СИСТЕМА И СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ МЫШЕЧНЫХ БЕЛКОВ ОТ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ Российский патент 2011 года по МПК A23L1/31 A23J1/02 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка заявляет преимущество по дате подачи предварительной заявки на патент США №60/696,071, поданной 1 июля 2005, содержание которой включено в данное описание с помощью ссылки.

Область изобретения

Данное изобретение относится к обработке мышечного белка.

Предпосылки изобретения

В настоящее время вызывает интерес распространение применения мышечных белков в качестве пищи благодаря их функциональным и питательным свойствам. Улучшенное их применение должно быть связано с низким содержанием сырых материалов, для которых в настоящее время характерно небольшое использование в пище человека, например переработка жирной морской рыбы и лишенной костей мышечной ткани рыбы, домашней птицы и мяса. Применение этих материалов было затруднено из-за утери функциональности белков в процессе обработки и трудностей в манипуляциях с белками. Например, многие общепринятые способы отделения белка от соединительной ткани в первую очередь растворяют мышечный белок, а затем отделяют мышечный белок от соединительной ткани. Но растворенные белки могут иметь нежелательные свойства, такие как склонность к пенообразованию при нахождении на воздухе и перемешивании, например, путем центрифугирования и склонность реагировать или денатурировать, находясь в растворе.

Краткое описание изобретения

Изобретение основывается на открытии, что мышечный белок может быть отделен от ткани животного на основе его более низкой прочности, чем таковая у соединительной ткани. Также обнаружено что: (1) мышечная ткань гидратирует быстрее в присутствии воды, чем соединительная ткань; (2) растяжимость мышечной ткани снижается с гидратацией. Мышечную ткань отделяют от соединительной ткани на основе их свойств путем гидратирования ткани животного для ослабления мышечной ткани, а затем подвергая ткань животного условиям малого сдвига с напряжением растяжения, достаточно сильным, чтобы разорвать мышцу как из соединительной ткани, так и из самой себя, но достаточно слабым, чтобы избежать разрыва соединительной ткани. Таким образом, мышечная ткань отрывается от соединительной ткани и уменьшается в размере частиц до того, как она может быть полностью отделена от соединительной ткани, например, посредством сита. Ослабление мышечной ткани, описанное в данном процессе, может быть ускорено и усилено путем повышения или понижения pH жидкой массы до уровня выше или ниже того, что характерно для натуральной мышечной ткани.

В одном аспекте изобретение характеризует способы отделения мышечного белка от соединительной ткани. Жидкая масса создается путем помещения ткани животного, которая включает мышечную ткань и соединительную ткань, в водный растворитель. Жидкую массу затем ускоряют в условиях малого сдвига, например жидкую массу подвергают небольшому напряжению сдвига, но при этом обеспечивается значительное ускорение, для обеспечения уровня напряжения растяжения, который ниже уровня, при котором значительная фракция соединительной ткани будет разрываться, и не менее, чем уровень, при котором значительное количество разрывов происходит в мышечной ткани. Мышечный белок затем отделяют от соединительной ткани.

Осуществление данного процесса может производиться одним из следующих способов.

Ускорение может быть длительным в условиях малого сдвига. После образования жидкой массы, но до ускорения жидкая масса остается относительно нетронутой в течение периода времени (например, около 5 минут), достаточного для того, чтобы мышечная ткань частично гидратировалась. После образования жидкой массы, но до ускорения жировое содержимое ткани животного может уменьшаться, например, с помощью доведения pH жидкой массы до около изоэлектрической точки мышечного белка (например, до около 5,5), например, путем снижения температуры жидкой массы до около -1°С или, например, путем барботирования воздуха через жидкую массу. Водный растворитель может быть водой. pH водного растворителя может находиться между 5,0 и 9,5.

Ускорение при малом сдвиге может быть создано путем накачивания жидкой массы через трубу, включающую сужение. Жидкая масса может быть помещена внутри бака и труба может быть сконструирована так, чтобы жидкая масса циркулировала из бака через сужение, например уменьшение внутреннего диаметра трубы, перегородку или клапан (например, шаровой клапан), и возвращалась в бак.

Этапы ускорения жидкой массы можно повторить несколько раз, от 2 до 6 или более раз.

Белок может быть отделен путем введения жидкой массы в рафинер, включающий сито, сконструированный таким образом, чтобы позволить значительной части белка пройти через сито и предотвратить прохождение значительного количества соединительной ткани через него. Сито может быть сформировано из ячеек, имеющих отверстия не более 5 мм, например от 0,25 мм до 3,0 мм, от 0,5 мм до 1,5 мм или от 0,25 мм до 0,5 мм. В рафинер может быть помещена лопасть, сконструированная для того, чтобы вращаться внутри цилиндрического сита со скоростью, например, не более чем 1000 об/мин (750 об/мин, 500 об/мин, 250 об/мин, 100 об/мин или 60 об/мин).

Под тканью животного подразумевается ткань рыбы, моллюсков и ракообразных, кальмара, домашней птицы, говядины, баранины или свинины.

Перед образованием жидкой массы кости должны быть удалены из ткани животного. Этап образования жидкой массы может включать помещение лишенной костей ткани животного в водный растворитель (на 30 минут).

Условия малого сдвига и высокого ускорения могут контролироваться для обеспечения уровня напряжения растяжения, так что существенная фракция соединительной ткани не будет разрываться, а существенная фракция мышечной ткани будет отрываться. Сдвиг может также контролироваться для предотвращения денатурации по сути всего процесса.

В другом аспекте изобретение характеризует способы обработки белка. Мышечный белок в первую очередь отделяют от ткани животного и затем растворяют белок. По меньшей мере, 50% отделенного мышечного белка остается нерастворенным в процессе этапа отделения.

Варианты осуществления могут быть следующими.

По сути весь мышечный белок может оставаться нерастворенным в процессе этапа отделения. Отделенный мышечный белок может быть растворен путем повышения pH жидкой массы, включающей водный растворитель и белок, до значения, при котором, по меньшей мере, 75% отделенного мышечного белка растворяется, например до pH около 10,5. Отделенный мышечный белок может быть растворен также путем понижения pH жидкой массы, включающей водный растворитель и мышечный белок, до точки, при которой, по меньшей мере, 75% отделенного белка растворяется, например до pH от 2,5 до 3,5.

Также в другом аспекте изобретение характеризует жидкую композицию, включающую, по меньшей мере, воду и нерастворимый белок, где, по меньшей мере, около 50% нерастворимого белка находится в форме миофибриллярного филамента и жидкость не включает по сути соединительную ткань.

Варианты осуществления могут включать одну или несколько из следующих характеристик.

Белок может включать миозин. По меньшей мере, около 75% миозина может находиться в форме миофибриллярного филамента. Композиция может включать менее чем около 10% по весу соединительной ткани относительно количества белка в жидкой массе. Композиция может включать также менее чем около 4% по весу соединительной ткани относительно количества белка в жидкой массе.

В другом аспекте изобретение характеризует системы для отделения мышечного белка от соединительной ткани. Системы включают первый приемник; первую трубу, связанную с приемником и имеющую сужение в ней; насос, сконструированный для прокачивания жидкости от приемника через трубу; и отделительное устройство, связанное с первым приемником.

Варианты осуществления систем могут включать одну или несколько из следующих характеристик.

Системы могут также включать второй приемник, вторую трубу, связанную со вторым приемником и отделительным устройством и имеющую сужение в ней, и второй насос, сконструированный так, чтобы прокачивать жидкость из второго приемника через вторую трубу. Первая труба может быть соединена на выходе первого приемника и на входе первого приемника и сконструирована для рециркуляции жидкости, пододвигаемой от выхода первого приемника через первую трубу и через вход возвращаемой в первый приемник. Насос должен быть насосом для малого сдвига и может быть насосом вытесняющего действия, центробежным насосом, струйным насосом, шланговым насосом, ротационным насосом, диафрагменным насосом, лопастным насосом или возвратно-поступательным насосом. Сужение может включать уменьшение внутреннего диаметра трубы, а также может быть перегородкой или клапаном, например шаровым клапаном. Отделительное устройство может включать рафинер. Рафинер может включать сито, имеющее отверстия, например, от 0,25 мм до 2 мм. Рафинер может включать лопасть, сконструированную так, чтобы вращаться внутри цилиндрического сита. Лопасть может быть наклоненной для того, чтобы перемещать материал в цилиндрическом сите от первого конца ко второму.

В другом аспекте изобретение характеризует способы повышения белкового содержимого в мясе. Жидкую массу образовывают путем помещения ткани животного, включающей мышечную ткань, в водный растворитель. Жидкую массу ускоряют в условиях, которые подвергают ее небольшому напряжению при сдвиге, но делают возможным достаточное ускорение для обеспечения такого уровня напряжения растяжения, когда значительное количество разрывов возникает в мышечной ткани, для уменьшения размера частиц мышечной ткани. Жидкая масса комбинируется с мясом.

