分離的雞蛋蛋白質和雞蛋脂類物質及其生產方法

2023-07-13 06:21:11

專利名稱：分離的雞蛋蛋白質和雞蛋脂類物質及其生產方法
技術領域：
在此說明的本發明涉及雞蛋的加工以及尤其是從雞蛋中分離蛋白質和脂肪的過程、以及由分離過程中產生的物質。
背景技術：
雞蛋是人類飲食中最重要的食物之一，並且是蛋白質和脂肪、以及胺基酸和脂肪酸的特殊來源。美國每年估計生產900億枚雞蛋，其中這些雞蛋的四分之三用於人類消費。估計美國每年人均消費250枚雞蛋。人類消費的許多雞蛋被當作食物成份而食用，而不是直接作為烹飪的雞蛋(例如煮的、煎炸的、水煮的，等等)食用。在一些情況下，整個雞蛋被用來作為食物成份，例如作為烘烤應用。然而，通常令人希望的是只使用雞蛋的一部分作為食物成份。例如，蛋黃是一種極好的乳化劑和表面活性劑，並且是蛋黃醬和各種其他食品的一種主要成分。蛋黃大約佔一枚雞蛋的液體重量的三分之一，並且是高脂肪和脂肪酸的。重要的脂溶性維生素(A、D、E和K)發現於蛋黃中，如同不飽和脂肪酸類(例如油酸、亞油酸、棕櫚油酸和亞麻酸)以及飽和脂肪酸(例如棕櫚酸、硬脂酸和肉豆蘧酸)。蛋黃也含有一些蛋白質，典型地在一枚大約50克重的雞蛋內有大約15到20克蛋黃，在蛋黃中有2到3克蛋白質。蛋白(egg white),也被稱為蛋清，因為具有聞蛋白質含量也具有獨特的用途。蛋白在許多產品中使用，例如製作奶油凍和提高食物中的蛋白質含量。蛋白大約佔一枚雞蛋總重量的三分之二，大約90%的重量來自於水。蛋白的剩餘重量主要來自蛋白質，還有各種微量礦物質、維生素、一些脂肪以及葡萄糖。一個典型的大雞蛋可能含有35到40克蛋白，其中大約4到5克是蛋白質。蛋白中最普通的蛋白質是卵清蛋白，佔蛋白質的一半以上。卵傳鐵蛋白和卵類粘蛋白是另外的主要蛋白質，其他蛋白質包括卵球蛋白G2、卵球蛋白G3、卵粘蛋白、溶菌酶、卵抑制劑、卵糖蛋白、黃素蛋白、卵巨球蛋白(ovomacroglbulin)、卵白素和胱氨酸蛋白酶(crystatin)。蛋白不含膳食膽固醇，但是含有少量的其他脂質和脂肪。因此，蛋黃脂肪含量很高，但是蛋白質含量低；而蛋白的蛋白質含量高，但是脂肪含量低。然而，蛋黃含有一些蛋白質，並且蛋白確實含有少量的脂肪。由於蛋白和蛋黃的不同組成和用途，通常令人希望的是將它們互相分離。已經開發了各種系統和方法用於將雞蛋分離成蛋黃和蛋白。從整個雞蛋中分離蛋白和蛋黃可以在自動化的條件下高速進行，並且可以在蛋黃和雞蛋相對較少混合的情況下有效地分離蛋黃和雞蛋。儘管將現有技術用於從蛋白中分離蛋黃，存在著將雞蛋成分進一步分離的需要，包括在蛋黃和蛋白兩者中的成分。這是正確的，因為僅僅將蛋黃從蛋白中物理分離並不總是足以將蛋黃和蛋白的用途最大化。例如，關於蛋黃，可能令人希望的是從蛋黃脂肪中也去除蛋黃蛋白質，至少因為兩個原因首先，在蛋白質含量降低的情況下改善作為乳化劑的蛋黃的傳統用途。其次，蛋白質的去除提供了一種分離的蛋白質物質，這種分離的蛋白質物質在需要高蛋白質物質和需要分離形式的特殊蛋黃蛋白質的情況下的應用具有另外的用途。同樣，關於蛋白，非蛋白物質的去除創造了更高質量的分離蛋白質。並且，將蛋白質分離成不同的大小和類型能夠使專業產品的生產具有顯著的益處。除了與從幾乎純的蛋黃和純的蛋白中分離蛋白質和脂肪相關的益處之外，對於從含有蛋黃和蛋白兩者的混合物中分離蛋白質和脂肪也存在著需要。例如，由於在裂解過程中從蛋白分離蛋黃期間的蛋黃的意外破壞而產生了這樣的混合物。同樣，在裂解期間一些蛋白可以和蛋黃伴隨。這些混合物導致了該分離的蛋黃中蛋白質水平的增加、以及該分離的蛋白中脂肪水平的增加。在營養價值和特定應用(例如產生蛋黃醬)性能方面，分離在混 合物中的主要成分(蛋白質和脂肪)的能力可能具有有意義的優勢。然而由於在雞蛋不是主要供應為人類消費的孵化場(或其他設施)的雞蛋生產，出現了另一個從雞蛋中分離脂肪和蛋白質的方案。例如，來自孵化場的不能孵化的雞蛋(sterile egg)和未孵化的雞蛋並不是供人類消費而生產或使用的。雖然這些來自孵化場的雞蛋典型地不是提供為普通的人類消費的，但是它們作為脂肪和蛋白質的一種來源，仍然具有價值。目前來自孵化場的雞蛋被加工的目的不是將它們分離成蛋黃和蛋白成分，因為它們是在沒有高速破碎器(high speedcracker)和分離器支持的設施中生產的。相反，來自孵化場的雞蛋通常被打碎並且通過一個分離器來去除蛋殼(一個將蛋黃和蛋白質混合的過程)。這種混合的蛋黃和蛋白(被認為對人類消費來說不可食用)典型地被用作組合的添加劑使用，例如用作動物飼料。然而，對於用於從這些不可食用的雞蛋的混合物中有效分離脂肪和蛋白質從而獲得這些蛋白質和脂肪的最大益處的手段存在著需要，這是通過將它們互相分離而最好地實現的。如上所述，分離雞蛋成分的最普遍的手段在將全部蛋黃和蛋白互相分離方面是受限的。這種分離一般使用自動設備，在高速度和高效率下進行。然而，已經嘗試了用於將雞蛋成分進一步分離成更加分離的成分的替代努力。遺憾的是，由於各種原因，這些方法已經被證明有問題，包括因為這些過程效率低、不實用或有其他的缺陷。這樣的努力的一個實例發現於美國專利申請序列號11/971，802 (「802申請」)中，被指定給Biova公司，並且是針對一種通過使用交聯試劑從雞蛋混合物中分離脂質的方法。將該交聯試劑加入一種含有脂質和可溶性蛋白質的雞蛋混合物中，引起脂質交聯以至於能夠將它們從蛋白質中分離出來。適合的交聯試劑包括β環糊精(cyclobetadextran)、二氧化矽、膠體矽物質、煙霧矽膠物質、和合成矽酸鈣水合物。該『802申請』的方法可以包括將雞蛋混合物的PH水平調整到這樣一個pH值，在該PH值下該交聯試劑起作用使得脂質發生交聯。蛋白質隨後從交聯的脂質中分離出來，以提供一種分離的蛋白質。可以通過使雞蛋混合物經過一個或多個具有不同尺寸的膜濾器以分離或進一步分離感興趣的蛋白質群或蛋白質而獲得這些分離的蛋白質。
