CN107467189A - 生产具备改善味道性质的uht乳的方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种生产具备改善味道性质的UHT乳的方法，包括以下步骤：(a)提供一种原料乳；(b)将该原料乳分为脱脂乳成分和奶油成分；(c)微滤或渗透脱脂乳成分，得到含有酪蛋白的滞留物R1和细乳清作为滤液P1；(d)超滤步骤(c)的细乳清，得到富含乳糖和矿物质的滤液P2，以及富含蛋白质的滞留物R2；(e)混合奶油成分、滞留物R1和滤液P2，得到混合成分M1；(f)超高温处理步骤(e)的混合成分M1；(g)将步骤(f)的超高温处理的成分M1与步骤(d)的滤液P2混合，得到混合成分M2；(h)巴氏杀菌步骤(g)的混合成分M2，得到目标产物。
Description
发明领域
本发明属于乳产品领域并且涉及一种生产保质期长并且具备改善味道性质的超高温处理乳的方法。
现有技术
术语UHT乳被本领域技术人员理解为在一种在延长的时间段内通过超高温处理稳定或保存乳。为此，通常在适当的热交换器中在几秒时间内将乳加热至高于100℃的温度，在此过程中杀灭全部病菌。随后无菌装入相应的无菌容器。该过程由现有技术，例如US 4,921,717(MILK MARKETING BOARD)，充分已知。
UHT乳的特征在于特别长的保质期，然而由于乳糖和敏感乳清蛋白的美拉德反应(Maillard reaction)，巴氏杀菌过程中的高温符合导致形成稍微不适的味道(“煮奶的味道”)。UHT乳的劣质口感向消费者传递了低品质产品的印象，与之相比尽管保质期短却更优选“新鲜”乳。
过去有许多通过过程相关的方法克服美拉德反应问题的尝试。例如，DE 10 2005007557 A1(TUCHENHAGEN DAIRY)提出在设置有用于加热和冷却旁路的管束反应器中进行巴氏杀菌。然而在实践中，证明这种方法技术上复杂，并且能够最大程度的减小美拉德反应的程度，但是无法完全避免。
EP 290206 B1(DUPONT)提出另一种方法：通过加入脂酰基转移酶改善原料乳的保质期。消费者无法接受向乳中加入外来酶，特别是转基因酶，因此经济上不合理。
为此，提供具备长保质期并且改善味道性质的UHT乳仍然是乳品工业的重要目标。
因此本发明的目的是提供一种方法，由此可以以尽可能低的技术复杂性生产UHT乳，其具备长保质期但是味道几乎与原料乳难以区分。
发明内容
本发明涉及一种生产具备改善味道性质的UHT乳的方法，包括以下步骤：
(a)提供一种原料乳；
(b)将该原料乳分为脱脂乳成分和奶油成分；
(c)微滤脱脂乳成分，得到含有酪蛋白的滞留物R1和细乳清作为滤液 P1；
(d)超滤步骤(c)的细乳清，得到富含乳糖和矿物质的滤液P2，以及富含蛋白质的滞留物R2；
(e)混合奶油成分、滞留物R1和滤液P2，得到混合成分M1；
(f)超高温处理步骤(e)的混合成分M1；
(g)将步骤(f)的超高温处理的成分M1与步骤(d)的滤液P2混合，得到混合成分M2；
(h)巴氏杀菌步骤(g)的混合成分M2，得到目标产物。
本发明的方法可以总结如下：