Варианты осуществления могут включать одну или несколько из следующих характеристик.

Жидкая масса может комбинироваться с мышечной тканью путем впрыскивания жидкой массы в мышечную ткань. По меньшей мере, около 50% нерастворимого белка в жидкой массе может находиться в форме миофибриллярного филамента. Ткань животного может быть далее измельчена перед ее помещением в водный растворитель. Водный растворитель может не содержать по сути соли.

Варианты осуществления систем и способов в данном описании могут включать одно или несколько из следующих преимуществ.

В новых способах белки, в основном мышечные белки, отделяют от соединительной и другой ткани перед растворением белков, что устраняет необходимость их отделения, так как белки являются растворенными. Отделение мышечного белка является более эффективным, чем способы, используемые в настоящее время, и имеет более высокий выход белков и/или более низкий уровень соединительной ткани или другой нежелательной ткани. Отделенные белки подвергаются меньшему пенообразованию, сдвигу и/или нагреванию, что приводит к меньшей денатурации, чем в общепринятых технологиях.

Значительное количество белка, например значительное количество миозина, находится в его нормальной форме миофибриллярного филамента, то есть не денатурировано. Новые способы также позволяют отличать типы мышц для отделения друг от друга, где типы мышц отличаются по растяжимости и скорости гидратации в присутствии воды.

Как приводится в данном описании, "условия малого сдвига" представляют собой условия среды, в которых отсутствует возмущение сдвиговым механизмом, например лопастью или винтом. Условия малого сдвига могут наблюдаться внутри, например, контейнера, или сосуда, или просвета цилиндра, например трубы, описанной в данном описании. Ускорение при малом сдвиге может быть создано с помощью ускорения жидкой массы, приведенного в данном описании, с применением насоса для малого сдвига, например любого поршневого насоса. Практикующие специалисты в данной области должны иметь в виду, что уровень малого сдвига и высокого напряжения растяжения зависит от используемых сырых материалов, например условия малого сдвига для ткани телятины отличаются от условий для ткани рыбы.

За исключением случаев, оговоренных отдельно, все технические и научные термины, используемые в данном описании, имеют такие же значения, как обычно понимаются специалистами в области, к которой принадлежит данное изобретение. Хотя способы и материалы, сходные или эквивалентные описанным в данном описании, могут использоваться на практике или для тестирования данного изобретения, приемлемые способы и материалы описаны ниже. Все публикации, заявки на патенты, патенты и другие ссылки, которые упоминаются в данном описании, включены в их полноте с помощью ссылок. В случае спора данное описание изобретения, включая определения, будет контролироваться. Кроме того, материалы, способы и примеры являются лишь иллюстративными и не подразумеваются как ограничивающие.

Другие характеристики, объекты и преимущества изобретения будут очевидными из следующего детального описания и чертежей, а также из формулы изобретения.

Описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема варианта осуществления способа.

На фиг.2A-2D показана последовательность схематических изображений варианта осуществления способа.

На фиг.3 показан схематический вид варианта системы, описанной здесь.

На фиг.4А показан схематический вариант клапана.

На фиг.4В показано схематическое изображение варианта осуществления перегородки.

На фиг.5 показан общий вид, с частичным сечением, варианта осуществления рафинера

На фиг.6А показан вид сверху части варианта осуществления системы.

На фиг.6В показан общий вид сечения варианта осуществления системы.

Одинаковые значения сносок на разных чертежах обозначают одинаковые элементы.

Детальное описание изобретения

Общая методология

Ткань животного, включая мышечную ткань, помещают в водную жидкость, что приводит к гидратации, по меньшей мере, некоторого количества мышечной ткани. Ткань животного подвергается напряжению, например напряжению натяжения или напряжению растяжения в условиях малого сдвига. Напряжение выбирают таким, чтобы оно было достаточно сильным для разрыва мышцы как из любой соединительной ткани, так и из мышцы как таковой, но достаточно слабым, чтобы избежать разрыва соединительной ткани. Мышечная ткань отрывается от соединительной ткани и уменьшается в размере, пока различие в размере частиц между мышечной тканью и соединительной тканью не станет настолько большим, чтобы обеспечить отделение мышечной ткани от соединительной ткани с помощью прибора разделения, например сита. Использование напряжения в условиях малого сдвига и отделение мышц от соединительной ткани могут быть проведены различными путями и с помощью различных систем, как описывается более детально ниже. Ключевым моментом является селективное разрушение мышечной ткани на маленькие частицы, при этом оставляется по возможности как можно больше интактной соединительной ткани. После этого они могут быть разделены по размеру.

Иллюстративно способы, приведенные в данном описании, могут быть аналогичными попытке отделить тонкие трубки от резиновых лент. Смесь тонких трубок и резиновых лент помещают в воду, где тонкие трубки гидратируются. Когда смесь ускоряют в условиях малого сдвига для получения напряжения натяжения, тонкие трубки разрушаются на все меньшие и меньшие кусочки, тогда как резиновые ленты могут оказаться практически неизменными. После нескольких циклов подобного ускорения тонкие трубки оказываются в виде очень маленьких кусочков, например настолько маленьких, что они невидимы невооруженным взглядом, и смесь находится в виде вещества с консистенцией сиропа (содержащего маленькие кусочки тонких трубок) с относительно нетронутыми резиновыми лентами. Эту смесь затем пропускают сквозь сито с отверстиями, достаточно большими для того, чтобы частицы тонких трубок прошли сквозь них, но достаточно маленькими, чтобы задержать резиновые ленты. Отделенные частицы тонких трубок могут быть далее растворены.

Один вариант осуществления способа 300 проиллюстрирован на фиг.1, где отделение мышечной ткани от соединительной ткани начинается с помещения ткани животного 310 и водной жидкости 311, например воды, в бак приемника 314 для образования жидкой массы 312. Ткань животного может включать белки (например, мышечные белки), соединительную ткань и другие нежелательные ткани, например небольшие кости, хрящи или кровь. Любой водный растворитель, например забуференная вода, может использоваться в качестве водной жидкости. Водную жидкость и ткань животного в некоторых вариантах смешивают в соотношении от 0,1 части воды к 1 части ткани животного до 100 частей воды к 1 части ткани животного. В целом более высокое количество воды приводит к более быстрой гидратации ткани, тогда как более низкое количество воды требует меньшего обезвоживания и производит меньше отходов. Соотношение от 1 до 5 частей воды к 1 части ткани животного в целом обеспечивает приемлемые скорости гидратации и уровни отходов.

pH водного растворителя в целом выбирают для избежания пенообразования, которое может происходить, если растворяли значительное количество белка, и составляет обычно от 4,2 до 9,5. В некоторых вариантах осуществления жидкая масса естественно попадает в приемлемый диапазон pH, и не требуется дополнительного контроля pH. Жидкая масса содержит нерастворенный белок, например мышечный белок, и нерастворимый материал, например соединительную ткань, и может в некоторых вариантах дополнительно содержать растворенный материал, например растворенные белки.

Жидкая масса 312 на этапе 315 в некоторых вариантах осуществления может оставаться относительно нетронутой в течение периода времени, достаточного для осуществления некоторой гидратации мышечной ткани (например, от 1 до 90 минут). В других вариантах осуществления жидкая масса обрабатывается немедленно, а именно жидкая масса не остается нетронутой в течение сколь либо длительного периода времени. Жидкая масса 312 может в некоторых вариантах осуществления перемешиваться для того, чтобы способствовать поглощению воды мышечной тканью. Температуру воды выбирают так, чтобы предотвратить дегидратацию филаментов белка во время поглощения воды мышечными волокнами, например от 0°С до 100°С. Так как мышечная ткань гидратируется, то растяжимость мышечной ткани снижается, приводя к возрастанию различия между растяжимостью мышечной ткани и растяжимостью соединительной ткани.

На этапе 316 жидкая масса 312 подвергается напряжению растяжения с минимальным сдвигом, например, путем быстрого ускорения жидкой массы (например, путем прокачивания жидкой массы через трубу, имеющую сужение, путем перемешивания жидкой массы, например, миксером, таким как, например, планетарный миксер, или путем встряхивания жидкой массы, например, механически или ультразвуковым способом). Напряжения натяжения контролируют с тем, чтобы они были ниже уровня, когда существенная фракция (например, свыше 80%) соединительной ткани будет разрушаться (например, отрываться), но на уровне или выше уровня, когда существенная фракция (например, свыше 80%) мышечной ткани будет разрушаться (например, отрываться). Условия малого сдвига, высокого напряжения растяжения могут быть созданы, например, путем ускорения жидкой массы через трубу с гладкими стенками насосом для малого сдвига, например, поршневым насосом. Практикующие специалисты в данной области должны принимать во внимание, что уровень сдвига и напряжения растяжения может быть достигнут в зависимости от типа используемого сырого материала.

