밀크 산물의 콜레스테롤을 감소시키는 시스템 및 방법

밀크 산물의 콜레스테롤을 감소시키는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING CHOLESTEROL IN A MILK PRODUCT}

본 발명은 일반적으로 유체 가공 작업에 이용되는 시스템 및 방법, 더 상세하게는 밀크 산물(milk product)의 콜레스테롤을 감소시키는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 밀크 산물은 선택적인 지방 함량을 보유할 수 있다.

의사와 보건 전문가들은 일반적으로 포화지방과 콜레스테롤이 낮은 식이가 심장 및 순환계 질환의 가능성을 감소시킬 수 있다는 것에 동의한다. 지방과 콜레스테롤이 낮은 식이 유지와 관련된 건강 유익의 소비자 인식이 최근 증가했고, 이와 함께 이 성분들이 낮은 식품을 요구하고 있다. 현재, 스킴 밀크(skim milk)는 지방 함량이 낮기 때문에 상기 저지방 식품에 많이 이용되고 있다.

전유(whole milk)는 연속 상이 용액인 콜로이드성 분산액과 배합된 희석 유탁액이다. 전유는 지방 함량이 보통 약 3.3% 내지 약 3.4%이고 밀크 100g 당 14mg의 콜레스테롤을 함유한다. 스킴 밀크를 수득하기 위해 보통 전유를 원심분리한다. 상층에 크림이 떠있는 오일 농축 상과 액상 또는 스킴 밀크가 수득된다.

밀크 산물에서, 지방 대부분과 총 콜레스테롤의 약 80% 내지 약 85%가 크림에 존재한다. 크림은 주로 유지방구(milk fat globule)로 구성된다. 유지방 중의 콜레스테롤은 유지방구막과 벌크 지질 사이에 분포되어 있는 것으로 생각된다[Wong, Fundamentals of Dairy Chemistry(1988)]. 한때는 막이 유지방구로부터 이격되고 버터 오일이 유지방구로부터 분리될 때, 약 90% 이상의 콜레스테롤은 버터 오일에서 평형화되고 약 5% 이상은 막에 존재한다고 생각했다. 이러한 종래 해석과 달리, 콜레스테롤 함량과 지방 함량 간에는 사실상 큰 연관성이 없을 수 있다.

개략적으로, 종래 스킴 밀크는 전유에 존재하는 콜레스테롤의 약 10% 내지 약 20%를 함유한다. 스킴 밀크는 약 0.5% 이하의 지방, 약 10% 고형물 및 보통 약 2 내지 약 3mg의 콜레스테롤을 스킴 밀크 100g당 함유한다.

밀크 산물 중의 콜레스테롤은 트리글리세라이드, 유지방구 및 복합 단백질과 결합되어 있는 것으로 생각된다. 스킴 밀크 중의 콜레스테롤은 3가지 형태, 즉 (i) 탈지 공정에서 제거되지 않은 잔류 트리글리세라이드 소적과 복합체화된 형태, (ii) 탈지 공정에서 유지방구막으로부터 이탈된 지단백 입자와 복합체화된 형태, 및 (iii) 혈청 알부민에 함유된 단백질과 복합체화된 형태로 존재하는 것으로 생각된다. 스킴 밀크, 저지방유 또는 전유가 농축되면, 콜레스테롤 함량은 비례해서 증가한다. 예를 들어, 무지방 분유는 100g당 약 20 내지 30mg의 콜레스테롤 함량을 보유한다. 따라서, 저지방 식품의 한 성분으로서 스킴 밀크, 저지방유 또는 전유의 사용은 이들 식품에 상당한 양의 콜레스테롤을 부여할 수 있다.

따라서, 콜레스테롤 함량이 실질적으로 감소된 밀크 산물의 생산이 필요하다. 만족스러운 콜레스테롤 제거 공정은 밀크 중의 단백질 기능성 또는 다른 성질에 영향을 미침이 없이 콜레스테롤 제거를 최대화하는 것이다. 바람직한 제거 공정은 장치 및 원료 조건을 최소화하고 수행하기 간편해야 한다. 또한, 유기 극성 용매와 같은 잠재적 유해성 물질의 사용은 피하는 것이 바람직하다. 이러한 방법은 본 발명 전까지 개발된 것으로 알려진 것이 없다.