雖然使用『802申請』的教導來分離源於雞蛋的蛋白質和脂肪或許是有可能的，重大的缺陷與它披露的方法和材料相關。首先，如果這些雞蛋成分將最終被人類消費，包含交聯試劑是有問題的，因為就公眾和監管機構而言，通常反對消費已經摻雜有機試劑例如β環糊精(cyclobetadextran)或摻雜無機物質(例如膠體娃或煙霧娃膠物質)的物質。反對這些交聯試劑的使用的存在的部分原因是這些交聯成分的不合需要的修飾或汙染的可能。雖然天然存在的二氧化矽在自然界分布廣泛，但是它在食品加工中的使用是罕見的，並且即使在該分離的成分中殘餘很少或沒有交聯劑，也會有被消費者反對的風險。其次，交聯試劑的使用必然增加雞蛋混合物的加工費用，兩者都是因為交聯試劑本身的成本、以及與另外的步驟相關的成本，這些另外的步驟是使脂肪交聯、以及在分離這些脂肪和蛋白質之後從這些脂肪(假定這些脂肪打算進一步使用)隨後去除該交聯劑(例如二氧化矽)。因此，不僅一種試劑的使用導致具有交聯劑的雞蛋物質尤其是蛋黃(因為是脂肪被交聯，並且脂肪主要發現於蛋黃中)的可能有問題的改變和/或汙染，而且試劑的使 用增加了雞蛋加工方法的費用和複雜性必須安排一個向雞蛋混合物中加入該試劑的步驟(一個誘導脂肪的交聯的步驟)、以及在將交聯的雞蛋脂肪和雞蛋蛋白質分離之後使該交聯逆轉的步驟(在可能的時候)。在『802申請』中教導的方法的又另一個問題是，這些試劑的使用產生了關於廢棄二氧化矽(或其他交聯劑)的問題，為了這些脂肪的最大用途，必須將廢棄二氧化矽(或其他交聯劑)從這些脂肪中去除，並且該問題會導致所不希望的廢物流的產生，這種廢物流必須被處置，即使它沒有危險。現在，人們越來越強調使用有限資源的並且很少或沒有廢物產生的工藝，而『802申請對於這個目標並不完全令人滿意。因此，對於將雞蛋成分分離成蛋白質和脂肪(或其他的取代物，例如胺基酸)的方法和設備存在著一種需要。這樣的方法和設備應當包括分離蛋黃物質專有的、蛋白物質專有的物質、以及不同水平的蛋黃和蛋白的混合物的能力。優選地，這樣的方法和設備可以是有效率、有成本效益的，沒有所不希望的雞蛋成分的改變(例如因為交聯劑所致的改變)，並且不產生過多的所不希望的廢物流。

發明內容
在此說明的本發明提供了一種用於從包括蛋黃和蛋白兩者的一種雞蛋混合物中分離脂肪和蛋白質、以及從純蛋白中分離成分和從純蛋黃中分離成分的方法。本發明的這些方法和系統允許雞蛋成分的即時分離，不管該分離是否正在雞蛋的僅僅一個部分(例如蛋黃或蛋白)、或蛋黃和蛋白的一種混合物上發生。顯著地，本發明不要求用一種試劑或pH控制來改變脂肪或蛋白質。因此，本發明允許保持雞蛋成分的完整性以避免所不希望的改變，例如一種交聯劑的摻入。同樣，本發明還避免了額外的生產步驟並且不產生與一種交聯試劑相關的新的廢物流。該方法包括獲得一種含有源於雞蛋的脂質和源於雞蛋的蛋白質的雞蛋混合物；以及將該雞蛋混合物微孔過濾以獲得一種分離的蛋白質組合物。本發明的一個示例性實施方式括獲得一種含有蛋黃脂質、蛋黃蛋白質、以及蛋清的雞蛋混合物；並且將該雞蛋混合物微孔過濾以獲得一種分離的蛋白質組合物，該分離的蛋白質組合物包含源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質。
如下文將更加具體地說明，該微孔過濾發生的條件是過濾材料的選擇、以及過濾器配置藉此提供改進的雞蛋成分的分離同時避免過濾材料的汙染。在一個實施方案中，該過濾器結合由一種親水材料構成的中空纖維膜。在示例性實施方案中，該中空纖維膜由聚碸(PS)或聚醚碸(PES)構成。在一個可替代的實施方案中，使用了中空纖維陶瓷材料。在一個可替代的實施方案中使用了一個螺旋卷式膜模塊。形成該螺旋卷式膜模塊的這些膜可以，例如，由聚偏二氟乙烯(PVDF)形成。優選地該螺旋卷式膜模塊包括在薄膜層之間的間隔區。適當的間隔通常大於30密耳，更通常地大於45密耳，並且在一些實施方式中大於60密耳。在一個具體的實施方案中描述了一種從雞蛋混合物中分離蛋白質和脂質的方法，並且該方法包括獲得一種含有蛋黃脂質和蛋黃蛋白質的雞蛋混合物；以及將該雞蛋混合物微孔過濾以從該蛋黃蛋白質中分離該蛋黃脂質。從雞蛋混合物中分離蛋白質的方法可以包括以下步驟獲得一種包含蛋黃和蛋清的雞蛋混合物；保持該蛋黃和蛋清的PH在雞蛋pH 的自然範圍之內；並且將該雞蛋混合物微孔過濾以獲得一種含有源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質的的分離的蛋白質組合物。以這種方式，獲得了勝過現有技術方法的蛋白質回收，因為源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質兩者都被分離並且獲得。同時，剩餘的蛋黃通過蛋白質的去除而被改良，這對於蛋黃脂肪是所希望的情況下的應用(例如乳化劑)通常不會有主要的功能益處。