JP5986648B2 - タンパク質飲料を製造する方法および変性ループ装置とシステム - Google Patents

Description

関連出願の説明

本出願は、２０１２年３月２日に出願された、「タンパク質飲料を製造する方法および変性ループ装置とシステム」と題する、米国仮特許出願第６１／６０６０６６号に優先権を主張するものであり、その出願をここに全て引用する。

本開示は、概して、乳タンパク質の含有量が多い飲料、例えば、そのｐＨが、タンパク質の凝集を生じる傾向にあるタンパク質等電範囲にある果汁スムージーの効率的な製造のためのタンパク質変性工程および冷蔵および／または周囲条件流通における酸度の低い熱工程要件を統合する方法および装置に関する。

様々なタイプの飲料または製品が、最終的に消費者に消費されるために異なるタイプの容器内で貯蔵されている。飲料および他の製品は、典型的に、自動充填プロセスにおいて熱可塑性プラスチックまたはガラス製液体容器などの容器内に充填される。その製品は、消費者が期待するそれぞれの品質特性を有する安全な製品を消費者に提供するために、殺菌しなければならないか、または食品安全性および腐敗の懸念がある生きている微生物（その胞子を含む）が存在してはならない。

典型的に、容器には、「低温充填(cold-fill)」プロセス、「周囲条件充填」プロセス、または「高温充填」プロセスにおいて飲料を充填できる。低温充填用途において、飲料製品は、食品安全性および腐敗の懸念ある生きている微生物（その胞子を含む）のいずれをも殺すために特定の時間に亘り高温に加熱され（低温殺菌とも称される）、次いで、概して周囲温度に冷却される。周囲条件充填用途において、飲料製品は、生きている微生物および胞子のいずれをも殺すために特定の時間に亘り高温に加熱され（低温殺菌とも称される）、次いで、概して周囲温度または７０〜１００°Ｆ（約２１〜３８℃）に冷却される。両方の場合、次いで、充填機内で、予め殺菌された容器に冷却された殺菌済み製品が充填され、容器に蓋がされ、出荷の準備がされる。

低温充填または周囲条件充填技法は、果汁スムージー飲料の充填操作に使用できる。このプロセス中、味、テキスチャー、および他の理由のために、タンパク質入り果汁スムージー中のタンパク質を変性することが望ましいであろう。多くのシステムが、熱交換器の伝熱面上でタンパク質を変性するように設計されている。しかしながら、タンパク質の含有量の多い飲料、例えば、３〜８％のホエータンパク質を有する配合物の場合、充填操作の最中に、タンパク質が、変性中に熱交換器を詰まらせるかもしれず、これにより、流路内に変性タンパク質が蓄積するために製品の風味が劣化し、また充填プロセスが遅くなるかもしれない。詳しくは、変性プロセス中に、タンパク質は溶けにくくなり、タンパク質は、熱交換器の管内で沈積物を形成する傾向があり、これにより、熱交換器が詰まり、製品の風味が劣化してしまう。

例示の実施の形態において、タンパク質を含む飲料混合物を形成する工程を含む方法が開示される。この方法は、熱交換器内で飲料を加熱する工程、その飲料を熱交換器の外部にある保持ループに移動させる工程、および飲料が熱交換器内で加熱された後に、熱交換器の詰まりを防ぐために熱交換器の外部で変性が生じるように、ある滞留時間に亘り保持ループ内でタンパク質を変性する工程を有してなる。

別の例示の実施の形態において、飲料を処理するためのシステムが開示される。このシステムは、飲料形成タンク、飲料を加熱するための熱交換器、および飲料中のタンパク質を変性するためにある滞留時間に亘り飲料を保持するように構成された、熱交換器とは別個の第１の保持ループを備えている。

別の例示の実施の形態において、ホエータンパク質を含む飲料混合物を形成する方法が開示される。この方法は、飲料を加熱する工程、加熱された飲料を保持ループに移動させる工程、および飲料が加熱された後に、ある滞留時間に亘りタンパク質を保持ループ内で変性する工程を有してなる。

ここに開示された方法およびシステムの特定の例示の実施の形態の以下の説明の恩恵を前提として、ここに開示された少なくとも特定の実施の形態は、向上した利益を提供するのに適した改善されたまたは代わりの構造を有することが当業者により認識されよう。本開示または本開示の特定の実施の形態のこれらと他の態様、特徴および利点は、以下の図面と共に解釈される例示の実施の形態の以下の説明から、当業者によりさらに理解されるであろう。