유지방으로부터 콜레스테롤을 제거하기 위해 여러 시도가 활용되었다. 예를 들어, 실리카겔 및 활성탄과 같은 흡착제와 접촉시켜 지방으로부터 콜레스테롤를 제거하는 방법이 있다. 밀크 산물에 적용 시, 이러한 흡착제는 상업용으로는 매우 비현실적이거나 콜레스테롤 흡착의 특이성이 부족한 것으로 밝혀졌다. 또한, 초임계 추출 공정도 사용되었지만, 이 공정은 극단적 공정 조건을 수반하여, 일반적으로 대규모 상업적 이용분야에 사용하기에는 지나치게 고가이다.

따라서, 밀크 산물 중의 콜레스테롤을 감소시키는 기술 분야에서는 바람직한 지방 함량을 보유하는 최종 밀크 산물에서 콜레스테롤을 감소시키기 위해 식용 오일을 이용하는 방법 및 시스템이 이익이 될 것이다.

본 발명은 바람직한 지방 함량을 보유하는 최종 밀크 산물 중의 콜레스테롤을 감소시키기 위해 식용 오일을 이용하는 시스템 및 방법을 제공한다.

제1 양태에서, 본 발명에 따른 방법은 제공된 전유로부터 분리된 것일 수 있는 스킴(skim) 및 크림을 준비하는 단계를 포함한다. 스킴은 대두 오일과 같은 식용 오일과, 소정의 오일 대 스킴 비, 예컨대 오일 1부 대 스킴 19부로 배합하여 스킴-오일 혼합물을 제조한다. 스킴은 오일과 배합하기 전에 가열할 수도 있다. 스킴-오일 혼합물은 블렌딩하여, 블렌딩된 스킴-오일 혼합물을 만든다. 블렌딩된 스킴-오일 혼합물은 그 다음 입자 크기를 표준화하여 미립자화된 스킴-오일 혼합물을 형성한다. 스킴-오일 혼합물의 표준화는 상기 블렌딩된 스킴-오일 혼합물을 전단 펌프 또는 콜로이드 밀(mill)을 이용해 전단 가공하여 수행할 수 있다. 미립자화된 스킴-오일 혼합물의 바람직한 입자 크기는 약 0.1 미크론 내지 약 10 미크론 범위인 것이 바람직하다.

준비한 크림은 균질화 하여 균질화된 크림을 제조한다. 이 크림은 균질화 전에 가열할 수 있다. 균질화된 크림은 입자 크기가 바람직하게는 약 0.04 미크론 내지 약 1 미크론이고, 더욱 바람직하게는 약 0.08 미크론 내지 약 0.5 미크론이다. 균질화된 크림의 소정량을 미립화된 스킴-오일 혼합물과 배합하여 밀크-오일 혼합물을 제조한다. 밀크-오일 혼합물은 소정 온도에서 소정 시간 동안 유지하고 이 유지 시간(hold time) 동안 교반하는 것이 바람직하다. 그 후, 밀크-오일 혼합물로부터 식용 오일의 대부분을 분리하여, 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물을 수득한다.

다른 양태로, 본 발명에 따른 방법은 추가로 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물을 1차 콜레스테롤 감소된 스킴 및 1차 콜레스테롤 감소된 크림(이 스킴과 크림은 어느 한쪽 또는 둘 모두 남은 오일을 거의 전부 제거하기 위해 추가 분리할 수 있다)으로 분리하여, 결과적으로 2차 콜레스테롤 감소된 스킴 및/또는 2차 콜레스테롤 감소된 크림을 각각 수득하는 단계를 포함한다. 다른 양태는 1차 또는 2차 콜레스테롤 감소된 스킴을 1차 또는 2차 콜레스테롤 감소된 크림과 소정의 스킴-크림 비로 배합하여 2차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물을 제조한다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 양태에서, 본 발명에 따른 임의의 방법은 먼저 작업자가 프로그래밍한 후에 시스템에 의해 거의 자동으로 수행된다.