Визуальное исследование может применяться для определения того, является ли количество приложенного напряжения растяжения достаточным. Вначале за жидкой массой наблюдают невооруженным глазом в баке приемника, который содержит ткань с большими видимыми кусочками мышц и маленькими кусочками соединительной ткани, например сухожилий. Как только ткань подвергается достаточному напряжению натяжения в течение достаточного промежутка времени, внешний вид жидкой массы изменяется на жидкий или сиропообразный раствор (содержащий редуцированный мышечный белок) с маленькими кусочками соединительной ткани. Таким образом, наблюдение за жидкой массой после того, как она подверглась напряжению натяжения, но до отделения мышечного белка от соединительной ткани может использоваться для определения того, является ли приложенное напряжение растяжения достаточным.

Кроме того, количество приложенного напряжения растяжения может быть измерено с помощью волоконно-оптического эластичного измерительного прибора и/или путем проверки энергии или работы, приложенной к некоторому количеству сырого материала. Например, количество потребленной энергии или выполненной работы может быть измерено путем проверки дополнительного тока, потребляемого насосом, когда или закрыт клапан, или имеет место сужение. Уровень напряжения растяжения, достаточного для обработки ткани, зависит от данного типа мышцы, например количество напряжения растяжения (как измерено с помощью приложенной энергии или работы) является в четыре раза большим для обработки мышц говядины, чем для обработки мышц рыбы. Уровень напряжения растяжения также зависит от протяженности времени, в течение которого действует напряжение, например чем больше время, тем меньший уровень напряжения необходим. Практикующие специалисты будут способны регулировать напряжение растяжения или приложенную энергию, если это необходимо для данного применения.

Когда применяется труба с сужением, скорости потока, необходимые для достижения желательных сил, будут зависеть от внутренних диаметров трубы и конфигурации сужения. В целом, например, когда применяется редукционный фитинг, скорость v₂ жидкости в области уменьшенного диаметра может определяться следующим соотношением:

v₂=(r₁ ²/r₂ ²)v₁,

где r₁ - внутренний радиус трубы,

r₂ - внутренний радиус меньшего конца редукционного фитинга,

v₁ - скорость жидкости в большей трубе,

v₂ - скорость жидкости в меньшей трубе.

Например, в системе, пропускающей 20 галлонов в минуту ("GPM"), начальная скорость составляет 0,9 фута/сек через 3-дюймовую трубу. Когда жидкость проходит через сужение, производимое концентрическим переходником, уменьшающим внутренний диаметр трубы с 3 дюймов до 1 дюйма на линейном расстоянии в два дюйма, скорость жидкости повышается до 8 футов/сек, жидкость проводит в среднем 0,09 секунд в концентрическом переходнике при потоке 20 галлонов в минуту, причем среднее ускорение по направлению потока составляет 80 футов/сек². Ускорение может контролироваться путем изменения протяженности или длины сужения или скорости потока. Должно быть отмечено, что ускорение, показанное в вышеупомянутом расчете, является частью среднего общего ускорения, вызванного ограничением, поскольку ускорение существует в направлениях, отличных от положительного направления потока. Величина сил, которые действуют на твердые частицы, может быть изменена при помощи изменения размера и формы сужения или увеличением или уменьшением скорости. Например, система, описанная выше, могла бы течь, например, по меньшей мере, с ускорением 5 футов/сек² при скорости потока 5 галлонов в минуту. Альтернативно, высокое ускорение, например 504 фута/сек², могло достигаться при скорости потока 50 галлонов в минуту.

Верхним пределом ускорения может быть в некоторых вариантах осуществления уровень, при котором температура жидкой массы превышает принятое ограничение, например температуру, выше которой происходит денатурация мышечного белка. В некоторых вариантах применение достаточного количества циклов устраняет необходимость в нижнем пределе ускорения, например ускорение может быть ниже чем 5 футов/сек². Чрезвычайно плавное ускорение необходимо для отделения слабых форм соединительной ткани, например мембраны. Высокий уровень ускорения может быть необходим для отделения грубой ткани, например говядины. Специалисту будет понятно, что уровень ускорения необходимо определить исходя из типа используемой ткани и общего времени приложения напряжения растяжения. В одном варианте осуществления все ускорение может иметь место в области редукционного фитинга.

В некоторых вариантах осуществления рефрижератор может быть расположен ниже по течению от области ускорения для удаления любых проблем, вызванных нагревом и потенциальным пределом денатурации и/или других смежных с нагревом проблем. Несомненно, напряжение, вызванное ускорением, не единственное напряжение, приложенное системой. Турбулентность способствует приложению напряжения, как турбулентность прохождения через канал, так и повышение турбулентности, происходящее из-за сужения, во время любых изгибов или других изменений в направлении трубы. В общем, количество энергии, прибавленное системе, может быть измерено или аппроксимировано при помощи изменений в дополнительном токе, потребляемом насосом, или при помощи непосредственного измерения перепада давления поперек сужения вместе со скоростью потока. Работа, проделанная по отношению к жидкой массе в единицу времени, может быть принята как константа или может отличаться в течение периодического процесса. В целом скорость ускорения или работы может контролироваться с помощью наблюдения за потреблением тока или скоростью потока и/или перепадом давления и регулировкой скорости насоса или площади сечения сужения. Система, описанная здесь, является гибкой, так как ее работа может контролироваться путем регулировки скорости потока, размера сужения или временем, проводимым жидкой массой в различных отсеках.

При воздействии большого усилия растяжения и малого сдвигающего усилия, например, исходящего от ускорения водного растворителя и жидкой массы, слабая мышечная ткань разрывается на маленькие кусочки, в то время как соединительная ткань имеет тенденцию оставаться в основном неповрежденной. Далее мышечная ткань вырывается из соединительной ткани, осуществляя разделение двух компонентов. Как показано на фиг.2A-2D в контексте перекачки жидкой массы через фитинг сужения сечения в трубе, фрагмент ткани животного 200, состоящий из куска соединительной ткани 202 и куска мышечной ткани 204, прокачивают через трубу 208, имеющую сужающий фитинг 210, расположенный в трубе 208. Когда фрагмент ткани животного 200 приближается к редукционному фитингу 210 на фиг.2А, скорость потока жидкости начинает повышаться. Повышение скорости потока воздействует на нижний конец 205 фрагмента ткани животного 200, перед тем как воздействовать на верхний конец 206 фрагмента ткани животного 200, протягивая нижний конец 205 вдоль и растягивая фрагмент ткани животного 200 в направлении потока жидкости.

Когда изменения в скорости потока становятся достаточно сильными, натяжение выражается в разрыве 212 мышечной ткани, который показан на фиг.2В, и в конечном счете разделением фрагмента мышцы 204 на два меньших фрагмента мышечной ткани 204а и 204b, как показано на фиг.2С. Силы ускорения также выражаются в разрыве 214 между фрагментом мышечной ткани 204b и фрагментом соединительной ткани 202, который в конечном счете происходит полностью, в результате фрагмент мышечной ткани 204b отрывается от фрагмента соединительной ткани 202, как показано на фиг.2D. Таким образом, начальный фрагмент ткани животного 200, который включает как мышечную ткань, так и соединительную ткань, распадается на два меньших фрагмента мышечной ткани (204а и 204b) и отдельный фрагмент соединительной ткани 202. Каждый меньший фрагмент имеет более высокое соотношение поверхность-к-объему, чем больший фрагмент 200, что может способствовать дальнейшей гидратации (путем экспонирования новых поверхностей воде).

Ссылаясь снова на фиг.1, жидкая масса 312 может затем направляться в бак приемника на этапе 318. Бак приемника может быть таким же, как бак приемника 314, из которого она прокачивается, или может быть другим баком приемника. Затем предусмотрено дальнейшее гидратирование жидкой массы и подтверждение дальнейшему сильному растяжению и силе малого сдвига с помощью ее ускорения через трубу, имеющую сужение (этап 316) для второго раза. Этапы гидратации и ускорения (например, этапы 315, 316 и 318) могут повторяться так часто, как необходимо для достижения желаемых результатов. Например, этапы гидратации и ускорения могут проводить один раз или от 2 до 20 раз. Могут быть добавлены дополнительная ткань животного или водный растворитель на любом из этапов, например вода может быть добавлена для восполнения воды, поступившей в мышечную ткань, в частности, когда соотношение воды к ткани животного является изначально малым, например 0,5 частей воды к 1 части ткани животного. Кроме того, время гидратации и температура, а также количество сил ускорения могут поддерживаться постоянными все время или могут регулироваться от цикла к циклу. Например, время гидратации для последующих этапов может быть сделано более короткими, так как увеличивается площадь поверхности мышечной ткани.

