CN101558792A - 超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中的应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于乳制品的生产技术，具体涉及一种超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中的应用方法，本发明采用超滤膜对全脂牛奶或脱脂牛奶进行浓缩处理，脱除部分乳清和水分，减少脱脂奶粉的添加，提高奶酪的得率。超滤处理后乳浓缩蛋白质的含量为4％－6％，用来调整原料奶中蛋白与脂肪的比例。4－10度操作温度，0.05－0.08MPa的超滤膜操作压力，提高超滤膜的运行效率。
Description
技术领域
本发明属于乳制品的生产技术，具体涉及一种利用超滤技术浓缩乳蛋白，调整牛奶中蛋白质与脂肪的比例，来生产奶酪，提高奶酪的得率的方法。
背景技术
膜分离技术是一项新型高效分离技术，具有在常温下操作，营养成分损失少，设备简单、操作方便、无相变、不产生化学变化、选择性强、分离效率高和节省能源等优点。按照膜孔径的大小，膜分离技术可以进一步细分为微滤、超滤、纳滤、反渗透技术等。1965年开始，不断有新品种的高聚物超滤膜问世，并很快商品化，1965-1975年是超滤工艺大发展的阶段，膜材料从初期的不对称CA膜扩大到现在的聚砜(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)以及各种高分子合金膜等，膜组件有板式、卷式和中空纤维等，在不同的生产过程中都已成功的应用。
近30年是超滤技术迅速发展的时期，超滤技术被广泛地应用于饮用水制备、食品工业、制药工业、工业废水处理、金属加工涂料、生物产品加工、石油加工等。膜技术在食品工业中的应用主要有过滤、浓缩、除菌和分离提取功能食品的功能配料等。在乳品工业，反渗透、超滤技术主要用于乳清蛋白的回收和牛乳的浓缩。目前各国广泛应用超滤法作为回收乳清蛋白的标准技术。与其他方法相比，利用膜分离技术加工乳品，可以降低能耗，提高产品质量。将反渗透技术用于稀牛奶的浓缩，可生产出品质令人满意的奶酪及甜酸奶。当采用超滤法浓缩乳清蛋白时，还可同时除去乳糖、灰分等。超滤法应用在全脂牛奶和脱脂牛奶的浓缩，用于奶酪加工过程的蛋白脂肪的标准化，提高奶酪产品的得率，还未见详细的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种产量高、投资和运行成本小的生产奶酪标准化方法。
本发明的技术方案如下：一种超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中的应用方法，包括如下步骤：
(1)采用脱脂牛奶或全脂牛奶，应用超滤膜进行浓缩，浓缩倍数为2倍原料奶的量，操作温度采用4℃，排除乳清。
(2)原料乳经验收、净化后进行标准化，应用脱脂牛奶或浓缩脱脂牛奶与一定比例的原料乳进行混合，调整蛋白和脂肪的比例，标准化调整蛋白/脂肪的比例在0.93-1.3之间。
(3)杀菌采用巴氏消毒72℃，15sec，冷却至30～32℃，注入事先杀菌处理过的干酪槽内。
(4)发酵剂和凝乳酶的添加，当乳温在30～32℃时添加原料乳量1％～2％的发酵剂。加入发酵剂并搅拌均匀后，加入原料乳量0.01％～0.02％的CaCl2，要徐徐均匀添加。静置发酵30～40min，酸度达到0.18％～0.20％时，再添加0.002％～0.004％的凝乳酶，搅拌4～5min后，静置凝乳。
(5)切割、加温搅拌及排除乳清，凝乳酶添加后30～40min，凝乳充分形成，即可进行切割，一般大小为0.5～0.8cm；切后乳清酸度一般应为0.11％～0.13％。在温度32℃下搅拌5min，以每6分钟升高1℃的速度加温搅拌。当温度最后升至38～39℃后停止加温，继续搅拌60～80min。当乳清酸度达到0.20％左右时，排除全部乳清。
(6)凝乳从一开始进入完成台的时候起就被连续地搅拌，然后采取干盐撒布法加盐。当乳清酸度为0.8％～0.9％，凝块温度为30～31℃时，按凝块量的2％～3％加入食用精盐粉。直至凝乳离开完成台。盐溶化后，凝块被分别送到2台塔式成型机。这个过程由安装在完成台出口端的螺旋漏斗来进行的。凝乳由装在工作台上的螺杆装置推至螺旋腔内。此螺旋确保凝乳可以被真空吸入输送管。
