ES2319288T3 - Metodo para quitar el sabor de proteinas de lactosuero. - Google Patents
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Abstract
Un método para preparar un material de proteína de lactosuero sin sabor, comprendiendo dicho método: (a) preparar una composición acuosa de un material de proteína de lactosuero que contiene proteínas de lactosuero solubles y compuestos con sabores, teniendo dicha composición acuosa una concentración de material de lactosuero en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 por ciento; (b) ajustar la composición acuosa del apartado (a) a (1) un pH básico en el intervalo de 8,5 a 12 o (2) un pH ácido en el intervalo de 2,5 a 4, liberando así los compuestos con sabores; (c) hacer pasar la composición acuosa de pH ajustado del apartado (b) de forma adyacente a una membrana de ultrafiltración que tiene un corte de peso molecular de aproximadamente 50.000 daltones, mientras se mantiene el pH en el mismo intervalo ajustado en la etapa (b), bajo condiciones de ultrafiltración adecuadas en las que los compuestos con sabores pasan a través de la membrana, quitando así el sabor del material de proteína de lactosuero y reteniendo sustancialmente la totalidad de las proteínas solubles lactosuero; y (d) recuperar las proteínas de lactosuero solubles retenidas por la membrana de ultrafiltración para obtener el material de proteínas de lactosuero sin sabor, en el que una parte del material de proteína de lactosuero retenido es reciclado a la membrana y es añadida agua para reponer el agua suprimida con los compuestos con sabores y el pH de los materiales de lactosuero es mantenido en el mismo intervalo ajustado en la etapa (b) mediante la adición de una base o un ácido al material retenido reciclado o se añade agua durante la etapa (d).
Description
Método para quitar el sabor de proteínas de
lactosuero.
Esta invención se refiere generalmente al
tratamiento de materiales que contienen proteínas de lactosuero
para ser usados en diversos productos alimenticios. Más
particularmente, la invención se refiere a un método para quitar el
sabor de materiales de proteínas de lactosuero con el fin de
hacerlos aceptables en una amplia gama de alimentos.
En los últimos años, las proteínas de lactosuero
han resultado ampliamente usadas en productos alimenticios, por las
ventajas para la salud que son obtenidas de su uso. Por ejemplo, hay
estudios que sugieren que las proteínas de lactosuero pueden
proporcionar una diversidad de ventajas para la salud como una
actividad anti-hipertensión, mejora del sistema
inmune, actividad antimicrobiana, mejora de la salud intestinal y
actividad de higiene oral. En algunas aplicaciones, el gusto de los
materiales de proteína de lactosuero no es cuestionable. Sin
embargo, en algunos usos, como en productos análogos a los lácteos,
bebidas y especialmente cuando la cantidad de proteína de
lactosuero es aumentada hasta los niveles asociados a estas ventajas
para la salud, los sabores encontrados en los materiales de
proteínas de lactosuero pueden evitar su fácil aceptación por el
consumidor. Por tanto, con el fin de ampliar los usos de los
materiales de proteínas de lactosuero, los presentes inventores
deseaban encontrar un método para reducir los componentes con
sabores de los materiales de proteínas de lactosuero. Sin embargo,
no era evidente que los métodos que habían sido previamente usados
para suprimir los componentes con sabores de otros materiales
orgánicos fueran satisfactorios en el tratamiento de los materiales
de proteínas de lactosuero. Los materiales orgánicos, como tienen
composiciones complejas, deben ser ensayados para determinar si es
satisfactorio cualquier método dado para tratarlos.
Un ejemplo de métodos previamente empleados para
purificar materiales orgánicos se encuentra en la patente de EE.UU.
4.477.480, en el que los titulares de la patente muestran que el
almidón puede ser tratado con un álcali para suprimir los
componentes con sabores cuestionables. En una patente comúnmente
asignada, la patente de EE.UU. 4.761.186, se usa la ultrafiltración
para purificar almidón. En ambos casos, los componentes con sabores
son suprimidos en almidón, en la patente 4.477.480 mediante la
solubilización de los componentes con sabores con el fin de que
puedan ser separados por lavado del almidón relativamente insoluble.
En la patente 4.761.186, se usó una ultrafiltración para suprimir
los componentes con sabores en forma de un permeado, mientras que
el almidón insoluble permanecía en una suspensión acuosa. Por el
contrario, la presente invención separa los componentes con sabores
de proteínas de lactosuero solubles de peso molecular elevado.
Hay muchos artículos y patentes que se refieren
al tratamiento de materiales de soja con el fin de recuperar el
contenido de proteínas y que al mismo tiempo reduzca los compuestos
con sabores para hacer que las proteínas sean más aceptables en los
productos alimenticios. Sin embargo, estas descripciones previas no
estaban dirigidas específicamente a la supresión de los componentes
con sabores y la recuperación de tanta proteína como fuera posible.
Un ejemplo es la patente de EE.UU. 4.420.425 en la que los
componentes de proteínas de soja son solubilizados a un pH de 7 a
11, preferentemente de aproximadamente 8 y, después de una
ultrafiltración a través de una membrana que tiene un corte del
peso molecular por encima de 70.000, son recuperados mediante secado
por aspersión de las proteínas de soja retenidas. En unas
variantes, solo una parte de la proteína es solubilizada a valores
inferiores del pH y sometida a una ultrafiltración con una membrana
que tiene un corte preferentemente por encima de un peso molecular
de 100.000, encontrándose que el producto tenía un color y sabor
mejorados. Un valor de corte superior sería de esperar que diera
lugar a una pérdida de proteínas valiosas. En otra patente, la
patente de EE.UU. 5.658.714, una suspensión de harina de soja es
ajustada en el pH en el intervalo de 7 a 10 para solubilizar
proteínas, que se hacen pasar seguidamente a través de una membrana
de ultrafiltración y se retienen fitato y aluminio, presumiblemente
en forma de sólidos. Aunque no se proporciona el corte de peso
molecular de la membrana, se supone que el tamaño de poros era
grande con el fin de hacer posible que pasaran las proteínas
solubles. Estas dos patentes contienen explicaciones amplias de los
esfuerzos de otros para tratar materiales de soja; pero ninguna
explica ni sugiere el control del pH durante el procedimiento de
ultrafiltración.
En un grupo de patentes relacionadas, la empresa
Mead Johnson Company describió procedimientos para solubilizar
proteínas de soja elevando el pH de una solución acuosa de
materiales de soja y recuperando las proteínas que se dice que
tienen un gusto insípido. Los procedimientos se dirigen
principalmente a concentrar proteínas en lugar de separar
compuestos con sabor. En la patente de EE.UU. 3.995.071, el pH se
aumentó hasta 10,1 a 14 (preferentemente 11 a 12) para solubilizar
proteínas de soja, después de lo cual el pH se rebajó hasta
aproximadamente 6 a 10 y se usó una ultrafiltración con una membrana
que tenía un corte de peso molecular de 10.000 a 50.000 daltones
para retener las proteínas al mismo tiempo que se desechaban los
hidratos de carbono y minerales. En la patente de EE.UU. 4.072.670,
se hizo hincapié en la separación de fitatos y ácido fítico
solubilizando proteínas a un pH de 10,6 a 14 y una temperatura de 10
a 50ºC para hacer insolubles los fitatos y el ácido fítico,
separándolos seguidamente y acidificando finalmente la solución a un
pH de aproximadamente 4 a 5 para precipitar las proteínas de soja.
En la patente de EE.UU. 4.091.120 las proteínas de soja se
solubilizan a un pH menor que 10, preferentemente de 7 a 9 y se
usó una ultrafiltración para separar las proteínas como materia
retenida, mientras que se hacían pasar los hidratos de carbono en
forma de un permeado. Estas patentes no explican ni sugieren un
control del pH durante el procedimiento de ultrafiltración. Además
de ello, son conocidos métodos para purificar lactosuero a partir
de los documentos GB 1313085, GB 1363783, EP 109868, US 6528622 y
WO 89/10064.