Так как мышечная ткань распадается на меньшие фрагменты, то соотношение площади поверхности к объему возрастает. Это повышение площади поверхности делает возможной дальнейшую гидратацию мышечной ткани (путем экспонирования новых поверхностей), в дальнейшем ослабляя мышечную ткань и позволяя мышечной ткани распадаться на все более мелкие фрагменты или частицы.

Жидкая масса 312 может затем откачиваться из приемника 314 в отделительное устройство, в данном примере в рафинер 320, где нерастворимый материал, например соединительную ткань 322, отделяют от жидкой массы, оставляя отделенный (а именно, изолированный) белок жидкой массы 324, который затем можно обрабатывать по желанию. Если это требуется, частицы мышечной ткани могут быть уменьшены в размере (на этапах 315, 316 и 318), пока мышечная ткань принимает пастообразную консистенцию. Рафинер может включать сито, например цилиндрическое сито, с отверстиями от 0,25 мм до 2 мм. Размер ячейки сита выбирают так, чтобы исключить по сути всю соединительную ткань, так как частицы пастообразной жидкой массы мышечной ткани будут полностью проходить сквозь малые ячейки. Практикующие специалисты должны представлять, какой размер ячейки подходит для данного назначения.

Фрагменты соединительной ткани, которые имеют более высокую растяжимость, чем мышечная ткань, и которые гидратируются и теряют растяжимость при более низкой скорости, чем мышечная ткань, остаются по сути большими, чтобы они не полностью проходили через сито с маленьким размером ячеек в рафинере, но вместо этого будут откачиваться из конца для вывода рафинера с помощью лопастей, таким образом, отделяя белок, главным образом мышечный белок, от соединительной ткани. В некоторых вариантах осуществления время гидратации, сила ускорения и число циклов могут регулироваться для уменьшения мышечной ткани до предельно малого размера, в результате чего рафинер может быть заменен на барабанное или наклонное сито, которое отделяет белок, главным образом мышечный белок, от соединительной ткани без применения лопастей.

Непрерывные системы, расположенные на одной линии

Вариант осуществления системы для отделения мышечного белка от соединительной ткани показан на фиг.3. Система 10 включает серии баков приемника 12, 14 и 16. Трубы 20 и 22 ведут от бака приемника 12 к баку приемника 14 и от бака приемника 14 к баку приемника 16 соответственно. Трубы 20 и 22 имеют насосы 30 и 32 соответственно для прокачки жидкости через трубы 20 и 22. Насосы могут быть, например, насосами вытесняющего действия, такими как возвратно-поступательные насосы, ротационные насосы или диафрагменные насосы, и могут быть расположены где-либо в системе (например, на одной линии с трубой или в баке приемника), где они могут влиять на движение жидкости через трубы с существенной силой для достижения отделения мышечной ткани от соединительной ткани и разрушения мышечной ткани до необходимого размера частиц. Могут использоваться типичные ротационные насосы кулачкового типа и винтовые пищевые насосы, например такие, как производятся Roots, G&H, and Mono (Mono Pumps Ltd, Manchester, Великобритания). Альтернативно, может применяться любой жидкостный насос, способный создавать значительный отток жидкости, включая, например, центробежные насосы (например, радиальные, осевые и радиально-осевые насосы), струйные насосы, шланговые насосы или лопастные насосы. Альтернативно, может использоваться любой насос или другое устройство, способное производить напряжение (растяжение, сдвиг или нормальное напряжение), так чтобы предпочтительно вызвать механическое повреждение в мышечной ткани в противоположность соединительной ткани. Один особенно подходящий насос представляет собой насос для малого сдвига, например поршневой насос. Отличие в давлении может лежать в диапазоне от малого до предельного для насоса, хотя около предельного давления избыточный сдвиг может привести к нарушению эффективности процесса. В некоторых вариантах маслозаборник для насоса может обеспечивать предотвращение кавитации в насосе и результирующего сдвига.

В некоторых вариантах баки приемника могут быть заменены витками трубы, которые могут содержать жидкую массу в относительно нетронутом состоянии или служат в качестве трубопровода, через который жидкая масса может прокачиваться. Сужение может содержаться в витке трубы, например, в случае, когда мало пространство, в котором размещена система.

Каждая из труб 20 и 22 имеет редукционный фитинг 26 диаметром, меньшим, чем конец трубы, чтобы жидкость, прокачиваемая через трубу, подвергалась ускорению. Такое ускорение приводит к тому, что содержимое в трубе подвергается силам растяжения и сдвига. Величину напряжения растяжения выбирают ниже уровня, при котором прочная фракция соединительной ткани разрушается (например, разрывается), и выше уровня, при котором значительное количество мышечной ткани разрушается (например, разрывается). Соотношение напряжения растяжения к напряжению при сдвиге выбирают большое. Вообще подходящая величина напряжения есть функция гидратации или времени пребывания ткани животного в водном растворителе и прочности мышечной ткани данного животного. Например, говядина в целом "крепче", чем рыба, и будет в целом требовать более высокого количества напряжения, более длительного периода гидратации и/или того и другого для достижения подобных результатов. Таким образом, при наличии свободного пространства ткань обрабатывают при помощи гидратации на протяжении большого периода времени и применяют к ней меньшее количество напряжения. Наоборот, при важности свободного места, например, на рыбообрабатывающем траулере время гидратации является минимальным (например, около одной минуты) или отсутствует, а применяемое количество напряжения должно быть большим, для того чтобы учесть высокую прочность мышечной ткани, что может быть иначе достигнуто путем большого времени гидратации.

В целом силу растяжения и сдвига обеспечивают при помощи прокачивания содержимого бака приемника через трубу, которая имеет форму для придания стремительного ускорения жидкости, например трубу, которая имеет сужение. Такое ускорение достигается, например, при помощи уменьшения площади сечения, через которое жидкость прокачивается, что вызывает увеличение скорости жидкости. На фиг.4А и 4В показан пример альтернативного выполнения конструкции сужения, которая вызывает такое же повышение скорости потока, включая клапан 252 (фиг.4А), например шаровой клапан, и перегородку 254 (фиг.4В). В некоторых вариантах колено трубы, одно или несколько, или фитинги более 45 или 90 градусов, одна или много спиралей или витков в трубе также могут работать как сужение, так как они прикладывают достаточное напряжение жидкостям, проходящим через них. Варианты могут включать одну или множество любых таких конструкций. В некоторых вариантах осуществления ускорение, получаемое из-за откачивания жидкости из бака приемника в трубу, является достаточным для эффекта отделения мышечной ткани от соединительной ткани и не требует дополнительных конструкций.

Одна особенно удачная комбинация: насос вытесняющего действия и шаровой клапан сужения. Преимущество такой комбинации в том, что она позволяет концентрировать общее напряжение в форме напряжения растяжения (предпочтительнее, чем в форме напряжения при сдвиге), которое обычно предпочтительно является причиной разрушения в мышечной ткани. Еще одно преимущество в том, что она позволяет оператору выполнять прямой и индивидуальный контроль энергии, потребляемой в единицу времени, и скорости потока. Например, частичное закрывание шарового клапана в отношении потока, создаваемого при помощи насоса вытесняющего действия, влияет только на потребляемую энергию. Закрывание шарового клапана в отношении центробежного насоса, с другой стороны, уменьшает поток и может в некотором диапазоне закрытия повысить суммарную энергию, потребляемую в единицу времени (вследствие изменений в потоке и вязкости). В некоторых диапазонах закрытия, определенных закрытиях в отношении центробежного насоса, можно уменьшить потребление энергии и, следовательно, уменьшить стоимость выполняемой работы.

Далее (ссылаясь на фиг.3) труба терминала 24 ведет от бака приемника 16 к рафинеру 40, который описан более детально ниже. Как видно из данного чертежа, труба 24 имеет насос 34, для прокачивания жидкости через трубу 24 и имеет редукционный фитинг 26, труба также может быть лишена одного или обоих этих элементов. Улавливающий лоток 50 располагается ниже рафинера 40 для сбора белковой пасты, которая прошла через сито 42 рафинера 40, в то время как отточный желоб 56 собирает материал, который не прошел через сито 42 и удаленный из конца терминала 44 рафинера.