本開示を理解するために、ここで、添付図面を参照して、実施例により本開示を説明する。
飲料を調製するための例示のプロセスの流れ図 図１に示された例示のプロセスと併せて使用できるスイングパネルの例示の実施の形態の説明図

本開示は、多くの異なる形態の実施の形態が可能であるが、本開示は、本発明の原理の例示として考えるべきであり、本発明の広い態様を、説明される実施の形態に制限することは意図されていないことを了解の上で、例示の実施の形態が、図面に示されており、ここに詳しく説明される。

例示の実施の形態において、飲料処理システムは、飲料の成分を混合するためのジュースバランスタンク１０２を備えている。第１の原料蓄熱器(regenerator)１０４、第２の原料蓄熱器１０８、ヒータ１１４、第１の滅菌蓄熱器１２２、および第２の滅菌蓄熱器１２８（その全てが、熱交換器または他の加熱装置であって差し支えない）が、処理されている飲料を加熱するために使用される。取り外し可能な管を備えたスイングパネル（以下にさらに詳しく説明されている）は、システムの特定の構成要素を迂回するために、または処理されている飲料のタイプに応じて飲料を送るために、実装することができる。１つの実施の形態において、第１のスイングパネル１０６、第２のスイングパネル１１６、および第３のスイングパネル１２４を使用することができる。第１の保持ループまたは変性保持ループ１１０が、飲料中のタンパク質を変性するために使用される。１つの実施の形態において、この変性導管ループは、１／２インチ（約１．２７ｃｍ）から２０インチ（約５０．８ｃｍ）の直径のステンレス鋼製管を備えている。変性保持ループ１１０から飲料を放出するために、タイミングポンプ１１２を使用することができる。第２の保持ループ１１８および第３の保持ループ１２０は、殺菌目的のために製品を特定の温度に維持するために実装することができ、これもループまたは管の形態であり得る。ホモジナイザ１２６は、飲料を混合し、滑らかにするために使用できる。製品冷却装置１３０は、飲料が処理された後に飲料を冷却するために使用でき、無菌サージタンク１３２は、充填前に飲料を貯蔵するために実装することができる。

例示のスイングパネル２００が図２に示されており、これは、第１のスイングパネル１０６、第２のスイングパネル１１６、および第３のスイングパネル１２４のいずれに実装しても差し支えない。迂回を行うために、スイングパネル２００に取り外し可能なエルボ継ぎ手または管２０２，２０４が設けられている。このスイングパネルには、一般に、４つのポート（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）がある。流体は、ポートＡからポートＢへと、管２０２を通って流動し、次いで、第２の原料蓄熱器１０８、変性保持ループ１１０、第３の保持ループ１２０、およびホモジナイザ１２６などの１つ以上を通過し、次いで、ポートＣから管２０４を通ってポートＤに通過する。ヒータ、保持ループまたはホモジナイザなどのシステムの特定の構成要素を迂回することが望ましい場合、管２０２を、ポートＡおよびＢの上側の一式から管２０２を単に取り外すことができ、ポートＣおよびＤから下側の管２０４を取り外すことができる。次いで、その流体が、第２の原料蓄熱器１０８、変性保持ループ１１０、第３の保持ループ１２０、およびホモジナイザ１２６などの１つ以上を迂回するように、管２０２をポートＡおよびポートＤに接続することができる。これらの管２０２、２０４には、迂回を行うために管２０２、２０４を容易に取り外す能力を与えるための取り外し可能なクランプ２０６を設けることもできる。この構成により、システムは、処理されている飲料のタイプに基づいて、第２の原料蓄熱器１０８、変性保持ループ１１０、第３の保持ループ１２０、およびホモジナイザ１２６などの、システムの特定の構成要素を迂回するように構成することができる。

ここで、タンパク質の含有量が多い飲料またはタンパク質含有飲料を製造する例示の方法を、図１に概略図に関して説明する。タンパク質の含有量が多い飲料は、この概略図の濃い矢印の経路を辿る。この実施の形態において、飲料中のタンパク質は、加熱が行われない第１の保持管すなわち変性保持ループ１１０の内部で変性される。

このプロセスにおいて、最終的な飲料を形成する所望の原料成分を含む飲料内容物が、ジュースバランスタンク１０２内で最初に混合される。この混合物がジュースバランスタンク１０２から出た後、第１の原料蓄熱器１０４が飲料を加熱する。次に、飲料は第１のスイングパネル１０６に入り、これが飲料を、追加の加熱のために第２の原料蓄熱器１０８に、変性のために変性保持ループ１１０に送る。飲料は、第２の原料蓄熱器１０８により加熱されるが、１つの実施の形態において、第２の原料蓄熱器１０８は、飲料を１８０°Ｆから２１０°Ｆ（約８２℃から９９℃）の範囲に加熱することができる。次いで、飲料は原料蓄熱器１０８から出て、変性保持ループ１１０内に保持される。１つの例示の実施の形態において、変性保持ループ１１０内の滞留時間は３０から１８０秒の範囲にある。これにより、飲料中のタンパク質の所望の変性が可能になる。