Los presentes inventores deseaban separar
compuestos en materiales de proteínas de soja que contribuían al
color y sabor y que interferían con el uso de proteínas de soja en
ciertos productos alimenticios, como bebidas o análogos lácteos.
Encontraron que los materiales derivados de proteínas de soja pueden
ser tratados satisfactoriamente, recuperando sustancialmente la
totalidad de las proteínas y rechazando los compuestos que provocan
un color y sabor no deseables. Además de ello, controlando el pH en
un intervalo de aproximadamente 8,5 a aproximadamente 12 durante el
procedimiento de ultrafiltración, se podían obtener materiales de
proteínas de soja sin sabor que tenían propiedades funcionales
mejoradas. Por tanto, el producto es adecuado para muchos productos
alimenticios. En la actualidad los presentes inventores han
descubierto sorprendentemente que puede ser ventajosamente aplicado
un procedimiento relacionado a materiales de proteínas de lactosuero
para suprimir componentes con sabores no deseables y obtener un
material de proteína de lactosuero sin sabor que puede ser
incorporado en muchos productos alimenticios diferentes. Sin
embargo, el procedimiento puede ser modificado de forma que se haga
funcionar en un intervalo de pH básico o ácido. Por tanto, se puede
preparar un proteína de lactosuero sin sabor básica o ácida usando
el procedimiento de esta invención.
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De forma amplia, la invención es un
procedimiento para preparar una composición acuosa de lactosuero que
tiene una concentración de proteínas de lactosuero de
aproximadamente 1 a aproximadamente 50 por ciento, que tiene un pH
ajustado para solubilizar el contenido de proteínas de lactosuero y
para liberar los compuestos con sabores. Seguidamente la
composición es sometida a ultrafiltración, mientras se mantiene el
control del pH, usando una membrana capaz de retener
sustancialmente la totalidad del contenido de proteínas del material
de proteínas de lactosuero al mismo tiempo que se separan los
componentes con sabores en forma de un permeado. Como se indicó
anteriormente, los presentes inventores han descubierto ahora
sorprendentemente que puede ser usado un método para quitar los
sabores de materiales de proteínas de soja de una manera similar a
la de quitar sabores de materiales de proteínas de lactosuero. El
presente procedimiento, cuando es aplicado a proteínas de
lactosuero, puede funcionar bajo condiciones ácidas o básicas en la
medida deseada, para producir un material de proteínas de lactosuero
sin sabor ácido o básico.
Los materiales de proteínas de lactosuero sin
sabor preparados mediante los presentes métodos son idealmente
adecuados para ser usados en bebidas lácteas y no lácteas, jugos,
bebidas sanitarias, productos de tipo de repostería, barritas
nutritivas, quesos, análogos de queso, yogures lácteos y no lácteos,
productos cárnicos y de análogos de carne, cereales, productos
cocidos o aperitivos. Preferentemente, la proteína de lactosuero
sin sabor ácida es usada en productos alimenticios ácidos y la
proteína de lactosuero sin sabor básica es usada en productos
alimenticios neutros y básico. Por tanto, mediante una selección
apropiada, se puede evitar la desestabilización de la proteína de
lactosuero sin sabor asociada con hacerla pasar a través de su punto
isoeléctrico.
La presente invención proporciona métodos para
quitar el sabor de proteínas de lactosuero. Además de la supresión
de sabores, la presente invención permite también la supresión
eficaz de lactosa, permitiendo así una concentración de proteínas
de lactosuero hasta niveles elevados. Normalmente, la proteína de
lactosuero contiene de aproximadamente 70 a aproximadamente 80 por
ciento (en base seca) de lactosa. Generalmente, se pueden obtener
niveles de lactosa de menos de aproximadamente 15 por ciento (en
base seca) en la proteína de lactosuero sin sabor. Mediante una
ultrafiltración/diafiltración extensiva (es decir, más de 5 ciclos
de lavado y normalmente en el intervalo de aproximadamente 6 a 7
ciclos de lavado), el nivel de lactosa puede ser reducido a menos de
aproximadamente 99 por ciento (base seca). Además de ello, los
materiales de proteínas de lactosuero sin sabor pueden ser
preparados conteniendo más de aproximadamente 50 por ciento de
proteína (sobre una base seca) y preferentemente de aproximadamente
65 a aproximadamente 95 por ciento de proteína; la obtención de
niveles superiores de proteína (generalmente más de aproximadamente
85 por ciento) requiere una ultrafiltración/diafiltración extensiva.
Por tanto, resulta posible incorporar proteína de lactosuero en
productos alimenticios convencionales a niveles suficientemente
elevados (generalmente suficientes para proporcionar de
aproximadamente 2,5 a aproximadamente 20 g de proteína de
lactosuero por tamaño único de servicio (generalmente de
aproximadamente 25 a aproximadamente 100 g para productos
alimenticios sólidos y aproximadamente 100 a aproximadamente 300 ml
para productos alimenticios líquidos)) para proporcionar ventajas
sanitarias de la proteína de lactosuero. Antes de esta invención, la
incorporación de proteínas de lactosuero a estos niveles daba lugar
generalmente a sabores significativos y, por lo tanto, a una
aceptación tan solo muy limitada por los consumidores. Además de
ello, la supresión de lactosa puede permitir el uso de estos
productos alimenticios por consumidores intolerantes a la lactosa;
generalmente, en estos casos, debe ser suprimida aproximadamente un
95 por ciento de la lactosa.
La presente invención se refiere a un método
para preparar un material de proteínas de lactosuero sin sabor,
comprendiendo dicho método:
(a) preparar una composición acuosa de un
material de proteína de lactosuero que contenga proteínas de
lactosuero solubles y compuestos con sabores, teniendo dicha
composición acuosa una concentración de material de lactosuero en el
intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 por ciento;
(b) ajustar la composición acuosa del apartado
(a) a (1) un pH básico en el intervalo de aproximadamente 8,5 a
aproximadamente 12 o (2) un pH ácido en el intervalo de
aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4, liberando así los
compuestos con sabores;
(c) hacer pasar la composición acuosa de pH
ajustado del apartado (b) de forma adyacente a una membrana de
ultrafiltración que tiene un corte de peso molecular de
aproximadamente 50.000 daltones, mientras se mantiene el pH en el
mismo intervalo ajustado en la etapa (b), bajo condiciones de
ultrafiltración adecuadas en las que los compuestos con sabores
pasan a través de la membrana, quitando así el sabor del material de
proteína de lactosuero y reteniendo sustancialmente la totalidad de
las proteínas solubles lactosuero; y
(d) recuperar las proteínas de lactosuero
solubles retenidas por la membrana de ultrafiltración para obtener
el material de proteínas de lactosuero sin sabor, en el que una
parte del material de proteína de lactosuero retenido es reciclado
a la membrana y es añadida agua para reponer el agua suprimida con
los compuestos con sabores y el pH de los materiales de lactosuero
es mantenido en el mismo intervalo ajustado en la etapa (b)
mediante la adición de una base o un ácido al material retenido
reciclado o se añade agua durante la etapa (d).
En otro aspecto (denominado en la presente
memoria descriptiva el "modo básico de funcionamiento"), la
invención incluyen ajustar el pH del intervalo de aproximadamente
8,5 a aproximadamente 12 con un álcali como hidróxido de sodio,
potasio o calcio para mantener la solubilidad del contenido de
proteínas de lactosuero y liberar los sabores, haciendo posible
separar estos compuestos mediante ultrafiltración. De forma
importante, el pH en este modo básico de funcionamiento es
controlado también en el intervalo de aproximadamente 8 a
aproximadamente 12 durante el procedimiento de ultrafiltración.