在第一步，在分离器中将奶油由原料乳分离，并作为单独成分储存以进一步使用。由此得到的脱脂乳进行微滤，其中通过滞留物分离酪蛋白；此外，该成分也含有大部分细菌。滤液是细乳清，其除了温度敏感的乳清蛋白，还含有乳糖和矿物质。该成分进行超滤，在该过程中乳糖和矿物质作为滤液分离。现在滞留物仅含有乳清蛋白。奶油，酪蛋白成分和乳糖/矿物质成分仅含有耐温成分并且在将它们结合之后可以进行UHT处理而不会引发美拉德反应，因为这些成分实际上不含有蛋白质。最后，将 UHT成分与UF滤液结合，随后标准巴氏杀菌。得到的UHT乳含有原料乳的所有成分，然而，由于调节至温度稳定的巴氏杀菌不会形成不想要的产物，并且味道显著改善。
另一个优势在于可以将各种成分像结构部件一样组成UHT乳，从而同时考虑不同的味道需求以及营养生理需求(例如蛋白质组成或脂肪和乳糖含量)。最后，UHT乳也可以转化为相应的粉末。
分离
分离是指分离奶油至脂肪含量为约4重量％，并移除固体。该过程可以在温度约20至约60℃的热条件下进行，或在约8至约18℃的冷条件下进行。
在根据本发明的方法中有利的是进行冷分离。为此，有利的是如果将原料乳的冷条件温度通过使用热载体介质的热交换调节至对于分离最佳的数值。通常，在冷条件下可得原料乳，其温度并不对应于最有利地进行冷分离并且对于乳脂(奶油)最温和的温度值。因此，通过热交换将其调节至对于分离最佳的数值。此过程产生的交换冷温可以通过所谓的热交换器用于乳品工业中进行的其他过程。例如冷却原料乳的温度不超过 6℃，而冷分离的最佳温度为约8至18℃，并且特别是8至12℃。在这种情况下，通过加热原料乳进行热交换，使冷条件的温度提高至该范围内的数值。在乳品工业中通常有过量热。因此，在乳品工业过程中得到低温水可以作为热载体介质用于加热。将所述的低温水供应至温度为例如35℃的热交换过程，并随后通过热交换冷却至例如11至15℃的温度。为此，本发明的方法提供了用于乳品工业过程的重要冷却源。
如果进行热分离，优选的温度范围为约35至约65℃并且特别是约45至约55℃。
固体分离和脂肪含量为约4重量％的脱脂通常在下游组件进行，优选分离器。所述组件由现有技术充分已知。GEA Westfalia Separator GmbH公司的分离器，其可用于联合或单独分离固体 (http://www.westfalia-separator.com/de/anwendungen/ molkereitechnik/milch-molke.html)，被广泛用于乳业中。优选的冷乳分离器由制造商以“Procool”市售。相应的组件也在例如DE 10036085 C1和DE 10361526 B3(Westfalia)中公开，并被本领域技术人员充分已知。因此，无需解释如果进行这些方法步骤，因为它们属于一般专业知识。
微滤或渗滤
微滤或渗滤属于膜分离方法。与超滤和纳滤的主要区别是不同的孔尺寸和不同的膜结构，如所含的材料和过滤材料。通过孔径< 0.1μm的膜的过滤通常被称为纳滤或超滤，而孔径>0.1μm，特别是从约 0.1至1μm的过滤，通常被称为微滤或渗滤。在这两种情况都仅涉及物理，即机械膜分离方法，其根据机械尺寸排阻原理工作：液体中所有大于膜孔的颗粒被膜拦截。两种分离方法中的驱动力是滤网入流和出流之间的压力差，其为0.1至10bar。根据应用领域，过滤表面材料可以是不锈钢、合成材料、陶瓷或纺织品。过滤元件有各种表现形式：烛形过滤器、平板膜、螺旋膜、袋滤器和中空纤维组件，在本发明中这些材料都是合适的。
在本发明中，脱脂乳的微滤和渗滤可以在“热”或“冷”，即在约10至约60℃的温度范围内进行。然而，优选在约10至约20℃的较低温度下工作。
超滤
作为滤液由微滤得到细乳清进行超滤以进一步分离。两种过滤方法区别在于其分离度。如果排阻限度(也被称为“截留”)为100nm或更大，被称为微滤。如果排阻限度在2至100nm之间，被称为超滤。