Устройства для отделения

Отделительное устройство показано на фиг.5, в данном случае отделительным устройством является рафинер 40, который включает цилиндрическое сито 42, имеющее конец для ввода 43 и конец для вывода 44. Ряды лопастей 46 расположены от центральной оси вала 48 радиально по направлению к ситу 42 и имеют форму для вращения в цилиндрическом сите 42. Лопасти направлены в продольном направлении вдоль внутренней части цилиндрического сита 42. Рафинер сконструирован так, что жидкая масса ткани животного вводится в конец для ввода 43, причем белковая паста может пройти через проходы в сетке сита 42, тогда как большие фрагменты соединительной ткани не проходят через сито. Лопасти 46 имеют такой угол наклона, что при вращении лопастей в цилиндрическом сите 42 они двигают материал, который не прошел через сито, от конца для ввода 43 к концу для вывода 44 цилиндрического сита, где он попадает в отточный желоб 56. Рафинер может иметь одну, две, три, четыре или больше лопастей. В целом большее количество лопастей и низкие обороты в минуту (RPM) необходимы для перемещения данного объема жидкой массы, как описано ниже.

Вращение лопастей в некоторых вариантах помогает или заставляет белки и/или частицы мышечной ткани проходить через сито 42. Количество силы, произведенное лопастями, зависит от скорости вращения лопастей, относительной жесткости материала лопастей и близости лопастей к ситу. Лопасти в некоторых вариантах вращаются со скоростью не более чем около 1000 об/мин (например, от 900 до 60 об/мин). В некоторых вариантах нет установленного верхнего предела скорости вращения лопастей, например скорость вращения лопастей может быть больше чем 1000 об/мин. Просвет между лопастью и ситом может быть не более чем около 50 мм (например, от 40 до 0,5 мм или слишком малым для стандартных измерительных приборов). В некоторых вариантах просвет может быть большим чем 50 мм и может быть установлен (от 60 до 80 мм). В других вариантах нет просвета между ситом и лопастью, а именно, лопасть соприкасается с ситом. В некоторых вариантах рафинер позволяет изменять дистанцию между лопастями и ситом. Рафинер может представлять собой рафинер цилиндрического типа или рафинер конусного типа. Подходящие рафинеры включают, например, изготовленные Brown International от Covina, California (например, Brown 202, 402), или FKC Ltd. от Port Angeles, Washington (например, FKC 350 и 450). Эти машины иногда также используют как измельчители, полировщики и/или финишеры. Любой размер может быть использован в зависимости от желаемых вариантов выхода. В целом чем меньше размер, до которого мышечная ткань измельчена, тем меньший рафинер необходим для данного варианта выхода, и наоборот, чем больший размер частиц мышечной ткани, тем большой рафинер необходим для достижения данного варианта выхода.

Размер отверстия в сетке сита определяется размером частицы материала, который проходит через сито. В целом отверстия в сетке сита выбраны так, чтобы большинство компонентов белка проходили через сито, при этом большая часть соединительной ткани оставалась в середине цилиндрического сита, откуда она вытесняется под действием лопастей. В некоторых вариантах сито имеет сеть с отверстиями не более чем около 2 мм (например, от 1,75 до 0,05 мм). В некоторых вариантах отверстия могут быть выполнены более 2 мм (например, отверстия от 2,5 до 4 мм). Например, когда обрабатывается рыба, отверстия в сетке сита обычно в диапазоне от около 0,25 до около 1,5 мм.

В некоторых вариантах рафинер может включать цилиндрическое сито, которое вращается, например, для получения центробежной силы, которая помогает пропускать белки через сито. Лопасти в таком рафинере могут быть установлены без движения, например без возможности вращаться или с возможностью самостоятельного вращения, обычно в направлении, противоположном вращению сита.

В альтернативных вариантах осуществления отделительное устройство может включать плоское или дуговое сито и одну или несколько лопастей, которые вращаются поперек поверхности сита, сметая соединительную ткань, и помогают в проталкивании белка, например мышечного белка, через сито. В другом варианте осуществления отделительное устройство может включать плоское или дуговое сито, например плоское или дуговое сито установлено под углом к горизонту, из-за чего оно двигается из стороны в сторону, например, вибрируя или трясясь, что позволяет частицам белка проходить вниз через сеть под действием силы притяжения. Движение сита совместно с углом наклона сита двигает материал, который собран в сите, за грань сита.

В другом варианте отделительное устройство может быть ленточным отделителем, таким как Baader™ 607, с барабаном, оборудованным маленькими отверстиями (минимальный стандарт 1,3 мм, однако меньшие отверстия технически выполнимы и возможны в индивидуальном исполнении).

Отделительное устройство может оснащаться устройством впрыскивания, которое имеет сопло, которое обработано для соответствия внешней части барабана, например сопло касается элемента, выполненного из пластика сверхвысокой молекулярной массы, который соприкасается с барабаном. Элемент имеет искривленную сторону, которая дополняет кривизну барабана. Сопло присоединяет отделительное устройство к баку приемника и/или трубам, выполненным для быстрого ускорения жидкой массы. Данное сопло доставляет жидкую массу через четырехугольное отверстие (или ряды маленьких отверстий поперек площади), ширина которого меньше, чем длина барабана. Baader™ 607, оборудованный дополнительной частью Baader™ №9100001228, является примером такой сборки для доставки жидкой массы к центру барабана. Доставка жидкой массы в центр барабана (вызывающая равномерное распределение) более предпочтительна, чем доставка к граням барабана.

Все баки приемника, трубы, насосы и отделительные устройства сделаны из материалов, приемлемых для обращения с продуктами, употребляемыми в пищу, включая, например, нержавеющую сталь (например, тип 304 нержавеющей стали, тип 316 нержавеющей стали), углеродистую сталь, алюминий, стекло и/или пластики.

Система рециркуляционного бака

В некоторых вариантах осуществления этапы многократной гидратации и ускорения происходят в одном и том же баке приемника, трубе и насосе. На фиг.6А показан такой рециркуляционный приемник 101, который включает бак приемника 100 и рециркуляционную трубу 102, которая присоединена к входу 104 и входу 106 бака 100. Сужающий фитинг 108 располагается в рециркуляционной трубе 102 и имеет внутренний диаметр, меньший, чем труба 102. Насос 110 расположен в рециркуляционной трубе 102 и выполнен с возможностью перекачивать жидкость из резервуара 100 через рециркуляционную трубу, включая сужающий фитинг 108, и обратно в рециркуляционный бак приемника 100. Разгрузочная труба 120 ведет от бака приемника 100 в рафинер (не показан). Разгрузочный насос 122 перекачивает жидкость от бака приемника 100 через разгрузочную трубу 120. Данный вариант осуществления позволяет повторить гидратацию и ускорение ткани животного без необходимости в дополнительных баках, трубах и насосах, что предотвращает уменьшение капиталовложений, необходимых для установки такой системы и уменьшает занимаемую площадь, необходимую для эффективного отделения белка.

Альтернативно, как показано на фиг.6В, поток жидкой массы может быть ускорен внутри бака 100, например, при помощи подводного насоса 110, который непрерывно проталкивает часть жидкой массы через сужение 108 в трубе 102, или, например, с помощью лопастей, ускоряющих жидкую массу. Например, насос 110 может быть расположен в нижней части бака и может прокачивать по замкнутой системе жидкую массу, которая попадает в насос 110 через входное отверстие 112 и выходит из насоса через выходное отверстие 114 в трубу 102, расположенную в баке 100 и имеющую сужение 108 внутри. Труба выгружает жидкую массу обратно в бак. Труба может, например, быть установлена в середине бака или вдоль боковой стороны бака. В данном варианте осуществления жидкая масса не покидает бак (исключая утечки), и отдельная труба направляет конечный продукт к отделяющему устройству.

В такой непрерывной системе средний период времени пребывания частичек в баке, например, в период гидратации является функцией объема бака и подачи насоса.

Жидкая масса отделенного белка

Дополнительно ссылаясь на фиг.1, жидкая масса отделенного белка 324, полученная из этого процесса в некоторых вариантах осуществления, содержит воду, растворимые белки и нерастворимые белки. Значительное количество нерастворимых белков находятся в форме миофибриллярного филамента (например, более 50% и до 95% нерастворимых белков в жидкой массе находятся в форме миофибриллярного филамента). Например, весь миозин в продукте может быть в форме миофибриллярного филамента (от 75% до 95% миозина). Жидкая масса отделенного белка может в некоторых вариантах содержать относительно небольшое количество соединительной ткани. Например, в некоторых вариантах жидкая масса белка может содержать менее чем около 10% по весу, относительно количества белка в жидкой массе, соединительной ткани.

Количество нерастворенного белка, например нерастворимого белка, может быть измерено с использованием способов, известных из уровня техники, например путем первого отделения, путем отсеивания или осаждения (например, центрифугированием) нерастворенного белка из жидкой массы отделенного белка, с последующим количественным определением, например, путем взвешивания нерастворенного белка. Как только нерастворенный белок отделили, может быть измерено количество присутствующего миофибриллярного белка. Саркоплазматический белок может быть экстрагирован из гранулы нерастворенного белка с помощью стандартных техник. Миофибриллярный белок может быть экстрагирован из оставшейся фракции с помощью стандартных техник (например, ресуспендирование в фосфатном буфере, гомогенизация и ценрифугирование) и количественно подсчитан, например, взвешиванием. Количество растворенного белка, оставшегося в жидкой массе отделенного белка после удаления нерастворенного белка, может быть измерено после удаления, например, выпариванием водной жидкости. Количественный расчет может быть проведен с помощью взвешивания белка.

