无脂肪乳脂干酪制品的生产方法

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本发明涉及到无脂肪乳酯干酪制品以及它的生产方法。概括地说， 本方法包括将浓缩的脱脂乳源同微晶纤维素混合以及对混合物进行微 流化处理等步骤。在一系列的步骤里，将处理过的混合物同脱脂乳凝 乳和各种树胶混合，从而生产出一种在组织结构、味道和口感方面均 类似于降低了脂肪的或全脂乳脂干酪的无脂肪乳酯干酪制品。\n乳脂干酪是由乳油或乳油和牛奶的混合物制得的、软的、微酸性 凝固的、未固化的干酪。乳酯干酪通常在冷冻条件下贮存，而且乳脂 干酪体是光滑的，类似于黄油。在冷冻温度下，乳脂干酪体及其组织 结构是这样的：乳脂干酪能切成片并能涂开。在制作乳脂干酪时，将 新鲜全脂牛乳和/或脱脂牛乳以及新鲜乳油按预先确定的比例进行混 合，形成一种乳脂干酪混合物。这种乳脂干酪混合物通常含有约10 -14％的乳脂。经处理之后，成品乳脂干酪大约含有33-35％ (重量)的乳酯。\n对乳脂干酪混合物进行巴氏灭菌和均化处理，此后，使其冷却一 通常冷却至17-33℃，然后接种乳酸种菌。可以用粗制凝乳酶 来帮助混合物的凝结。将混合物保持在接种温度下，直到它成熟并形 成凝固物。凝固物的酸度大约为0.6-0.9％(以等量乳酸百分 率计算出来的)。\n当达到所希望的酸度之后，将凝乳与乳清分离，随后进行包装。 一种制作乳脂干酪并将乳脂干酪与凝乳同乳清分离的公知方法包括一 个凝乳的机械分离步骤。这一方法公开在Link的美国专利 US-2,387,276中。根据Link的专利所介绍的方法，当混 合物成熟形成凝固物之后，要将凝固物加热至高温，以便破坏混合物 的粘度。此后，将加热过的混合物在这一高温下离心分离，以便将凝 乳从乳清中分离出来。\n为了提供一种具有乳脂干酪的组织结构、光滑性和感官性能。但 降低了脂肪含量的乳脂干酪型制品，已经有了多种尝试。随着消费者 认识的提高，焦点是降低脂肪和热量消耗。外观和味道类似于全脂、 高热量食品的低热量食品是消费者所渴望的。食品工业的研究人员 已经致力于开发那些富有营养的、可口的、含有显著地降低了热量和 脂肪的成分的量的食品。在乳制品工业领域更是如此，低热量、低脂 肪产品比如脱脂乳、酸奶以及降低了脂肪的冰淇淋等已成功上市。\n在某些乳制品中，比如具有至少约33％的脂肪含量的乳脂干酪， 高脂肪含量被认为是保持理想的乳油状口感和避免粒状结构所必须的， 在以前生产低脂乳脂干酪制品的尝试中，总伴生粒状结构。\n为了开发具有降低了的脂肪含量的仿乳脂干酪产品，已经进行了 很多尝试。这些尝试的例子公开在Lundstedt等人的美国专利US- 2,161,159和Hynes等人的美国专利US-3,929,892 中。但是，用这些专利的方法所生产出的乳脂干酪制品的脂肪量仍然 超过10％。理想的是将脂肪含量降低到大大低于10％。特别是， 更希望提供一种无脂肪的乳脂干酪制品。\n最近，用来制作具有低的热量含量的，乳脂含量很低的、供注意 饮食的消费者食用的仿乳脂干酪制品的方法已经得到了发展。Baker 的美国专利US-4,244,983和US-4,379,175 公开了具有低于5％，特别是低于2％的乳脂含量、且每一份具有约 60卡热量的仿乳脂干酪制品及其生产方法。但是，正如这些专利的 发明人在Baker的美国专利US-4,724,152中所承认的那 样，尽管这些制品的非常低的乳脂含量是理想的，但是，这些制品不 能准确重现全脂乳脂干酪的奶油状和高粘稠的粘性。\nBaker的美国专利US-4,724,152描述了一种用以生 产低脂肪乳脂干酪制品的方法。该方法包括将牛奶、含脂肪载体和无 脂肪干牛奶固体混合，形成一种修饰混合物(dressing mixture)的 步骤。对修饰混合物进行巴氏灭菌和均化处理，然后，在均恒搅拌的 同时将其加热到约63℃-91℃的温度，特别是加热到74℃-88℃的温 度。将一种稳定剂添加到混合物中。此后，在将混合物的温度维持在 66℃-79℃的同时，将软的、未成熟的、发酵过的制干酪凝块比如酪农 干酪或Baker’s制干酪凝块添加到含有稳定剂的修饰混合物中。