En otro aspecto (denominado en la presente
memoria descriptiva el "modo ácido de funcionamiento"), la
invención incluye ajustar el pH al intervalo de aproximadamente 2,5
a aproximadamente 4 con un ácido comestible (por ejemplo, ácido
cítrico, ácido acético, ácido láctico, ácido málico, ácido
ascórbico, ácido fumárico, ácido adípico, ácido fosfórico,
hidrógeno-sulfato de sodio y similares) para
mantener la solubilidad del contenido de proteínas de lactosuero y
liberar los compuestos con sabores, haciendo posible separar estos
compuestos mediante ultrafiltración. Los ácidos comestibles
preferidos para ser usados en este modo ácido de funcionamiento
incluyen ácido fosfórico, ácido cítrico y ácido málico. De forma
importante, el pH en este modo de funcionamiento es controlado
también en el intervalo de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4
durante el procedimiento de ultrafiltración.
Las proteínas de lactosuero nativas (es decir
sin desnaturalizar) son generalmente solubles en un amplio intervalo
de valores del pH. La desnaturalización de esta proteína, como se
produce a menudo durante el tratamiento (es decir, fabricación de
queso, pasteurización, temperatura elevada o ultrafiltración)
proporciona una solubilidad disminuida (especialmente alrededor del
punto isoeléctrico de aproximadamente 7,4). El mantenimiento del pH
de la proteína de lactosuero sin sabor esencialmente en el mismo
intervalo como su uso final en un producto alimenticio permite el
mantenimiento de la solubilidad deseada. El uso de una proteína de
lactosuero sin sabor usando el modo básico de funcionamiento en un
producto alimenticio neutro o básico y usando una proteína de
lactosuero sin sabor preparada usando el modo ácido de
funcionamiento en productos alimenticios ácidos, evita la
modificación del pH de la proteína de lactosuero sin sabor (y
hacerla pasar a través de su punto isoeléctrico) y proporciona así
una solubilidad máxima en el producto alimenticio.
En una realización, la invención es un método
para quitar el sabor de materiales de proteínas de lactosuero en un
procedimiento continuo en el que una mezcla acuosa de pH ajustado de
materiales de proteínas de lactosuero se hace pasar de forma
adyacente a una membrana de ultrafiltración para separar los
componentes con sabores. El pH es mantenido de aproximadamente 8,5
a aproximadamente 12 para el modo básico de funcionamiento o de
aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4 para el modo ácido de
funcionamiento durante la ultrafiltración, mediante la adición de
la cantidad apropiada de un material apropiado de alteración del pH
(es decir, una base o un ácido dependiendo del modo de
funcionamiento deseado). El permeado que contiene componentes con
sabores, lactosa, minerales y agua se hace pasar de forma adyacente
a una membrana de ósmosis inversa para deshidratar el permeado y el
agua separada es reciclada para unirla al material retenido
reciclado y los materiales de lactosuero de pH ajustado de nueva
aportación. Una parte del material retenido es continuamente
separado y son recuperados los materiales de proteínas de lactosuero
sin sabor.
En una realización preferida, la invención es un
método para quitar el sabor de materiales de proteínas de
lactosuero en un procedimiento discontinuo o
semi-continuo en el que una mezcla acuosa de pH
ajustado de materiales de proteínas de lactosuero se hace pasar de
forma adyacente a una membrana de ultrafiltración, el permeado es
separado para la recuperación de los componentes con sabores y el
material retenido es reciclado para unirlo a los materiales de
proteínas de lactosuero de pH ajustado de nueva aportación. Se añade
agua periódicamente o continuamente para reponer el agua perdida
por el permeado y ajustar la concentración de los materiales de
lactosuero en la corriente combinada hasta un nivel predeterminado.
Si es necesario, se puede añadir un material de alteración del pH
(por ejemplo, una base o un ácido) al material retenido reciclado o
puede ser añadida agua para controlar el pH al intervalo deseado
durante el procedimiento de ultrafiltración. El procedimiento es
continuado hasta que se ha suprimido esencialmente la totalidad de
los compuestos con sabores. Si se desea, el procedimiento se puede
continuar también hasta que se hayan obtenido niveles suficientes de
supresión de lactosa; estos materiales con reducción de lactosa
pueden ser usados en productos alimenticios dirigidos a individuos
intolerantes a la lactosa.
La membrana de ultrafiltración usada en el
método de la invención tendrá un corte de peso molecular hasta
50.000 daltones, preferentemente 1.000 a 50.000, lo más
preferentemente de aproximadamente 10.000.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un
procedimiento que ilustra algunos aspectos de la invención.
La Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra
algunos aspectos de la invención.
Materiales de proteínas de lactosuero.
Las proteínas de lactosuero tienen un elevado valor nutritivo para
los seres humanos. De hecho, la composición de aminoácidos de estas
proteínas de lactosuero está próxima a un perfil ideal de
composición para la nutrición humana. Desgraciadamente, el uso de
estas proteínas de lactosuero en composiciones alimenticias ha
estado limitado debido a los olores y/o sabores no deseables así
como a otros problemas organolépticos asociados a las proteínas de
lactosuero. Los materiales normales de proteínas de lactosuero
tienen generalmente sabores significativos de lactosa, derivados de
leche y animales, que pueden tener un impacto sobre los perfiles de
sabores de los productos alimenticios, especialmente productos
alimenticios que por lo demás son insípidos. Los sabores
desagradables en los materiales de proteínas de lactosuero son
atribuidos generalmente a la oxidación de lípidos de ácidos grasos
insaturados durante o con posterioridad al procedimiento de
fabricación de queso y/o a reacciones de oscurecimiento de Maillard.
La oxidación de lípidos puede dar lugar a la formación de aldehídos
volátiles, cetonas, ésteres y alcoholes, que parece que contribuyen
a un sabor de tipo acartonado. Normalmente, los materiales de
proteína de lactosuero contribuyen o proporcionan los sabores
descritos como acartonado, moho, metálico, agrio, quemado,
astringente y diacetílico; véase, por ejemplo, Laye et al.,
Milchwissenschaft, 50, 268-272 (1995);
Carunchia Whetstine et al., J. Dairy Sci., 86,
439-448 (2003).
Los presentes inventores han encontrado que los
defectos normalmente asociados con las proteínas de lactosuero
pueden ser significativamente reducidos y en algunos casos
eliminados, usando el procedimiento de esta invención. La proteína
de lactosuero sin sabor producida mediante la presente invención
puede ser usada no solamente en una amplia diversidad de productos
alimenticios, sino que puede ser usada a niveles superiores de lo
que era anteriormente posible, proporcionando así productos
alimenticios nutritivamente superiores. Las proteínas de lactosuero
sin sabor pueden ser preparadas, por ejemplo, a partir de lactosuero
obtenido de procedimientos convencionales de fabricación de queso,
de aislado de proteínas de lactosuero o de concentrado de proteína
de lactosuero.
Membranas de ultrafiltración. Se usa la
filtración para separar muchos materiales. En la presente invención,
se usa la ultrafiltración para suprimir compuestos con sabores de
los materiales de proteínas de lactosuero. De forma importante, el
pH del material de proteínas de lactosuero debe ser mantenido en el
intervalo de aproximadamente 8 a aproximadamente 12 durante el
procedimiento de ultrafiltración. La ultrafiltración está destinada
a suprimir partículas que tengan un tamaño entre 10 y 1.000
Angstroms (0,001 a 0,1 \mum), correspondiente generalmente a
partículas que tienen un peso molecular entre 10.000 y 1.000.000 y
que pueden estar afectadas también por la forma de estas partículas
de peso molecular elevado. Las proteínas de lactosuero tienen un
intervalo de pesos moleculares entre aproximadamente 14.000 y
100.000. Un análisis típico de proteínas de lactosuero es el
provisto en la siguiente tabla:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se puede escoger una membrana que sea capaz de
dejar pasar todas las proteínas de lactosuero o solamente una parte
seleccionada. En la presente invención, las proteínas de lactosuero
son retenidas por la membrana de ultrafiltración bajo las
condiciones de funcionamiento seleccionadas, mientras que los
compuestos con sabores de peso molecular inferior pasan a través de
la membrana y son separados, mejorando así el color y sabor de las
proteínas de lactosuero retenidas y sólidos asociados.