在某些實施方式中，該方法包括獲得一種包含蛋黃和蛋清的雞蛋混合物以及保持這些脂質處於一種基本上未交聯的形式。將該雞蛋混合物微孔過濾以獲得一種含有源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質的分離的蛋白質組合物。按重量計該雞蛋混合物最初包含大約40%至70%之間的蛋白質以及大約15%至45%之間的脂肪。該蛋白質與脂肪組合物中的變化的發生取決於該雞蛋物質的來源。含高蛋白的來源，例如來自蛋殼的旋壓(sp inningof egg shell),將具有高蛋白質；然而那些具有更多基於蛋黃的物質,例如來自孵化場的整個雞蛋，將具有相對較高的脂肪水平和相對較低的蛋白質水平。本發明進一步針對一種從蛋黃和/或蛋清中獲得的蛋粉。在一個示例實施中該蛋粉包括按重量計至少大約60%的蛋白質；以及按重量計低於大約2%的脂肪；其中其中至少一部分蛋白質是通過將蛋黃脂質和蛋黃蛋白質的混合物過濾而得到的。可以進一步產生一種高凝膠強度蛋粉，該蛋粉包括按重量計至少大約60%的蛋白質；按重量計不超過大約1%的脂肪；以及一種至少為400的凝膠強度，其中至少一部分蛋白質是通過將蛋黃脂質和蛋黃蛋白質的混合物過濾而得到的。在一些實施方式中，提出了較高水平的蛋白質，包括按重量計至少70%的蛋白質，按重量計至少75%的蛋白質，按重量計至少80%的蛋白質，按重量計至少85%的蛋白質，或按重量計至少90%的蛋白質。同樣，在一些實施方式中，也可能的是具有非常低的重量百分比的脂肪，包括在一些實施方式中按重量計低於O. 5%的脂肪。本發明的方法和裝置可以用於分離可食用和不可食用雞蛋兩者的成分，其中不可食用雞蛋包括(例如)未受精的或未孵化的孵化場雞蛋。如上所論述的，本發明的方法包括一個將雞蛋混合物微孔過濾的步驟，其中該微孔過濾步驟包括泵送該雞蛋混合物通過一個過濾器(任選地一個中空纖維過濾器)。該中空纖維過濾器將通常具有小於O. 20微米的孔徑，並且更通常地小於O. 10微米。該過濾器的孔徑典型地大於O. 02微米。適合該過濾器的孔徑包括大約O. 05微米、以及O. 04至O. 08微米。通常在低壓下在該過濾器中加工該雞蛋混合物。在一個實施方式中，在低於大約30PSI的壓力下加工該雞蛋混合物。任選地在一些實施方式中，該壓力可以低於20PSI。可以使用高PSI，但是可能導致該濾膜的過早汙染並且在一些情況下還導致該膜的破裂。因此，在一些實施方式中，低於40PSI、低於50PSI以及低於100PSI的壓力是有益的，但是通常較低的壓力是所希望的。10至30PSI的壓力範圍可能是特別有益的。通量率典型地在一個大約40至80毫升每分鐘每平方英尺膜的範圍內，當進入物質是大約10%的固體時，滲透物是(例如)從3%到5%的固體。本發明還提供了蛋粉，一種高凝膠強度蛋粉，其中該蛋粉包括陰性/25g(neg/25g)沙門氏菌；按乾重計至少大約65%的蛋白質；以及按乾重計不多於大約1%的脂肪。蛋粉可以由可食用的或不可食用的雞蛋生產。可以獲得更高的蛋白質水平，包括按乾重計70%至 85%的蛋白質水平。蛋粉可以具有大於300克每平方釐米的高凝膠強度，更通常的是大於400克每平方釐米，並且令人希望的是500或更多克每平方釐米。本概述是本申請的一些教導的綜述並且不旨在是本主題的排他的或窮盡的處理。在詳細說明和所附的權利要求中可以找到另外的細節。在閱讀並理解以下詳細說明並且查看附圖(形成詳細說明的一部分)後，其他方面對於本領域的技術人員而言將是清楚的，這些附圖的每一個不應被理解為限制性的意義。本發明的範圍由所附的權利要求書以及它們的合法等效物所限定。


現在通過回顧以下附圖來理解本發明圖I是根據本發明的實施方式構建和安排的在此描述的一個雞蛋分離方法的流程圖。圖2是根據本發明的實施方式構建和安排的用於打蛋操作的(例如用來自孵化場的雞蛋)、在此描述的一個雞蛋分離方法的示意圖。雖然本發明的不同的修改和可替代的形式是容易的，已經通過舉例和附圖展示了其細節，並且將詳細說明。然而，應當理解的是，本發明並不限於所述的特定實施方案。相反，本發明涵蓋落在本發明的精神和範圍之內的修改、等效方案以及替代方案。
具體實施例方式全部雞蛋組分通常包括蛋殼、兩層蛋殼膜、以及蛋白和蛋黃。蛋白佔雞雞蛋混合物液體重量的大約三分之二，而蛋黃佔剩餘的大約三分之一。蛋白和蛋黃都含有營養上有價值的組分，如蛋白質與脂肪(也稱為脂質)。不同的雞蛋組分賦予雞蛋不同的「功能特性」。術語「功能特性」是指雞蛋的這些特性，包括但不限於凝固、發泡、乳化以及營養貢獻(nutritional contribution)。蛋白(蛋清)的主要組分包括水(按重量計大約90%)以及多種固體(按重量計大約10%)如蛋白質、痕量礦物質、脂肪物質(低於O. 4%)、維生素以及葡萄糖，其中蛋白質佔這些固體的大部分。事實上，蛋白包含大約40種不同的蛋白質。蛋清中的主要蛋白質包括卵白蛋白、卵傳鐵蛋白、卵類粘蛋白、球蛋白、溶菌酶、卵粘蛋白以及卵白素。所述蛋黃包括蛋白質、脂肪、水、維生素、礦物質以及其他微量元素。如在此使用的，術語「脂肪」是指脂質。蛋黃中最普遍的脂質包括不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸、棕櫚油酸以及亞麻酸)和飽和脂肪酸(棕櫚酸、硬脂酸以及肉豆蘧酸)。