CN103988901B

CN103988901B - 一种利用氮气保藏生乳的方法及系统

Info

Publication number: CN103988901B
Application number: CN201410168166.4A
Authority: CN
Inventors: 刘会平; 张晨萍; 赵范; 杨晓兴; 徐娇娇; 刘晓庆; 王宇
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin Haihe Dairy Co.,Ltd.
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2018-07-27
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: CN103988901A

Abstract

本发明涉及一种向生乳中通入氮气保藏生乳的方法，其具体步骤如下：利用空气制备氮气并将制得的氮气净化预处理；将生乳离心净乳处理、预巴杀处理；利用氮气排走生牛乳中溶解的氧气的同时，充入氮气，得到充氮气牛乳。本发明保藏生乳的方法中使用氮气，氮气占空气体积的78％，以单质的形式存在于空气中，取之不尽，用之不尽，是无色、无毒、无味的惰性气体，具有很好的安全性，并能很好地与原料乳混匀，还可根据加工产品的不同灵活调节通入量，方法简单，易于操作，节约了保存和加工成本，提高了企业的生产效率；另外，本发明对设备的要求也不高，适于企业大规模生产的推广。

Description

一种利用氮气保藏生乳的方法及系统

技术领域

本发明属于食品科学技术领域，涉及原料乳的保藏方法，尤其是一种利用氮气保藏生乳的方法及系统。

背景技术

生乳是指从符合国家有关要求的健康奶畜乳房中，挤出的无任何成分改变的、未添加外源物质、未经过加工的常乳。以生乳为主要原料，经一系列加工工序可制成各种乳制品包括纯牛奶、酸牛奶、乳饮料及奶粉等。乳及乳制品营养丰富，微生物污染等会严重降低原料乳的可加工性，破坏乳及乳制品的营养成分和品质。变质的乳制品失去食用价值，甚至容易引起食物中毒。长期以来人们为了延长乳及乳制品的货架期，从原料乳质量、生产过程、产品质量、包装材料和贮藏条件等方面做了大量工作，利用了各种技术和手段提高产品在运输、贮藏和销售过程的流通时间。

氮气是一种惰性气体，能控制化学反应，它是空气的主要成分，约占78％。在同食物接触过程中表现为中性，因此用于食物防腐。液氮用于冷却、冷冻、深度冷冻，将蛋汁、液体调味品、酱油能够加工成可自由流动并能倒出的颗粒状冷冻食品。由于冷冻速度高，因此不损害原产品。一般来讲，含二氧化碳的饮料，例如啤酒、香槟酒、软饮料等均在使用二氧化碳的情况下运输和充装。但是，高碳酸型饮料，特别是充填了氮的用小麦制成的啤酒和香槟酒，比充填二氧化碳的饮料起的问题少。氮对于充装无泡饮料乳酒和果汁也是很理想的。在乳品工业中，N₂是仅有的几种天然抑菌剂之一，可以添加到乳制品中。通常认为N₂是安全的，目前还不需要把它列入成分表中。

我国的奶牛80％为一家一户分散饲养，规模小、设备简陋，缺乏冷却条件，加上榨奶、送奶及奶站贮奶等卫生条件差，导致牛乳中的菌数超标，很容易造成生鲜乳的酸败。新国标GB19301-2010对生乳菌落总数的要求降低了，表明随着生乳收购半径的扩大和运输、验收时间的延长，现有生乳的含菌量比以前提高。生乳中细菌增殖迅速，菌落増加会产生酶，使奶的口感变差，如出现苦味，乳业加工单位就需要加入其他添加剂掩盖苦味。热杀菌是我国目前常用的杀菌方式，但高温会破坏乳和乳制品的营养成分、风味，且能耗较高。生乳中总菌数(嗜冷菌和部分嗜温菌)一旦增加，在储藏、运输途中可能产生毒素，即使通过超高温杀菌(UHT)也很难完全杀死，结果不得不提高杀菌温度、延长杀菌时间，进一步破坏营养、增加能耗。