Una membrana de ultrafiltración polímera puede
ser definida como una capa anisótropa (no uniforme). Una cara es
una piel que contiene poros que determinan el tamaño de las
moléculas que pueden pasar a través de la membrana. Soportando la
piel de la superficie está una estructura esponjosa que se extiende
hasta la cara opuesta. Estas membranas se preparan comúnmente
mediante coagulación de polímeros en un baño acuoso. Los polímeros
típicos que son usados incluye polisulfonas, ésteres de celulosa,
poli(fluoruro de vinilideno), poli(óxido de dimetilfenileno),
poliacrilonitrilo, que se pueden extender en forma de membranas. A
menudo, las membranas se forman como tubos huecos que son reunidos
en forma de manojos, a través de los cuales se hace pasar la
solución que va a ser filtrada. Alternativamente, se pueden usar
láminas de membranas y diseños en espirales. En la práctica
comercial se aplica una presión para facilitar el movimiento de los
compuestos de peso molecular inferior a través de la membrana. La
membrana deber ser capaz de resistir las presiones usadas, haciendo
que sea importante que la estructura de soporte esponjosa sea
uniforme para evitar la rotura de la piel superficial y que se evite
el paso por la membrana.
Además de las membranas polímeras que se acaban
de describir, han sido usados otros materiales para preparar
membranas de ultrafiltración como materiales cerámicos, metales
sinterizados y otros materiales inorgánicos. La presente invención
no está limitada a ningún tipo particular de membrana. En general,
la membrana debe ser capaz de dejar pasar los compuestos con sabor,
que se cree que tienen pesos moleculares inferiores a 1.000
daltones. De forma más importante, las membranas deben ser capaces
de retener sustancialmente la totalidad de las proteínas de
lactosuero solubilizadas. Por tanto, la membrana de la invención
tendrá un corte de pesos moleculares hasta aproximadamente 50.000
daltones, preferentemente de aproximadamente 1.000 a 50.000
daltones, más preferentemente 10.000 a 30.000 daltones.
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Procedimiento. El procedimiento de la
invención incluye las siguientes etapas:
(1) Preparar una mezcla acuosa del material de
proteínas de lactosuero. En los casos en los que el material de
proteínas de lactosuero original sea una solución acuosa (por
ejemplo, lactosuero de un procedimiento de fabricación de queso),
el material puede ser usado como tal o se puede añadir o separar
agua adicional en la mediada deseada, para formar la mezcla acuosa.
Para materiales de lactosuero secos (por ejemplo, aislado de
proteínas de lactosuero o concentrado de proteína de lactosuero),
naturalmente será necesario añadir agua para formar la mezcla
acuosa.
(2) Determinar si emplear el modo básico o ácido
de funcionamiento. Esta determinación dependerá normalmente del uso
final anticipado de la proteína de lactosuero sin sabor. Si la
proteína de lactosuero sin sabor está destinada a ser usada en un
producto alimenticio que tiene normalmente un pH neutro o básico, se
preferirá el modo básico de funcionamiento. Si la proteína de
lactosuero sin sabor está destinada a ser usada en un producto
alimenticio que tiene normalmente un pH ácido, se preferirá el modo
ácido de funcionamiento. Para el modo básico de funcionamiento, se
añade una base para elevar el pH de la mezcla acuosa a
aproximadamente 8,5 hasta aproximadamente 12 con el fin de mantener
la solubilidad de las proteínas de lactosuero y liberar los
compuestos con sabores. Para el modo ácido de funcionamiento, se
añade un ácido para disminuir el pH de la mezcla acuosa a
aproximadamente 2,5 hasta 4 con el fin de mantener la solubilidad de
las proteínas de lactosuero y liberar los compuestos con
sabores.
(3) Hacer pasar la mezcla de pH ajustado,
mientras se mantiene el pH en el mismo intervalo que el usado en la
etapa (2) anterior, de forma adyacente a una membrana de
ultrafiltración que tiene un corte de pesos moleculares hasta
aproximadamente 50.000 daltones, se separan los compuestos con
sabores en forma de un permeado y se suprimen las proteínas de
lactosuero restantes y otros materiales de lactosuero en forma de
una materia retenida.
(4) Neutralizar la materia retenida y recuperar
las proteínas de lactosuero.
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Todos los tipos de materiales de proteínas de
lactosuero se considera que son fuentes potenciales de proteína de
lactosuero de uso en la presente invención y de uso reciente en
productos alimenticios. Por tanto, por ejemplo, los materiales de
proteínas de lactosuero adecuados incluyen lactosuero obtenido de
procedimientos convencionales de fabricación de queso, aislado de
proteínas de lactosuero o concentrado de proteínas de lactosuero.
Por tanto, los materiales de proteínas de lactosuero que contienen
proteínas de lactosuero son proporcionados o son combinados en
forma de una mezcla acuosa, generalmente una suspensión de sólidos
de proteínas de lactosuero. El contenido de proteínas es necesario
para los productos alimenticios pero, como se expuso anteriormente,
se cree que contienen compuestos con sabores que deben ser liberados
con el fin de que puedan ser separados. La separación de los
compuestos con sabores se lleva a cabo en una mezcla acuosa en la
que se disuelven tanto las proteínas como los compuestos con
sabores. La concentración de los materiales de proteínas de
lactosuero en la mezcla acuosa estará en el intervalo de
aproximadamente 1 a aproximadamente 50 por ciento. Generalmente, la
concentración de materiales de proteínas de lactosuero después del
ajuste del pH cambiará durante la etapa de ultrafiltración
posterior a medida que se suprime agua con el permeado. El agua será
repuesta de forma periódica o continua. Por ejemplo, en la
diafiltración se añade agua para diluir gradualmente las proteínas
retenidas en un procedimiento discontinuo o
semi-continuo.
La segunda etapa, como se observará en los
ejemplos es importante si se va a realizar una supresión de los
compuestos con sabores. Las proteínas de lactosuero son
solubilizadas añadiendo la base apropiada de agente modificador del
pH a la mezcla acuosa para conseguir un pH de aproximadamente 8,5 a
aproximadamente 12 (el modo básico de funcionamiento) o un pH de
aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4 (el modo ácido de
funcionamiento).
Para el modo básico de funcionamiento, se ha
encontrado que es necesario un pH de aproximadamente 8,5 o más para
mantener la solubilidad de las proteínas de lactosuero durante la
ultrafiltración, mientras que un pH de más de aproximadamente 12 es
probable que provoque una degradación no deseable de las proteínas.
Aunque en teoría puede ser usada cualquier base, se prefiere
hidróxido de sodio o potasio, particularmente hidróxido de potasio.
Otras bases que pueden tener aplicación incluyen hidróxidos de
calcio, magnesio y amonio. Para el modo ácido de funcionamiento,
aunque en teoría se puede usar cualquier ácido comestible, son
preferidos el ácido fosfórico, ácido cítrico y ácido málico, siendo
particularmente preferido el ácido fosfórico.
Se cree que manteniendo la solubilidad de las
proteínas de lactosuero en solubilización durante la
ultrafiltración, se permite que los compuestos con sabores
permanezcan en una forma en la que pueden ser suprimidos; si la
proteína de lactosuero se desnaturaliza durante la ultrafiltración,
los compuestos con sabores pueden resultar unidos o encapsulados
por las proteínas de lactosuero, evitando o reduciendo así la
eficacia de su supresión. Los compuestos con sabores, que tienen un
peso molecular relativamente bajo en comparación con las proteínas
de lactosuero, son capaces de pasar a través de los poros de la
membrana de ultrafiltración, mientras que sustancialmente la
totalidad de las proteínas de lactosuero solubilizadas son demasiado
grandes y son retenidas. De forma importante, el pH debe ser
mantenido dentro de los intervalos que se acaban de describir (es
decir, aproximadamente 8,5 a aproximadamente 12 para el modo básico
de funcionamiento o aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4 para el
modo ácido de funcionamiento) durante el procedimiento de
ultrafiltración/diafiltración para permitir que se supriman tantos
compuestos con sabores como sea posible.