蛋黃還是卵磷脂(一種普通的乳化劑)以及多種蛋白質的來源，包括但不限於免疫球蛋白如IgY和/或卵傳鐵蛋白(Ovatransferin)0這些不同的雞蛋組分的每一種在許多工業中具有實用性。然而，雖然認識到雞蛋含有很多有價值的組分，關於以有效且有成本效益的方式回收和/或分離此類組分仍然存在問題。用於人類消費的商業生產的雞蛋通常起源於下蛋操作，在此情況下產生和收集未 受精雞蛋。收集之後，將這些雞蛋轉移到一個加工設施上並且進行清洗，將它們按照可食用或不可食用進行分級。然後將符合可食用等級的雞蛋的類別分級為AA、A或B。基於USDA或其他政府法規，標記為不可食用的雞蛋不適用於人類消費。大約98%至99%的雞蛋符合AA、A或B的等級類別。剩餘的1%或2%被認為是不可食用的(S卩，不適合於人類消費)。一個雞蛋被認為是不可食用的主要原因是該雞蛋是畸形的或包含離散的血斑。否則的話，該產品對於人類消費總體上是安全的。將這些雞蛋初步劃分為可食用的或不可食用的等級之後，可以使用打蛋機將這些可食用雞蛋的蛋殼打破。然後將整個雞蛋(蛋黃和蛋白)混合物進行過濾，從而將蛋黃從蛋白中分離出(蛋黃保留，而蛋白通過該過濾器)。一旦將蛋黃從蛋白中分離出，常常可以進行蛋白和/或蛋黃的另外的加工。來自可食用雞蛋的破碎的殼典型地經由一個離心機系統進行旋轉，從而提取出粘附在破碎的蛋殼上的蛋白。該提取出的蛋白也被認為是不可食用的(例如，不可用於人類消費)。可以將這些破碎的蛋殼進行乾燥並且碾成粉，從而用作動物飼料以及在其他用途中的其他產品中的成分。雞蛋的另一個來源是來自打算生產小雞的孵化場。來自孵化場的一些雞蛋不孵化，這通常是因為它們是未受精的、未孵化的或未孵化至完全發育。通常將這些雞蛋作為不可食用雞蛋進行處理-通過選擇(如在未孵化的雞蛋中)或由於監管要求(例如像，未孵化至完全發育的雞蛋)。典型地，將孵化場的雞蛋在一個藉此將它們破碎的方法中進行加工而不進行蛋黃與蛋白的分離，並且將它們作為蛋黃與蛋白的組合進行加工。因此,不可食用的雞蛋產品存在三種主要的來源用於生產可食用的但是被劃分為不可食用等級的雞蛋，從蛋殼上收集的雞蛋組分以及源於孵化場的雞蛋。還存在其他的來源，如從食物加工機上返回的雞蛋(如，由於超過保鮮期)、在破碎操作過程中錯過了平底鍋的雞蛋、或者以別的方式被USDA或其他監管機構視為工業級的(或不可食用的)雞蛋。這些不可食用的雞蛋以及雞蛋組分的混合物經常被用於動物飼料產品中。動物飼料產品的實例包括但不限於「溼的」寵物食品如罐裝狗糧或貓糧、乾燥寵物食品以及斷奶仔豬飼料。雖然不可食用的雞蛋混合物的這些用途是所希望的，但目前的產品具有較低的價值，這是因為它們沒有以一種優化用途與性能的方式進行改良或加工。因此，對於不可食用的雞蛋混合物的改進加工存在著需要。這種改進加工還具有對可食用雞蛋混合物進行改進加工的可倉泛。顯著地，本發明不需要用試劑或pH控制來改變這些脂肪或蛋白質。因此，本發明允許這些雞蛋成分的完整性得以保持，從而避免所不希望的改變，如交聯劑的摻入。這樣，本發明還避免了額外的生產步驟並且不產生新的與交聯劑的使用相關的廢物流。該方法包括獲得一種雞蛋混合物，該雞蛋混合物包括源於雞蛋的脂質以及源於雞蛋的蛋白質；並且將該雞蛋混合物微孔過濾，從而獲得分離的蛋白質組合物。本發明的一個示例性實施方式包括獲得一種雞蛋混合物，該雞蛋混合物包括蛋黃脂質、蛋黃蛋白質以及蛋清；並且將包含蛋黃脂質、蛋黃蛋白質以及蛋清的該雞蛋混合物微孔過濾，從而獲得一種包含源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質的分離的蛋白質組合物。如下文將更加具體地說明，該微孔過濾發生的條件是過濾材料的選擇、以及過濾器配置藉此提供改進的雞蛋成分的分離同時避免過濾材料的汙染。在一個實施方案中，該過濾器結合由一種親水材料構成的中空纖維膜。在示例性實施方案中，該中空纖維膜由聚碸(PS)或聚醚碸(PES)構成。在一個可替代的實施方案中，使用了一種螺旋卷式膜模塊。 形成該螺旋卷式膜模塊的這些膜可以是，例如，由聚偏二氟乙烯(PVDF)形成的。優選地，這些螺旋卷式膜模塊包括在多個膜層之間的間隔區。適當的間隔通常大於30密耳，更通常地是大於45密耳，並且在一些實施方式中大於60密耳。然而，配置的該膜模塊應當基本上允許蛋白質通過而避免較大的脂質的通過。確切地說，該膜應當被選擇為使得基本上限制來自該雞蛋混合物的脂質的通過，而允許來自該雞蛋混合物的蛋白質的通過。通常，該膜應當具有小於O. 5微米的孔徑，更典型地小於
O.4微米，並且一般小於O. 3微米。應當理解的是，在一些實施方式中，該孔徑將小於O. 2微米。任選地，該孔徑小於O. I微米。在一些實施方式中，所希望的孔徑範圍是O. I微米至
