(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 12/01 EP B1 (13) (1) T3 Int.Cl. A23L 1/ (06.01) A23J 1/ (06.01) A23C 9/142 (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Sposób filtracji mleka () Pierwszeństwo: WO PCT/NL08/0004 (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 11/19 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 12/06 (73) Uprawniony z patentu: N.V. Nutricia, Zoetermeer, NL (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 INGMAR HARALD HUISMAN, Delft, NL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Agnieszka Marszałek SULIMA-GRABOWSKA-SIERZPUTOWSKA BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH SP.J. Skr. poczt Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 SGS-48/VAL EP B1 Opis 1 2 DZIEDZINA WYNALAZKU [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy sposobów zwiększania stężenia białka w mleku w skali przemysłowej, w szczególności zwiększania stężenia białka i zmniejszania zawartości składników mineralnych w mleku. TŁO WYNALAZKU [0002] W celu wytwarzania kompozycji odżywczych, korzystnie stosuje się białka mleka w postaci stężonego białka mleka. Stężone białka mleka zwykle wytwarza się stosując procesy ultrafiltracji. Jakość stężonego białka mleka korzystnie polepsza się przez zmniejszenie zawartości fosforu i/lub wapnia. Wysoka zawartość fosforu w żywności może stwarzać problemy u osób podatnych na jego działanie, przykładowo problemy z nerkami lub ze zdrowiem kości. W procesach w skali przemysłowej ważne jest, aby przepływy przenikania były utrzymywane na wysokim poziomie w celu zapewnienia wystarczającej wydajności. Zatem zanieczyszczanie membrany ultrafiltracyjnej jest szczególnie niepożądane. [0003] W EP opisano sposób wytwarzania izolatu białka mleka przez ultrafiltrację pochodnej mleka zawierającej rozpuszczone białka mleka, obejmujący ultrafiltrację niepodgrzanego lub poddanego najwyżej słabej pasteryzacji odtłuszczonego mleka lub roztworu zawierającego mieszaninę odtłuszczonego mleka i serwatkę przy ph w zakresie od 3 do 4, po której następuje diafiltracja retentatu, a następnie podwyższanie ph do wartości zasadniczo w zakresie obojętnym, przy którym to ph prowadzi się dalej ultrafiltrację do uzyskania zawartości substancji stałych w retentacie co najmniej 1%, a w szczególności około %. [0004] St-Gelais i in., J. Dairy Sci. 7, (1992), opisali połączony wpływ temperatury, zakwaszenia i diafiltracji na skład retentatu odtłuszczonego mleka i permeatu w procesie ultrafiltracji. [000] W WO 00/1440 opisano sposób obróbki prawie obojętnej płynnej kompozycji mleka, zawierającej koncentrat białka mleka i mleka z dodaną serwatką, poprzez dobór związku typu alkaliów, nastawienie ph w górę, ogrzewanie, schładzanie, dobór kwasu i nastawienie ph w dół przed ultrafiltracją i, zgodnie z korzystniejszym sposobem, następnie diafiltrowanie kompozycji poddanej obróbce.

3 STRESZCZENIE WYNALAZKU [0006] Niniejsi twórcy opracowali sposób filtrowania mleka, zapewniający białko mleka, które można dogodnie stosować w medycznych produktach odżywczych. Otrzymany produkt w postaci białka mleka zapewnia stosunkowo mały wzrost lepkości przy użyciu w produkcie odżywczym. Niska lepkość jest wysoce pożądana, gdyż zwiększa dostosowanie do upodobań i/lub akceptację konsumenta produktu odżywczego. Ponadto, obok dobrej jakości białka, niniejszy sposób zapewnia pożądane zmniejszenie stężenia wapnia i/lub fosforu, oraz zmniejszone zanieczyszczanie membran ultrafiltracyjnych. [0007] Niniejszy sposób filtracji mleka obejmuje etapy: a. nastawienia ph mleka do wartości w zakresie,9 do 6,3, b. inkubowania mleka otrzymanego w etapie a, c. nastawienia ph mleka otrzymanego w etapie b do wartości w zakresie 6,4 do 7,0, d. poddawania mleka otrzymanego w etapie c etapowi ultrafiltracji. Korzystnie sposób kończy się przez otrzymanie lub odzyskanie