通过检索，发现张怀军于2012年发表的两篇专利：可在常温条件下长期保存的奇异果果蔬羊奶及其制备方法，和可在常温条件下长期保存的水蜜桃果蔬羊奶及其制备方法。是将果蔬奶按一定配方配置好后，通入氮气保藏。

发现，天津科技大学在2012年发表的专利：一种利用碳酸水保藏生乳的方法及系统(专利号ZL201210355095.X，授权号：CN102907492B)，其主要内容为充入碳酸水，利用其厌氧和酸性条件抑制菌类的生长，来保藏生乳。

通过技术对比，此专利所述是充入氮气，排走原料乳中的氧气，抑制了需氧微生物的生长和有氧参与的酶促反应，降低了氧化反应速度，从而起到延长生乳贮藏期的效果。通过检索并进行对比后，本发明专利申请与上述公开文献存在本质不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有生乳保藏技术的不足之处，提供一种简单有效、成本低、保存期更长、易于使用，而且节约生乳的保存和加工成本的利用氮气保藏生乳的方法及系统。

本发明实现目的的技术方案是：

一种利用氮气保藏生乳的方法，具体步骤如下：

⑴氮气制备及预处理：通过变压吸附法制氮，并将制得的氮气净化处理；

⑵生乳预处理：生乳离心净乳、预巴氏杀菌；

⑶制备充氮气生乳：利用步骤⑴中制备的氮气排走步骤⑵中生牛乳中溶解的氧气并充入氮气，得到充氮气生乳，且该氮气生乳中氮气含量为3mL～6mL/100mL。

而且，所述步骤⑴中氮气净化处理为：通过变压吸附法制氮，通入氮气净化设备完成氮气的净化。

而且，所述步骤⑵中离心净乳的净化量为1000～3000L/小时，转速为6000～7000转/分。

而且，所述步骤⑵中预巴杀处理的条件为：温度60～65℃、时间13～17秒。

而且，所述步骤⑶中充入氮气的混合条件为：氮气压力为0.03～0.06MPa、温度为4～8℃、氮气流量为8～12mL/100mL牛乳。

实施如上所述的利用氮气保藏生乳的方法的系统，所述系统包括奶槽车、制氮系统、预巴杀系统、混合系统及冷排处理系统和贮奶塔，所述奶槽车与预巴杀系统的输入端相连接，预巴杀系统的输出端与制氮系统的输出端分别与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接，混合系统及冷排处理系统的输出端与贮奶塔的输入端相连接，在贮奶塔上安装有安全阀及搅拌器。

而且，所述制氮系统包括变压吸附制氮机、氮气净化器，所述变压吸附制氮机的输出端与氮气净化器的输入端相连接，氮气净化器的输出端与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接；加热系统包括分离净乳器、板式热交换器，所述分离净乳器的输入端与奶槽车相连接，分离净乳器的输出端与板式热交换器的输入端相连接，板式热交换器的输出端与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接。

而且，所述混合系统及冷排处理系统包括外壳、生乳分配槽、浮球阀、水冷却装置、冰水输送管道、氮气输送管道、支撑架体和底端收集槽，所述外壳内的顶部横向设置一生乳分配槽，在生乳分配槽中设置浮球阀，该生乳分配槽的横向侧的外壳上与生乳分配槽连通制有生乳入口，该生乳分配槽底面上均布间隔制有数个筛孔；该生乳入口的下底面上均布间隔制有数个筛孔；在生乳分配槽下方的外壳内沿竖直方向平行设置多排横向且均布间隔设置的冰水输送管道，最顶层的冰水输送管道设置于生乳分配槽的下底面，冰水输送管道与设置于外壳外的水冷却装置相连接；所述冰水输送管道之间沿水平方向均布间隔设置多排、迂回的氮气输送管道，氮气输送管道上均布间隔制有数个气孔，在最下层的氮气输送管道下方的外壳内横向设有一底端收集槽，在底端收集槽的一侧连通制有生乳出口，在底端收集槽的下底面上设置支撑架体；在外壳顶端与氮气输送管道相连通制有氮气入口，在外壳底端与氮气输送管道相连通制有氮气出口；在外壳顶端与冰水输送管道相连通制有冰水入口，在外壳底端与冰水输送管道相连通制有冰水出口。