O.2微米，同樣地在一些實施方式中，孔徑範圍是O. 05微米至O. 3微米。在一些實施方式中，該PVDF被選擇為具有800，000道爾頓的標稱截留分子量，在其他實施方式中，該PVDF被選擇為具有大於700，000道爾頓、大於600，000道爾頓或者大於500，000道爾頓的標稱截留分子量。在其他實施方式中，該PVDF被選擇為以便具有大於800，000道爾頓、大於900，000道爾頓或者大於1，000，000道爾頓的標稱截留分子量。該PVDF可以被選擇以便具有小於900，000道爾頓、小於800，000道爾頓、小於700，000道爾頓、小於600，000道爾頓以及小於500，000道爾頓的標稱截留分子量。典型地，該PVDF將具有從600，000道爾頓至1，000, 000道爾頓或從700，000道爾頓至900，000道爾頓的標稱截留分子量。適合的膜包括由位於加利福尼亞州瓦卡維爾的施耐德過濾公司(SnyderFiltration)生產的超濾膜,包含括O. 2微米以及O. I微米的PVDF過濾器。在此所述的發明提供了一種用於加工含有蛋黃和蛋清的雞蛋混合物、或者僅蛋黃或蛋清的方法，以分離蛋白質和脂肪。如在此使用的，術語蛋白質是指由胺基酸(多肽)組成的有機化合物，包括但不限於蛋白質如免疫球蛋白，例如，IgY。如在此使用的，術語「脂肪」可以與「脂質」可互換地使用並且是指不溶於水的組分如脂肪酸、類固醇(如膽固醇)、糖脂類、脂蛋白以及磷脂。在一個實施方案中，本發明涉及一種可食用的或不可食用的雞蛋混合物的加工。在一個更具體的實施方案中，本發明提供了一種對可食用的或不可食用的雞蛋混合物進行加工從而獲得雞蛋蛋白質粉(基於其來源的雞蛋是可食用的或不可食用的，將是可食用的或不可食用的)的方法。在一個具體的實施方案中，該雞蛋混合物包含按重量計大約40%-70%之間的蛋白質以及大約15%-45%之間的脂肪。典型地，這種混合物將具有以一定程度混雜的脂肪和蛋白質，但實際上該混合物不是均質化的。的確，通常希望將蛋黃和蛋白的組分保持一定的分離，並且因此較低水平的混合可能是令人希望的。雖然將均質化的雞蛋產品用於本發明經常是不太理想的，有可能使用包含一些均質化的雞蛋材料的雞蛋組合物。例如，最初是可食用的、但是由於延長的貯藏期已經過期的均質化的雞蛋可以被認為是不可食用的並且可以使用本發明的方法和裝置進行加工。該方法包括一個將該雞蛋混合物微孔過濾的步驟，其中該微孔過濾的步驟包括泵送該雞蛋混合物通過一個過濾器(任選地一個中空纖維濾器)。該中空纖維濾器通常具有小於O. 20微米的孔徑，並且更通常地小於O. 10微米。該過濾器的孔徑典型地大於O. 02微米。適合該過濾器的孔徑包括大約O. 05微米、以及O. 04至O. 08微米。通常在低壓下在過濾器60中加工該雞蛋混合物。在一個實施方式中，在低於大約30PSI的壓力下加工該雞蛋混合物。任選地在一些實施方式中，該壓力可以低於20PSI。 可以使用更高的壓力，但是可能導致該濾膜的過早汙染。因此，在一些實施方式中，低於40PSI、低於50PSI以及低於100PSI的壓力是有益的，但是通常較低的壓力是所希望的。如以上所指出的，在一些實施方式中使用一種PVDF螺旋卷式膜濾器來加工該雞蛋混合物。在這樣的實施方式中，可以使用多個過濾模塊。在一些示例性的實施方式中，將該雞蛋混合物在壓力大約IOpsi的基線壓力加上串聯在該系統中的每個膜模塊IOpsi至15psi (通常每個膜大約13psi)的壓力下進行加工。例如，具有兩個膜模塊的一個系統可以具有一個36psi的入口壓力和一個IOpsi的出口壓力。當使用中空纖維膜時，所希望的通量率可以處於大約40至80毫升每分鐘每平方英尺的範圍內，其中當進入物質是大約10%的固體時，滲透物是從3%到5%的固體。在一個實施方案中，將該過濾器結合由親水材料構成的中空纖維膜。該中空纖維膜可以是由例如，聚碸(PS)或聚醚碸(PES)構成的。在一個可替代的實施方案中，使用了一種螺旋卷式膜模塊，並且具有大於4升每小時每平方膜介質的通量率。優選地，甚至可以達到更高的通量率，如，大於6升每小時每平方米的膜的通量率。形成該螺旋卷式膜模塊的這些膜可以是，例如，由聚偏二氟乙烯(PVDF)形成。優選地，這些螺旋卷式膜模塊包括在多個膜層之間的間隔區。適合的間隔通常大於30密耳，更通常地是大於45密耳，並且在一些實施方式中大於60密耳。螺旋式模塊可能是易受汙染的，並且因此通常所希望的是設計並操作利用原位清洗(CIP)工藝的系統，使得這些膜可以被清洗而無需關閉整個系統或停止該分離過程。這樣的清洗通常每24小時(在一些實施方式中，少於每16小時,並且在某些實施方式中，大約每8小時)的時間內發生一次以上。本發明還提供了一種獲自不可食用的雞蛋的非食品級的雞蛋粉以及一種高凝膠強度的不可食用的雞蛋粉，其中該雞蛋粉包含小於陰性/25g的沙門氏菌；按重量計至少大約65%的蛋白質；以及按重量計不高於大約1%的脂肪。該高凝膠強度的不可食用的雞蛋粉可以具有大於300克每平方釐米，更通常地大於400克每平方釐米，並且令人希望地500克每平方釐米或更高的高凝膠強度。
現在參考附圖，圖I描繪了一種雞蛋加工方法的示例性流程圖。雞蛋20從雞蛋倉(未顯示)收集。將雞蛋20分成可食用的雞蛋22和不可食用的雞蛋24。然後將可食用的雞蛋22打破並且傳送可食用的蛋清26和可食用的蛋黃28用於進一步加工，從而用於人類消費。乾燥的可食用的蛋清26不含蛋黃蛋白質並且含有按重量計大約O. 4%的脂肪。該可食用的蛋黃28含有按重量計大約30%的蛋白質以及按重量計大約60%的脂肪。將具有殘留的蛋清附著其上的蛋殼30向下傳送至一個分開的加工線，然後在該加工線上將它們進行離心，從而將這些殼32與殘留的蛋清分離，這些蛋清現在被分類為不可食用的蛋清34。同樣將這些不可食用的雞蛋24打破並且對殼36進行加工。將來自這些不可食用 的雞蛋24的蛋白與蛋黃38與提取自這些殼的不可食用的蛋清34進行混合，從而形成一種不可食用的雞蛋混合物40。不可食用的雞蛋混合物40是一種生的並且未加工的液體混合物，該液體混合物含有蛋黃(包含蛋黃脂肪與蛋白質)以及蛋白(以及相關的蛋白質)。