본 발명에 따른 다른 방법은 초기 밀크 산물, 예컨대 스킴 밀크, 1% 밀크, 2% 밀크 또는 전유를 준비하는 단계 및 이 초기 밀크 산물을 식용 오일과 소정의 오일 대 밀크 비로 배합하여 밀크-오일 혼합물을 제조하는 단계를 포함한다. 밀크-오일 혼합물은 블렌딩하여 블렌딩된 밀크-오일 혼합물을 만든다. 블렌딩된 밀크-오일 혼합물은 그 다음 입자 크기를 표준화하여 미립자화된 밀크-오일 혼합물을 형성하고, 이것을 소정의 유지 온도에서 소정 시간 동안 유지 및 교반하고, 그 결과 개질된 밀크 혼합물을 형성한다. 그 후, 개질된 밀크-오일 혼합물로부터 대부분의 식용 오일을 분리하여 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물을 수득한다.

이 방법은 또한 크림을 준비하고 이 크림을 균질화하여 균질화된 크림을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 균질화된 크림의 소정량을 상기 블렌딩된 밀크-오일 혼합물과 배합한 후, 블렌딩된 밀크-오일 혼합물을 표준화하여 균질화된 크림의 소정량을 미립자화된 밀크-오일 혼합물에 혼입시킬 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로 소정량의 균질화된 크림은 상기 유지 및 교반 단계 전에 미립자화된 밀크-오일 혼합물과 배합하여, 소정량의 균질화된 크림을 개질된 밀크-오일 혼합물에 혼입시킬 수 있다. 이 방법은 또한, 전유를 분리하여 초기 밀크 산물 및 크림을 수득하는 단계를 포함할 수 있다.

도 1은 밀크 산물 중의 콜레스테롤을 감소시키는 방법의 제1 양태이다.
도 2a 및 2b는 밀크 산물 중의 콜레스테롤을 감소시키는 시스템의 제1 양태를 제공한다.

본 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 수행할 수 있을 정도로 상세하고 정확하지만, 여기에 개시된 물리적 양태들은 본 발명을 단지 예시하는 것으로, 이들은 다른 특정 구조로 구현될 수 있다. 바람직한 양태가 설명되었지만, 그 세부사항은 특허청구범위에 정의된 본 발명을 벗어나지 않는 한 변화될 수 있다.

이제 도면을 살펴보면, 도 1은 본 발명에 따라 밀크 산물 중의 콜레스테롤을 감소시키는 방법의 한 양태(200)를 나타낸다. 이 방법(200)은 도 2a와 도 2b에 도시된 시스템(10)을 참조로 하여 설명될 것이다. 시스템(10)은 일반적으로 터치-스크린 패널에 구비될 수 있는 사람 기계 인터페이스(HMI)를 통해 프로그램가능하거나, 다른 방식으로 상호작용하는 프로그램가능 로직 제어기(PLC)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 수용(211)된 다량의 원료 전유(100)의 가공처리를 개시하기 전에, PLC는 시스템 작동자에 의한 약간의 프로그래밍 입력을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 작동자는 가공처리될 전유 배취 크기를 PLC에 프로그램할 수 있다. 다른 파라미터들에 대해서는 이하 상세한 설명을 통해 논의될 것이다.

시스템(10)의 실행에 따라서, 원하는 또는 필요한 유체 흐름 경로를 수립하기 위해 약간의 수동 스윙 커넥션이 필요할 수 있다. 예를 들어, 유체 흐름을 지시하기 위해 플로버터 패널(flowverter pannel)이 사용될 수 있다. 플로버터 패널은 예컨대 유체 흐름 회로로부터 선택적 장치를 삽입 또는 제거하는데 사용될 수 있다. 일단 수동 스윙 커넥션이 만들어지면(필요한 경우), 일반적인 자동 공정을 개시할 수 있다.