Источники ткани животного

Ткань животного, из которой получают жидкую массу отделенного белка, может быть получена из любого источника животной пищи, например рыбы, моллюсков и ракообразных (мелкой креветки, краба, лобстера, криля, двустворчатых моллюсков, мускулов, гребешков и лангуста), кальмаров, домашней птицы, говядины, баранины или свинины. В некоторых вариантах источник ткани животного представляет собой части животного, которые остаются после того, как другие части животного были отделены для розничной продажи, например части рыбы, которые остаются после того, как рыбу филетировали, или скелеты цыплят после того, как цыплят разделали. В некоторых случаях такой материал не используется в пище для человека. В некоторых вариантах ткань животного может уже быть подвергнута некоторой обработке и может содержать большое количество соединительной ткани, от 70% до 90% соединительной ткани по весу.

В некоторых вариантах источник ткани животного подвергается этапам предварительной обработки в соответствии с типом животного. Например, при обработке рыбы ее потрошат и удаляют голову. Может применяться внешнее ременное/барабанное устройство для обвалки мяса или измельчительная машина (например, Baader™, Toyo или Bibun), например, имеющая размеры щели от 1,3 до 8 мм, например, где большая часть соединительной ткани включена в слои, такие как кожный или мышечный покровы, что наблюдается, например, у рыбы с белым мясом. Необязательно рыбу филетируют, чтобы либо филе, либо оставшиеся части рыбы использовались в качестве ткани животного.

Если пищевым источником является домашняя птица, говядина, баранина или свинина, животное в целом разделывают (кожу необязательно удаляют) и скелет рубят на части. Части либо отделяют от костей (например, отделяют от костей механически или с помощью машины), либо применяют дробление и/или измельчение костей и отделение, например, с помощью отсеивания кости от остатков ткани животного и удаляют хрящ. В некоторых вариантах части отделяют от костей путем обдувки частей водой под высоким давлением для отделения мышц и соединительной ткани от кости и хряща. Например, часть могут помещать на сито и двигают сквозь ряд сопел, распыляющих воду под высоким давлением (например, от 250 до 400 PSI (фунтов на квадратный дюйм). Сито имеет ячейку с размером, позволяющим частицам мягкой ткани (например, мышцы и соединительная ткань) проникать сквозь него, при этом она должна быть достаточно малой для того, чтобы задержать по сути все кости.

Такая обработка может предотвратить выход крови и другого нежелательного материала из костей и хрящей, что может происходить в процессе измельчения, которое проводят в процессе многих общепринятых технологий отделения. Полученная ткань затем может быть добавлена в бак приемника для гидратации предварительно с дроблением или измельчением (например, с применением мельницы Beehive или Paoli, сепаратора или бесшумного режущего аппарата, такого как режущий аппарат Stephan).

Обработка перед отделением

Жировое содержимое в ткани животного можно уменьшить перед гидратацией и последующей переработкой. Возможно уменьшить жировое содержимое ткани в баке приемника перед обработкой благодаря более низкой плотности жира по отношению к белку и благодаря низкой способности к эмульсификации белка около изоэлектрической точки белка (приблизительно 5,5). Жир можно снизить, например, путем охлаждения суспензии до приблизительно температуры замерзания (от -1 до -28°С), снижая pH суспензии до приблизительно изоэлектрической точки белка (pH около 5,5), или барботированием воздуха (сквозь маленькие отверстия в трубе или сетку) через суспензию (см. Пример 5). Удаление жира можно проводить как длительный или периодический процесс.

Обработка после отделения

Так как белок, например мышечный белок, миофибриллярный или саркоплазматический белок, отделяли от соединительной ткани, то белок можно в дальнейшем обрабатывать по желанию. В процессе отделения весь мышечный белок может оставаться нерастворенным, или, по меньшей мере, 50% мышечного белка может оставаться нерастворенным. Количество нерастворенного белка может быть измерено путем отсеивания или осаждения (например, центрифугированием) нерастворенного белка из жидкой массы отделенного белка. Количество нерастворенного белка, оставшегося в жидкой массе отделенного белка после удаления нерастворимого белка, может быть измерено после удаления (например, выпариванием) водной жидкости. После отделения нерастворенный белок, например мышечный белок, может быть растворен путем смешивания его с водой и повышения pH для растворения белка, как описано в патенте США №6,136,959, или может быть растворен при pH ниже около 3,5, как описано в патентах США №№6,005,073, 6,288,216 и 6,451,975. Эти патенты включены в данное описание со ссылкой на них в полном объеме. В другом случае, так как соединительная ткань уже была отделена от мышечных белков, может не быть необходимости в отсеивании, вакуумировании и центрифугировании белков. Растворение и коагуляция белков могут быть проведены в отдельном баке, что устраняет необходимость переносить белки.

Жидкая масса отделенного белка не требует прохождения этапа отсеивания, хотя в некоторых вариантах дополнительное отсеивание может быть необходимым. Результат представляет собой возможность более мягкой обработки и более легкой манипуляции с белком и снижение или устранение образования пены. Белок может также использоваться для получения пасты, сделанной из белка рыбы.

В некоторых вариантах жидкую массу отделенного белка обезвоживают. Обезвоживание может выполняться путем пропускания материала сквозь один или несколько сит с последующим декантированием или отжиманием воды с применением винтового пресса. Обезвоживание может также выполняться центробежной сепарацией воды, высушиванием распылением, выпариванием или лиофилизацией.

В некоторых вариантах мышечную ткань отделяют от соединительной ткани и размер частиц мышечной ткани снижают до размера, достаточно малого, чтобы можно было непосредственно впрыснуть в интактные мясные продукты (например, мясо) для улучшения водоудерживающей способности, текстуры или вкуса мясного продукта. В некоторых вариантах мышечные частицы смешивают с измельченной мышцей для контролирования водоудерживающей способности или текстуры измельченной мышцы (например, желатинизация).

В некоторых вариантах, где обрабатываемая ткань животного либо не содержит никаких примесей, которые по сути являются нежелательными (например, кость или хрящ), либо содержит приемлемое количество таких примесей (например, низкий уровень соединительной ткани), ткань может быть измельчена до подходящего размера (например, размера, при котором соединительная ткань достаточно мала, чтобы избежать каких-либо затруднений, и где фрагменты соединительной ткани достаточно малы, чтобы быть впрыскиваемыми и не пагубно влиять на вкус или текстуру финального мясного продукта) и проходить через процесс гидратации/ускорения для дальнейшего уменьшения размера частиц ткани. Полученная жидкость, которая включает растворимые белки, нерастворимые белки и некоторое количество соединительной ткани, может затем комбинироваться с мясными продуктами (например, интактной мышцей) путем впрыскивания в мясной продукт или путем обработки в барабане с мясным продуктом под вакуумом. В некоторых вариантах жидкость добавляют к мясным продуктам как таковую, без включения любых дополнительных вспомогательных соединений. Жидкость может включать вспомогательные соединения, например соли, буферы, кислоты или основания, добавленные для содействия распространению и/или растворению белков. Основная часть нерастворимых белков может находиться в форме миофибриллярного филамента (например, от 50% до 95% белков в жидкой массе). Например, по сути весь миозин в продукте может находиться в форме миофибриллярного филамента, от 75% до 95% миозина. Этот процесс может использоваться, например, для повышения белкового содержимого мясных продуктов. Без привязки к какой-либо частной теории этот способ повышения белкового содержимого мясных продуктов имеет преимущества в снижении вязкости мышечного белка в добавленной жидкости. Этот процесс может также использоваться для других целей, например для повышения содержания воды в мясных продуктах или для восстановления потери воды мясными продуктами в процессе замораживания и оттаивания. Например, рыба может терять около 20% собственного содержания воды в процессе замораживания, и ткань рыбы может на этом этапе не быть способной удерживать чистую воду, введенную в ткань. Присутствие белка может приводить к удержанию воды мясными продуктами.

ПРИМЕРЫ

Изобретение дополнительно описывается в следующих примерах, которые не ограничивают объем изобретения, изложенный в формуле изобретения.