将混 合物泵进一台均化器中，在这里使混合物在3.4×106-3.4×107帕斯 卡特别是1.0×107-2.1×107帕斯卡的常规高压条件下均化。均化之 后，紧接着将仿乳脂干酪制品在至少4℃的温度下包装进合适的 包装中。\n尽管Baker的US-4,724,152专利提供了一种降低了 脂肪含量即脂肪含量在2-9％(重量)范围内的乳脂干酪制品，然 而，Baker的专利没有提供无脂肪的乳脂干酪制品。\n因此，本发明的主要目的是提供一种具有含脂肪的乳脂干酪所具 有的外观、味道、粘度和组织结构的无脂肪乳脂干酪型制品。\n本发明的另一个目的是提供一种生产这种基本上没有脂肪的仿乳 脂干酪制品的且适合于大规模商业应用的方法。\n本发明的这些目的和其它的目的从下面的详细说明中将变得更明 显。\n图1是在本发明的无脂肪乳脂干酪的生产过程的各个阶段，粘度 和固体的曲线图。\n本发明的生产无脂肪乳脂干酪制品的方法，是将微晶纤维素同浓 缩的脱脂乳源掺混并予以混合，形成一种浆。对该浆进行高压、高剪 切均化处理，以便使浆的成份微流化，从而形成一种具有高粘度的微 网状的微晶纤维素分散体。然后，通过将脱脂乳凝乳添加进微流化的 浆里并添加包括香料、调料、淀粉和树胶等剩余成分的方式制备最终 的乳脂干酪组合物，从而生产出本发明的无脂肪乳脂干酪产品。\n虽然本发明的乳脂干酪产品被称作是无脂肪产品，然而，从实际 角度来看，在常规的工业化乳油分离技术中，要想除去牛乳中的所有 乳脂是不可能的。通常，在用最有效的分离器从牛乳中分离乳油之后， 仍有百分之零点几的乳脂残留在脱脂乳中，即脱脂乳中通常含有约 0.05-0.3％的脂肪。当脱脂乳进一步浓缩时，比如通过制成 滞留物，脱脂乳或者干的酪农干酪凝乳，乳脂的含量会随着浓缩的程 度成比例的增加。因此，本发明的无脂肪乳脂干酪最后的产品中具有 约0.05-1.5％的乳脂。    \n一般来说，根据本发明，要首先提供一个浓缩的脱脂乳源。该浓 缩的脱脂乳最好含有约20-30％的无脂肪牛乳固体。本文所用的 所有百分率均为重量百分率，折干计算，以最终的无脂肪乳脂干酪制 品的重量为基础，所有的温度均为℃，除非另有说明。所说的浓缩 脱脂乳源可以来自各种各样的处理。可以通过蒸发处理、超滤处理提 供一种脱脂乳滞留物和重建干燥后的脱脂乳的办法生产浓缩脱脂乳。\n可以对用来形成浓缩脱脂乳源的脱脂乳进行公知条件的热处理， 以便在干的酪农干酪凝乳的制备期间，使血清蛋白同酪蛋白共同沉淀。 所说的热处理条件公开于Vakaleris的美国专利US-3,039,879中。\n本发明旨在提供一种准确地模仿了具有较高脂肪含量的乳脂干酪 的、具有类似于脂肪的感官特性的无脂肪乳脂干酪型产品，正如将要 更详细地描述的那样，本发明的无脂肪乳脂干酪食品使用了微晶纤维 素，微晶纤维素被分散于浓缩的脱脂乳中及被微流化，从而形成一种 具有特定粘度、粒子大小和微网组织特性的微网状的微晶纤维素脱脂 乳分散体。由水分散体产生的微网状的微晶纤维素在1989年8月18日 提交的申请号为395,800的美国专利申请中有描述，这份专利 申请的技术本文引作参考。\n一般来说，本发明的乳脂干酪制品将含有约2-6％(重量)的 分散了的、多孔的、颗粒状的微网状的微晶纤维素，约10-16％ (重量)的浓缩脱脂乳，约32-42％(重量)的由浓缩脱脂乳提 供的无脂肪的牛乳固体，约32-42％(重量)的脱脂乳凝乳，以 及不足1.5％(重量)的脂肪。\n脱脂乳凝乳比如干的发酵过的酪农干酪凝乳是公知的乳制品，它 是通过给脱脂乳接种种菌并使产物凝结的办法制得的一种沥干的、未 乳化的脱脂乳干酪凝乳。当凝块形成之后，把凝块分割，形成凝乳和 乳清，把乳清排放掉就形成了干的酪农干酪凝乳。干的酪农干酪凝乳 通常同一种乳化混合物混合，形成一种供商业销售的乳化的酪农干酪。 干的酪农干酪凝乳也可以用直接酸化法制得。一般来说，干的酪农干 酪凝乳中含有约15-25％(重量)的无脂肪牛乳固体和约75- 85％(重量)的水。当使用于本发明时，术语“干的酪农干酪凝乳” 或“脱脂乳凝乳”是指一种软的制干酪凝块，比如，具有上述固体和 水分特点的酪农干酪凝乳产品或者Baker’s制干酪凝块产品。