CN103504003A - 具有高乳清蛋白氮指数的奶粉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供制备低含菌奶粉的方法，所述奶粉具有至少2的乳清蛋白氮指数(WPNI)，其中(a)在本身已知的过程中自原料乳除去固体，然后分离奶油，(b)对这样获得的脱脂乳进行微滤，(c)将这样获得的渗透物巴氏杀菌，(d)将这样获得的经巴氏杀菌的渗透物浓缩至30至50%重量的干物质，弃去渗余物，(e)在至少72℃的温度对这样获得的浓缩物进行至少15秒时间段的热处理，和(f)将经热处理的产品制成干燥粉末。

Description

具有高乳清蛋白氮指数的奶粉
技术领域
本发明涉及乳品领域并且涉及生产具有高乳清蛋白氮指数(WPNI)的低含菌奶粉的新方法。
现有技术
为了产生低含菌奶粉，例如，将已巴氏杀菌的具有约9%干质量的脱脂乳蒸发至约40%的浓度。然而，浓缩物仍含有大量耐热细菌和孢子，其特别源自饲喂给牛的玉米青贮饲料并且由于牛舍卫生不足而终归于原料乳中。出于该原因，必需在喷雾之前对浓缩物进行高热处理，由此大量毁坏细菌和孢子，产生不含菌的高品质产品。
仍然，高热处理不仅仅影响细菌和孢子；有价值的乳清蛋白也完全变性或很大部分变性，这不利地改变产品的功能和营养生理学。乳清蛋白属于白蛋白和球蛋白；它们特别包括α-乳清蛋白和β-乳球蛋白，血清白蛋白，朊间质胨和免疫球蛋白。从营养-生理学角度，乳清蛋白是高价值的乳成分，其特别用来构造肌肉，例如在蛋白质补充中。未经处理的脱脂乳显示作为乳清蛋白质含量参数的所谓的乳清蛋白氮指数(WPNI)高于6，特别是6.1，而在常规超高热处理期间该值降至低于1，这是极度不希望的。
其备择手段可能是在较低温度例如在70℃而不是高于100℃进行热处理。实际上，这样获得的产品显示高于5的WPNI；然而，细菌污染太高使得获得的产品至少是难以市场化。
因此，本发明的任务是提供奶粉，亦即脱脂奶粉和全脂奶粉，其不含细菌或低含菌(迄今仅在高热处理之后获得)并且显示用低热方法获得的至少2，特别是至少4并且尤其是5.5至6的高WPNI，尽管这2种参数总是相互背离。此外，还期望该方法用较低的技术努力来进行。
发明详述
本发明的主题是制备低含菌奶粉的方法，所述奶粉具有至少2，特别至少4和尤其是5至7的乳清蛋白氮指数(WPNI)，其中
(a)以本身已知的方法自原料乳除去固体，随后分离奶油，
(b)对这样获得的脱脂乳进行微滤，
(c)将这样获得的渗透物巴氏杀菌，
(d)将这样获得的经巴氏杀菌的渗透物浓缩至30至50%重量的干物质，弃去渗余物，
(e)在至少72和优选72至80℃的温度，将这样获得的浓缩物进行至少15和优选15至20秒时间段的热处理，和
(f)将这样获得的经热处理的产品处理为干燥粉末。
令人惊讶地发现，从奶分离细菌能够通过微滤定量实现，从而不再需要随后的超高热处理。原则上，巴氏杀菌法可以在过滤之前进行；然而，考虑到可能的完全除菌(degermination)，明显优选的是下游巴氏杀菌法。然而，本发明明确地包括该备择手段。在进行温热过滤的情况下，推荐设计过程使得运行一个微滤站而清洁另一个。
为了加热乳浓缩物至能够喷雾的温度，70℃范围内的温度是足够的-其中乳清蛋白并未变性。技术上，进行该过程非常简单，并且其供给所希望的具有高WPNI的低含菌产品。下表A概括对于低含菌奶粉的典型指标要求，以及用本发明方法所获得的结果：
表A
低含菌奶粉指标
Figure BDA00003382422600021
表A
低含菌奶粉指标(续)
巴氏杀菌法