所望の滞留時間後、タイミングポンプ１１２が、追加の加熱のために飲料をヒータ１１４に移動させる。１つの例示の実施の形態において、飲料はヒータ１１４内で加熱される。次いで、飲料は第２の保持ループ１１８に送られる。次いで、飲料は、第２のスイングパネル１１６に入り、第３の保持ループ１２０に送られる。第２の保持ループ１１８および第３の保持ループ１２０は、殺菌に必要な温度に特定の期間に亘り飲料を保持することによって、飲料の追加の殺菌を行う。また、第２の保持ループ１１８および第３の保持ループ１２０の位置は、飲料が、第２の保持ループ１１８の前に第３の保持ループ１２０に入るように再配置しても差し支えない。次いで、タンパク質の含有量の多い飲料は第１の滅菌蓄熱器に通され、そこで、どのような細菌も殺すためにさらに加熱される。ヒータ１１４、第２の保持ループ１１８、および第３の保持ループ１２０の目的は、特定の製品において懸念のあるほとんどの耐熱性微生物の基準熱死のものより２倍以上大きい等価致死率を有する熱プロセスを提供することである。

次いで、飲料は第３のスイングパネル１２４に入り、これが、タンパク質の含有量の多い飲料をホモジナイザ１２６に送り、このホモジナイザが、タンパク質の含有量の多い飲料をさらに混合して、この飲料製品をより一貫したものとし、一般により滑らかにする。ホモジナイザ１２６は狭い開口（図示せず）を備え、飲料は、飲料を混合するためにこの開口に押し通される。飲料は、残りのどのような細菌も殺すために、第２の滅菌蓄熱器１２８内で再び加熱される。次いで、飲料は冷却装置１３０を通過し、次いで、無菌サージタンク１３２に送られる。最後に、飲料は、充填操作のために充填装置（図示せず）に送られる。

タンパク質を含まない酸度の高い飲料製品に関して、類似の製造プロセスを行うことができるであろう。一般的に言えば、これらのタイプの飲料製品には、変性と追加の混合は必要ない。酸度の高い製品の経路は、薄い矢印により示されている。酸度の高い製品は、一般に、タンパク質の含有量の多い飲料製品と同じ経路を辿る。しかしながら、その製品は、変性する必要のある、またはホモジナイザによりさらに混合する必要のあるタンパク質を含んでいないので、第２の原料蓄熱器１０８、第１の保持ループ（変性ループ１１０）、第３の保持ループ１２０、またはホモジナイザ１２６に入らない。

この製造プロセスの特定の工程は、説明され、図示された順序に行う必要はない。言い換えると、前記システムの様々な構成要素は、製品の所望の性質を達成するために、特定の場合において、再配置することができる。

ここに記載された方法は、乳製品、植物性タンパク質またはそれらの任意の組合せのいずれのものにも使用できると考えられる。特に、ここに記載された方法は、ホエータンパク質または大豆タンパク質およびそれらの組合せに使用できる。

ここに記載された方法は、以前のシステムなどの生産速度を上昇させることができる。例えば、変性のために別個の変性保持ループ１１０を実装すると、無菌注入苛性(Aseptically Injected Caustic)（ＡＩＣ）洗浄手法の間で、タンパク質の含有量の多い飲料を処理するための生産時間が著しく延びることがあり、この間で、熱交換器を含む熱プロセスシステムは、特定の製造期間後に洗浄される。変性保持ループ１１０は、熱交換器上のタンパク質物質の蓄積率を著しく減少させるので、ここに記載された方法を使用して、４０％超の生産性の増加が観察された。熱交換器の表面上に蓄積したタンパク質を除去するためのＡＩＣ手法にかかる休止時間は、典型的に、４０分ほどに及ぶ。ここに記載された方法は、典型的な製造運転中に必要なＡＩＣ手法の数を著しく減らした。その上、以前のシステムは、急激な加熱の結果として熱交換器のタンパク質の詰まりが加速されることを避けるために、より遅い流速で運転している。一方で、ここに記載されたシステムは、４０％速い速度で運転される。

