及按重量计大约60%的脂肪。将具有残留的蛋清附着其上的蛋壳30向下传送至一个分开的加工线，然后在该加工线上将它们进行离心，从而将这些壳32与残留的蛋清分离，这些蛋清现在被分类为不可食用的蛋清34。同样将这些不可食用的鸡蛋24打破并且对壳36进行加工。将来自这些不可食用 的鸡蛋24的蛋白与蛋黄38与提取自这些壳的不可食用的蛋清34进行混合，从而形成一种不可食用的鸡蛋混合物40。不可食用的鸡蛋混合物40是一种生的并且未加工的液体混合物，该液体混合物含有蛋黄(包含蛋黄脂肪与蛋白质)以及蛋白(以及相关的蛋白质)。该不可食用的鸡蛋混合物通常包含按干重计大约40%-70%之间的蛋白质以及按干重计大约40%-15%之间的脂肪。典型地，将不可食用的鸡蛋混合物40保持在低于近50° F的温度，并且在高于大约5. 75至7. 00,或者任选地从4. O至8. O的pH。经常，将焦糖着色剂加入鸡蛋混合物40中，以便于将该混合物鉴别为不可食用的。这样，将不可食用的鸡蛋混合物40保持在其中的容器43可以包括一个搅拌器或搅棒，以便混合该液体鸡蛋混合物。图2提供了用于从根据本发明的一种鸡蛋混合物中分离蛋白质和脂肪的加工过程的示意图，该鸡蛋混合物来自实例的打蛋操作(如，未孵化的来自孵化场的鸡蛋)。根据在图2中所示的加工过程，首先将鸡蛋50打破并且去除鸡蛋液体(B卩，蛋黄和蛋白)。如在上文指出的，这些鸡蛋典型地是不可食用的鸡蛋，但是可任选地是可食用的鸡蛋。将具有残留的蛋清附着其上的这些壳运送至一个蛋壳离心机52处，在此使用离心力来将残留的鸡蛋液体与这些壳颗粒物分离。可以收集、加工并销售这些加工过的壳颗粒物，例如，用于作为一种钙补充的用途。可以将该提取的残留的鸡蛋液体引流进入一个收集桶中并进行销售(例如，用作动物饲料)、贮存或经受进一步加工。在一个实施方案中，将该鸡蛋液体从该壳离心机中去除并且通过水力旋流器54，从而去除悬浮的钙。将该鸡蛋液体材料收集到一个罐56中。可以使用一个泵，例如，一个离心泵58泵送该鸡蛋液体材料通过一个微孔滤膜60。该方法进一步包括一个将该鸡蛋混合物微孔过滤的步骤，其中该微孔过滤的步骤包括泵送该鸡蛋混合物通过一个过滤器(任选地一个中空纤维滤器)。压力、通量(即，跨膜表面的液体的切向流)以及膜孔径可以显著地影响过滤器性能。该中空纤维滤器通常具有小于O. 20微米的孔径，并且更通常小于O. 10微米。该过滤器的孔径典型地大于O. 02微米。适合于该过滤器的孔径包括大约O. 05微米、以及O. 04微米至O. 08微米。通常在低压下加工该鸡蛋混合物。在一个实施方式中，在小于大约30PSI的压力下加工该鸡蛋混合物。任选地，在一些实施方式中，该压力可以小于20PSI。可以使用更高的PSI，但是可能会导致滤膜的过早污染。因此，在一些实施方式中，小于40PSI、小于50PSI以及小于100PSI的压力是有用的。所希望的通量率处于大约40至80毫升每分钟每平方英尺的范围内，其中当进入物质是大约10%的固体时，渗透物是从3%到5%的固体。
如以上所指出的，在一些实施方式中，使用一种PVDF螺旋卷式膜滤器来加工该鸡蛋混合物。在这样的实施方式中，可以使用多个过滤模块(虽然在一些实施方式中，可以使用单个膜模块)。在一些示例性实施方式中，将该鸡蛋混合物在压力大约IOpsi的基线压力加上串联在该系统中的每个膜模块IOpsi至15psi (通常每个膜大约13psi)的压力下进行加工。例如，具有两个膜模块的一个系统可以具有一个36psi的入口压力和一个IOpsi的出口压力。可以在不同的温度下加工该鸡蛋混合物，其中用65至70华氏度数以及60至75华氏度数。可替代地，可以使用其他的温度范围。我们认为相对低的压力可以减少被迫进入该滤膜的孔隙中的脂肪的量。当该低压与相对高的跨膜表面的流体的切向速度结合时，脂肪(渗余物)被迫流动越过该膜，同时允许蛋白质(渗透物)通过膜孔隙。这样，沉积在该过滤器上的脂肪的量显著地减少了并且性能增强了。为了进一步减少沉积在该膜上并且污染该膜的脂肪的量，可以使用一种亲水材料如聚砜(PS)或聚酯砜(PES)来构建该中空纤维膜。聚偏二氟乙烯(PVDF)是另一种适合于在本发明的方法中使用的材料，并且典型地形成为螺旋卷式膜模块。