而且，所述筛孔的直径为0.4cm～0.8cm；所述气孔直径为0.8～1.3mm。

而且，所述氮气输送管道的直径为冰水输送管道的1/2。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明保藏生乳的方法利用空气中普遍存在的氮气结合低温对生乳进行保藏，属于冷抑菌技术，使得生乳运输和保藏过程中能有效地控制微生物增殖，不破坏生乳的成分、风味，成本低，能耗低，安全无害，简便高效，不仅不会破坏生乳品质，而且延长了生乳的保存时间。

2、本发明保藏生乳的方法中使用氮气，氮气占空气体积的78％，以单质的形式存在于空气中，取之不尽，用之不尽，是无色、无毒、无味的惰性气体，具有很好的安全性，还可根据加工产品的不同灵活调节加入量，而且方法简单，易于操作，节约了保存和加工成本，提高了企业的生产效率；另外，本发明对设备的要求也不高，适于企业大规模生产的推广。

附图说明

图1为本发明的系统结构连接示意图；

图2为图1中混合系统及冷排处理系统的结构连接示意图；

图3为图2的内部结构连接示意图；

图4为图3的A-A向截面剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的方法如无特殊说明，均为本领域的常规方法；本发明中所使用的试剂，如无特殊说明，均为本领域的常规市售产品。

实施例1：

一种利用氮气保藏生乳的方法，具体步骤如下：

⑴前处理：通过变压吸附制氮(PSA)，通入JHa氮气净化设备，以完成氮气的净化；

⑵生乳预处理：收集鲜生牛乳后，使用密闭式离心净乳机进行分离净化，净化量为1000～3000L/小时，分离钵转速为6000转/分，预巴杀(即巴氏杀菌)63℃、15秒处理；

⑶制备充氮气生乳：利用步骤⑴中氮气排走步骤⑵中生牛乳中溶解的氧气并充入氮气，得到保存期更长的氮气牛乳，其中氮气流量约为10mL/100mL牛乳，混合时保持氮气压力为0.03～0.06MPa，温度为6-8℃，即得利用氮气保藏方法所制备的充氮气牛乳，且该氮气生乳中氮气含量为3mL～6mL/100mL；

⑷闪蒸处理：将步骤⑶中所得利用氮气保藏方法所制备的生乳进行闪蒸处理，闪蒸的真空度为-0.06～-0.07MPa，蒸发温度为50～70℃，时间为0.5～1秒，然后经过20MPa均质，再通过137℃，保持3秒的UHT杀菌，即可得UHT乳。

实施例2：

一种利用氮气保藏生乳的方法，具体步骤如下：

⑷闪蒸处理：将步骤⑶中所得利用氮气保藏方法所制备的生乳进行闪蒸处理，闪蒸的真空度为-0.06～-0.07MPa，蒸发温度为50～70℃，时间为0.5～1秒，经过20MPa的均质，75℃，20秒的杀菌处理，即可得巴氏杀菌乳。

实施例3：

一种利用氮气保藏生乳的方法，具体步骤如下：

⑶制备充氮气生乳：利用步骤⑴中氮气排走步骤⑵中生牛乳中溶解的氧气并充入氮气，得到保存期更长的氮气牛乳，其中氮气流量约为10mL/100mL牛乳，混合时保持氮气压力为0.03～0.06MPa，温度为6-8℃，即得利用氮气保藏方法所制备的充氮气生乳，且该氮气生乳中氮气含量为3mL～6mL/100mL；