該不可食用的雞蛋混合物通常包含按乾重計大約40%-70%之間的蛋白質以及按乾重計大約40%-15%之間的脂肪。典型地，將不可食用的雞蛋混合物40保持在低於近50° F的溫度，並且在高於大約5. 75至7. 00,或者任選地從4. O至8. O的pH。經常，將焦糖著色劑加入雞蛋混合物40中，以便於將該混合物鑑別為不可食用的。這樣，將不可食用的雞蛋混合物40保持在其中的容器43可以包括一個攪拌器或攪棒，以便混合該液體雞蛋混合物。圖2提供了用於從根據本發明的一種雞蛋混合物中分離蛋白質和脂肪的加工過程的示意圖，該雞蛋混合物來自實例的打蛋操作(如，未孵化的來自孵化場的雞蛋)。根據在圖2中所示的加工過程，首先將雞蛋50打破並且去除雞蛋液體(B卩，蛋黃和蛋白)。如在上文指出的，這些雞蛋典型地是不可食用的雞蛋，但是可任選地是可食用的雞蛋。將具有殘留的蛋清附著其上的這些殼運送至一個蛋殼離心機52處，在此使用離心力來將殘留的雞蛋液體與這些殼顆粒物分離。可以收集、加工並銷售這些加工過的殼顆粒物，例如，用於作為一種鈣補充的用途。可以將該提取的殘留的雞蛋液體引流進入一個收集桶中並進行銷售(例如，用作動物飼料)、貯存或經受進一步加工。在一個實施方案中，將該雞蛋液體從該殼離心機中去除並且通過水力旋流器54，從而去除懸浮的鈣。將該雞蛋液體材料收集到一個罐56中。可以使用一個泵，例如，一個離心泵58泵送該雞蛋液體材料通過一個微孔濾膜60。該方法進一步包括一個將該雞蛋混合物微孔過濾的步驟，其中該微孔過濾的步驟包括泵送該雞蛋混合物通過一個過濾器(任選地一個中空纖維濾器)。壓力、通量(即，跨膜表面的液體的切向流)以及膜孔徑可以顯著地影響過濾器性能。該中空纖維濾器通常具有小於O. 20微米的孔徑，並且更通常小於O. 10微米。該過濾器的孔徑典型地大於O. 02微米。適合於該過濾器的孔徑包括大約O. 05微米、以及O. 04微米至O. 08微米。通常在低壓下加工該雞蛋混合物。在一個實施方式中，在小於大約30PSI的壓力下加工該雞蛋混合物。任選地，在一些實施方式中，該壓力可以小於20PSI。可以使用更高的PSI，但是可能會導致濾膜的過早汙染。因此，在一些實施方式中，小於40PSI、小於50PSI以及小於100PSI的壓力是有用的。所希望的通量率處於大約40至80毫升每分鐘每平方英尺的範圍內，其中當進入物質是大約10%的固體時，滲透物是從3%到5%的固體。
如以上所指出的，在一些實施方式中，使用一種PVDF螺旋卷式膜濾器來加工該雞蛋混合物。在這樣的實施方式中，可以使用多個過濾模塊(雖然在一些實施方式中，可以使用單個膜模塊)。在一些示例性實施方式中，將該雞蛋混合物在壓力大約IOpsi的基線壓力加上串聯在該系統中的每個膜模塊IOpsi至15psi (通常每個膜大約13psi)的壓力下進行加工。例如，具有兩個膜模塊的一個系統可以具有一個36psi的入口壓力和一個IOpsi的出口壓力。可以在不同的溫度下加工該雞蛋混合物，其中用65至70華氏度數以及60至75華氏度數。可替代地，可以使用其他的溫度範圍。我們認為相對低的壓力可以減少被迫進入該濾膜的孔隙中的脂肪的量。當該低壓與相對高的跨膜表面的流體的切向速度結合時，脂肪(滲餘物)被迫流動越過該膜，同時允許蛋白質(滲透物)通過膜孔隙。這樣，沉積在該過濾器上的脂肪的量顯著地減少了並且性能增強了。為了進一步減少沉積在該膜上並且汙染該膜的脂肪的量，可以使用一種親水材料如聚碸(PS)或聚酯碸(PES)來構建該中空纖維膜。聚偏二氟乙烯(PVDF)是另一種適合於在本發明的方法中使用的材料，並且典型地形成為螺旋卷式膜模塊。·可以將含有蛋白質的該液體滲透物收集在一個第二分批罐62中，並且可以任選地將包含脂肪、殘留的蛋白質以及其他固體(如細菌)的滲餘物返回到該第一分批罐中。如果希望的話，可以將水加到該第一分批罐56中並且可以再次泵送該滲餘物液體通過中空纖維濾器膜60，從而提高產率。在一些實施方式中，可以重複該過程直到大約95%的蛋白質已經被回收(即，已經滲透過該過濾器)，並且在其他實施方式中，高達大約85%。該回收率，也被稱為產率，通常大於60%。如果希望的話，還可以分開地將磷脂(如磷脂醯膽鹼)從含有脂肪的滲餘物中提取出。來自該第二分批罐62的液體蛋白質溶液(滲透物)可以被進一步分離，例如，通過使用一個高壓泵66泵送該液體滲透物通過一個納米過濾器64。在一個實施方案中，從一種含有按重量計大約20%-35%的固體的溶液中分離該蛋白質溶液。一種分離的蛋白質溶液是令人希望的，因為可以減少乾燥時間並且由此降低成本。另外，該納米過濾步驟還可以減少存在於最終分離的蛋白質溶液中的灰分的量。在一個實施方案中，使用一種螺旋式納米過濾器來濃縮該蛋白質溶液。如果希望的話，在納米過濾之前，可以將功能蛋白質如溶菌酶或免疫球蛋白(如IgY)從該液體蛋白質溶液中分離出。當納米過濾完成時，可以調節該分離的蛋白質溶液的PH值並且加入酵母以便將存在於該溶液中的糖類轉化成二氧化碳。然後，使用一個噴霧乾燥器68將該分離的蛋白質溶液乾燥。在一個實施方案中，使用本發明的方法來提供一種含有多種源於蛋黃和蛋白的蛋白質的雞蛋蛋白質粉。在另一個實施方案中，可以將該雞蛋蛋白質粉溶解於水中並且使其熟化，從而形成一種與該粉末溶解於其中的水結合的凝膠。例如，可以將該粉末進行包裝或者置於一個高溫潮溼的室內(具有從165° F至175° F的溫度以及30%至40%的溼度)持續多天(通常10天至20天)，從而使該蛋白質變性並且增加凝膠強度。可以通過在此描述的方法獲得具有以下凝膠強度的蛋白質粉，並且與具有150的凝膠強度的標準全蛋粉(按重量計48%的蛋白質)相比較，這些蛋白質粉是
