CN100388891C - 一种长保质期鲜奶及其生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长保质期鲜奶及其生产设备，生产设备包括离心脱脂设备、微滤除菌设备、巴氏杀菌设备、无菌灌装设备、超高温奶油杀菌设备、均质设备、反向脉冲设备、换热设备。其中，微滤除菌设备为陶瓷梯度膜切向流微滤系统，采用膜为陶瓷梯度膜，其加工特点为：按膜柱长度方向，依据膜层孔隙的梯度变化，使透过液的通量沿膜长度方向保持均一，净水通透性沿膜柱长度向截留液出口方向梯度递增。通过此设备生产加工的鲜奶保质期明显延长，在7℃下保质期可达一个月，此产品的营养价值没有改变。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种长保质期鲜奶及其加工生产设备，具体的说，涉及用梯度膜过滤的方法得到的长保质期鲜奶及其生产设备。属于乳品加工保藏的领域。
【背景技术】
乳是各种哺乳动物哺育其幼仔的最理想的天然食物，富含优质蛋白、乳脂、乳糖等营养成分和钙、磷、钾等矿物质及多种维生素。在发达国家中，乳与乳制品已经成为人们饮食的重要组成内容；我国新修订的《中国居民膳食指南》中明确强调了“一人一天一杯奶(250ml)”，而且WHO也把人均乳品消费量列为衡量一个国家人们生活水平的主要指标。由此可见，牛乳在人们饮食中具有的重要作用。
随着我国人民对于健康与营养认识的提高，牛奶的消费量逐年提升。2002年我国城镇居民年人均乳品消费总量为21.5公斤，跟2001年16.8公斤相比，增长27.9％。但是，牛奶的营养成分丰富导致了其保质期非常短。
目前，国内保鲜奶产品的生产技术主要为两种。一种是对新鲜原料乳进行高温短时巴氏杀菌(即HTST，一般为85℃，15s)所得。另一种是对原料乳进行超高温瞬时杀菌(即UHT，一般为120～137℃，4～17s)所得。通过巴氏杀菌技术获得的产品保质期短(一般为2～7天)，易腐败，影响消费者的方便饮用；因保质期短，同时鲜奶产品的储运销需要在低温下进行，所以产品的销售半径小，生产班次多，出入库频繁，库存清单多，库存压力大。
超高温产品显著的延长了牛乳的保质期(常温下1个月～8个月)。但是过高的处理温度对于乳的营养有很大的影响，部分蛋白变性，因内部生化反应的进行，颜色褐变、有蒸煮味，等等。
奶的风味一直是消费者判断牛奶产品质量与营养的标准。巴氏奶因较低的杀菌强度，得以保持牛奶的新鲜风味和绝大部分的营养价值，在市场上一直受到消费者的欢迎。但同样因为其较低的杀菌强度，并不是商业无菌产品，允许产品中存活一定数量的菌(致病菌全部杀死)。因此保质期较短，一般为2～7天左右，给消费者带来了很大的不便。稍微饮用不及时或存储条件不当，牛奶就会变质；牛奶短暂的保质期，也促使消费者不得不经常去市场购买新的牛奶。延长巴氏杀菌牛奶的保质期，是乳品行业应着力解决的一个问题。
中国专利CN1446467A公开了一种固体鲜牛奶及其制作方法，其公开了如下方法：采用真空脱水技术将刚挤出的纯鲜牛奶脱去水份，以延长其保鲜期限，并为贮运和携带提供便利。它的主要生产工艺是取奶-杀菌-速冻-真空脱水。但是，在其中速冻和脱水过程中仍然会损失营养成分，而且改变了牛奶的性状，故并非是一种很好的牛奶保鲜方法。
本发明者针对现有技术的不足进行了深入的研究发现利用梯度陶瓷膜微滤系统为连续式料液处理系统处理鲜奶，可以达到除菌的目的。
在现有技术中未发现有采用梯度陶瓷膜微滤技术结合低热强度杀菌技术，对牛奶进行除菌加工的方法和设备。
【发明内容】
本发明的目的是提供一套长保质期鲜奶的加工生产设备，经过此设备处理的牛奶保质期长；
本发明的另一个目的是利用此设备得到的牛奶营养价值没有改变，风味更加洁净和新鲜。
本发明所述的加工生产设备，包括特定的生产加工设备的组合。