\n正如所指明的那样，所说的微网状的微晶纤维素是颗粒状的，而 且，具有这样的粒子大小分布---即基本上所有的(至少约75％ (重量))微网状的微晶纤维素粒子是多孔的，就这一点而言，空隙体 积至少为颗粒体积的25％，最好是至少为颗粒体积的50％。高粘 度水分散体的微网状微晶纤维素粒子被认为是一种微裂解的微晶纤维 素的密切相连的产物，所说微裂解的微晶纤维素在受控制的条件下重 新聚结在一起，形成微晶粒子碎片的稳定的、多孔的粒子形态，所说 粒子碎片能通过结晶结合力，以在接触区相互留下空间的方式连结在 一起的。水分散的、微网状的微晶纤维素粒子当中，至少50％(重 量)的粒子的最大晶边长度处在2-25微米、特别是约5-20微 米的范围内。\n用高度结晶的微晶纤维素制备微网状的纤维素是十分重要的。微 晶纤维素是由木浆通过纤维素纤维的酸解常规制得的，酸解(削弱了混 乱的次晶区。随后的剪切析出了不溶性的、高度结晶的纤维素束。 [Thomas，W.R.，“微晶纤维素(MCC或纤维素凝胶)”，Food Hydrocolloids，第3卷(Ed.，M.Glickman)，P9-42(1986)， CRC Press，Inc.，Boca Raton，Florida；＂Avicel微晶纤维素---产 品说明”，技术通报G-34，FMC公司，食品和药品分公司，费 城，(1985)]纤维素是一种β1-4连接的D葡萄糖单元的线 性聚合物。由于纤维素的线性特性，使得相邻的链能够密切接触以及 许多供在链之间氢键键合用的羟基，纤维素很容易形成分子束，而分子 束又会进一步地相互作用，形成微纤维。尽管在自然界中发现的大多 数纤维素排列在紧密组合的结晶区域，但它们当中夹杂有不太紧密组 合的非晶区，该非晶区称作次晶区。在典型的生产微晶纤维素的例子 中，是利用酸解来破坏次晶区，接着进行的是研磨处理(/高剪切力处 理)，以便打开微晶区。由于它们的高度结晶特性，在使它们分开之 后，微晶纤维素粒子具有很强的再结晶趋势。\n在形成微网状微晶纤维素材料时，据信，通常固体的微晶纤维素 晶粒是经过一个受控制的微裂解和再聚结过程而逐步转化成具有特定 粒子大小分布的多孔的微网状粒子的。\n本发明的微网状的微晶纤维素分散体是通过先形成一种微晶纤维 素的浆的办法生产出来的，所说浆中含有约占悬浮液重量的88-96％ 的浓缩脱脂乳和约4-12％的微晶纤维素，而更理想则是含有约6 -10％的微晶纤维素。浓缩的脱脂乳应当含有约15-30％的无 脂肪牛乳固体。\n使微晶纤维素浆反复通过一个超高压、高剪切区，以便使微晶纤 维素碎裂成最大尺寸尚小于1微米的结晶碎片，而且，在高剪切条件 下，以一个非常小的湍流度使得亚微型结晶碎片重新聚结，从而生产 出具有理想的粒子大小分布的、多孔的微网状的微晶纤维素粒子。所 谓“超高压高剪切区域”是指以至少8.3×107帕斯卡的驱动压降 运行的剪切区域，该压力降被粘滞地耗散转化成热。可以使浆通过超 高压高剪切区一次以上。就这上点而言，对浆进行处理时，理想的是 使浆至少两次通过高剪切区域，最理想的是使浆至少3次通过高剪切 区。\n最好是微晶纤维素浆以每立方厘米的剪切区至少8.5×105 尔格的特定湍流能量消耗率穿过一个具有至少5×108/秒(如1 ×107/秒)的剪切速率的高剪切区而对其进行处理。理想的是， 使所有的微晶纤维素浆连续穿过超高压高速度高剪切碎裂区，以便将 所有经过了一个处理阶段的材料传送到下一个处理阶段。但是，处理 也可以在一个搅拌槽反应器中循环进行，然而，这种处理方式的效率 不高。在伴随着连续的高剪切处理的流通系统中，特定的能量要求 (产品流的每单位通过量的能量消耗率)最好是至少1×108尔格 /克。理想的是，每一次通过高剪切、高粘度区，具有至少4×1011 尔格/磅水分散体的湍流能量消耗率。动力和剪切力被消耗并粘滞 地转化成热和微晶纤维素的碎裂，并且，在分散体穿过超高压微碎裂 区时，由于热传导，分散体的温度至少会升高30℃。\n超高压高剪切区最好具有至少1×107/秒的剪切速率和足以 将悬浮液的温度至少升高30℃的湍流能量消耗率，所说的温升是通 过输入的能量粘滞地耗散成热而实现的。\n正象所指明的那样，可以通过以非常高的驱动压力对微晶纤维素 的浓缩脱脂乳浆或者悬浮液进行强烈的剪切，从而达到微碎裂和微孔 再聚结的办法制备微网状的微晶纤维素分散体。