实施例4：

一种利用氮气保藏生乳的方法，具体步骤如下：

⑷闪蒸处理：将步骤⑶中所得利用氮气保藏方法所制备的生乳进行闪蒸处理，闪蒸的真空度为-0.06～-0.07MPa，蒸发温度为50～70℃，时间为0.5～1秒，然后经过95℃，保温300秒的杀菌，冷却至43℃时接种发酵剂菌种，经过4～6小时的发酵，即可得发酵乳。

本发明方法制备得到的充氮气生乳与对照组(未添加氮气生乳)按照国标进行操作的结果对照请见表1。

表1原料乳在4℃贮奶槽中添加氮气组和对照组的试验结果

抽样取1L贮藏一定天数(0天、2天及4天)的氮气生乳进行酒精试验、滴定酸度以及菌落总数的测定，以未进行任何处理的贮藏生乳为对照组，用于鉴定该方法可延长生乳的贮藏天数。由表1可知氮气生乳贮藏至第四天后品质变劣，酒精试验阳性，滴定酸度变为21超过国标限定的18，并且该酸度下菌落总数显著增加，故本方法可用于以生乳为原料的生产加工过程中生乳的暂时贮藏。

一种实施如上所述的利用氮气保藏生乳的方法的系统，如图1所示，所述系统包括奶槽车1、制氮系统、预巴杀系统、混合系统及冷排处理系统6和贮奶塔7，所述奶槽车与预巴杀系统的输入端相连接，预巴杀系统的输出端与制氮系统的输出端分别与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接，混合系统及冷排处理系统的输出端与贮奶塔的输入端相连接，在贮奶塔上安装有安全阀8及搅拌器9。

在本实施例中，所述制氮系统包括变压吸附制氮机4、氮气净化器5，所述变压吸附制氮机的输出端与氮气净化器的输入端相连接，氮气净化器的输出端与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接；加热系统包括分离净乳器2、板式热交换器3，所述分离净乳器的输入端与奶槽车相连接，分离净乳器的输出端与板式热交换器的输入端相连接，板式热交换器的输出端与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接。

如图2、图3和图4所示，所述混合系统及冷排处理系统包括外壳10、生乳分配槽11、浮球阀(图中未示出)、水冷却装置(图中未示出)、冰水输送管道12、氮气输送管道13、支撑架体17和底端收集槽16，所述外壳内的顶部横向设置一生乳分配槽，在生乳分配槽中设置浮球阀，该生乳分配槽的横向侧的外壳上与生乳分配槽连通制有生乳入口14，该生乳入口的下底面上均布间隔制有数个筛孔16，该筛孔的直径大小可以不同，在本实施例中筛孔直径为0.4～0.8cm；在生乳分配槽下方的外壳内沿竖直方向平行设置多排横向且均布间隔设置的冰水输送管道，最顶层的冰水输送管道设置于生乳分配槽的下底面，冰水输送管道与设置于外壳外的水冷却装置相连接；所述冰水输送管道之间沿水平方向均布间隔设置多排、迂回的氮气输送管道，氮气输送管道上均布间隔制有数个气孔，在最下层的氮气输送管道下方的外壳内横向设有一底端收集槽，在底端收集槽的一侧连通制有生乳出口15，在底端收集槽的下底面上设置支撑架体；在外壳顶端与氮气输送管道相连通制有氮气入口19，在外壳底端与氮气输送管道相连通制有氮气出口20；在外壳顶端与冰水输送管道相连通制有冰水入口21，在外壳底端与冰水输送管道相连通制有冰水出口18；氮气输送管道的直径可以约为冰水输送管道的1/2。