Пример 1

Разделанных и обезглавленных рыб измельчили до размера 1/4 дюйма, затем перемешали с водой в соотношении 1 части воды к 1 части рыбы и поместили в бак приемника. Ткань рыбы оставили в воде на 5 минут, в течение этого времени мышечная ткань, по меньшей мере, частично гидратировалась. Полученную жидкую массу прокачали с применением насоса вытесняющего действия через 3-дюймовую ID трубу со скоростью 5 фут/сек. Труба имела рестрикционный фитинг длиной 3-дюйма, имеющий внутренний диаметр 1 дюйм. Так как жидкую массу продавливали через трубу и редукционный фитинг, жидкую массу ускоряли, прилагая силу к частицам ткани рыбы в жидкой массе и отрывая ослабленную гидратацией мышечную ткань от соединительной ткани.

Мышечную ткань также разрывали на части, уменьшая размер мышечных частиц. Труба направляла жидкую массу во второй бак приемника, где жидкую массу инкубировали в течение дополнительных 5 минут, позволяя осуществиться дополнительной гидратации мышечной ткани. Жидкую массу затем продавливали через рестрикционный фитинг в другой бак приемника. Этот процесс повторяли в течение десяти циклов для достижения желаемого размера частиц или распределения частиц по размеру.

Жидкую массу затем вводили в рафинер, имеющий отверстия сита 0,25 мм. Лопасти рафинера были выставлены на движение при 60 об/мин. Белки и вода проходили полностью через сито, тогда как соединительная ткань, которая не уменьшилась в размере до такой же степени, не проходила через сито. Белок и воду собирали до выхода жидкой массы отделенного белка, имеющей консистенцию белого клея.

Пример 2

Говяжью грудинку разрезали на 1-дюймовые кусочки и измельчили на полоски размером 1/4 дюйма через мясорубку. Полученное измельченное мясо затем помещали в воду в соотношении 1 часть мяса к 2 частям воды для формирования жидкой массы. Жидкую массу смешивали в аппарате для обработки пищи Cuisinart^® с насосным колесом с диаметром 3 дюйма, имеющим закругленные края (для снижения сдвига), при около 1750 об/мин для пяти одноминутных интервалов с временем гидратации две минуты между встряхиваниями. Жидкую массу затем разделяли на вытесняющем сите с диаметром ячеек 1,5 мм, оборудованном внутренним распылительным соплом. Соединительная ткань оставалась на сите, тогда как отделенные мышечные белки, которые были суспендированы в воде, проходили через отверстия сита.

Пример 3

Белых китайских мелких креветок, обезглавленных и с раковиной, разрубили отдельно в равном количестве льда в машине для рубки Stephan в течение трех минут. Измельченных мелких креветок затем встряхивали с дополнительными пятью частями воды со смешивающим крючком (который включает несколько петель, образующих венчик), имеющим диаметр 3 дюйма, в течение 30 минут при 120 об/мин. Полученную жидкую массу затем отделяли на вытесняющем сите с диаметром ячеек 1,5 мм, оборудованном внутренним распылительным соплом. Раковины и соединительная ткань улавливались ситом, тогда как суспендированная мышечная ткань проходила через отверстия сита.

Пример 4

Филе сайры было охлаждено до 32°F и порезано кубиками по 1/2 дюйма. Образцы затем смешали с водой (в соотношениях, описанных выше) и разрубили в машине для рубки Stephan, модель PCMl 2, с прикрепленным двухлопастным кривым ножом при высокой скорости в течение четырех минут для уменьшения размера частиц филе сайры до момента, при котором полученная жидкая масса имела пастообразную консистенцию.

Первую партию порезанной кубиками сайры смешивали с 1/2 частью воды и формировали в жидкую массу, как описано. Жидкую массу переворачивали с 8 частями филе сайры в вакуумном опрокидывателе, причем филе абсорбировали или другим способом задерживали большое количество жидкой массы. После переворачивания, смесь помещали в стандартную 16,5 рамку для замораживания рыбных блоков, которую применяют для формирования рыбных палочек, с Beck liner^®, картонной втулкой, сконструированной так, чтобы позволить воде входить во втулку. Ее замораживали в аппарате плиточной заморозки под давлением около 10 PSI (фунт на квадратный дюйм) до 0°F. Полученный рыбный блок имел большее количество белка, чем имела комбинация с жидкой массой, из которой получают рыбный блок повышенной производительности, а также предохранялся от таяния.

Вторую партию использовали для регидратации предварительно замороженной рыбы, которая потеряла часть воды при замораживании. Партию смешивали с 3 частями воды, уменьшали до пасты и впрыскивали в предварительно замороженное (и впоследствии оттаянное) филе тихоокеанской трески до общего включения маринада 10% по весу, таким образом, замещая некоторую потерю влаги в процессе замораживания/оттаивания и повышая белковое содержимое филе.

Третью партию обрабатывали щелочным способом, описанным в патенте США №6,136,959, полученный изолят доводили до белкового содержимого 5% и впрыскивали в филе тихоокеанской трески при включении 15% по весу посредством иглы для инъекции с ID (внутренним диаметром) 1 мм, таким образом, повышая содержание воды и белка в филе.

Пример 5

Сто фунтов рыбной обрези филе тиляпии, которая включает большие куски немышечного белка и значительные количества жира, уменьшали в размере в Baader 695 (ременном измельчителе) до 5 мм кусочков. Они были смешаны с водой (включая лед) при твердом содержимом 3%, и рН снижали до 5,5 с применением HCl. Эту смесь встряхивали аккуратно в цилиндрическом баке. Воздух впрыскивали в бак через трубу с 4, 1/4-дюймовыми отверстиями при 15 PSI. Большое количество жира затем отделяли. Этот жир поднимался к поверхности, затем мигрировал в центр бака и легко удалялся путем снятия верхнего слоя.

Затем pH повышали до 8,0 и продавливали непосредственно при 50 gpm (гал/мин) через шаровой клапан с потерей давления 100 PSI (фунт на квадратный дюйм) в Brown 204 рафинере с 0,5 мм отверстиями.

Этот продукт обрабатывали щелочным способом, описанном в патенте США №6,136,959, полученный изолят доводили до белкового содержимого 3,5% и впрыскивали в филе тихоокеанского палтуса при включении 20% по весу с применением инжектора Fumako. Эти филе показывали сниженную потерю при приготовлении по сравнению с маринадом на основе фосфата, и не обнаруживался характерный для жира тиляпии вкус.

Пример 6

Мясо грудинки цыплят измельчили на полоски размером по 1/4 дюйма в традиционной мясорубке, получив 300 фунтов измельченного мяса цыпленка. Мясо смешивали с водой до твердого содержимого 3%. pH доводили до 5,3 с помощью HCl. Жир отделился легче, чем ожидали, и коагулировал в желтые шарики, которые легко сняли из бака приемника. Жидкую массу встряхивали сквозь сужение шарового клапана в течение 30 минут. Клапан регулировали так, чтобы увеличивать потребляемый ток приводного двигателя насоса напряжением 480 вольт на 1,2 ампер.

Из-за большого диаметра соединительной ткани и тенденции сухожилий скручиваться в "жгуты" даже большего диаметра лопасти в Brown рафинере, используемом в данном процессе, настроены на относительно большой просвет 15 мм сита. Для того чтобы компенсировать такой большой просвет, скорость вращения рафинера была увеличена до 700 об/мин. Эта установка подтверждает преимущество в уменьшении количества соединительной ткани в продукте по отношению к способам маленького просвета - низкие об/мин, которые применяются на рыбе.

Другие варианты применения

Описаны некоторые варианты применения изобретения. Тем не менее, должно быть понятно, что могут быть произведены различные модификации, не выходя за пределы и объем данного изобретения. Например, тогда как рафинер раскрыт выше в данном описании как средство для отделения белка от соединительной ткани, могут также использоваться сито, традиционный рафинер, сортировка или другое устройство для сортировки больших частиц от маленьких частиц или сильных частиц от более слабых частиц.

В качестве другого примера, тогда как насосы описаны для продвижения жидкости через трубы, жидкость вместо этого может передвигаться через трубы посредством эффектов гравитации или давления (например, путем подачи под давлением воздуха на поверхность жидкости).

Соответственно другие варианты осуществления находятся в объеме следующей формулы изобретения.

Изобретение предназначено для использования в мясной промышленности. Обеспечиваются способы и системы для отделения мышечной ткани от соединительной ткани. Уменьшают размер мышечной ткани, которая содержит и мышечный белок, и соединительную ткань. Смешивают мышечную ткань с водным растворителем для создания жидкой массы. Накачивают жидкую массу через трубу, потом через, по меньшей мере, одно сужение, таким образом ускоряя жидкую массу в направлении потока жидкой массы так, что существенная фракция соединительной ткани не будет разрываться, а существенная фракция мышечной ткани будет отрываться. Отделяют мышечный белок от соединительной ткани с использованием отделительного устройства. Изобретение обеспечивает получение и использование мышечных белков, обладающих своими функциональными и питательными свойствами. 3 н. и 53 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ отделения мышечного белка от соединительной ткани, причем способ включает этапы, на которых:
(a) уменьшают размер мышечной ткани, которая содержит и мышечный белок, и соединительную ткань;
(b) смешивают мышечную ткань с водным растворителем для создания жидкой массы;
(c) накачивают жидкую массу через трубу, потом через, по меньшей мере, одно сужение, таким образом ускоряя жидкую массу в направлении потока жидкой массы так, что существенная фракция соединительной ткани не будет разрываться, а существенная фракция мышечной ткани будет отрываться; и
(d) отделяют мышечный белок от соединительной ткани с использованием отделительного устройства.