(a)按乾重計65%的蛋白質的蛋粉(更高的蛋白含量-200的凝膠強度-比得上美國小麥谷蛋白產品)(b)按乾重計80%的標準蛋白粉-未經高溫室處理-250的凝膠強度
(c)標準可食用蛋白粉-高溫室處理以使其凝膠化-400的凝膠強度
(d)高凝膠強度的不可食用的蛋粉-高溫室處理以使其凝膠化-500/550的凝膠強度本發明進一步地針對一種獲自蛋黃和/或蛋清的蛋粉。在一個示例性的實施方案中，該蛋粉包含按乾重計至少大約60%的蛋白質；以及按乾重計至少大約2%的脂肪；其中該蛋白質的至少一部分是通過蛋黃液以及蛋黃蛋白質的混合物的過濾得到的。可以製作高凝膠強度的蛋粉，其中該蛋粉包含按重量計至少約60%的蛋白質；按重量計不高於約1%的脂肪；以及至少400的凝膠強度，其中該蛋白質的至少一部分是通過蛋黃液體以及蛋黃蛋白質的混合物的過濾得到的。在一些實施方式中，存在較高的蛋白質水平，包括按乾重計至少70%的蛋白質，按乾重計至少75%的蛋白質，按乾重計至少80%的蛋白質，按乾重計至少85%的蛋白質，或者按乾重計至少90%的蛋白質。同樣，在一些實施方式中，有可能具有非常低的重量百分比的脂肪，在一些實施方式中，包含按重量計小於O. 5%的脂肪。一種示例性的測量凝膠強度的方法如下所示稱出25g的蛋白，置於一個旋轉包裝袋中。向該袋中添加175ml的蒸懼水,並且將其以連續方式放置在一個5 包(stomacher)中5分鐘，接著通過從兜包中將該袋移出並且靜置15分鐘至20分鐘。然後，用移液管吸取大約125ml的蛋白加入一個套管中，並且靜置另外的3分鐘至5分鐘。在3分鐘至5分鐘之後，輕敲該套管的側面以去除聚集在側面上的氣泡。在僅低於頂部泡沫的頂端扣緊並扭轉該套管，並且用扎帶(twist tie)將其在扭轉的基部進行固定，並且然後在上面摺疊並用剩下的扎帶進行固定。然後，用去離子水將該套管衝洗乾淨，並且將其在80° C的水浴中放置40分鐘。在40分鐘之後，從該水浴中移出該套管，並且用流動的冷自來水將其冷卻5分鐘至10分鐘。將該套管系在冰箱中過夜。次日早晨將該套管從冰箱中取出，保持I小時。使用流變儀(Rheo meter),使用直徑8mm的球作為柱塞並且將量程開關設定在200/2N用於低位凝膠測試並且在2k/20N用於高位凝膠測試。工作檯的速度應當設定在6cm/min。切斷該套管的末端並將其剝離，將該樣品切割為30mm長的3至4個部分。將樣品 放在該工作檯的中央，並按下工作檯按鈕，然後升起到柱塞的正下方。然後按下啟動按鈕，並且在柱塞已經打破了樣品之後，按下停止按鈕。降低該工作檯並且移出樣品。讀取印表機，其中設置為500mv，對於凝膠強度左側是0，中間是250並且右側是500。應當注意的是，如在本說明書和所附的權利要求中所使用的，單數形式「一個/ 一種」(〃a，〃〃an，〃)以及「該」("the")包括複數指示物，除非本文中的內容另外清楚地指示。應當注意的是，術語「或」(「or」)通常使用的是其包含「和/或」的意義，除非本文中的內容另外清楚地指示。應當注意的是，如在本說明書和所附的權利要求中所使用的，短語「配置」描述的是被構建或配置以便進行特定任務或採用一種特定配置的一個系統、裝置或其他結構。該短語「配置」可以與其他類似的短語互換地使用，如「安排」、「安排並且配置」、「構建並且安排」、「構建」、「製造並且安排」，以及類似短語。本說明書旨在涵蓋本發明主題的修改或變化。應當理解的是，上文的描述旨在說明而非限制。顯而易見地是，在此所述的設計特徵中的任何一個或多個可以與任何特定的配置以任何組合而使用。本發明主題的範圍應當參考所附的權利要求、以及這些權利要求所賦予的等效物的全部範圍而確定。
權利要求
1.從一種雞蛋混合物中分離蛋白質的一種方法，該方法包括 (a)獲得一種包含源於雞蛋的脂質和源於雞蛋的蛋白質的雞蛋混合物；並且 (b)將該雞蛋混合物微孔過濾以獲得一種分離的的蛋白質組合物。
2.如權利要求I或3至14所述的從一種雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，其中該雞蛋混合物包含至少1%源於雞蛋的脂質。
3.如權利要求I至2 或4至14所述的從一種雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，其中該雞蛋混合物包含至少5%源於雞蛋的脂質。
4.如權利要求I至3或5至14所述的從一種雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，其中該雞蛋混合物包含至少25%源於雞蛋的脂質。
5.如權利要求I至4或6至14所述的方法，其中微孔過濾包括在低於大約60PSI的壓力下，泵送該雞蛋混合物通過一個小於O. 20微米的孔徑的中空纖維過濾器。
6.如權利要求I至5或7至14所述的方法，其中微孔過濾包括在低於大約30PSI的壓力下，泵送該雞蛋混合物通過一個小於0.10微米的孔徑的中空纖維過濾器。
7.如權利要求I至6或8至14所述的方法，其中該中空纖維膜由一種親水材料構建的。