La tercera etapa se podría llevar a cabo de una
manera discontinua similar a los experimentos de laboratorio
expuestos con posterioridad en los ejemplo 1-5, en
los que se hacen pasar a través de la membrana los compuestos con
sabores y agua y se suprimieron por medio del agua que fluía. Sin
embargo, en las aplicaciones comerciales del procedimiento de la
invención, la mezcla acuosa con pH ajustado se debe hacer circular
continuamente de forma adyacente a una membrana de ultrafiltración.
Como el agua, el agente modificador del pH y los compuestos con
sabores pasan a través de la membrana en forma de un permeado y son
desechados, se añadirá agua adicional para mantener la
concentración deseada de materiales de proteínas de lactosuero, que
tiende a cambiar el pH de la mezcla acuosa. Esta agua puede ser
aumentada deshidratando el permeado y reciclando el agua recuperada
a la corriente de alimentación. Puede ser añadido un material
modificador del pH (por ejemplo, una base o ácido en la medida
apropiada) en la medida necesaria para controlar el pH en el
intervalo deseado (es decir, aproximadamente 8,5 a aproximadamente
12 para el modo básico de funcionamiento o aproximadamente 2,5 a
aproximadamente 4 para el modo ácido de funcionamiento)
directamente a la solución de ultrafiltración, a cualquier material
acuoso reciclado o al agua de reposición en la medida deseada.
Después de la supresión de los compuestos con
sabores (es decir, después de completar el procedimiento de
ultrafiltración) se puede realizar una neutralización adicional de
la solución filtrada retirando producto y añadiendo un ácido en la
medida necesaria para alcanzar el pH deseado. Después del ajuste del
pH, la mezcla acuosa de proteínas de lactosuero y otros materiales
puede ser usada directamente en productos alimenticios o puede ser
concentrada o secada en la medida necesaria para el uso
previsto.
Un procedimiento para quitar el sabor de
materiales de proteínas de lactosuero por ultrafiltración se puede
hacer funcionar de diversas formas. El pH durante el procedimiento
de ultrafiltración/diafiltración es mantenido en el intervalo
deseado (es decir, aproximadamente 8,5 a aproximadamente 12 y
preferentemente de aproximadamente 9,5 a aproximadamente 10,5, para
el modo básico de funcionamiento; o aproximadamente 2,5 a
aproximadamente 4 y, preferentemente, de aproximadamente 2,8 a
aproximadamente 3,8 para el modo ácido de funcionamiento). Se
describirán dos métodos, el tratamiento continuo y el tratamiento
discontinuo (que incluye el funcionamiento
semi-continuo). Es de esperar que los procedimientos
comerciales adopten un funcionamiento discontinuo o
semi-continuo, que debe estar mejor adecuado para
la producción de productos de proteínas de lactosuero con calidad
alimenticia. Se muestra generalmente un procedimiento continuo en
la Fig. 1. En un procedimiento continuo o discontinuo, se ajusta el
pH de una mezcla acuosa de materiales de proteínas de lactosuero
para solubilizar las proteínas de lactosuero y liberar los
compuestos con sabores y seguidamente se hace pasar de forma
adyacente a un membrana de ultrafiltración que permite que los
materiales con sabores de peso molecular inferior pasen a través de
sus poros junto con el agua (el permeado), dejando que se
recirculen los materiales de proteínas de lactosuero de peso
molecular superior (la materia retenida). Una parte de la materia
retenida será retirada en forma de producto sin sabor, a partir del
cual pueden ser recuperados materiales de proteínas de lactosuero en
la medida necesaria para el uso final. Se añadirá agua para reponer
la que se ha perdido en el permeado y para proporcionar una
concentración constante de materiales de proteínas de lactosuero en
la corriente de alimentación suministrada a la membrana de
ultrafiltración. Aunque no es esencial para el procedimiento, el
procedimiento de la Fig. 1 incluye el tratamiento adicional del
permeado para recuperar una parte del agua, usando una membrana de
ósmosis inversa para reciclar hasta unir la materia retenida y los
materiales de proteínas de lactosuero de una aportación. La ventaja
de esta etapa es la reducción de la cantidad de agua de nueva
aportación que debe ser añadida al procedimiento y suprimida en la
concentración del permeado. Naturalmente, el pH de los materiales
de proteínas de lactosuero puede ser mantenido en el intervalo
deseado mediante la adición apropiada de una base o un ácido en la
medida apropiada, al agua reciclada o de nueva aportación añadida
al procedimiento o mediante la adición directa de una base en la
medida deseada.
En un procedimiento discontinuo como los
descritos en los ejemplos 6-8 posteriores, una tanda
de material de proteínas de lactosuero es colocada en un
recipiente, el pH es ajustado y es alimentada a una membrana de
ultrafiltración. El permeado es separado y la materia retenida se
hace volver al recipiente. A medida que tiene lugar el
procedimiento, se agotan en el material de proteínas de lactosuero
los compuestos con sabores de peso molecular inferior y el agua y
resulta más concentrado en las proteínas de lactosuero deseables.
Periódicamente, se añade agua a la materia retenida para diluirla y
proporcionar un portador para los compuestos con sabores que se
hacen pasar a través de la membrana. En un procedimiento
semi-continuo se añade continuamente el agua al
mismo ritmo que está siendo suprimida en el permeado. El
procedimiento se continúa hasta que los compuestos con sabores han
sido suprimidos y la materia retenida está lo suficientemente sin
sabores para convertirse en el producto, que puede ser
adicionalmente tratado en la medida necesaria para el uso final. Un
procedimiento discontinuo o semi-continuo puede
incluir también la concentración del permeado, con el reciclado del
agua separada de una manera similar a la mostrada en la Fig. 1. El
pH durante el procedimiento de ultrafiltración/diafiltración es
mantenido en el intervalo deseado (es decir, aproximadamente 8,5 a
aproximadamente 12 y, preferentemente, aproximadamente 9,5 a
aproximadamente 10,5 para el modo básico de funcionamiento; o
aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4 y, preferentemente,
aproximadamente 2,8 a aproximadamente 3,8 para el modo ácido de
funcionamiento).
La membrana de ultrafiltración se hará funcionar
con una diferencia de presión a través de la membrana, que ayuda al
desplazamiento de los compuestos con sabores, el agua y otros
materiales que son capaces de pasar a través de los poros de la
membrana, mientras no se sobrepasa la resistencia física de la
membrana. La presión media típica para estas membranas es de
aproximadamente 345 kPa. La presión a través de la membrana (en
sentido contrario) será de aproximadamente 103 kPa. Naturalmente,
estas presiones se podrán variar basándose en las especificaciones
de las membranas y en otras consideraciones del funcionamiento. El
caudal de corriente de alimentación proporcionará un tiempo de
residencia suficiente para una supresión significativa del permeado,
pero también suficientemente elevada para provocar una turbulencia
de forma que el acceso de la corriente de alimentación a los poros
de la membrana no esté obstaculizado por depósitos sólidos en las
paredes de la membrana. Un experto en la técnica comprenderá que se
determinarán los parámetros de funcionamiento adecuados mediante
experimentos con los materiales que están siendo separados.
En una realización preferida (es decir, el modo
básico de funcionamiento) la presente invención proporciona un
método para preparar un material de proteínas de lactosuero sin
sabor, comprendiendo dicho método: (a) proporcionar una composición
acuosa de un material de proteína de lactosuero que contiene
proteínas de lactosuero solubles, compuestos con sabores y
materiales insolubles; (b)solubilizar las proteínas de
lactosuero ajustando la composición acuosa del apartado (a) a un pH
en el intervalo de aproximadamente 8,5 a aproximadamente 12 y
liberar los compuestos con sabores; (c) suprimir los materiales
insolubles de la composición acuosa de pH ajustado del apartado (b)
para obtener una composición acuosa tratada; (d) hacer pasar la
composición acuosa tratada del apartado (c) de forma adyacente a
una membrana de ultrafiltración que tiene un corte de pesos
moleculares hasta aproximadamente 50.000 daltones, mientras se
mantiene el pH en el intervalo de aproximadamente 8,5 a
aproximadamente 12, bajo condiciones de ultrafiltración adecuadas en
las que los compuestos con sabores pasan a través de la membrana,
quitando así los sabores del material de proteínas de lactosuero y
reteniendo sustancialmente la totalidad de las proteínas de
lactosuero solubilizadas; y (e) recuperar las proteínas de
lactosuero solubilizadas retenidas por la membrana de
ultrafiltración para obtener el material de proteínas de lactosuero
sin sabor.