retentatu. [0008] Dzięki stosowaniu tego sposobu, w którym zwiększa się ph korzystnie dopiero tuż przed ultrafiltracją, uzyskuje się koncentrat białka mleka o względnie niskiej lepkości; o małej zawartości wapnia i/lub fosforu, ale bez zanieczyszczania membran ultrafiltracyjnych. [0009] Bez zamiaru wiązania się teorią niniejsi twórcy uważają, iż przez poddawanie ultrafiltracji mleka o wyższym ph, które to mleko zostało poddane etapowi inkubacji przy obniżonym ph, sole fosforu, takie jak fosforan wapnia nie ulegają jeszcze przekształceniu, tak że osiąga się zwiększone usuwanie fosforu i/lub wapnia oraz zmniejszone zanieczyszczanie membrany. W tym samym czasie, otrzymuje się białko mleka o charakterystyce indukującej zmniejszoną lepkość. SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU [00] W niniejszym sposobie ultrafiltracji (UF) białka mleka zatęża się przez wywieranie ciśnienia na mleko w celu przetłoczenia wody i składników o małej masie cząsteczkowej (zwłaszcza związków mineralnych i laktozy) przez porowaty filtr membranowy, podczas gdy składniki o większej masie cząsteczkowej (zwłaszcza białko) zostają zatrzymane. Substancja przechodząca przez membranę nosi nazwę permeatu, a substancja nieprzechodząca przez membranę nosi nazwę retentatu. W korzystnej postaci niniejszego sposobu filtracji substancję wyjściową stanowi odtłuszczone mleko, korzystniej odtłuszczone mleko pochodzące od krów. [0011] W szczególności niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania koncentratu białka mleka obejmującego etapy:

4 a. obniżania ph mleka do wartości w zakresie,9 do 6,3; b. inkubowania mleka otrzymanego w etapie a przez 1 - godzin; c. zwiększania ph mleka otrzymanego w etapie b do wartości w zakresie 6,4 do 7,0; d. poddawania mleka otrzymanego w etapie c w ciągu 2 godzin etapowi ultrafiltracji; e. otrzymania retentatu. Nastawianie ph [0012] W niniejszym sposobie, ph mleka zmniejsza się do nieznacznie kwaśnego, tj. do wartości ph w zakresie,9 do 6,3. Istotne jest, aby ph nie zostało zmniejszone do wartości około 3 do 4. Takie niskie ph ma niepożądany wpływ, zwłaszcza w przypadku przetwórstwa mleka w skali przemysłowej. Wartość ph roztworu przekracza punkt izoelektryczny, co może prowadzić do koagulacji białek i niepożądanej modyfikacji struktury białka, co skutkuje zwiększoną lepkością. Korzystnie ph zmniejsza się z użyciem kwasu lub mieszaniny różnych kwasów i/lub ich soli. W jednej postaci ph zmniejsza się co najmniej jednym kwasem wybranym z grupy obejmującej kwas cytrynowy, kwas jabłkowy, kwas mlekowy, kwas octowy, kwas fosforowy, kwas glukonowy, glukono-delta-lakton i/lub kwas chlorowodorowy. Kolejną wadą obniżania ph do niskiej wartości, np. pomiędzy 3 i 4 są względnie duże ilości potrzebnego kwasu i względnie duże ilości wodorotlenków lub soli słabych kwasów potrzebnych do zwiększenia ph do wartości zasadniczo w zakresie obojętnym (jeśli jest to pożądane). W wyniku zastosowania tych sposobów otrzymuje się preparaty białkowe o niepożądanych wysokich poziomach kationów i anionów w końcowym koncentracie białkowym. [0013] Stwierdzono, iż niniejszy zakres wartości ph wynoszący,9 do 6,3, jest optymalny, w szczególności ze względu na to, iż przy ph powyżej około 6,3, wapń i fosfor nie ulegają wystarczającemu rozpuszczeniu, a przy ph poniżej,9 widoczna staje się koagulacja białek, a przy jeszcze niższym ph zachodzi nieodwracalny wzrost lepkości. Inkubacja [0014] W następnym etapie mleko o zmniejszonym ph do około,9 do 6,3 inkubuje się przez około minut do około godzin, korzystnie przez około 1 godziny do około 12 godzin. Mleko można pozostawić w spoczynku lub można nieznacznie poruszać, np. wstrząsać lub mieszać. W jednej postaci inkubację prowadzi się w temperaturze pokojowej. Korzystnie jednak unika się inkubacji w temperaturze, która byłaby odpowiednia dla wzrostu szkodliwych bakterii w mleku, np. korzystnie unika się inkubacji w temperaturze pomiędzy 2 C i 37 C. Zatem inkubację korzystnie prowadzi się w temperaturze poniżej 2 C lub powyżej 37 C. W korzystnej postaci inkubację prowadzi się w temperaturze równej lub wyższej niż około 40 C, albo równej lub wyższej niż około 4 C, albo równej