방법(200)은 일반적으로 원료일 수 있는 전유(100)가 수용되면(201) 개시한다. 원료 전유(100)는 수용력(예컨대 3000 갤런일 수 있다)이 있는 가공처리 부위로 전달한다. 전달(201)은 트럭이 운반한 탱크와 같은 전달 용기(12)를 이용하여 가공처리 부위로 이루어질 수 있다. 전달 용기(12)는, 전달 용기(12)로부터 수용 탱크(16)로 원료 전유(100)를 전달하는 수용 펌프(14)에 연결되는 것이 바람직하다. 전달 용기(12)로부터 수용 탱크(16)로 향하는 흐름 경로에는 유량계(도시되지 않음)를 설치하여, 탱크(16)에 강제주입되는 산물의 양을 모니터하여 오버플로 방지를 도울 수 있다. 레벨 트랜스미터(도시되지 않음)는 수용 탱크(16)에 작동적으로 연결하여 오버플로 또는 원하는 레벨 비상 경고를 제공하고, 오버플로 상태 방지를 도울 수 있다. 원료 전유(100)의 수용(201)이 끝나면, 수용 선(15)은 일반적으로 수용 선(15)의 대향 말단에 존재하는 통기 점검 밸브 및 공기 솔레노이드 밸브를 이용하여 통기시킬 수 있다. 대안적으로, 원료 전유(100)를 수용하지 않고, 원료 원유에서 분리된 원료 스킴 및 원료 크림을 수용하여 공정을 시작할 수도 있다. 일반적으로, 전유(100) 또는 여타 공급된 크림 및 스킴은 전달된 산물을 승온, 예컨대 약 40℉에서 유지할 수 있는 수용 탱크(16)에 수용된다.

원료 전유(100)의 전달(201) 후, 방법(200)은 일반적으로 분리기(22)를 이용하여 원료 전유(100)를 스킴(102)과 크림(104)으로 분리하는 전유 분리 단계(203)를 포함한다. 당해 방법은 스킴(102)과 크림(104)의 이용을 기술하고 있고, 스킴(102)이 초기 밀크 산물로 제공되지만, 다른 초기 밀크 산물도 고려할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 방법은 초기 밀크 산물, 즉 예컨대 1% 또는 2% 밀크 또는 전유에 대해 진행될 수 있다. 전유(100)는 가능하다면 전유 열교환기(20)를 통과시켜 분리(203) 전에 가열하여, 가열된 전유(101)를 생산하는 것이 바람직하다. 전유(100)는 전유(100)의 무결성을 유지하는 임의의 바람직한 온도로 가열할 수 있으나, 바람직하게는 약 95℉ 내지 약 110℉의 온도, 더욱 바람직하게는 약 105℉의 온도가 바람직한 결과를 나타낸다. 분리(203) 전에 전유(100)의 임의의 가열 또는 전처리는 이용되는 분리기 종류, 예컨대 원심분리기 또는 막여과장치 등에 따라 달라질 수 있다.

분리 후, 스킴(102)과 크림(104)은, 크림(104)이 합류된다면 교반 탱크(56)에서 합류하기 전에 나란히 가공처리하는 것이 바람직하다. 분리된 스킴(102)은 예컨대 스킴 열교환기(24)를 통과시켜, 바람직하게는 약 120 내지 약 150℉, 더욱 바람직하게는 약 135 내지 140℉로 가열(205)하여, 가열된 스킴(106)을 생산하는 것이 바람직하다. 가열된 스킴(106)은 그 다음 혼합 탱크(26)에 첨가해서, 보통 현장(211)에 보관되어 있는 다량의 바람직한 식용 오일(108), 예컨대 대두 오일과 배합한다(213). 예컨대, 용량이 약 360 갤런인 4x4x4의 휴대용 오일 토트(tote)일 수 있는 식용 오일의 급원(211)은 혼합 탱크(26)와 유체 연결(fluid communication) 상태이다. 가열된 스킴(106)을 혼합 탱크(26)로 전달하면, 급원(211)으로부터 오일(108)을 탱크(26) 내로 계량해 주입한다. 오일(108)의 양은 거의 자동화된 공정을 개시하기 전에 예비측정되어 HMI를 통해 PLC에 프로그램화된 오일 대 스킴 비를 기초로 한다. 바람직한 오일 대 스킴 비는 1:1 내지 1:99 범위일 수 있으나, 약 1:19인 것이 바람직하다. 임의의 적당한 블렌딩 장치가 작업할 수 있지만, 바람직한 혼합 탱크(26)는 아메리칸 인그레디언츠 컴패니(미국 미주리 캔자스 시티) 제품인 Breddo Likwifier™이다. 단독 탱크(26)가 도시되었지만, 복수의 탱크(26)를 직렬로 배치하여 다양한 생산능을 구비할 수 있다. 혼합 탱크(26)로 스킴(106)의 흐름은 유량계(도시되지 않음)로 모니터할 수 있고, 혼합 탱크(26)는 충전 중에 고 레벨 경고에 이용되는 레벨 인디케이터를 구비할 수 있다. 혼합 탱크(26)가 복수 개 사용되면, 시스템(10)은 HMI에 입력되고 PLC에 기록된 전유 배취 크기에 따라 복수의 탱크(26) 각각을 연속해서 자동으로 충전할 수 있다. 혼합 탱크(26)의 충전 사이클이 완료된 후 또는 거의 완료되면, 스킴-오일 혼합물을 블렌드할 수 있다. 블렌드 시간은 예비측정되고 공정 개시 전에 HMI에 설정되는 것이 바람직하지만, 바람직하게는 약 1 내지 약 10분 정도, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 5분 정도이다. 복수의 혼합 탱크(26)를 이용하는 경우, 블렌딩 공정은 후속 탱크(26)에 스킴(106)과 오일(108)이 충전되는 동안 개시될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 혼합 탱크(26)에서 혼합되는 스킴(106)과 오일(108)에, 스킴(106)의 유체 흐름 도관을 통해 오일(108)이 도입될 수 있어, 이는 혼합 탱크(26)의 필요성을 없애줄 것이다.