已经用一台Rannie均 化器(A.P.V.Rannie，哥本哈根)以至少8.3×107帕斯卡的入口 压力，特别是至少9.0×107帕斯卡的入口压力取得了显著的效 果，得到了最大尺寸的平均粒子大小在5-15微米范围内的微孔再 聚结的微小碎片，所说Rannie均化器使用了一个在紧密环绕的冲击环 内的刀口均化部件。\n将浓缩的脱脂乳从一个贮存罐中取出来并倒进混合器中。将微晶 纤维素，比如由FMC公司生产的AvicelTM FD-305添加到混 合器中。将浓缩的脱脂乳在混合器中搅拌，形成一种含在脱脂乳内的 微晶纤维素浆。\n然后，将该浆在一台合适的高剪切均化器、比如Rannie均化器内 以至少8.3×107帕斯卡的压力微流化。经过高剪切均化处理之后，脱 脂乳浆的粘度显著地增加。如图1所示，经过常规的低压(1.4×107 帕斯卡)均化处理之后(图中示为阶段3)，粘度仅稍稍有所增加。 而经过高剪切均化之后(阶段4)，粘度提高3个数量级，从而生产 出一种在外观和组织结构方面类似于乳脂干酪凝乳的产品。虽然不希 望被任何的理论束缚，然而，据信在高压下进行的高剪切均化导致了 在脱脂乳的蛋白与剪切均化过程中所产生的微网状的微晶纤维素之间 发生了不可逆转的物理反应。\n在高剪切均化期间，脱脂乳浆的温度升高约11-17℃。当使用一 组三个这样的高剪切均化器时，这种温升可以用来将脱脂乳浆的温度升 高到约71-79℃的范围内。这样能将温度升高到指出的范围内的现象 可以被用来对脱脂乳浆进行巴氏灭菌，无需其它的外部热源。当脱脂乳 浆经过了第3个高剪切均化器之后，将脱脂乳浆转移到一台合适的混 合器比如Pfaudler混合器中，以便同脱脂乳凝乳混合。\n将脱脂乳凝乳如干的酪农干酪凝乳在一台单独的混合器中同水掺 和，以便干的酪农干酪凝乳具有可用泵抽出的流体粘度。以干的酪农 干酪凝乳的重量为基础计算，大约10-20％的水即足以达到这一 目的。然后，将干的酪农干酪凝乳泵进盛有处理过的脱脂乳浆的混合 器中。\n然后将剩余的成分包括淀粉、树胶、盐、颜料、防腐剂、香料、 调料、维生素和矿物质等添加进去。最后加淀粉和树胶。当使用一组 三个高剪切均化器或反复通过一台高剪切均化器时，可在使脱脂乳浆 通过第3台高剪切均化器之前至少将一部分树胶添加到脱脂乳浆中。 当淀粉和树胶加入之后，继续混合约5-10分钟，以便使淀粉胶化。 当然，如果用的是预先胶化过的淀粉，则当加入淀粉之后，保温时间 就可以大大地缩短。然后，将混合物转移进一台具有约6.9×106- 2.1×107帕斯卡压力的低压均化器中，以帮助树胶水合和淀粉水解。\n树胶的加入量约为0.1-2.0％。本方法中所添加的树胶最 好是吨胶和角叉胶的混合物，而且，每种树胶的添加量约为0.05- 1.0％。用于本方法的树胶或树胶组合物，可以从许多大批量供应 的乳制品树胶中的任意一种选择典型实用的树胶是亲水胶体，比如吨 胶、角叉胶、瓜耳树胶、角豆树胶、藻酸及其钠盐和钙盐、阿拉伯树 胶、黄蓍树胶、羧甲基纤维素以及果胶。\n淀粉可以是任何食用淀粉，比如，玉米淀粉、土豆淀粉、大米淀 粉或者木薯淀粉。用于本发明的配方的淀粉最好是改性的木薯淀粉、 天然的或预先胶化的玉米淀粉。淀粉最好是预先胶化的，以便进一步 方便本发明的乳脂干酪的制备，尽管也可以使用天然的未胶化的淀粉。 “改性淀粉”是食品技术领域公知的一个术语。一些改性淀粉公开在 21CFR§172.892中。对于本领域的熟练技术人员来说， “改性淀粉”一词是很容易理解的，改性淀粉适用于本发明。\n本发明的无脂肪乳脂干酪制品一般具有下列指定的用量范围的成 分：\n    成分                                   用量 浓缩脱脂乳(20-30％的\n无脂肪牛乳固体)                            35-60％ 微晶纤维素                                     0.25-4％ 干的酪农干酪凝乳\n(脱脂乳凝乳)                               32-42％\n  淀粉                                     0.5-3％\n  树胶                                     0.5-1.5％ 调料、颜料、香料、防腐剂                       0.5-1.50％ 蛋白质(来自浓缩脱脂\n乳和干的酪农干酪凝乳)                      8-15％ 水                                             适量\n下面的实例进一步说明了本发明的各个特点，但并不象附加的权 利要求所限定的那样要对本发明的范围进行任何意义上的限定。