·可以将含有蛋白质的该液体渗透物收集在一个第二分批罐62中，并且可以任选地将包含脂肪、残留的蛋白质以及其他固体(如细菌)的渗余物返回到该第一分批罐中。如果希望的话，可以将水加到该第一分批罐56中并且可以再次泵送该渗余物液体通过中空纤维滤器膜60，从而提高产率。在一些实施方式中，可以重复该过程直到大约95%的蛋白质已经被回收(即，已经渗透过该过滤器)，并且在其他实施方式中，高达大约85%。该回收率，也被称为产率，通常大于60%。如果希望的话，还可以分开地将磷脂(如磷脂酰胆碱)从含有脂肪的渗余物中提取出。来自该第二分批罐62的液体蛋白质溶液(渗透物)可以被进一步分离，例如，通过使用一个高压泵66泵送该液体渗透物通过一个纳米过滤器64。在一个实施方案中，从一种含有按重量计大约20%-35%的固体的溶液中分离该蛋白质溶液。一种分离的蛋白质溶液是令人希望的，因为可以减少干燥时间并且由此降低成本。另外，该纳米过滤步骤还可以减少存在于最终分离的蛋白质溶液中的灰分的量。在一个实施方案中，使用一种螺旋式纳米过滤器来浓缩该蛋白质溶液。如果希望的话，在纳米过滤之前，可以将功能蛋白质如溶菌酶或免疫球蛋白(如IgY)从该液体蛋白质溶液中分离出。当纳米过滤完成时，可以调节该分离的蛋白质溶液的PH值并且加入酵母以便将存在于该溶液中的糖类转化成二氧化碳。然后，使用一个喷雾干燥器68将该分离的蛋白质溶液干燥。在一个实施方案中，使用本发明的方法来提供一种含有多种源于蛋黄和蛋白的蛋白质的鸡蛋蛋白质粉。在另一个实施方案中，可以将该鸡蛋蛋白质粉溶解于水中并且使其熟化，从而形成一种与该粉末溶解于其中的水结合的凝胶。例如，可以将该粉末进行包装或者置于一个高温潮湿的室内(具有从165° F至175° F的温度以及30%至40%的湿度)持续多天(通常10天至20天)，从而使该蛋白质变性并且增加凝胶强度。可以通过在此描述的方法获得具有以下凝胶强度的蛋白质粉，并且与具有150的凝胶强度的标准全蛋粉(按重量计48%的蛋白质)相比较，这些蛋白质粉是
(a)按干重计65%的蛋白质的蛋粉(更高的蛋白含量-200的凝胶强度-比得上美国小麦谷蛋白产品)(b)按干重计80%的标准蛋白粉-未经高温室处理-250的凝胶强度
(c)标准可食用蛋白粉-高温室处理以使其凝胶化-400的凝胶强度
(d)高凝胶强度的不可食用的蛋粉-高温室处理以使其凝胶化-500/550的凝胶强度本发明进一步地针对一种获自蛋黄和/或蛋清的蛋粉。在一个示例性的实施方案中，该蛋粉包含按干重计至少大约60%的蛋白质；以及按干重计至少大约2%的脂肪；其中该蛋白质的至少一部分是通过蛋黄液以及蛋黄蛋白质的混合物的过滤得到的。可以制作高凝胶强度的蛋粉，其中该蛋粉包含按重量计至少约60%的蛋白质；按重量计不高于约1%的脂肪；以及至少400的凝胶强度，其中该蛋白质的至少一部分是通过蛋黄液体以及蛋黄蛋白质的混合物的过滤得到的。在一些实施方式中，存在较高的蛋白质水平，包括按干重计至少70%的蛋白质，按干重计至少75%的蛋白质，按干重计至少80%的蛋白质，按干重计至少85%的蛋白质，或者按干重计至少90%的蛋白质。同样，在一些实施方式中，有可能具有非常低的重量百分比的脂肪，在一些实施方式中，包含按重量计小于O. 5%的脂肪。一种示例性的测量凝胶强度的方法如下所示称出25g的蛋白，置于一个旋转包装袋中。向该袋中添加175ml的蒸懼水,并且将其以连续方式放置在一个5 包(stomacher)中5分钟，接着通过从兜包中将该袋移出并且静置15分钟至20分钟。然后，用移液管吸取大约125ml的蛋白加入一个套管中，并且静置另外的3分钟至5分钟。在3分钟至5分钟之后，轻敲该套管的侧面以去除聚集在侧面上的气泡。在仅低于顶部泡沫的顶端扣紧并扭转该套管，并且用扎带(twist tie)将其在扭转的基部进行固定，并且然后在上面折叠并用剩下的扎带进行固定。然后，用去离子水将该套管冲洗干净，并且将其在80° C的水浴中放置40分钟。在40分钟之后，从该水浴中移出该套管，并且用流动的冷自来水将其冷却5分钟至10分钟。将该套管系在冰箱中过夜。次日早晨将该套管从冰箱中取出，保持I小时。