블렌딩된 스킴-오일 혼합물(110)은 포지티브 펌프일 수 있는 펌프(30)에 의해, 전단 장치(32), 예컨대 콜로이드 밀로 펌프될 수 있다. 다른 전단 또는 블렌딩 장치, 예컨대 전단 펌프, 하이드로쉬어(hydroshear) 장치, 고 레벨 전단 혼합기 또는 심지어 균질기를 사용할 수 있지만, 바람직한 입자 크기에 따르면 후자는 덜 바람직할 수 있다. 이용될 수 있는 고 레벨 전단 혼합기의 예는 쿼드로(US) 인크.(미국 뉴저지 밀번) 제품인 Quadro Ytron Z Emulsifier이다. 전단 장치(32)는 가공처리 탱크(56)에 첨가하기 전에 적어도 부분적으로 혼합물(110)의 입자 크기를 표준화하여 미립자화된 스킴(112)을 만들기 위해, 스킴-오일 혼합물(110)을 전단(215) 처리하는데 사용된다. 본 명세서에 사용된 "입자 크기"는 주어진 혼합물의 임의의 입자가 가진 기하 중심을 통한 바람직한 최대 치수를 의미한다. 예를 들어, 구상 입자의 입자 크기는 그 직경일 수 있다. 가공처리 탱크(56)에 첨가하기 전에 혼합물(112)의 바람직한 입자 크기는 약 0.1 미크론 내지 약 10 미크론이다. 전단은 바람직하게는 약 50 내지 약 2000 파운드/in ² (psi)의 압력에서, 더욱 바람직하게는 약 850 내지 약 950 psi의 압력에서, 더욱 바람직하게는 약 900 psi의 압력에서 수행하는 것이 바람직하다. 미립자화된 스킴(112)은 가공처리 탱크(56)에 첨가하고, 여기에 크림을 첨가하여 거의 병행 처리할 수 있다.