En otra realización preferida (es decir, el modo
ácido de funcionamiento), la presente invención proporciona un
método para preparar un material de proteínas de lactosuero,
comprendiendo dicho método: (a) proporcionar una composición acuosa
de un material de proteínas de lactosuero que contiene proteínas de
lactosuero solubles, compuestos con sabores y materiales
insolubles; (b) solubilizar las proteínas de lactosuero ajustando la
composición acuosa del apartado (a) a un pH en el intervalo de
aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4 y liberar los compuestos
con sabores; (c) suprimir los materiales insolubles de la
composición acuosa de pH ajustado del apartado (b) para obtener una
composición acuosa tratada; (d) hacer pasar la composición acuosa
tratada del apartado (c) de forma adyacente a una membrana de
ultrafiltración que tiene un corte de pesos moleculares hasta
aproximadamente 50.000 daltones, al mismo tiempo que se mantiene el
pH en el intervalo de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 4, bajo
condiciones de ultrafiltración adecuadas en las que los compuestos
con sabores pasan a través de la membrana, quitando así los sabores
del material de proteínas de lactosuero y reteniendo sustancialmente
la totalidad de las proteínas de lactosuero solubilizadas y (e)
recuperar las proteínas de lactosuero solubilizadas retenidas por
la membrana de ultrafiltración, para obtener el material de
proteínas de lactosuero sin sabor.
Estas realizaciones preferidas se ilustran en la
Fig. 2 en las que el pH de una solución acuosa de proteína de
lactosuero es ajustado a (1) aproximadamente 8,5 a aproximadamente
12 para el modo básico de funcionamiento o (2) aproximadamente 2,5
a aproximadamente 4 para el modo ácido de funcionamiento. La
solución acuosa de pH ajustado es seguidamente tratada para
suprimir materiales insolubles. Se puede usar cualquier técnica
convencional (por ejemplo, filtración, sedimentación o
centrifugación). Preferentemente, el material insoluble es suprimido
mediante centrifugación. Las unidades de centrifugación continua
disponibles comercialmente son idealmente adecuadas para esta
separación en un funcionamiento de tipo
semi-discontinuo o continuo. En una realización
especialmente preferida, la solución acuosa de pH ajustado es
sometida a la técnica de supresión (por ejemplo, centrifugación) al
menos dos veces con el fin de facilitar una supresión más completa
de materiales insolubles. La materia sobrenadante tratada es
sometida seguidamente a ultrafiltración, preferentemente combinada
con diafiltración, con el fin de suprimir los componentes con
sabores normalmente asociados al lactosuero y las composiciones de
proteínas de lactosuero. Durante la ultrafiltración, el pH del
material de proteínas de lactosuero debe ser mantenido en el mismo
intervalo usado para el ajuste inicial de la solución acuosa. La
solución de proteínas de lactosuero sin sabor puede ser usada
directamente o puede ser convertida en una forma sólida si se
desea. Puede ser usada cualquier técnica convencional para suprimir
agua. Generalmente, se prefieren técnicas de pulverización o
liofilización.
Productos de proteínas de lactosuero sin
sabor. Los materiales de proteínas de lactosuero sin sabor
preparados mediante los presentes métodos son idealmente adecuados
para ser usados en bebidas lácteas y no lácteas, batidos, bebidas
sanitarias, quesos, análogos de queso, yogures lácteos y no lácteos,
carne y productos análogos de carne, cereales, productos cocidos o
aperitivos. Generalmente, estos productos alimenticios pueden
contener hasta aproximadamente 40 por ciento de proteínas de
lactosuero sin sabor sin un impacto significativo sobre las
propiedades organolépticas. Más preferentemente, estos productos
alimenticios contienen aproximadamente 10 a aproximadamente 30 por
ciento de proteínas de lactosuero sin sabor. Usando la proteína de
lactosuero sin sabor de esta invención es posible actualmente
incorporar proteína de lactosuero en productos alimenticios
convencionales a niveles suficientemente elevados (generalmente
suficientes para proporcionar aproximadamente 2,5 a aproximadamente
20 g de proteína de lactosuero por tamaño de servicio único
(generalmente de aproximadamente 25 a aproximadamente 100 g de
productos alimenticios sólidos y aproximadamente 100 a
aproximadamente 300 ml para productos alimenticios líquidos)) para
proporcionar ventajas para la salud de la proteína de lactosuero.
Antes de esta invención, la incorporación de proteínas de lactosuero
a estos niveles daba lugar generalmente a sabores significativos y,
por lo tanto, una aceptación solo muy limitada por los
consumidores.
Salvo que se indique otra cosa, todos los
porcentajes están en peso.
Un concentrado de proteínas de lactosuero de
13,6 kg de WPC34 (34 por ciento de proteínas; Leprino Co., Denver,
CO) se hidrató con 77,1 kg de agua en un depósito mezclador con
mezcladura vigorosa a una temperatura de aproximadamente 48,9ºC.
Una ves que se completó la hidratación (generalmente en
aproximadamente 10 minutos) el pH se ajustó a 9 usando NaOH 1 N. La
solución de pH ajustado se diafiltró seguidamente a través de una
membrana de diafiltración (tipo de enrollamiento en espiral con un
corte de peso molecular de 10.000). La diafiltración se continuó
durante un equivalente de 5 ciclos de lavado (cada lavado definido
como la cantidad de permeado recogida igual a una mitad del tamaño
de la tanda inicial). El pH se mantuvo a aproximadamente 9 durante
el procedimiento de ultrafiltración/diafiltración. Una vez que se
completó la diafiltración, los sólidos en la materia retenida se
concentraron hasta aproximadamente 20 por ciento y se añadió ácido
cítrico (1%) para ajustar el pH a 6,0. La suspensión resultante se
liofilizó para obtener un material sólido de proteínas de
lactosuero sin sabor. El material de proteína de lactosuero sin
sabor se encontró que contenía aproximadamente 2,8 por ciento de
cenizas, aproximadamente 10,2 por ciento de hidratos de carbono,
aproximadamente 8,4 por ciento de grasa, aproximadamente 2,2 por
ciento de humedad y aproximadamente 76,3 por ciento de proteína.
Las suspensiones del material de proteínas de
lactosuero sin sabor y varias muestras testigos que contenían
proteínas de lactosuero se prepararon hidratando los materiales
sólidos en agua a aproximadamente 37,8ºC durante aproximadamente 30
minutos. Generalmente las muestras contenían aproximadamente 8 g de
proteína de lactosuero por 100 g de solución. Los testigos incluían
WPC34 sin tratar así como AMP 800 sin tratar (80 por ciento de
proteína; Leprino Co., Denver, Co.). El AMP 800 contenía
aproximadamente el mismo nivel de proteínas que la muestra de la
invención de proteínas de lactosuero sin sabor.
Basada en una evaluación usando un conjunto de
expertos en valoración del gusto, la muestra de proteínas de
lactosuero sin sabor tenía el mejor gusto global, seguida del
testigo de AMP 800, y el WPC34 (sin tratar) tenía los sabores más
pronunciados. Más específicamente, los sabores de lactosa, lechosos
y de animales normalmente asociados con las proteínas de lactosuero
(y detectados en las dos muestras testigo) fueron esencialmente
eliminados en la muestra de la invención.