使用流变仪(Rheo meter),使用直径8mm的球作为柱塞并且将量程开关设定在200/2N用于低位凝胶测试并且在2k/20N用于高位凝胶测试。工作台的速度应当设定在6cm/min。切断该套管的末端并将其剥离，将该样品切割为30mm长的3至4个部分。将样品 放在该工作台的中央，并按下工作台按钮，然后升起到柱塞的正下方。然后按下启动按钮，并且在柱塞已经打破了样品之后，按下停止按钮。降低该工作台并且移出样品。读取打印机，其中设置为500mv，对于凝胶强度左侧是0，中间是250并且右侧是500。应当注意的是，如在本说明书和所附的权利要求中所使用的，单数形式“一个/ 一种”(〃a，〃〃an，〃)以及“该”("the")包括复数指示物，除非本文中的内容另外清楚地指示。应当注意的是，术语“或”(“or”)通常使用的是其包含“和/或”的意义，除非本文中的内容另外清楚地指示。应当注意的是，如在本说明书和所附的权利要求中所使用的，短语“配置”描述的是被构建或配置以便进行特定任务或采用一种特定配置的一个系统、装置或其他结构。该短语“配置”可以与其他类似的短语互换地使用，如“安排”、“安排并且配置”、“构建并且安排”、“构建”、“制造并且安排”，以及类似短语。本说明书旨在涵盖本发明主题的修改或变化。应当理解的是，上文的描述旨在说明而非限制。显而易见地是，在此所述的设计特征中的任何一个或多个可以与任何特定的配置以任何组合而使用。本发明主题的范围应当参考所附的权利要求、以及这些权利要求所赋予的等效物的全部范围而确定。
权利要求
1.从一种鸡蛋混合物中分离蛋白质的一种方法，该方法包括 (a)获得一种包含源于鸡蛋的脂质和源于鸡蛋的蛋白质的鸡蛋混合物；并且 (b)将该鸡蛋混合物微孔过滤以获得一种分离的的蛋白质组合物。
2.如权利要求I或3至14所述的从一种鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，其中该鸡蛋混合物包含至少1%源于鸡蛋的脂质。
3.如权利要求I至2 或4至14所述的从一种鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，其中该鸡蛋混合物包含至少5%源于鸡蛋的脂质。
4.如权利要求I至3或5至14所述的从一种鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，其中该鸡蛋混合物包含至少25%源于鸡蛋的脂质。
5.如权利要求I至4或6至14所述的方法，其中微孔过滤包括在低于大约60PSI的压力下，泵送该鸡蛋混合物通过一个小于O. 20微米的孔径的中空纤维过滤器。
6.如权利要求I至5或7至14所述的方法，其中微孔过滤包括在低于大约30PSI的压力下，泵送该鸡蛋混合物通过一个小于0.10微米的孔径的中空纤维过滤器。
7.如权利要求I至6或8至14所述的方法，其中该中空纤维膜由一种亲水材料构建的。
8.如权利要求I至7或9至14所述的方法，其中该中空纤维膜包含聚酯砜(PES)。
9.如权利要求I至8或10至14所述的方法，其中该方法包括泵送该鸡蛋混合物通过一个螺旋卷式膜模块。
10.如权利要求I至9或11至14所述的方法，其中该膜包含聚偏二氟乙烯。
11.如权利要求I至10或12至14所述的方法，其中该膜具有小于O.2微米的孔径。
12.如权利要求I至11或13至14所述的方法，其中该鸡蛋混合物含不可食用的鸡蛋。
13.如权利要求I至12或14所述的方法，其中该鸡蛋混合物包含可食用的鸡蛋。
14.如权利要求I至13所述的方法，其中该鸡蛋混合物在加工前包括按干重计大约在40%至80%之间的蛋白质以及按干重计大约在35%至15%之间的脂肪。
15.一种从鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，该方法包括 (a)获得一种包含蛋黄脂质、蛋黄蛋白质和蛋清的鸡蛋混合物；并且 (b)将该鸡蛋混合物(包括蛋黄脂质、蛋黄蛋白质和蛋清)以犹得一种分尚的蛋白质组合物，该分离的蛋白质组合物包含源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质。