이제, 분리된 크림(104)의 바람직한 병행 처리를 살펴보면, 크림(104)은 바람직하게 가열(207)하고, 그 후 균질화(209)한 다음, 스킴-오일 혼합물(110)과 함께 가공처리 탱크(56)에 첨가한다. 크림(104)의 가열(207)은 선택적이지만, 최종 산물의 풍미를 좋게 하는 것으로 밝혀져 있어 균질화(209) 이전인 것이 바람직할 수 있다. 크림 가열(207)은 분리된 크림(104)이 크림 열교환기(42)를 통과하도록 제공할 수 있으며, 이로써 가열된 크림(114)이 생산된다. 가열된 크림(114)의 바람직한 온도 범위는 약 145 내지 약 170℉ 범위, 더욱 바람직하게는 약 165℉ 이다. 가열된 크림(114)은 균질화(209) 단계로 비교적 일정 압력 공급을 유지하는, 포지티브 펌프일 수 있는 펌프(40)에 의해 크림 열교환기(42)를 통해 강제유입될 수 있다. 단독 균질기가 사용될 수 있지만, 2종 이상의 선택적 균질기를 구비해도 좋다. 가열된 크림(114)의 바람직한 균질기(52 또는 54)로의 유도는 플로버터 패널(44)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 대형 10,000-lb 배취 균질기(52)와 소형 700-lb. 배취 균질기(54)가 제공될 수 있다. 펌프(40)의 속도는 선택된 균질기에 비교적 일정한 유입 압력을 유지하도록 조절하며, 이는 압력 변환기(transducer)(도시되지 않음)에 의해 측정될 수 있다. 소형 균질기(54)가 사용되면, 플로버터(44)는 크림(114)을 소형 균질기(54)로 전향하여 유지 튜브(48), 크림 냉각기 열교환기(50) 및 대형 균질기(52)를 우회하도록 전환한다. 소형 균질기(52)는 그 다음 제공된 크림(114)을 소정의 압력에서 균질화한다(209). 대형 균질기(52)가 사용되면, 플로버터(44)는 소정의 유속, 예컨대 약 4.6 갤런/분에서 바람직하게는 약 21초의 유지 시간 또는 이동 시간을 제공하는 유지 관(48)을 통해 크림(114)이 전향하도록 전환한다. 크림(114)은 그 다음 크림 냉각기 열교환기(50)를 통해 바람직하게 냉각되어, 더 큰 균질기(52)로 제공될 수 있는 냉각된 크림(116)을 생산한다. 냉각된 크림의 온도는 바람직하게는 약 120℉ 내지 약 150℉이고, 더욱 바람직하게는 약 135℉ 내지 140℉이다. 냉각된 크림(116)은 그 다음 균질화(209)를 위해 대형 균질기(52)로 제공한다. 사용되는 균질기에 상관없이, 균질화(209)는 소정 압력, 바람직하게는 약 2,000 내지 약 5,000 파운드/in ² , 더욱 바람직하게는 약 250 bar 또는 약 3,600 내지 약 3,650 파운드/in ² 에서 수행한다. 수득되는 균질화된 크림(122)은 바람직한 입자 크기가 약 0.04 미크론 내지 약 1 미크론, 더욱 바람직하게는 약 0.08 미크론 내지 약 0.5 미크론인 적어도 실질적으로 균질한 입자를 포함한다. 소정량(0을 포함하여)의 균질화된 크림(122)은 그 다음 가공처리 탱크(56)로 제공하고, 여기서 미립자형 스킴-오일 혼합물(122)과 합류한다. 미립자형 스킴-오일 혼합물(112)에 첨가하는 것으로 설명하고 나타냈지만, 소정량의 균질화된 크림(122)은 대안적으로 균질화 공정(215) 전에 블렌딩된 스킴-오일 혼합물(110)에 첨가할 수 있다. 균질화된 크림(122)이 입자 크기 표준화(215) 전에 첨가되면, 전단은 저압에서, 바람직하게는 약 125 내지 약 160 psi에서 수행하는 것이 바람직하다. 공정의 부피를 제어하기 위해 필요하다면 복수의 가공처리 탱크(56)를 구비할 수도 있다.