(7)成型机利用真空，把凝乳通过软管传送至成型塔。2台成型机均以2个2.5英寸接头连接至螺旋漏斗。当成型机的进料阀打开时，凝块通过入料阀被真空抽进成型机。生产开始时，成型机是空的。首先向成型机充凝块。每台成型机能充入大约28块的凝块。当两台成型机都充满时，进行切块和推出奶酪块的工序。此工序包括刀具开启，降低奶酪至预设的间隔然后切块。切块后在推成品至包装袋前，要求短时间内完成。预设的间隔是跟奶酪块的重量成比例的。此间隔可由成型机的控制系统进行调整。当生产一块成品后，凝块会利用真空进行再充填。每台成型机的效率为50块/小时，相当于1,000公斤/小时的产量。包装好的产品以真空密封包装，在堆垛储存前需经过金属探测机的检测。由奶酪的最终用途决定，产品必须单个独立放置在纸盒内，以维持其外形在一段时间不变。
(8)成熟：成型后的生于酪放在温度4～12℃，相对湿度85％条件下发酵成熟。整个成熟期依据不同干酪有所不同，成熟期需1～12个月。包装后的干酪应储存在冷藏条件下，防止霉菌生长，以延长产品货架期
本发明的有益效果如下：
(1)采用超滤处理样品，提高奶酪的得率。超滤膜的浓缩倍数的选择可以提高膜的使用效率、减少膜的污染。
(2)所选用的超滤膜为PVDF和聚砜膜，选用内压或外压中空纤维膜。本方法减少了奶酪制作过程中的乳清排除量，提高了蛋白的回收利用率，增加了产量。
具体实施方式
实施例1：(超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪标准化中的应用方法)
原料乳经验收、净化后进行标准化，应用脱脂牛奶与一定比例的原料乳进行混合，调整蛋白和脂肪的比例，标准化调整蛋白/脂肪的比例在0.69-2.8之间。考虑按照不同的比例混合脱脂牛奶和全脂牛奶，脱脂牛奶与全脂牛奶的比例如下：0∶8、2∶6、4∶4、6∶2、8∶0。杀菌采用巴氏消毒72℃，15sec，冷却至30～32℃，注入事先杀菌处理过的干酪槽内。发酵剂和凝乳酶的添加，当乳温在32℃时添加原料乳量1％～2％的发酵剂。加入发酵剂并搅拌均匀后，加入原料乳量0.01％～0.02％的CaCl2，要徐徐均匀添加。静置发酵30～40min，酸度达到0.18％～0.20％时，再添加0.002％的凝乳酶，搅拌后凝乳。切割、加温搅拌及排除乳清，凝乳切割大小为0.5～0.8cm；以每6分钟升高1℃的速度加温搅拌。当温度最后升至38～39℃后停止加温，搅拌当乳清酸度达到0.20％左右时，排除全部乳清。加盐、成型等制作过程按照发明内容中技术方案所述。从表1可见，单位得率的变化不是呈线形的，当脱脂奶比全脂牛奶的比例在1∶3时，单位得率为8.5，当脱脂奶比全脂牛奶的比例在1∶1时，单位得率为8.47。
实施例2：(超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪标准化中的应用方法)
采用超滤技术来提高牛奶原料的固型物含量，浓缩的牛奶是原牛奶体积的0.5倍。超滤的操作压力为0.05-0.08MPa，操作温度为4～8℃。
原料乳经验收、净化后进行标准化，应用超滤浓缩牛奶与一定比例的原料乳进行混合，比例如下：0∶8、2∶6、4∶4、6∶2、8∶0。杀菌采用巴氏消毒72℃，15sec，冷却至30～32℃，注入事先杀菌处理过的干酪槽内。发酵剂和凝乳酶的添加，当乳温在32℃时添加原料
表1，不同脱脂奶与全脂奶比例对干酪得率的影响
乳量1％～2％的发酵剂。加入发酵剂并搅拌均匀后，加入原料乳量0.01％～0.02％的CaCl2，要徐徐均匀添加。静置发酵30～40min，酸度达到0.18％～0.20％时，再添加0.002％的凝乳酶，搅拌后凝乳。切割、加温搅拌及排除乳清，凝乳切割大小为0.5～0.8cm；以每6分钟升高1℃的速度加温搅拌。当温度最后升至38～39℃后停止加温，搅拌当乳清酸度达到0.20％左右时，排除全部乳清。加盐、成型等制作过程按照发明内容中技术方案所述。发现当浓缩牛奶添加到鲜牛奶中后，由于脂肪和蛋白的含量同时升高，不能调节蛋白与脂肪的比例，使蛋白和脂肪的比例维持在0.69左右。从表2可见，整体的干酪重量要大于使用脱脂奶，单位体积的干酪的重量增加。但是使用干酪的重量来除固型物含量后，单位得率比与使用脱脂奶的平均水平高。
表2，采用全脂超滤牛奶与全脂奶的不同配比对干酪得率的影响
实施例3：(超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪标准化中的应用方法)