原料乳的热处理优选在热交换器中进行，其中平板热交换器经证实是特别适宜的。热交换器中存在温度梯度，然而对其进行选择使得原料乳加热至约70至80℃和更特别约72至74℃的温度，而停留时间为最小20至最大60秒，优选约30秒。
固体("精奶酪")的分离和脂肪含量约4%重量的脱脂通常在下游组件优选分离器中进行。所述组件在现有技术中熟知的。乳业中广泛使用GEA Westfalia Separator GmbH公司的分离器，其允许两种步骤的联合或单独使用(http：//www.westfalia-separator.com/de/anwendungen/molkereitechnik/milch-molke.html)。相应组件已公开于例如DE10036085C1(Westfalia)，且是本领域技术人员充分已知的。从而不需要解释如何进行这些方法步骤，原因是它们显然是一般专业知识的一部分。
微滤
微滤是一种去除物质的工艺。在微滤与超滤之间的关键差异是不同的孔径尺寸和不同的膜结构以及所牵涉的材料和滤器材料。通过具有<0.1μm的孔径尺寸的膜的过滤通常称为超滤，而用>0.1μm的孔径尺寸的过滤通常称为微滤。在两种情况中，涉及完全物理的也即机械式的膜分离方法，其应用机械尺寸排阻原则：流体中大于膜孔的全部颗粒都被膜拦下。两种分离方法中的驱动力是在滤器区域入口与出口之间的压力差，其为0.1至10巴。取决于应用领域，滤器区域材料可以由不锈钢，合成材料，陶瓷或纺织品织物组成。滤器元件以不同形式出现：烛式滤器，平膜，螺旋线圈膜，袋滤器和中空纤维组件；它们在本发明的范围内都大体上适合。
在制乳技术中存在偏见：孔直径不应小于0.5μm以从原料乳分离微生物。然而，本发明洞见：如果在此之前已通过相应热处理分离大部分热不稳定细菌，从1.1到甚至是2μm并且优选1.3-1.5μm范围的直径完全足以用于制备A级原料乳。这种相对较大孔径与本质上包含陶瓷膜的微滤设备的组合，同时解决了频繁堵塞的问题。
另外，还存在偏见：用过滤步骤分离细菌需要至少55℃的温度，原因是仅在这些条件下才可以实现充足的通量，而例如20至30℃的温度仅实现最大100l/m2h的通量。然而，在温热条件进行过滤具有重大缺点：在4小时的过滤时间之后，耐热细菌和孢子开始生长通过膜并在渗透物中繁殖。从而，在本发明范围内，本发明方法的特别优势是在冷条件即于20至30℃进行过滤，原因是这防止细菌透膜生长并且令人惊讶地实现200至300l/m2h的通量。
热处理和干燥
在微滤期间获得细菌和孢子已自其完全或至少大部分除去的渗透物，对其进一步处理，弃去含有细菌乳泥的渗余物。随后，在70至80和优选72至75℃的温度对渗透物进行热处理，以将产品加热用于随后的干燥，干燥后获得奶粉。
在本发明的获得全脂奶粉的又一实施方式中，将步骤(a)中分离的奶油再次加入渗透物。关键的是对脱脂乳–而不是全脂乳–进行微滤。如果不进行奶油分离，则高脂肪载量将导致过滤膜孔的堵塞。由于奶油仍可以含有细菌，在与渗透物合并之前,将其在85至138℃的温度进行1至10秒，优选3至5秒时间段的热处理。此时高温并不重要，原因是奶油仅含脂质而无对热敏感的蛋白。
在热处理之后，将经加热的浓缩物处理为干燥粉末。适宜方法是带式干燥、冻干和特别是喷雾干燥。
粉末通常含有1至5，优选2至3%重量的残余水分，其中脂肪或多或少以包合形式均匀分布在不含脂肪的干燥物质也即蛋白、糖类和盐中。在喷雾之前，也可以将其它添加剂加入经匀化的浓缩物，例如卵磷脂或食品乳化剂[EP1314367A1，Nestle]
工业应用
本发明实施方式的另两种形式一方面涉及低含菌低热脱脂奶粉而另一方面涉及低含菌低热全脂奶粉，其各自具有高于2，优选3至7.5和特别是5至7的乳清蛋白氮指数。