其中，特定的生产设备组合包括离心脱脂设备、微滤除菌设备、巴氏杀菌设备、无菌灌装设备、超高温奶油杀菌设备、均质设备、反向脉冲设备、换热设备等。
本发明解决的技术问题是：通过此设备生产加工的鲜奶保质期明显延长，在7℃下保质期可达一个月；与市售巴氏杀菌鲜奶产品比较，此产品的营养价值没有改变，风味更加洁净和新鲜。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种长保质期鲜奶的加工生产设备，包括离心脱脂设备、微滤除菌设备、巴氏杀菌设备、无菌灌装设备、超高温奶油杀菌设备、均质设备、反向脉冲设备、换热设备。
其中，所说的微滤除菌设备为陶瓷梯度膜切向流微滤系统，采用膜为陶瓷梯度膜，其加工特点为：按膜柱长度方向，依据膜层孔隙的梯度变化，使透过液的通量沿膜长度方向保持均一，净水通透性沿膜柱长度向截留液出口方向梯度递增。
其中，所说的膜层包括膜过滤层，中间过渡层和支撑层。
其中，所说的膜平均孔径1.4μm。
其中，所说的梯度陶瓷膜微滤系统为连续式料液处理系统，由梯度陶瓷膜组，反向气动脉冲装置，供料泵，循环泵，控制阀门，流量传感系统，温度传感系统，平衡罐，电气控制系统，CIP系统组成(CIP为clear in place，即“在线就地清洗”)。
操作工艺及方法如下：
新鲜原料乳(CFU＜200,000个/ml，CFU指杂菌总数，下同)经过预过滤，升温到40～60℃，优选50～55℃，进行奶油的离心分离，所得脱脂奶在40～60℃，优选50～55℃，进入陶瓷梯度膜切向流微滤系统进行微滤除菌，将稀奶油经过高温处理(HTT)后与滤过脱脂乳进行脂肪的标准化，标准化乳经过均质后杀菌(72～95℃，15～2s)(优选为15～4s)，或杀菌后再进行无菌均质，最后冷却并进行无菌灌装。亦可使滤过后的脱脂奶不经过脂肪的标准化，单独杀菌，冷却后进行无菌灌装，可制得长保质期脱脂奶产品。
本发明所涉及技术方案中，陶瓷梯度膜切向流微滤系统采用膜为陶瓷梯度膜，其加工特点为：按膜柱长度方向，依据膜层(包括膜过滤层，中间过渡层和支撑层)孔隙的梯度变化，使透过液的通量沿膜长度方向保持均一，净水通透性沿膜柱长度向截留液出口方向梯度递增。膜平均孔径1.4μm。
梯度陶瓷膜与目前通常采用的均一陶瓷膜不同。均一陶瓷膜膜层孔隙均匀，净水通透性沿膜柱长度方向保持均一，透过液通量沿膜长度由原料液进口向截留液出口方向递减，不能有效利用过滤面积。梯度陶瓷膜可使膜过滤面积得到100％的利用。
梯度陶瓷膜微滤系统为连续式料液处理系统，由梯度陶瓷膜组，反向气动脉冲装置，供料泵，循环泵，控制阀门，流量传感系统，温度传感系统，平衡罐，电气控制系统，CIP系统组成。
【附图说明】
图1是本发明所述生产加工设备的流程图；
图2是本发明微滤系统部分的示意图；
预热后的脱脂奶8，打入平衡罐1(罐顶装有无菌空气过滤器7)，由供料泵5打入循环系统，物料依靠循环泵6的运转，在梯度膜组3和换热器2中循环过滤，换热器2以冷水13为冷媒，自动化冷却在循环过程中升温的物料，恒定其过滤温度；滤过液11流经反向气动脉冲装置4，进入下道工序，截留液9经阀门控制进入下道工序；侍服压缩空气10在电气控制系统的设置下定时推动反向气动脉冲装置4，将小部分滤过液反向推入膜组3中，用以冲除淤积在膜孔上的物质，降低浓差极化现象的发生；生产结束后，膜组3中的废液自排液口12排出。
【具体实施方式】
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
新鲜原料乳(CFU＝100,000个/ml)经过预过滤，升温到55℃，进行奶油的离心分离，所得脱脂奶在55℃的条件下进入陶瓷梯度膜切向流微滤系统进行微滤除菌，将乳经过杀菌(72℃，15s)，最后冷却并进行无菌灌装。冷却后进行无菌灌装，可制得长保质期脱脂奶产品。