采用超滤技术来浓缩脱脂奶(脂肪＜0.03％)，使脱脂奶中的蛋白达到4.95％、脂肪0.09％、乳糖4.43％，总干10.10％。使用该浓缩脱脂奶来调节蛋白和脂肪的比例.原料乳经验收、净化后进行标准化，应用超滤脱脂牛奶与一定比例的原料乳进行混合，调整蛋白和脂肪的比例。杀菌采用巴氏消毒72℃，15秒，冷却至32℃，注入事先杀菌处理过的干酪槽内。发酵剂和凝乳酶的添加，当乳温在32℃时添加原料乳量1％～2％的发酵剂。加入发酵剂并搅拌均匀后，加入原料乳量0.01％～0.02％的CaCl2，要徐徐均匀添加。静置发酵30～40min，酸度达到0.18％～0.20％时，再添加0.002％的凝乳酶，搅拌后凝乳。切割、加温搅拌及排除乳清，凝乳切割大小为0.5～0.8cm；以每6分钟升高1℃的速度加温搅拌。当温度最后升至38～39℃后停止加温，搅拌当乳清酸度达到0.20％左右时，排除全部乳清。加盐、成型等制作过程按照发明内容中技术方案所述。实验结果表3表明，按比例添加后，脱脂浓奶调整蛋白和脂肪的比例0.89--1.0时单位得率较大，其中比值在1.0时，单位得率为9.479。
表3，不同比例浓缩脱脂牛奶对干酪的得率影响
从实验过程来看，发现随着蛋白浓度的增加，膜的通透量急剧下降。我们采用的蛋白浓度是4.95％，为了验证合适的浓缩比例，我们进行了如下实验。采用不同的浓缩比例来调整蛋白/脂肪的比例为1.0。发现当浓缩比例在2.07倍和5.85倍时，得率最高。从牛奶的浓缩过程来看，随着蛋白浓度的增加，膜通量下降，当蛋白的浓度增加到10.5％时，膜通量下降了将近8倍。尤其是在从浓缩2.07倍到3.06倍时，下降的幅度加大。所以本发明应用超滤膜将乳蛋白质的浓度浓缩到4％-6％，用来调整蛋白与脂肪的比例制作奶酪，最终可以得到较大奶酪得率。
表4膜通量的变化
| 蛋白含量 | 牛奶浓缩倍数 | 膜通量L/H | 单位得率(干酪重量/原料固型物) |
| 3.28 | 1.12 | 80 | 9.341249 |
| 4.26 | 1.57 | 80 | 9.36824 |
| 5.27 | 2.08 | 72 | 9.678783 |
| 6.91 | 3.06 | 48 | 9.47564 |
| 9.28 | 4.49 | 20 | 9.531148 |
| 10.5 | 5.85 | 10.4 | 9.676973 |
Claims (5)
1.一种超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中的应用方法包括如下步骤：
(1)采用脱脂牛奶或全脂牛奶，应用超滤膜进行浓缩，排除部分乳清。
(2)原料乳经验收、净化后进行标准化，应用脱脂牛奶或浓缩脱脂牛奶与一定比例的原料乳进行混合，调整蛋白和脂肪的比例。
(3)杀菌采用热消毒，冷却至30～32℃，注入事先杀菌处理过的干酪槽内。发酵剂和凝乳酶的添加，当乳温在30～32℃时添加发酵剂。加入发酵剂并搅拌均匀后，加入CaCl2溶液，静置发酵30-40分钟后，添加凝乳酶，搅拌4～5min后，静置凝乳。切割、加温搅拌及排除乳清。
2.如权利要求1所述超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中应用方法其特征在于：步骤(1)中的超滤膜选用中空纤维聚砜膜或卷式超滤膜，截留分子量为6Kda(千道尔顿)。
3.如权利要求1，2所述的超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中的应用方法，其特征于：超滤浓缩牛奶和脱脂牛奶的操作温度采用4℃～10℃，浓缩倍数为2-5倍(原料奶的量)，浓缩乳蛋白质的浓度为4％-6％。
4.如权利要求1所述的超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中的应用方法，其特征在于：对步骤(2)，标准化调整蛋白/脂肪的比例在0.83-1.5之间。
5.如权利要求1所述的超滤技术在奶酪加工蛋白脂肪比例标准化中的应用方法，其特征在于：对步骤(3)，标准化后原料的热处理温度在72℃，15sec，或者按照一些特殊奶酪的热处理要求条件，如温度在60℃-120℃范围，热处理时间范围在4秒-30分钟。热处理后冷却至30～32℃，注入事先杀菌处理过的干酪槽内。发酵剂和凝乳酶的添加，当乳温在30～32℃时添加原料乳量1％～2％的发酵剂。加入发酵剂并搅拌均匀后，加入原料乳量0.01％～0.02％的CaCl2。静置发酵30～40min，酸度达到0.18％～0.20％时，再添加0.002％～0.004％的凝乳酶，静置凝乳。凝乳充分形成，即可进行切割，一般大小为0.5～1.0cm；切后乳清酸度一般应为0.11％～0.13％。加温搅拌的程序和最后的温度和酸度根据特定奶酪的需要来确定，最后排除全部乳清。
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