Se usó la muestra de proteínas de lactosuero sin
sabor preparada en el ejemplo 1 para preparar una bebida con
elevado contenido de proteínas. Se preparó la siguiente formulación:
87,3 por ciento de agua, 7,0 por ciento de proteína de lactosuero
sin sabor, 2,5 por ciento de sal, 2,5 por ciento de azúcar y 0,2
por ciento de sabores de melocotón. Los componentes secos se
combinaron en primer lugar y seguidamente se hidrataron en agua
usando un mezclador de cabezal elevado. Una vez que se completó la
hidratación, se añadió el componente con sabor. Se pudieron añadir
estabilizadores como pectina y carragenano si se deseaba ajustar la
viscosidad del producto final hasta el nivel deseado. Si se deseara,
el azúcar podría ser sustituido con jarabe con elevado contenido de
maíz u otros edulcorantes naturales o artificiales. Basada en la
evaluación del gusto usando un conjunto de expertos de valoración,
la bebida se consideró excelente con respecto a la sensación en el
paladar y sabor globales sin que se detectaran sabores. La bebida
resultante suministra aproximadamente 13 g de proteína de lactosuero
por unidad de servicio de 250 ml.
Este ejemplo ilustra la preparación de proteína
de lactosuero sin sabor a partir de lactosuero dulce. Se obtuvo un
lactosuero dulce clarificado (también conocido como lactosuero de
cuajo o lactosuero de queso) a partir de un procedimiento de
fabricación de queso. El lactosuero dulce contenía aproximadamente
12 por ciento de proteína, aproximadamente 78 por ciento de hidratos
de carbono y aproximadamente 1,1 por ciento de grasa sobre una base
seca (siendo el resto principalmente cenizas). El lactosuero dulce
había sido clarificado usando centrifugación para suprimir grasa,
materias finas de queso y caseínas, reduciendo así
significativamente el ensuciamiento y aumentando las velocidades de
flujo en la etapa posterior de ultrafiltración. Se calentaron
aproximadamente 318 kg del lactosuero dulce a aproximadamente 48,9ºC
en un reactor con encamisado; el pH se ajustó seguidamente a
aproximadamente 7,5 con la adición de NaOH 1 N. El lactosuero
alcalinizado se concentró seguidamente de forma continua usando una
ultrafiltración/diafiltración como en el ejemplo 1, usando una
membrana en espiral UF con un corte de peso molecular de 10.000. La
materia retenida se recirculó y se mantuvo a aproximadamente 5 por
ciento de sólidos. Una vez que los sólidos en el permeado alcanzaron
aproximadamente un 50 por ciento de los sólidos originales en la
materia retenida, el pH se volvió a ajustar a aproximadamente 9
usando NaOH 1 N; el pH se mantuvo a aproximadamente el mismo nivel
durante el resto del procedimiento UF/DA. La diafiltración se
continuó a un nivel constante de sólidos mediante la adición de agua
de ósmosis inversa a la misma velocidad que la separación del
permeado hasta que la relación de sólidos en el permeado a sólidos
en la materia retenida alcanzó aproximadamente 0,1 a aproximadamente
0,15. La materia retenida se concentró hasta aproximadamente 10 por
ciento de sólidos, se recogió, se neutralizó a pH 6,5 usando ácido
cítrico (1 por ciento) y seguidamente se pasteurizó (74ºC) durante
30 segundos. El producto pasteurizado se refrigeró seguidamente
antes de la evaluación. El producto resultante contenía
aproximadamente 68 por ciento de proteína, aproximadamente 16 por
ciento de hidratos de carbono y aproximadamente 6,3 por ciento de
grasa sobre una base seca. El sabor era
insípido sin sabores inconvenientes, que lo hacía ideal para su incorporación en bebidas y otros productos alimenticios.
insípido sin sabores inconvenientes, que lo hacía ideal para su incorporación en bebidas y otros productos alimenticios.
Este ejemplo ilustra la preparación de proteína
de lactosuero sin sabor a partir de lactosuero ácido. El lactosuero
ácido clarificado se concentró hasta aproximadamente 14 por ciento
de sólidos y aproximadamente 50 por ciento de proteína. La
clarificación se llevó a cabo mediante centrifugación como en el
ejemplo 3. El lactosuero ácido concentrado (90,7 kg) se diluyó con
aproximadamente 90,7 kg de agua de ósmosis inversa y seguidamente
se calentó a aproximadamente 48,9ºC en un depósito con encamisado.
El pH de la suspensión (inicialmente de aproximadamente 4,7) se
ajustó a aproximadamente 9 añadiendo lentamente NaOH 1 N. El
lactosuero alcalinizado seguidamente se concentró continuamente
usando ultrafiltración/diafiltración como en el ejemplo 1, usando
una membrana en espiral UF con un corte de pesos moleculares de
10.000. Se añadió agua de ósmosis inversa en la medida necesaria
para mantener los sólidos de aproximadamente 4 a aproximadamente 7
por ciento. El pH se mantuvo a aproximadamente 9 durante el
procedimiento UF/DA. Se continuó la diafiltración a un nivel de
sólidos constante mediante la adición de agua de ósmosis inversa a
la misma velocidad que la supresión de permeado hasta que la
relación de sólidos en el permeado a sólidos en la materia retenida
alcanzó aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,15. La materia
retenida se concentró hasta aproximadamente 14 por ciento de
sólidos, se recogió se neutralizó a pH 6,5 usando ácido cítrico (1
por ciento) y seguidamente se pasteurizó (74ºC durante 30
segundos). El producto pasteurizado se refrigeró seguidamente antes
de la evaluación. El producto resultante contenía aproximadamente
80 por ciento de proteína, aproximadamente 9 por ciento de hidratos
de carbono y aproximadamente 4 por ciento de grasa sobre una basa
seca (el resto era principalmente cenizas). El sabor era insípido
sin sabores inconvenientes, que lo hacía ideal para su incorporación
en bebidas y otros productos alimenticios. Una parte del producto
se secó por aspersión para un uso adicional y evaluación.
Este ejemplo ilustra la preparación de una
bebida de jugo de frutas fuertemente ácida que contenía
aproximadamente 8 g de proteínas por tamaño de servicio único
(aproximadamente 240 ml) derivado del lactosuero ácido sin sabor
secado por aspersión del ejemplo 4. La bebida se preparó usando la
siguiente formulación:
El polvo de lactosuero ácido sin sabor se
hidrató en una parte del agua (a aproximadamente 71ºC). El resto
del agua estaba a aproximadamente 71ºC y el alginato y el jugo de
caña de azúcar evaporado se añadieron con fuerte agitación.
Seguidamente se añadió la mezcla de polvo de lactosuero hidratado,
seguido de los diversos ácidos, concentrados de jugos y los
ingredientes restantes. La mezcla se homogeneizó usando un mezclador
a velocidad elevada durante aproximadamente 5 minutos. La mezcla
resultante, que tenía un buen sabor, tenía un pH de aproximadamente
4,1. Los valores del pH inferiores (por ejemplo, aproximadamente 3,5
a aproximadamente 4) aumentan la estabilidad. Análogamente, los
estabilizadores (por ejemplo, pectina, ácido
poli-glutámico y similares) pueden ser añadidos a
valores relativamente bajos (por ejemplo, aproximadamente 0,3 a
aproximadamente 0,4 por ciento) para aumentar la estabilidad si se
desea.
Este ejemplo ilustra la preparación de una
bebida de chocolate de baja acidez que contiene aproximadamente 8 g
de proteína por tamaño de servicio único (aproximadamente 240 ml)
derivada del lactosuero ácido sin sabor del ejemplo 4. La bebida se
preparó usando la siguiente formulación:
El agua filtrada se dividió en dos partes de
aproximadamente el mismo tamaño. El polvo de lactosuero ácido sin
sabor, aproximadamente 60 por ciento del jugo de caña de azúcar
evaporado, la celulosa microcristalina citrato de potasio y la sal
marina se combinaron previamente y seguidamente se añadieron a la
primera parte de agua con fuerte agitación para formar una primera
suspensión; seguidamente la crema se añadió a la primera
suspensión. El cacao y el resto del jugo de caña de azúcar evaporado
se combinaron previamente a continuación y seguidamente se
añadieron a la segunda parte de agua con fuerte agitación para
formar una segunda suspensión. La segunda suspensión seguidamente
se mezcló con la primera suspensión y seguidamente se homogeneizaron
en un homogeneizador de dos fases (17338/3549 kPa). Después de una
pasteurización a aproximadamente 90,6ºC durante aproximadamente 5 a
aproximadamente 10 segundos, la bebida se selló en recipientes
estables al calor y seguidamente se enfrió a aproximadamente 7,2ºC.