16.如权利要求15或17所述的从一种鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，其中该鸡蛋混合物包含至少1%源于蛋黄的脂质。
17.如权利要求15至16所述的从一种鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，其中该鸡蛋混合物包含至少5%源于蛋黄的脂质。
18.—种从鸡蛋混合物中分离蛋白质和脂质的方法，该方法包括 (a)获得一种包含蛋黄脂质和蛋黄蛋白质的鸡蛋混合物；并且 (b)将该鸡蛋混合物微孔过滤以从该蛋黄蛋白质中分离该蛋黄脂质。
19.如权利要求18所述的从一种鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，其中该鸡蛋混合物包 含至少1%源于蛋黄的脂质。
20.一种从鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，该方法包括 (a)获得一种包含蛋黄和蛋清的鸡蛋混合物；(b)保持该蛋黄和蛋清的pH值在大约4至大约8的范围内；并且 (c)将该鸡蛋混合物(包括蛋黄脂质、蛋黄蛋白质和蛋清)微孔过滤以获得一种分离的蛋白质组合物，该分离的蛋白质组合物含有源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质。
21.根据权利要求20或21至25所述的方法，其中该鸡蛋混合物包含不可食用的鸡蛋。
22.如权利要求20至21或23至25所述的方法，其中该鸡蛋混合物包含可食用的鸡蛋。
23.如权利要求20至22或24至25所述的方法，其中该鸡蛋混合物在加工之前包括按干重计大约在40%至80%之间的蛋白质以及按干重计大约在35%至15%之间的脂肪。
24.如权利要求20至23或25所述的方法，其中源于蛋黄的蛋白质包含IgY。
25.如权利要求20至24所述的方法，其中源于蛋黄的蛋白质包含卵传铁蛋白。
26.一种从鸡蛋混合物中分离蛋白质的方法，该方法包括 (a)获得一种包含蛋黄和蛋清的鸡蛋混合物； (b)保持该蛋黄脂质的脂质处于一种基本上非交联的形式， (c)将该鸡蛋混合物(包括蛋黄脂质、蛋黄蛋白质和蛋清)微孔过滤以获得一种分离的蛋白质组合物，该分离的蛋白质组合物包含源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质。
27.如权利要求26所述的方法，其中该鸡蛋混合物在加工之前包括按干重计大约在40%至80%之间的蛋白质以及按干重计大约在35%至15%之间的脂肪。
28.一种从蛋黄和蛋清中获得的蛋粉，该蛋粉包含 (a)按干重计至少大约60%的蛋白质；以及 (b)按干重计低于大约2%的脂肪； 其中该至少一部分蛋白质是通过蛋黄脂质和蛋黄蛋白质的混合物的过滤而得到的。
29.—种高凝胶强度蛋粉，包含 (a)按重量计至少大约60%的蛋白质； (b)按重量计大约不超过1%的脂肪；以及 (c)至少为400的凝胶强度 其中至少一部分蛋白质是通过蛋黄脂质和蛋黄蛋白质的混合物的过滤而得到的。
30.如权利要求29或31至33所述的高凝胶强度不可食用蛋粉，其中该蛋白质包含源于蛋黄的蛋白质和源于蛋清的蛋白质。
31.如权利要求29至30或32至33所述的高凝胶强度不可食用蛋粉，其中该蛋粉包含按重量计至少70%的蛋白质。
32.如权利要求29至31或33所述的高凝胶强度不可食用蛋粉，其中该蛋粉包含IgY。
33.如权利要求29至32所述的高凝胶强度不可食用蛋粉，其中该蛋粉包含卵传铁蛋白。
全文摘要
本发明披露了一种从鸡蛋混合物中分离蛋白质和脂肪的方法。该方法包括一个将该鸡蛋混合物微孔过滤的步骤，其中微孔过滤包括泵送一种含有蛋黄和蛋白(蛋清)的鸡蛋混合物通过一个过滤器。本发明还披露了一种从鸡蛋获得的蛋粉和一种高凝胶强度蛋粉。
文档编号A23L1/32GK102970880SQ201180029076
公开日2013年3月13日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年7月2日
发明者D·梅森 申请人:伦布兰特公司