5 lub wyższej niż około 0 C albo jeszcze wyższej, przykładowo w około C lub około 60 C. Korzystna jest temperatura około 0 C. Zgodnie z jeszcze inną postacią inkubację prowadzi się w temperaturze niższej od temperatury pokojowej, przykładowo równej lub niższej od około C, albo równej lub niższej od około 1 C, albo równej lub niższej od około C. Korzystna jest temperatura równa lub niższa od około 8 C. W związku z powyższym etap inkubacji korzystnie prowadzi się w temperaturze pomiędzy 1 i C lub pomiędzy 40 i 60 C. Zwiększanie ph [001] Po obniżeniu ph i inkubacji, ph zwiększa się do wartości w zakresie 6,4 do 7,0. Korzystnie ph zwiększa się na krótko przed ultrafiltracją. W celu dalszego zmniejszenia zanieczyszczenia membrany ph korzystnie zwiększa się do wartości w zakresie 6,6 do 7,0. Mleko następnie poddaje się etapowi ultrafiltracji, korzystnie w ciągu 2 godzin, korzystniej w ciągu 1 godziny po zwiększeniu ph. Utrzymanie krótkiego czasu pomiędzy zwiększaniem ph i poddawaniem mleka etapowi ultrafiltracji jest pożądane, gdyż powoduje to lepsze usuwanie wapnia i/lub fosforu. W jednej postaci w etapie c ph zwiększa się przez dodanie jednej lub większej liczby substancji wybranych z grupy obejmującej wodę, wodorotlenek sodu, wodorotlenek potasu, cytrynian sodu, cytrynian potasu, węglan sodu, węglan potasu, wodorowęglan sodu i wodorowęglan potasu. Ultrafiltracja [0016] Po zwiększeniu ph mleko poddaje się etapowi ultrafiltracji (UF). Porowaty filtr membranowy użyty w niniejszym etapie UF korzystnie ma punkt odcięcia masy cząsteczkowej wynoszący poniżej 0000 Daltonów, korzystniej pomiędzy 000 i 000 Daltonów, najkorzystniej pomiędzy 00 i 00 Daltonów. W połączeniu z niniejszym zakresem wartości ph zapewnia to optymalny przepływ, optymalne zmniejszenie stężenia wapnia i/lub fosforu, jednocześnie zapewniając wystarczające odzyskiwanie białka. [0017] Jak już wspomniano, w etapie UF zatęża się białka mleka. Korzystnie białka mleka zatęża się na drodze UF według niniejszego wynalazku do stężenia stanowiącego dwu do sześciokrotność stężenia w mleku wyjściowym. [0018] W korzystnej postaci etap UF prowadzi się w temperaturze, która ogranicza wzrost szkodliwych bakterii. W związku z tym etap UF korzystnie prowadzi się w temperaturze pomiędzy 1 i C lub pomiędzy 40 i 60 C. W korzystnej postaci etap inkubacji i etap UF prowadzi się w tej samej temperaturze. [0019] W korzystnej postaci mleko użyte w niniejszym sposobie rozcieńcza się przed ultrafiltracją. Rozcieńczenie będzie poprawiać zmniejszanie poziomów wapnia, fosforu i/lub laktozy. Korzystnie mleko rozcieńcza się z użyciem 1-1% wag. roztworu wodnego,

6 1 2 3 przykładowo w korzystnej postaci wodą, korzystnie wodą wodociągową, przed UF, przy czym % wag. oparty jest na całkowitej masie mleka. Korzystnie mleko, które poddaje się UF zawiera białko w stężeniu pomiędzy 1 g/0 ml i 3,6 g/0 ml. W korzystnej postaci rozcieńczenie zbiega się z etapem c niniejszego sposobu, w którym zwiększa się ph. [00] W jednej postaci etap ultrafiltracji obejmuje etap diafiltracji. Diafiltracja (DF) jest procesem filtracji podobnym do UF. W kontekście niniejszego wynalazku diafiltrację uważa się za konkretny rodzaj ultrafiltracji. W etapie DF do stężonego retentatu dodaje się wodę lub inny rozcieńczalnik z tą samą lub zbliżoną szybkością, z jaką usuwany jest permeat. W związku z tym objętość retentatu może nie zmieniać się znacząco podczas procesu diafiltracji, ale substancje o małej masie cząsteczkowej są stale usuwane ze składników o dużej masie cząsteczkowej w retentacie. Włączenie