实施例2
新鲜原料乳(CFU＝150,000个/ml)经过预过滤，升温到50℃，进行奶油的离心分离，所得脱脂奶在50℃的条件下进入陶瓷梯度膜切向流微滤系统进行微滤除菌，所得稀奶油经过高温处理(HTT)后与滤过脱脂乳进行脂肪的标准化，标准化乳经过杀菌(95℃，2s)后均质，最后冷却并进行无菌灌装。冷却后进行无菌灌装，可制得长保质期脱脂奶产品。
实施例3
新鲜原料乳(CFU＝200,000个/ml)经过预过滤，升温到55℃，进行奶油的离心分离，所得脱脂奶在55℃的条件下进入陶瓷梯度膜切向流微滤系统进行微滤除菌，乳经过均质后杀菌(95℃，2s)，最后冷却并进行无菌灌装。冷却后进行无菌灌装，可制得长保质期脱脂奶产品。
本发明的效果如下：
梯度陶瓷膜微滤系统的过滤效率优于均一陶瓷膜微滤系统，过滤面积的利用率达到100％，梯度陶瓷膜柱的切向流微滤技术与反向脉冲技术的结合可保证在恒定滤出流量的条件下，透膜压力保持恒定，反之亦然。同时，反向脉冲技术的引用，可节省大量的电力能源消耗。
均一陶瓷膜微滤系统主要依靠滤过液的逆向循环来取得均一的浓差极化层，能源耗费大；梯度陶瓷膜微滤系统采用气动反冲装置替代循环泵，用梯度膜替代均一膜，在过滤效率上得到提高，同时节省大量的能源消耗；采用梯度膜反冲微滤系统，细菌的截留效率可达99.9％以上，高于均一膜微滤系统(99.5％)。
陶瓷膜质地坚硬，能够耐受高压的冲击，梯度陶瓷膜系统中利用反冲装置将滤过液在瞬间反冲回膜通道中(时间短于1s，压力通常超过7bar)，可有效冲除积淤层，维持在正常生产班次中(6～8小时)，膜柱不至于堵塞。
通过严格的试验证明，通过梯度陶瓷膜切向流微滤杀菌的技术和HTST(72～95℃，15～4s)杀菌技术，所得鲜奶产品在7℃下保质期超过一个月。经过评测，鲜奶产品的营养几乎没有损失，也更加洁净而且在口味上更加新鲜。
Claims (6)
1.一种长保质期鲜奶的加工生产设备，包括离心脱脂设备、微滤除菌设备、巴氏杀菌设备、无菌灌装设备、超高温奶油杀菌设备、均质设备、反向脉冲设备、换热设备；其中，所说的微滤除菌设备为陶瓷梯度膜切向流微滤系统，采用膜为陶瓷梯度膜，其加工特点为：按膜柱长度方向，依据膜层孔隙的梯度变化，使透过液的通量沿膜长度方向保持均一，净水通透性沿膜柱长度向截留液出口方向梯度递增。
2.如权利要求1所说的长保质期鲜奶的加工生产设备，其中所说的膜层包括膜过滤层，中间过渡层和支撑层。
3.如权利要求2所说的长保质期鲜奶的加工生产设备，其中所说的膜平均孔径1.4μm。
4.如权利要求1所说的长保质期鲜奶的加工生产设备，其中所说的陶瓷梯度膜切向流微滤系统为连续式料液处理系统，包括：陶瓷梯度膜组，反向气动脉冲装置，供料泵，循环泵，控制阀门，流量传感系统，温度传感系统，平衡罐，控制系统，CIP系统。
5.如权利要求4所说的长保质期鲜奶的加工生产设备，其中，预热后的脱脂奶(8)，打入平衡罐(1)由供料泵(5)打入循环系统，物料依靠循环泵(6)的运转，在陶瓷梯度膜组(3)和换热器(2)中循环过滤，换热器(2)以冷水(13)为冷媒，自动化冷却在循环过程中升温的物料，恒定其过滤温度；滤过液(11)流经反向气动脉冲装置(4)，进入下道工序，截留液(9)经阀门控制进入下道工序；侍服压缩空气(10)在电气控制系统的设置下定时推动反向气动脉冲装置(4)，将小部分滤过液反向推入陶瓷梯度膜组(3)中，用以冲除淤积在膜孔上的物质，降低浓差极化现象的发生；生产结束后，陶瓷梯度膜(3)中的废液自排液口(12)排出。
6.如权利要求5所述的长保质期鲜奶的加工生产设备，其中，平衡罐(1)的罐顶装有无菌空气过滤器(7)。
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