脱脂奶粉这样获得：
(a)用已知方法从原料乳除去固体，分离奶油，
(b)对这样获得的脱脂乳进行微滤，
(c)将这样获得的渗透物巴氏杀菌，
(d)将这样获得的巴氏杀菌渗透物浓缩至30至50%重量的干物质，弃去渗余物。
(e)在至少72和优选72至80℃的温度，对这样获得的浓缩物进行至少15和优选15至20秒时间段的热处理，和
(f)处理这样获得的经热处理的产品以获得干燥粉末。
全脂奶粉以相同方式获得，如上文的解释，不同仅是首先对步骤(a)中分离的奶油进行高热处理，随后将其加入微滤过程中获得的渗透物。在该情况下，优选的WPNI是5至6.5。
实施例
比较实施例V1
以本身已知的方法自原料乳除去固体，然后对乳进行巴氏杀菌和脱脂从而获得具有约9%重量的干物质的脱脂乳。温和蒸发所述脱脂乳，产生约40%重量的干物质。这样获得的浓缩物具有6.1的WPNI，并且在120℃对其进行约5秒时间段的高热处理，从而毁坏孢子和任何其它细菌。获得不含细菌的浓缩物，然后用喷雾塔将其喷雾。获得实际上不含细菌的具有仅1.3WPNI的高热脱脂奶粉。
比较实施例V2
重复实施例V1；但不在105℃高热处理，而是在70℃进行热处理5秒。在喷雾之后，获得具有5.9WPNI的低热脱脂奶粉，然而其被细菌污染从而仅适于有限程度的食用。
实施例1：低含菌脱脂奶粉的生产
重复实施例V2，但是在蒸发步骤之前用孔径尺寸1.3至1.5μm的陶瓷膜对脱脂乳进行微滤。弃去渗余物，如上所述，在约70℃将渗透物蒸发并热处理，并且喷雾。获得具有6.8WPNI的低热脱脂奶粉，其实际上是不含细菌的。
实施例2：低含菌全脂奶粉的生产
用本身已知的方法从原料乳除去固体，对乳巴氏杀菌并脱脂从而获得约9%重量的干物质的脱脂乳。如实施例1的描述，对其进行微滤，然后进一步处理渗透物。对脱脂过程中获得的奶油进行在125℃的高热处理并且再次加入渗透物，从而获得全脂乳，将其再次在70℃热处理并喷雾。获得具有6.3WPNI的低热全脂乳，其实际上是不含细菌的。
实施例V1、V2和1并排在图1的流程图中。图2展示制备脱脂乳和全脂奶粉的区别。

Claims (10)

1.制备具有至少2的乳清蛋白氮指数(WPNI)的低含菌全脂奶粉的方法，其中 
(a)以本身已知的方法自原料乳除去固体，随后分离奶油， 
(b)对这样获得的脱脂乳进行微滤， 
(c)将这样获得的渗透物巴氏杀菌， 
(d)将这样获得的经巴氏杀菌的渗透物浓缩至30至50%重量的干物质，弃去渗余物， 
(e)对步骤(a)中分离的奶油进行超高热处理，并且在热处理之前再次加至渗透物， 
(f)在至少72℃的温度，将这样获得的浓缩物进行至少15秒时间段的热处理，和 
(g)处理这样获得的经热处理的产品以得到干燥粉末。 
2.权利要求1的方法，其中所述微滤通过具有1.1至2μm孔径的膜进行。 
3.权利要求2的方法，其中所述微滤通过具有1.3至1.5μm孔径的膜进行。 
4.权利要求1的方法，其中所述微滤在20至30℃的温度进行。 
5.权利要求1的方法，其中使用陶瓷膜。 
6.权利要求1的方法，其中在85至145℃的温度对奶油进行1至10秒时间段的热处理。 
7.权利要求1的方法，其中所述浓缩物通过喷雾处理为干燥粉末。 
8.根据权利要求1的方法可获得的低含菌低热全脂奶粉。 
9.权利要求8的奶粉，其中其具有3至7.5的WPNI。 
10.权利要求8的奶粉，其中其具有5至6.5的WPNI。 
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