etapu diafiltracji polepszy usuwanie fosforu, wapnia i/lub laktozy. Dalsze przetwórstwo [0021] W jednej postaci niniejszy sposób obejmuje ponadto jeden lub większą liczbę etapów pasteryzacji, zatężania przez odparowywanie, suszenia rozpryskowego i/lub suszenia bębnowego. [0022] Kompozycja otrzymana niniejszym sposobem, retentat, jest szczególnie odpowiednia do wytwarzania kompozycji odżywczych, korzystanie kompozycji odżywczej o wysokiej zawartości białka, korzystniej do wytwarzania kompozycji zawierających pomiędzy 3 i 12 gramów białka na 0 ml, węglowodany i tłuszcz. Takie kompozycje odżywcze będą cechowały się zaletami związanymi z niską lepkością dzięki zastosowaniu koncentratu białka wytworzonego niniejszym sposobem. [0023] W jednej postaci kompozycja otrzymana niniejszym sposobem, w szczególności retentat, suszy się rozpryskowo. Skład białek [0024] Kompozycja otrzymana niniejszym sposobem, w szczególności retentat, korzystnie zawiera białko mleka w stężeniu pomiędzy 8 g/0 ml i 24 g/0 ml, korzystniej w stężeniu pomiędzy g/0 ml i g/0 ml, najkorzystniej w stężeniu pomiędzy 1 g/0 ml i 17 g/0 ml. Kompozycja otrzymana niniejszym sposobem, w szczególności retentat, korzystnie zawiera mniej niż 1,40 g fosforu na 0 g białka, korzystniej pomiędzy 1,00 i 1, g fosforu na 0 g białka. Kompozycja otrzymana niniejszym sposobem, w szczególności retentat, korzystnie zawiera mniej niż 2, g wapnia na 0 g białka, korzystniej pomiędzy 1, i 2, g wapnia na 0 g białka. Kompozycja otrzymana niniejszym sposobem, w szczególności retentat, korzystnie zawiera pomiędzy i 1 g laktozy na 0 g białka, korzystniej pomiędzy i 13 g laktozy/0 g białka.

7 6 1 2 [002] Lepkość niniejszej kompozycji białek jest mniejsza niż lepkość roztworów kazeinianu lub kazeinianu/serwatki. Korzystnie, lepkość niniejszej kompozycji białek przy stężeniu białek wynoszącym 16, g/0 g wynosi 0 do 0 mpa.s (zmierzona w C i przy 0 s-1). Jak wspomniano wcześniej, niniejsza kompozycja korzystnie zawiera białka w stężeniu pomiędzy 8 g/0 ml i 24 g/0 ml. W celu określenia lepkości niniejszej kompozycji przy 16, grama na litr, niniejszą kompozycję zwykle należy rozcieńczyć lub zatężyć. Rozcieńczenie można dogodnie przeprowadzić z użyciem wody. Zatężenie można dogodnie osiągnąć przez ultrafiltrację. PRZYKŁADY Przykład 1 [0026] Wartość ph partii odtłuszczonego mleka (w 7 C) obniżono do 6,2 przez dodanie mieszaniny kwasu cytrynowego i cytrynianu Na. Otrzymane mleko następnie inkubowano przez jedną godzinę i ogrzano w ciągu jednej godziny do 0 C. Dwie godziny po obniżeniu ph do mleka dodano 1% (wag./wag.) wody wodociągowej o temperaturze 0 C. Spowodowało to wzrost ph do około 6,4. Rozcieńczone odtłuszczone mleko o nastawionym ph zatężono następnie z użyciem zestawu membran do ultrafiltracji o 000 D do stężenia białka 18 g/0 g. Retentat zawierał 1,8 g Ca/0 g białka, 1,3 g P/0 g białka i 12 g laktozy/0 g białka. Po rozcieńczeniu do stężenia białka 16,% wag. lepkość wynosiła 60 mpa.s (zmierzona w C i prędkości ścinania 0 s -1 ). Przykład 2 [0027] Wartość ph partii odtłuszczonego mleka (w 4 C) obniżono do 6,2 przez dodanie mieszaniny kwasu cytrynowego i cytrynianu Na. Otrzymane mleko następnie inkubowano przez osiem godzin. Następnie ph zwiększono do 6,4 przez dodanie KOH. W ciągu minut otrzymane mleko pompowano do układu ultrafiltracji (UF) z membranami o wielkości porów 000 D. Przed układem UF 80% wag. wody zmieszano z mlekiem w linii produkcyjnej i mieszaninę ogrzano do 0 C. W układzie UF mleko zatężono do 16,% wag. białka jednocześnie poddano diafiltracji z 40% wag. wody. Dzięki dodaniu wody wodociągowej ph wzrosło do 6,6 podczas ultrafiltracji i diafiltracji. Koncentrat białka zawierał 2,1 g Ca/0 g białka, 1,3 g P/0 g białka i 12 g laktozy/0 g białka. Lepkość 16,% wag. koncentratu białka wynosiła 70 mpa.s (mierzona w C i przy prędkości ścinania 0 s -1 ).

