Production of calcium-fortified milk powders using soluble calcium salts

Abstract

-The choice of appropriate calcium salts for fortification of milk or milk powders is a challenge for the dairy industry. Depending on the form of salt used, the addition of calcium to dairy products has the potential to influence the colour, texture, stability, flavour, and processing characteristics of the final product. A novel strategy was developed for the calcium fortification of liquid milk and calcium-fortified milk powders, based on results obtained in liquid milk systems. The process involves adding a combination of orthophosphates with a soluble calcium salt (calcium chloride) to milk, subjecting the milk to low-heat (72 °C/30 s) or high-heat (90 °C/10 min) treatment, concentrating the milk to approximately 450 g total solids·kg -1 and spray drying the concentrate to produce powders with approximately 50 g·kg -1 moisture. Calcium-fortified skim and milk powders with up to an extra 8 g of calcium per kg of powder were prepared. These powders were easily reconstituted in water to give skim milk solutions (100 g total solids·kg -1 ) with a total calcium content of between 2000 and 2300 mg Ca·L -1 . The total concentration of calcium in the fortified powder depends on the level of calcium in the base milk from which it is produced. Recovery rates of at least 97% were obtained in the final powders. This strategy can be used for the production of both high-heat and low-heat milk powders with increased calcium levels. milk powder / fortification / calcium / heat stability Résumé -Production de laits en poudre enrichis en calcium par l'emploi de sels de calcium solubles. Le choix de sels de calcium pour l'enrichissement du lait ou de laits en poudre représente un défi pour l'industrie laitière. Selon la forme du sel qui est utilisé, l'addition de calcium aux produits laitiers a le potentiel d'influencer la couleur, la texture, la stabilité, l'arôme et les caractéristi-ques de fabrication du produit final. Une nouvelle stratégie a été développée pour l'enrichissement en calcium du lait liquide et des laits en poudre, basée sur les résultats obtenus dans les systèmes de lait liquide. La technique implique l'addition au lait d'une combinaison d'orthophosphates et d'un sel soluble de calcium (chlorure de calcium) puis un traitement thermique à basse (30 s à 72 °C) ou haute (10 min à 90 °C) température ; le lait est ensuite concentré jusqu'à un extrait sec de 450 g·kg -1 puis déshydraté par atomisation pour obtenir des poudres à 5 % d'humidité. On a pu ainsi préparé des laits en poudre écrémés enrichis en calcium de 8 g par kg de poudre. Ces laits en poudre étaient facilement reconstitués sous forme liquide pour donner des laits reconstitués écrémés à 100 g d'extrait sec par kg avec des teneurs en calcium comprises entre 2000 et 2300 mg par litre. La concentration totale de calcium dans le lait en poudre enrichi dépend du niveau de calcium dans le lait de base à partir duquel il est produit. Des taux de récupération d'au moins 97 % ont été obtenus dans les poudres finales. Cette stratégie peut être utilis...

The measurement and significance of ionic calcium in milk – A review

“…They measured Ca 2+ in milk which was adjusted to pH 6.65–6.66 and found considerable reduction. Williams et al. (2005) used orthophosphates [DSHP and sodium dihydrogen phosphate (SDHP)] for producing calcium fortified milk powders.…”

Role of protein aggregation in heat-induced heat stability during milk powder manufacture

“…Unfortunately many different techniques have been used to separate the micellar and serum phases. Centrifugation is the most common but many different conditions have been used, ranging from 175 000× g/60 min to 19 200× g/240 min [2,4,11,17,18,22,29,32,33,[35][36][37]41]. Other researchers have rejected the use of centrifugation on the basis of being too harsh and likely to cause micellar disintegration and have used treatment with rennet to precipitate the micelle fraction instead [38].…”

Practical consequences of calcium addition to and removal from milk and milk products

“…Williams et al . () used calcium chloride to successfully fortify milk to 230 mg/100 mL (~58 mM) by adding a mixture of pyrophosphates or other chelating agents to ensure the Ca 2+ level and pH did not change. These authors assessed the heat stability of the milk by heating at 90 °C for 10 min and observing the milk for sedimentation, coagulation or viscosity increase to >2.5 mPa.s.…”

“…Williams et al . () produced a calcium‐fortified skim milk powder by adding calcium chloride and calcium‐chelating agents to the milk before concentration and drying. They achieved fortification of up to 8 g calcium/kg powder.…”