2. Способ по п.1, где этап (b) дополнительно включает ожидание периода времени, достаточного для того, чтобы позволить мышечной ткани гидратироваться.

3. Способ по п.2, где период времени составляет, по меньшей мере, 1 мин.

4. Способ по п.1, где этап (a) дополнительно включает снижение содержания жира в мышечной ткани.

5. Способ по п.4, где этап снижения содержания жира в мышечной ткани дополнительно включает снижение температуры жидкой массы.

6. Способ по п.1, где жидкую массу помещают в бак, а трубу конструируют так, чтобы жидкая масса циркулировала из бака через, по меньшей мере, одно сужение и возвращалась обратно в бак.

7. Способ по п.1, где, по меньшей мере, одно сужение включает уменьшение внутреннего диаметра трубы.

8. Способ по п.1, где, по меньшей мере, одно сужение включает перегородку.

9. Способ по п.1, где, по меньшей мере, одно сужение включает клапан.

10. Способ по п.9, где клапан является шаровым клапаном.

11. Способ по п.1, где способ дополнительно включает повторение этапов (a)-(d), по меньшей мере, пять раз.

12. Способ по п.1, где способ дополнительно включает повторение этапа (с), по меньшей мере, пять раз.

13. Способ по п.1, где pH водного растворителя составляет от 5,0 до 9,5.

14. Способ по п.1, где отделительное устройство является рафинером, который включает сито, сконструированное так, чтобы допустить прохождение значительной части мышечного белка через сито и предотвратить прохождение значительного количества соединительной ткани через него.

15. Способ по п.14, где сито формируют из ячеек, имеющих отверстия не более чем около 5 мм.

16. Способ по п.14, где сито формируют из ячеек, имеющих отверстия от около 0,05 мм до около 0,5 мм.

17. Способ по п.14, где сито формируют из ячеек, имеющих отверстия не менее чем около 0,05 мм.

18. Способ по п.14, где рафинер содержит лопасть, сконструированную так, чтобы вращаться в цилиндрическом сите.

19. Способ по п.18, где лопасть вращается со скоростью от около 60 об/мин до около 1000 об/мин.

20. Способ по п.1, где мышечная ткань включает ткань рыбы, моллюска, кальмара, домашней птицы, коровы, овцы или свиньи.

21. Способ по п.1, включающий перед этапом (а) этап, на котором удаляют кости из мышечной ткани, содержащей мышечный белок и соединительную ткань для формирования мышечной ткани, лишенной костей.

22. Способ по п.2, где период времени составляет, по меньшей мере, 30 мин.

23. Способ по п.1, где, по меньшей мере, 50% отделенного мышечного белка остается нерастворенным в течение этапов (a)-(d).

24. Способ по п.1, где, по существу, весь отделенный мышечный белок остается нерастворенным в течение этапов (a)-(d).

25. Способ по п.1, где после этапа (d) повышают pH жидкой массы, содержащей водный растворитель и отделенный мышечный белок, до точки, в которой растворяется, по меньшей мере, 75% отделенного мышечного белка.

26. Способ по п.25, где pH жидкой массы повышают, по меньшей мере, до 10,5.

27. Способ по п.23, где отделенный мышечный белок растворяют путем снижения pH жидкой массы, включающей водный растворитель и отделенный мышечный белок, до точки, при которой растворяется, по меньшей мере, 75% отделенного мышечного белка.

28. Способ по п.27, где pH жидкой массы снижают до около 2,5 - около 3,5.

29. Способ по п.1, где водный растворитель, используемый для создания жидкой массы, по сути не содержит соли.

30. Способ по п.1, где соотношение мышечной ткани к водному растворителю на этапе (b) составляет от 0,1:1 до 100:1.

31. Способ по п.1, дополнительно включающий после этапа (d) этап обезвоживания отделенного мышечного белка.

32. Способ по п.25, где жидкая масса дополнительно включает вспомогательные вещества, выбранные из группы, включающей соли, буферы, кислоты или основания.

33. Способ по п.1, где отделительное устройство является барабанным или наклонным ситом.

34. Способ по п.1, где этап (а) включает резку, дробление или измельчение.

35. Способ по п.1, где насос выбран из группы, которая включает сдвигающий насос, поршневой насос, насос вытесняющего действия, центробежный насос, струйный насос, шланговый насос, ротационный насос, диафрагменный насос, лопастный насос и возвратно-поступательный насос.

36. Способ по п.1, где, по меньшей мере, одно сужение представляет собой колено в трубе под 90 или 45°.

37. Способ по п.1, где, по меньшей мере, одно сужение представляет собой спирали или витки в трубе.

38. Способ комбинирования интактного мышечного пищевого продукта с отделенным мышечным белком, причем способ включает этапы, на которых:
(a) уменьшают размер мышечной ткани, которая содержит и мышечный белок, и соединительную ткань;
(b) смешивают мышечный белок с водным растворителем для создания жидкой массы;
(c) накачивают жидкую массу через трубу, потом через, по меньшей мере, одно сужение, таким образом ускоряя жидкую массу в направлении потока жидкой массы так, что существенная фракция соединительной ткани не будет разрываться, а существенная фракция мышечной ткани будет отрываться;
(d) отделяют мышечный белок от соединительной ткани с использованием отделительного устройства;
(e) растворяют отделенный мышечный белок путем повышения/понижения pH жидкой массы, содержащей водный растворитель и отделенный мышечный белок, до точки, в которой растворяется, по меньшей мере, 75% отделенного мышечного белка; и
(f) комбинируют растворенный отделенный мышечный белок с интактным мышечным пищевым продуктом.

39. Способ по п.38, где композиция отделенного мышечного белка содержит по весу соединительной ткани менее чем 4% относительно количества мышечного белка в жидкой массе.

40. Способ по п.38, где этап комбинирования мышечного белка с интактным мышечным пищевым продуктом включает обработку в барабане или впрыскивание.

41. Система отделения мышечного белка от соединительной ткани, содержащая:
приемник, в котором уменьшенную в размере мышечную ткань перемешивают с водным растворителем для создания жидкой массы;
трубу, выполненную с сужением и соединенную с приемником, для создания напряжения сдвига в жидкой массе, при котором существенная фракция соединительной ткани не будет разрываться, а существенная фракция мышечной ткани будет отрываться;
насос, сконструированный для покачивания жидкой массы из приемника через трубу; и
отделительное устройство для отделения мышечного белка от соединительной ткани.

42. Система по п.41, дополнительно содержащая второй приемник, вторую трубу, соединенную со вторым приемником и отделительным устройством и включающую, по меньшей мере, одно сужение в ней, и второй насос, сконструированный для выкачивания жидкости из второго приемника через вторую трубу.

43. Система по п.41, где труба соединена на выходе приемника и на входе приемника и сконструирована так, чтобы жидкость рециркулировала, проходя через выход приемника через трубу, и через вход возвращалась в приемник.

44. Система по п.41, где труба и насос находятся внутри приемника.

45. Система по п.41, где насос выбран из группы, включающей: сдвигающий насос, поршневой насос, насос вытесняющего действия, центробежный насос, струйный насос, шланговый насос, ротационный насос, диафрагменный насос, лопастный насос и возвратно-поступательный насос.

46. Система по п.41, где, по меньшей мере, одно сужение включает уменьшение внутреннего диаметра трубы.

47. Система по п.41, где, по меньшей мере, одно сужение включает перегородку.

48. Система по п.41, где, по меньшей мере, одно сужение включает клапан.

49. Система по п.48, где клапан является шаровым клапаном.

50. Система по п.41, где отделительное устройство включает рафинер.

51. Система по п.50, где рафинер содержит сито, имеющее отверстия не более чем около 2 мм.

52. Система по п.51, где сито содержит отверстия не менее чем около 0,05 мм.

53. Система по п.50, где рафинер содержит лопасть, сконструированную для вращения внутри цилиндрического сита.

54. Система по п.53, где лопасть является наклоненной для продвижения материала внутри цилиндрического сита от первого конца ко второму.

55. Система по п.41, где, по меньшей мере, одно сужение представляет собой колено в трубе под 90 или 45°.

56. Система по п.41, где, по меньшей мере, одно сужение представляет собой спирали или витки в трубе.