さらに、ここに記載された方法を実施した場合、このシステムにより、より一貫した製品の品質が達成される。さらに、酸度の高い製品または果汁などの非乳性飲料製品の製造のために、ループを迂回することができるので、このシステムに別個のループとして変性ループを実装することにより、製造の融通性が与えられる。

上述した開示および例示の実施の形態の説明の恩恵を前提として、ここに開示された本発明の一般原理と調和して、数多くの変わりと異なる実施の形態が可能であることが当業者には明白であろう。そのような様々な改変および代わりの実施の形態の全ては、本発明の真の範囲および精神に含まれることが当業者に認識されるであろう。付随の特許請求の範囲は、そのような改変および代わりの実施の形態の全てを包含することが意図されている。本開示および以下の特許請求の範囲における単数形の使用は、特定の場合において、その用語が、具体的に１つそしてたった１つを意味することが意図されていることが文脈から明白ではない限り、「少なくとも１つ」を意味する特許における従来の手法に従うことが理解されよう。同様に、「含む」という用語は、制約がなく、追加の項目、特徴、構成要素などを排除するものではない。

１０２ ジュースバランスタンク
１０４ 原料蓄熱器＃１
１０６，１１６，１２４ スイングパネル
１０８ 原料蓄熱器＃２
１１０ 変性保持ループ
１１２ タイミングポンプ
１１４ ヒータ
１１８ 第２の保持ループ
１２０ 第３の保持ループ
１２２ 滅菌蓄熱器＃１
１２６ ホモジナイザ
１２８ 滅菌蓄熱器＃２
１３０ 製品冷蔵装置
１３２ 無菌サージタンク

Claims (16)

1. 飲料中のタンパク質を変性する方法において、
   タンパク質を含む飲料内容物を混合して、飲料を形成する工程、
   熱交換器内で前記飲料を加熱する工程、
   前記飲料を前記熱交換器の外部にある保持ループに移動する工程、および
   前記飲料が前記熱交換器内で加熱された後に、該熱交換器の詰まりを防ぐために該熱交換器の外部で変性が行われるように、ある滞留時間に亘り前記保持ループ内で前記タンパク質を変性する工程、
   を有してなり、
   前記飲料を前記保持ループに移動する前に、該飲料を、１８０°Ｆから２１０°Ｆ（約８２℃から９９℃）の範囲に前記熱交換器内で加熱し、
   前記保持ループ内の前記飲料に追加の加熱が行われないようにする方法。
2. 前記保持ループがステンレス鋼製管である、請求項１記載の方法。
3. 前記保持ループ中の滞留時間が３０から１８０秒間の範囲にある、請求項１または２記載の方法。
4. 前記飲料が、３％から８％のホエータンパク質を含む果汁スムージーを含む、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 前記保持ループが、他の飲料の処理中に迂回されるように構成されている、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 前記飲料を前記熱交換器および前記保持ループに送るために、取り外し可能な管を含むスイングパネルを用いる、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 前記飲料を第２の保持ループおよび第３の保持ループに通過させる、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記飲料をホモジナイザに通過させる、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
9. 飲料混合物中のタンパク質を変性する方法において、
   タンパク質を含む飲料混合物を形成する工程、
   前記飲料混合物を加熱する工程、
   前記飲料混合物を加熱した後、該飲料混合物を保持ループに移動する工程、および
   前記飲料混合物が加熱された後に、ある滞留時間に亘り前記保持ループ内で前記タンパク質を変性する工程、
   を有してなり、
   前記飲料混合物を前記保持ループに移動する前に、該飲料混合物を、１８０°Ｆから２１０°Ｆ（約８２℃から９９℃）の範囲に加熱し、
   前記保持ループ内の前記飲料混合物に追加の加熱が行われないようにする方法。
10. 前記保持ループがステンレス鋼製管である、請求項９記載の方法。
11. 前記保持ループ中の滞留時間が３０から１８０秒間の範囲にある、請求項９または１０記載の方法。
12. 前記飲料混合物が、３％から８％のホエータンパク質を含む果汁スムージーを含む、請求項９から１１いずれか１項記載の方法。
13. 取り外し可能な管を含むスイングパネルが前記飲料混合物を前記保持ループに送る、請求項９から１２いずれか１項記載の方法。
14. 前記飲料混合物を第２の保持ループおよび第３の保持ループに通過させる、請求項９から１３いずれか１項記載の方法。
15. 前記飲料混合物をホモジナイザに通過させる、請求項９から１４いずれか１項記載の方法。
16. 前記タンパク質が、乳製品、植物、およびそれらの組合せから形成されるものである、請求項９から１５いずれか１項記載の方法。

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