8.如權利要求I至7或9至14所述的方法，其中該中空纖維膜包含聚酯碸(PES)。
9.如權利要求I至8或10至14所述的方法，其中該方法包括泵送該雞蛋混合物通過一個螺旋卷式膜模塊。
10.如權利要求I至9或11至14所述的方法，其中該膜包含聚偏二氟乙烯。
11.如權利要求I至10或12至14所述的方法，其中該膜具有小於O.2微米的孔徑。
12.如權利要求I至11或13至14所述的方法，其中該雞蛋混合物含不可食用的雞蛋。
13.如權利要求I至12或14所述的方法，其中該雞蛋混合物包含可食用的雞蛋。
14.如權利要求I至13所述的方法，其中該雞蛋混合物在加工前包括按乾重計大約在40%至80%之間的蛋白質以及按乾重計大約在35%至15%之間的脂肪。
15.一種從雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，該方法包括 (a)獲得一種包含蛋黃脂質、蛋黃蛋白質和蛋清的雞蛋混合物；並且 (b)將該雞蛋混合物(包括蛋黃脂質、蛋黃蛋白質和蛋清)以猶得一種分尚的蛋白質組合物，該分離的蛋白質組合物包含源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質。
16.如權利要求15或17所述的從一種雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，其中該雞蛋混合物包含至少1%源於蛋黃的脂質。
17.如權利要求15至16所述的從一種雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，其中該雞蛋混合物包含至少5%源於蛋黃的脂質。
18.—種從雞蛋混合物中分離蛋白質和脂質的方法，該方法包括 (a)獲得一種包含蛋黃脂質和蛋黃蛋白質的雞蛋混合物；並且 (b)將該雞蛋混合物微孔過濾以從該蛋黃蛋白質中分離該蛋黃脂質。
19.如權利要求18所述的從一種雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，其中該雞蛋混合物包 含至少1%源於蛋黃的脂質。
20.一種從雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，該方法包括 (a)獲得一種包含蛋黃和蛋清的雞蛋混合物；(b)保持該蛋黃和蛋清的pH值在大約4至大約8的範圍內；並且 (c)將該雞蛋混合物(包括蛋黃脂質、蛋黃蛋白質和蛋清)微孔過濾以獲得一種分離的蛋白質組合物，該分離的蛋白質組合物含有源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質。
21.根據權利要求20或21至25所述的方法，其中該雞蛋混合物包含不可食用的雞蛋。
22.如權利要求20至21或23至25所述的方法，其中該雞蛋混合物包含可食用的雞蛋。
23.如權利要求20至22或24至25所述的方法，其中該雞蛋混合物在加工之前包括按乾重計大約在40%至80%之間的蛋白質以及按乾重計大約在35%至15%之間的脂肪。
24.如權利要求20至23或25所述的方法，其中源於蛋黃的蛋白質包含IgY。
25.如權利要求20至24所述的方法，其中源於蛋黃的蛋白質包含卵傳鐵蛋白。
26.一種從雞蛋混合物中分離蛋白質的方法，該方法包括 (a)獲得一種包含蛋黃和蛋清的雞蛋混合物； (b)保持該蛋黃脂質的脂質處於一種基本上非交聯的形式， (c)將該雞蛋混合物(包括蛋黃脂質、蛋黃蛋白質和蛋清)微孔過濾以獲得一種分離的蛋白質組合物，該分離的蛋白質組合物包含源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質。
27.如權利要求26所述的方法，其中該雞蛋混合物在加工之前包括按乾重計大約在40%至80%之間的蛋白質以及按乾重計大約在35%至15%之間的脂肪。
28.一種從蛋黃和蛋清中獲得的蛋粉，該蛋粉包含 (a)按乾重計至少大約60%的蛋白質；以及 (b)按乾重計低於大約2%的脂肪； 其中該至少一部分蛋白質是通過蛋黃脂質和蛋黃蛋白質的混合物的過濾而得到的。
29.—種高凝膠強度蛋粉，包含 (a)按重量計至少大約60%的蛋白質； (b)按重量計大約不超過1%的脂肪；以及 (c)至少為400的凝膠強度 其中至少一部分蛋白質是通過蛋黃脂質和蛋黃蛋白質的混合物的過濾而得到的。
30.如權利要求29或31至33所述的高凝膠強度不可食用蛋粉，其中該蛋白質包含源於蛋黃的蛋白質和源於蛋清的蛋白質。
31.如權利要求29至30或32至33所述的高凝膠強度不可食用蛋粉，其中該蛋粉包含按重量計至少70%的蛋白質。
32.如權利要求29至31或33所述的高凝膠強度不可食用蛋粉，其中該蛋粉包含IgY。
33.如權利要求29至32所述的高凝膠強度不可食用蛋粉，其中該蛋粉包含卵傳鐵蛋白。
全文摘要
本發明披露了一種從雞蛋混合物中分離蛋白質和脂肪的方法。該方法包括一個將該雞蛋混合物微孔過濾的步驟，其中微孔過濾包括泵送一種含有蛋黃和蛋白(蛋清)的雞蛋混合物通過一個過濾器。本發明還披露了一種從雞蛋獲得的蛋粉和一種高凝膠強度蛋粉。
文檔編號A23L1/32GK102970880SQ201180029076
公開日2013年3月13日 申請日期2011年6月30日 優先權日2010年7月2日
發明者D·梅森 申請人:倫布蘭特公司