\n                        例1\n准备一种具有30％的无脂肪牛乳固体的脱脂炼乳。将脱脂乳放 进一台混合器中，并同水和微晶纤维素(由FMC公司生产的AvicelTM FD-305)一起混合，形成一种含有8％的微晶纤维素和27.2％ 的无脂肪牛乳固体的浆。将该浆加热至16℃的温度，并通过使其穿过 一组两台Rannie均化器的办法使其微流化，工作条件为：压力9.3× 107帕斯卡，生产速率1095千克/小时。所说浆在1.0×107帕斯卡的压 力条件下进入第一台均化器，每通过一台均化器浆的温度都升高 22℃。当通过第二台均化器后，所得到的浆明显变稠(30,000 厘泊)，并且有类似于煮过的麦片粥的粘性。将增稠了的浆收集进一 个中间槽中，并通过适当调整浆在中间槽中的保留时间的办法将温度 调整到60℃。然后，使浆以1235千克/小时的速度通过第三台Rannie 均化器。在把浆放进第三台Rannie均化器之前，把吨胶以8.5千克 /小时的速率添加进浆中。\n通过以1243千克/小时的速度把变稠了的浆泵进一台Pfaudler 混合器中，并把混有15％水的干的酪农干酪凝乳也加进该混合器与 浆进行混合的办法制备最后的无脂肪乳油干酪配方。将香料、调料、 颜料、防腐剂、玉米糖浆固体、麦芽糖糊精、木薯淀粉和树胶也添加 进去，满足表1所列出的配方。当淀粉和树胶被加进去之后，继续搅 拌5-10分钟。\n                            表1\n       成份                              重量百分比(％)\nAvicel/树胶浆                                44.159\n酪农干酪浆                                   44.700\n玉米糖浆固体(24DE)                           2.000 \n豆油                                         1.000\n改性木薯淀粉                                 0.500\n麦芽糖糊精                                   0.500\n盐                                           0.500\nTiO2                                        0.500\n乳酸                                         0.280\nIota角叉胶                                   0.210\nkappa角叉胶                                  0.210\n调料                                         0.201\n山梨酸                                0.100\n磷酸氢二钠                            0.100\n维生素A棕榈酸酯                       0.040\n                              总计  100.000\n该混合物然后在1.4×107帕斯卡的压力下通过一台Gaulin均化器， 并真空脱气得到无脂乳脂干酪产品。\n所得到的无脂肪乳脂干酪产品在外观上为光滑的乳脂状。在包装和 冷却之后，该产品具有大于30％的乳脂含量的乳脂干酪的外观、味道和 感官性质。