8 7 Zastrzeżenia patentowe Sposób wytwarzania koncentratu białka mleka obejmujący etapy: a. obniżania ph mleka do wartości w zakresie,9 do 6,3; b. inkubowania mleka otrzymanego w etapie a przez 1 - godzin; c. zwiększania ph mleka otrzymanego w etapie b do wartości w zakresie 6,4 do 7,0; d. poddawania mleka otrzymanego w etapie c w ciągu 2 godzin etapowi ultrafiltracji; e. otrzymania retentatu. 2. Sposób według zastrzeżenia 1, w którym mleko użyte w etapie a jest mlekiem odtłuszczonym. 3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, w którym etap inkubacji b i/lub etap ultrafiltracji d prowadzi się z mlekiem o temperaturze pomiędzy 1 i C lub pomiędzy 40 i 60 C. 4. Sposób według któregokolwiek z zastrzeżeń 1-3, w którym w etapie a ph obniża się co najmniej jednym kwasem wybranym z grupy obejmującej kwas cytrynowy, kwas jabłkowy, kwas mlekowy, kwas octowy, kwas fosforowy, kwas glukonowy, glukono-delta-lakton i/lub kwas chlorowodorowy.. Sposób według któregokolwiek z zastrzeżeń 1-4, w którym w etapie c ph zwiększa się przez dodanie jednej lub większej liczby substancji wybranych z grupy obejmującej wodę, wodorotlenek sodu, wodorotlenek potasu, cytrynian sodu, cytrynian potasu, węglan sodu, węglan potasu, wodorowęglan sodu i wodorowęglan potasu. 6. Sposób według któregokolwiek z zastrzeżeń 1-, w którym mleko rozcieńcza się z użyciem 1-1% wag. wody przed etapem ultrafiltracji d. 7. Sposób według któregokolwiek z zastrzeżeń 1-6, w którym etap ultrafiltracji d obejmuje diafiltrację. 8. Sposób według któregokolwiek z zastrzeżeń 1-7, który obejmuje ponadto jeden lub większą liczbę etapów pasteryzacji, zatężania przez odparowywanie, suszenia rozpryskowego i/lub suszenia bębnowego. 9. Kompozycja zawierająca (i) białko mleka w stężeniu pomiędzy 8 g/0 ml i 24 g/0 ml; (ii) fosfor w stężeniu poniżej 1,40 g fosforu na 0 g białka; (iii) wapń w stężeniu poniżej 2, g wapnia na 0 g białka; (iv) laktozę w stężeniu pomiędzy i 1 g laktozy na 0 g białka; oraz

9 8 (v) o lepkości wynoszącej 0 do 0 mpa.s przy stężeniu białka 16, g/0 ml.. Zastosowanie kompozycji wytworzonej sposobem według któregokolwiek z zastrzeżeń 1-8, do wytwarzania kompozycji odżywczej zawierającej pomiędzy 3-12 gramów białka na 0 ml. Uprawniony: N.V. Nutricia Pełnomocnik: mgr inż. Agnieszka Marszałek Rzecznik patentowy

10 9 DOKUMENTY CYTOWANE W OPISIE Ta lista dokumentów cytowanych przez Zgłaszającego została przyjęta jedynie dla informacji czytającego i nie jest częścią europejskiego opisu patentowego. Została ona utworzona z dużą starannością; Europejski Urząd Patentowy nie ponosi jednak żadnej odpowiedzialności za ewentualne błędy i braki. Dokumenty patentowe cytowane w opisie EP A [0003] WO A [000] Dokumenty niepatentowe cytowane w opisie ST-GELAIS i in. J. Dairy Sci., 1992, tom 7, [0004]