가공처리 탱크(56)와 관련하여, 탱크(56)는 레벨 인디케이터(도시되지 않음)와 교반기를 구비할 수 있는, 구역화된 재킷식 탱크(zoned jacketed tank), 예컨대 배취 저온살균 탱크일 수 있다. 전단된 스킴-오일 혼합물(112) 및 균질화된 크림(122)을 가공처리 탱크(56)에 충전하는 동안 교반기 및 다양한 재킷 구역은 제어된다. 예를 들어, 탱크(56)가 약 5% 충전되면, 교반기는 바람직하게는 약 5 내지 약 30회/분의 최고 회전속도, 더욱 바람직하게는 약 25회/분의 최고 회전속도로 회전하기 시작할 수 있다. 또한, 탱크(56)가 약 5% 충전되면, 탱크 재킷의 바닥 구역에 열수를 도입할 수 있다. 탱크 재킷에 사용된 가열 매체의 온도 조절은 당업계에 공지된 바와 같이 일련의 비례-적분-미분(PID) 루프에 의해 제어된다. 탱크(56)가 약 20% 충전되면, 탱크 재킷의 저면(lower side) 구역에 열수를 도입할 수 있고, 탱크(56)가 약 60% 충전되면 열수를 탱크 재킷의 상면(top side) 구역에 도입할 수 있다. 재킷식 탱크(56)에 사용된 열수는 임의의 적당한 급원에 의해 제공될 수 있지만, 재킷 수원은 시스템(10)에서 다양한 열교환기에 열수를 제공하는 동일한 열수 급원에 연결되는 것이 바람직하다. 스킴-오일 혼합물(112) 및 크림(122)은 탱크(56) 내에서 배합되어 밀크-오일 혼합물을 형성하고 소정 온도에서 소정 시간 동안 소정의 속도로 교반 유지되며, 그 파라미터들은 시스템(10)에 의해 가공처리 전에 HMI에 입력될 수 있다. 밀크-오일 혼합물의 소정의 유지 및 교반 시간은 약 5분 내지 약 120분이 바람직하고, 약 20 내지 약 60분이 더욱 바람직하다. 소정의 교반 속도는 앞에서 언급했지만, 일반적으로 비교적 완만한 교반이다. 탱크(56)에서 밀크-오일 혼합물의 소정의 온도는 약 120 내지 약 150℉가 바람직하고, 약 130 내지 약 140℉가 더욱 바람직하며, 약 135℉가 더욱 바람직하다.

밀크-오일 혼합물이 바람직한 시간 동안 유지 및 교반(217)된 후, 혼합물(124)은 가공처리 탱크(56)로부터, 바람직하게는 약 24 갤론/분의 속도로 이송될 수 있다. 이송은 펌프(58)가 보조할 수 있고, 밀크-오일 혼합물(124)은 밀크-오일 혼합물 냉각기 열교환기(60)를 통해 냉각되어 냉각된 밀크-오일 혼합물(126)을 형성하는 것이 바람직하다. 냉각된 밀크-오일 혼합물(126)의 온도는 다음 분리(219)에 적합한 임의의 바람직한 온도일 수 있으나, 온도는 약 105℉인 것이 바람직하다. 냉각된 밀크-오일 혼합물(126)은 밀크-오일 분리(219)를 위해 분리기(62)로 제공한다. 분리기(62)는 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(130)로부터 대부분의 식용 오일의 분리(219)를 수행하고, 폐 오일(128)은 폐 오일 탱크(65)로 이송하여 바이오디젤 연료의 기유, 마요네즈와 같은 식품 성분 또는 잠재적으로 동물용 사료로 사용할 수 있다. 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(130)은 공정 흐름에 필요하다면 서지(surge) 탱크에 유지(221)될 수 있다. 서지 탱크(66)로부터 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(130)은 실제로 포장하여, 가능하다면 추가 가공처리를 위한 성분으로서, 자체를 자연히 최종 산물(237)로 판매할 수 있다.

대안적으로, 추가 가공처리가 수행될 수 있다. 예를 들어, 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(130)은 약간의 잔류 오일을 포함할 수 있고, 이것은 적어도 2가지 방식으로 처리할 수 있다. 2차 밀크-오일 분리(224)를 수행하여, 2차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(226)로부터 추가 폐 오일(223)의 분리를 시도할 수도 있고, 2차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(226)은 자체를 자연히 최종 산물(239)로 포장하여 판매할 수 있다.

하지만, 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(130)에 2차 밀크 분리(225)를 수행하는 것이 바람직하다. 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(130)은 서지 탱크(66)로부터 펌프(68)를 이용하여 바람직한 유속, 예컨대 약 25 갤론/분의 속도로 추가 분리기(70)로 공급한다. 도 3에는 추가 분리기(70)를 이용하는 것을 도시했지만, 분리(225)는 추가 분리기(70)를 필요로 하기보다는 1차 전유 분리(203)를 수행했던 동일 분리기(22)로 수행해도 좋다. 이것이 바람직하다면, 분리기(22)는 가공처리 탱크(56)에서 배취 가공처리(217)가 일어나는 시간 동안 세척하는 것이 바람직하다. 사용되는 분리기에 상관없이, 분리는 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(132)과 1차 콜레스테롤 감소된 크림(136)을 생산한다. 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(132)은 1차 콜레스테롤 감소된 스킴 열교환기(73)에 의해 바람직한 보관 온도로 냉각하여, 1차 콜레스테롤 감소된 스킴 보관 탱크(74)에서 보관되는 냉각된 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(134)을 제공하는 것이 바람직하다. 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(132)은 바람직하게는 약 45℉ 이하의 온도로 냉각하여 냉각된 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(134)을 형성한다. 대안적으로, 분리(225) 후 냉각 및 보관하기보다는 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(134)은 다른 분리(228)를 통해 가공처리하여 2차 콜레스테롤 감소된 스킴(230) 및 추가 폐 오일(223)을 생산할 수 있다. 그 후, 2차 콜레스테롤 감소된 스킴(230)은 1차(132)와 관련하여 설명했던 것과 유사한 방식으로 냉각 및 보관할 수 있다.