工作过程中，循环水经冷却后由底部冰水入口泵送到混合系统及冷排处理系统，冰水出口设置在混合系统及冷排处理系统顶部于生乳分配槽下端，冰水输送管达来回折叠，并且设置多排，起到冷却生乳的作用。冰水输送管间隙设置有氮气输送管(直径约为冰水输送管的1/2)，并且氮气输送管上均匀地布满气孔(图中未示出，气孔直径为0.8～1.3mm)，保证氮气可全面、均匀地与生乳进行混合。生乳经生乳分配槽流入，生乳分配槽底部设有大小不一的筛孔，筛孔直径为0.4～0.8cm，生乳流下过程中冷却并与氮气进行充分混合，排走生牛乳中溶解的氧气并充入氮气，充氮气生乳落在底端收集，得到保存期更长的氮气生乳。

本发明系统的工作原理是：

生乳从奶槽车中输出后，经过分离净乳器进入板式热交换器加热，预巴杀处理，然后泵送到混合系统及冷排处理系统然后泵送到冷排处理系统，通过混合系统及冷排处理系统中的浮球阀控制生乳液位以保证混合时的生乳流速通过冷排分配槽中的浮球阀控制生乳液位以保证混合时的生乳流速；变压吸附制氮机制得氮气，经过氮气净化机净化，当牛乳输入混合系统及冷排处理系统时，遇冰水冷却降温，同时与排出的氮气接触，氮气排走生乳中的氧气，得到氮气生乳，根据要加工的不同制品调节压力和时间，达到预期后输送入贮奶塔进行冷藏。贮乳塔保持在2-6℃内，其上安装压力安全阀门及搅拌器，然后可根据需要输送至乳加工车间制成不同的乳制品。

Claims

1.一种利用氮气保藏生乳的系统，所述系统包括奶槽车、制氮系统、预巴杀系统、混合系统及冷排处理系统和贮奶塔，其特征在于：所述奶槽车与预巴杀系统的输入端相连接，预巴杀系统的输出端与制氮系统的输出端分别与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接，混合系统及冷排处理系统的输出端与贮奶塔的输入端相连接，在贮奶塔上安装有安全阀及搅拌器；

所述制氮系统包括变压吸附制氮机、氮气净化器，所述变压吸附制氮机的输出端与氮气净化器的输入端相连接，氮气净化器的输出端与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接；加热系统包括分离净乳器、板式热交换器，所述分离净乳器的输入端与奶槽车相连接，分离净乳器的输出端与板式热交换器的输入端相连接，板式热交换器的输出端与混合系统及冷排处理系统的输入端相连接；

所述混合系统及冷排处理系统包括外壳、生乳分配槽、浮球阀、水冷却装置、冰水输送管道、氮气输送管道、支撑架体和底端收集槽，所述外壳内的顶部横向设置一生乳分配槽，在生乳分配槽中设置浮球阀，该生乳分配槽的横向侧的外壳上与生乳分配槽连通制有生乳入口，该生乳入口的下底面上均布间隔制有数个筛孔；在生乳分配槽下方的外壳内沿竖直方向平行设置多排横向且均布间隔设置的冰水输送管道，最顶层的冰水输送管道设置于生乳分配槽的下底面，冰水输送管道与设置于外壳外的水冷却装置相连接；所述冰水输送管道之间沿水平方向均布间隔设置多排、迂回的氮气输送管道，氮气输送管道上均布间隔制有数个气孔，在最下层的氮气输送管道下方的外壳内横向设有一底端收集槽，在底端收集槽的一侧连通制有生乳出口，在底端收集槽的下底面上设置支撑架体；在外壳顶端与氮气输送管道相连通制有氮气入口，在外壳底端与氮气输送管道相连通制有氮气出口；在外壳顶端与冰水输送管道相连通制有冰水入口，在外壳底端与冰水输送管道相连通制有冰水出口。

2.根据权利要求1所述的利用氮气保藏生乳的系统，其特征在于：所述筛孔的直径为0.4～0.8cm；所述气孔的直径为0.8～1.3mm。

3.根据权利要求1所述的利用氮气保藏生乳的系统，其特征在于：所述氮气输送管道的直径为冰水输送管道的1/2。