La evaluación de un conjunto de expertos de valoración indicó que el
producto tenía una buena textura al paladar, excelente aroma de
cacao y un sabor de chocolate agradable sin sabores inconvenientes o
un gusto posterior no deseable. El sabor de vainilla se detectaba
aparentemente a una concentración demasiado baja; puede ser deseable
aumentar su nivel.
Este ejemplo ilustra el modo ácido de
funcionamiento para el procedimiento para quitar sabores. Se diluyó
lactosuero ácido concentrado y clarificado (136 kg); WPC 50 como el
usado en el ejemplo 4; pH inicial 4,7) con 45,3 kg de agua
desionizada en un depósito con encamisado con mezcladura de cabezal
elevado. La mezcla se calentó a aproximadamente 48,8ºC haciendo
circular agua caliente a través del encamisado. Seguidamente el pH
se ajustó a 3,2 añadiendo lentamente ácido fosfórico al 10%. La
solución de lactosuero de pH ajustado se dejó equilibrar durante
aproximadamente 10 minutos y seguidamente se concentró continuamente
usando ultrafiltración/diafiltración como en el ejemplo 1, usando
una membrana en espiral UF con un corte de peso molecular de 10.000.
La ultrafiltración/diafiltración continua se llevó a cabo durante
un equivalente de 6 ciclos de lavado, momento en el cual la cantidad
de sólidos en el permeado era próxima a cero. El pH se mantuvo a
aproximadamente 3,2 durante el procedimiento de UF/DA. La materia
retenida se concentró seguidamente hasta un contenido de sólidos de
aproximadamente 12 por ciento. Seguidamente el producto se
pasteurizó por tandas a 73,9ºC durante 5 minutos. El producto
pasteurizado seguidamente se refrigeró antes de la evaluación. El
producto resultante contenía aproximadamente 80 por ciento de
proteína, aproximadamente a aproximadamente 10 por ciento de
hidratos de carbono y aproximadamente 1 a aproximadamente 3 por
ciento de grasa sobre una base seca (siendo el resto principalmente
cenizas). El sabor era insípido sin sabores inconvenientes,
haciéndolo ideal para su incorporación en bebidas y otros productos
alimenticios.
Este ejemplo ilustra la preparación de una
bebida que contiene lactosuero, fuertemente ácida de granos
mezclados usando la proteína de lactosuero sin sabor obtenida en el
ejemplo 7. Se usó la siguiente formulación:
El agua desionizada a 65,6ºC y el suero sin
sabor se mezclaron conjuntamente. Seguidamente se añadieron los
ingredientes restantes en el orden siguiente, con mezcladura:
ingredientes secos (sacarosa, citrato de sodio, mezcla previa de
vitaminas, colorante), concentrados de jugos y sabores. La bebida
resultante se introdujo en botellas de 1 litro esterilizadas. El
producto se precalentó a 76,7ºC en intercambiadores de
precalentamiento y seguidamente se pasteurizó a una temperatura
mínima de 110ºC y un tiempo mínimo de 2 segundos. El producto se
homogeneizó a 76,7ºC, seguidamente se enfrió a aproximadamente 4,4ºC
y se introdujo en botellas individuales.
Una bebida preparada de esta manera sería de
esperar que tuviera las siguientes características nutricionales
por tamaño de servicio único de aproximadamente 258 g; calorías:
150; grasa total: 0 g; colesterol: 0 mg; sodio: 30 mg; hidratos de
carbono totales: 26 g; fibra dietética: 0 g; azúcares: 24 g;
proteína: 10 g; vitamina A: 30%; vitamina C: 30%; calcio 15%;
vitamina E: 30%. Esta bebida se consideraría exenta de grasas exenta
de grasas saturadas y exenta de colesterol así como una excelente
fuente de proteínas y vitaminas A, C y E.
El producto acabado proporcionó una excelente
textura al paladar y era menos astringente que productos similares
preparados con productos de lactosuero a los que no se le había
suprimido el sabor. Como el material de lactosuero sin sabor se
preparó usando el modo ácido de funcionamiento, su pH era próximo al
pH deseado de la bebida final y, por lo tanto, no requirió ser
ajustado de manera que pasara a través de su punto isoeléctrico.
Claims (13)
1. Un método para preparar un material de
proteína de lactosuero sin sabor, comprendiendo dicho método:
(a) preparar una composición acuosa de un
material de proteína de lactosuero que contiene proteínas de
lactosuero solubles y compuestos con sabores, teniendo dicha
composición acuosa una concentración de material de lactosuero en el
intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 por ciento;
(b) ajustar la composición acuosa del apartado
(a) a (1) un pH básico en el intervalo de 8,5 a 12 o (2) un pH
ácido en el intervalo de 2,5 a 4, liberando así los compuestos con
sabores;
(c) hacer pasar la composición acuosa de pH
ajustado del apartado (b) de forma adyacente a una membrana de
ultrafiltración que tiene un corte de peso molecular de
aproximadamente 50.000 daltones, mientras se mantiene el pH en el
mismo intervalo ajustado en la etapa (b), bajo condiciones de
ultrafiltración adecuadas en las que los compuestos con sabores
pasan a través de la membrana, quitando así el sabor del material de
proteína de lactosuero y reteniendo sustancialmente la totalidad de
las proteínas solubles lactosuero; y
(d) recuperar las proteínas de lactosuero
solubles retenidas por la membrana de ultrafiltración para obtener
el material de proteínas de lactosuero sin sabor, en el que una
parte del material de proteína de lactosuero retenido es reciclado
a la membrana y es añadida agua para reponer el agua suprimida con
los compuestos con sabores y el pH de los materiales de lactosuero
es mantenido en el mismo intervalo ajustado en la etapa (b)
mediante la adición de una base o un ácido al material retenido
reciclado o se añade agua durante la etapa (d).
2. El método de la reivindicación 1, en el que
el pH de la composición acuosa se ajusta al pH básico de la etapa
(b).
3. El método de la reivindicación 1, en el que
el pH de la composición acuosa se ajusta al pH ácido de la etapa
(b).
4. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el material de proteína de
lactosuero es al menos un miembro del grupo que consiste en
lactosuero de un procedimiento de fabricación de queso, aislado de
proteínas de lactosuero y concentrado de proteína de lactosuero.
5. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el material de proteínas de
lactosuero es tratado antes de la etapa (c) para suprimir cualquier
material insoluble en agua que pueda estar presente.
6. El método de la reivindicación 5, en el que
el material insoluble en agua que puede estar presente es suprimido
de la composición acuosa de pH ajustado usando al menos una etapa de
centrifugación.
7. El método de la reivindicación 5, en el que
el material insoluble en agua que puede estar presente es suprimido
usando al menos una etapa de clarificación.
8. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que la membrana de ultrafiltración
tiene un corte en el intervalo de aproximadamente 1.000 a
aproximadamente 50.000 daltones.
9. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que la membrana de ultrafiltración
tiene un corte en el intervalo de aproximadamente 10.000 a
aproximadamente 30.000 daltones.
10. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que la ultrafiltración se lleva a cabo
a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 10 a
aproximadamente 60ºC y a una presión adecuada.
11. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que la membrana de ultrafiltración es
una membrana polímera, de cerámica o inorgánica.
12. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que el material de proteínas de
lactosuero sin sabor es adicionalmente tratado para suprimir agua,
para obtener un material sólido de proteínas de lactosuero sin
sabor.
13. El método de la reivindicación 12, en el que
dicho tratamiento es un secado por aspersión.
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