Lait 82 (2002) 515-522
DOI: 10.1051/lait:2002028

Manufacture and application of high milk protein powder

Vikram V. Mistry

MN-SD Dairy Foods Research Center, South Dakota State University, Brookings SD 57007, USA

Abstract
A procedure was developed for the production of a high milk protein powder that was rich in both milk proteins, casein and whey proteins, and free of lactose. The method utilized ultrafiltration and diafiltration with no pH adjustment and a relatively low temperature. Spray drying was conducted at low temperatures (120 to 125 °C inlet air temperature, 75 to 80 °C outlet air temperature). The resulting powder contained at least 84% total protein (casein and whey proteins). Microstructural studies of the high protein powders revealed that the surface structure of the powders became smoother as lactose was reduced. The surface of the powders with the most lactose, such as skim milk powder, had the most wrinkles. The virtual absence of lactose in this powder allows storage at room temperature for a long time without deterioration or caking. Solubility index of the powder decreased (solubility increased) as temperature of reconstitution increased from 25 to 60 °C. Foaming capacity was highest at pH 10. Because of the similarity of the proteins of this powder to those of skim milk, and due to the absence of lactose, it was possible to use it in the manufacture of nonfat yogurts with good body and texture. Traditionally, nonfat yogurts have poor body and frequently have excessive whey separation. Use of gelling and stabilizing agents is therefore almost mandatory. The high milk protein powder, while adding protein to yogurt, served as a stabilizer to improve body and texture. The suitability of this powder as a medium for bulk starter was also investigated. The high buffering capacity of this powder in combination with nonfat dry milk made possible the production of an active bulk starter, which was subsequently used in the manufacture of Gouda cheese.

Résumé
Fabrication et utilisations de poudres de lait enrichies en protéines. Un procédé de production de poudre de lait enrichie à la fois en caséine et protéines de lactosérum, et sans lactose, a été développé. La méthode utilisait l'ultrafiltration et la diafiltration sans ajustement du pH et à température relativement basse. Le séchage par atomisation était effectué à basse température (température d'entrée de l'air : 120 à 125 °C, température de sortie de l'air : 75 à 80 °C). La poudre obtenue contenait au moins 84 % de protéines totales (caséine et protéines de lactosérum). Les études de la microstructure des poudres enrichies en protéines ont montré que la structure de surface des poudres devenait plus lisse lorsque le lactose diminuait. La surface des poudres contenant le plus de lactose, comme la poudre de lait écrémé, avait le plus de rides. L'absence virtuelle de lactose dans les poudres enrichies permet le stockage à température ambiante sur une longue période sans détérioration ni agglutination. L'indice de solubilité de la poudre diminuait (la solubilité augmentait) lorsque la température de reconstitution passait de 25 à 60 °C. Le pouvoir foisonnant était le plus élevé à pH 10. La similarité des protéines de cette poudre avec celles du lait écrémé et l'absence de lactose permettaient de l'utiliser dans la fabrication de yaourts maigres qui présentaient des fermetés et textures tout à fait satisfaisantes, au contraire des yaourts maigres traditionnels qui ont peu de fermeté et souvent une exsudation excessive de lactosérum, caractéristiques qui obligent à l'utilisation d'agents gélifiants et stabilisants. L'utilisation de cette poudre pour la préparation de milieux de culture de levains industriels a également été étudiée. Le pouvoir tampon élevé de cette poudre, permettait l'obtention d'un levain industriel actif, utilisé ensuite dans la fabrication de fromage Gouda.

Key words: High milk protein powder / ultrafiltration / cheese / yogurt / diafiltration

Mots clés : Poudre de lait enrichie en protéines / ultrafiltration / fromage / yaourt / diafiltration

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