1차 콜레스테롤 감소된 크림(136)은 이대로 포장 및 판매할 수 있지만, 다시 분리(231)하는 것이 바람직하다. 1차 콜레스테롤 감소된 크림(136)은 가능하다면 포지티브 펌프(77)를 이용하여 다른 분리기(78)로 공급하는 것이 바람직하다. 이 분리(231)는 2차 콜레스테롤 감소된 크림(140) 및 추가 폐 오일(138)을 생산하고, 이 폐 오일은 폐 오일 탱크(65)로 공급한다(223). 2차 콜레스테롤 감소된 크림(140)은 그 다음 2차 콜레스테롤 감소된 크림 냉각기 열교환기(84)를 이용해 소정의 온도로 냉각하여 냉각된 2차 콜레스테롤 감소된 크림(142)을 형성할 수 있고, 이것은 보관 탱크(86)로 공급할 수 있다. 2차 콜레스테롤 감소된 크림(140)이 냉각되는 소정의 온도는 약 45℉ 이하인 것이 바람직하고, 약 40℉인 것이 더욱 바람직하다.

원했던 산물은 그 다음 혼합하여 최종 목적 산물로 수송한다(241). 도 3에 도시한 시스템(10)에서, 냉각된 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(134)과 냉각된 2차 콜레스테롤 감소된 크림(142)은 소정의 비율로 배합하여 바람직한 성질을 가진 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(144)을 형성한다. 소정의 비율은 예컨대 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(144)로 스킴만이 또는 크림만이 제공되어야 하는 경우에는 혼합되어야 산물 중 어느 하나가 0%인 것을 포함할 수 있다. 온라인 고형물/지방 센서를 이용하여 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(144)을 소정의 유지방 백분율, 예컨대 2%로 표준화할 수 있다. 이 밀크 산물(144)은 보관 탱크(92)에서 바람직하게는 소정의 온도에서 픽업을 기다리며 보관할 수 있다. 원심 펌프(94)는 탱커 트럭일 수 있는 배달 용기(13)로 밀크 산물(144)의 이송을 돕기 위해 구비될 수 있다. 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(134)과 2차 콜레스테롤 감소된 크림(142)을 이용하는 혼합 단계가 도시되었지만, 혼합 단계(235)는 임의의 콜레스테롤 감소된 산물, 예컨대 1차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(130) 및 2차 콜레스테롤 감소된 밀크 산물(226), 1차 콜레스테롤 감소된 스킴(132), 2차 콜레스테롤 감소된 스킴(230), 1차 콜레스테롤 감소된 크림(136) 및/또는 2차 콜레스테롤 감소된 크림(140)을 배합할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 시스템(10)은 다수의 밸런스 탱크, 예컨대 도 3에 도시된 71, 76 및 80을 이용하여 일반적으로 연속적인 공정 흐름이 원하는 양의 최종 산물을 가공처리할 수 있게 한다. 또한, 시스템(10)은 각 탱크와 유체 흐름 도관을 세척하는 클린인플레이스(clean-in-space: CIP) 시스템을 구비할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 원리를 단지 예시한 것으로 생각되어야 한다. 또한, 당업자라면 다양한 변형과 변경을 쉽게 수행할 수 있어, 본 발명을 도시 및 설명된 정확한 구조와 작업에만 제한하는 것은 바람직하지 않다. 바람직한 구체예를 기술했지만, 세부사항은 특허청구범위에 정의된 본 발명을 벗어남이 없이 변경될 수 있다.