超滤膜的排阻限度也表达为NMWC(额定截留分子量，也称为 MWCO，截留分子量，单位：道尔顿)。其定义为被膜截留90％的球形分子的最小分子量。在实践中NMWC应当比待分离分子的摩尔量小至少20％。其他关于过滤的定量评估借助通量(flux，水当量)(跨膜流和渗透率)。在理想情况下其与跨膜压力成正比，而与膜阻成反比。这些参数不仅可以由所使用膜的性能，而且可通过浓度极化以及可能出现的结垢确定。渗透率基于1m2过滤表面。其单位为I/(m2h bar)。
对于超滤特别适合的是孔直径为约1000至约50000并且优选约5000至约25000道尔顿的膜。
过滤表面的材料—超滤和纳滤中—可以是不锈钢、聚合材料、陶瓷、氧化铝、或纺织品。过滤元件有各种表现形式：烛形过滤器、平板膜、螺旋膜、袋滤器和中空纤维组件，在本发明中这些材料都是合适的。然而优选使用聚合材料制得的螺旋膜或陶瓷或氧化铝制得的烛形过滤器，其中第一种实施方案特别适用于超滤并且第二种特别适用于纳滤。
在本发明中超滤可以“热”或“冷”，即在约10至约60℃的温度范围内进行。然而优选在约10至约20℃的低温范围内进行。
UHT处理
由于由奶油、酪蛋白、乳糖和矿物质构成的混合成分不含有蛋白质，可以容易地承受剧烈的温度条件，在该条件下微滤过程中通过滞留物引入的所有细菌被杀灭。例如，可以在管式反应器或流动反应器中进行，其中 1-5秒的流动时间以及100至145℃的温度是典型的。然而，优选的是分别被称为DSI或输注(infusion)的两种方法。
直接蒸汽注射(DSI)
在第一替代实施方案中，产品可以通过直接蒸汽注射(DSI) 巴氏杀菌。其优势在于通过超快加热，显著缩短了缓慢经过嗜温和嗜热孢子最佳生长条件的温度范围的过程。这通过直接注射温度可以为100至约 250℃热或甚至超热水蒸汽实现。这通常通过喷嘴进行，所述喷嘴直接浸入产品或装入热交换器的排管。
DSI的原理在于将加压超热蒸汽导入喷嘴箱，其随后将其能量通过多孔管(径向蒸汽喷射扩散器)释放至待加热的液态产品。高压蒸汽产生高速扩展的径向热交换场，由此在短时间内实现产品的均匀加热。
目的是在非常短的时间内，优选约1至约5秒，特别是1至2秒内将乳产品加热至精确温度。为此，必须将尽可能精确量的蒸汽高速注入产品。如果蒸汽量通过减压阀控制，蒸汽速度通常下降至比声速小，则产物无法足够快地加热。为了防止这种情况，在本发明中蒸汽优选在被称为“扼流(choke-flow)”的条件下注射，这使得可以将蒸汽以超声速直接注射至待加热的产品。这理解为通过特定喷嘴产生压力差以提高蒸汽速度的现象。相应的组件市售可得，例如由ProSonics公司。
DSI不需要原料的任何预热，即，透析产品可以立刻使用。然而，温度差越小，温度控制越精确。
输注
在第二个替代实施方案中，也可以通过(蒸汽)输注对产品进行巴氏杀菌该方法自1960年代已知。原则上加热可以在两步进行，其中将待加热的产品注入充满热蒸汽的压力仓，并在液滴下降过程中进行加热和巴氏杀菌。然而自从2000年所谓的PDX-方法变得重要。在该方法中将待加热的材料蒸发并在过热水蒸气流中急速加热。以超声速向前运动的蒸汽流将产品液滴分散均匀，从而产生多相流，而仅在液滴界面发生温和加热。以这种方式同时导致液滴压缩。蒸气的温度可以是约100至约250℃并且特别是约120至约150℃。输注需要时间通常为1至5并且特别是2 至3秒。
在其他优选实施方案中，进行输注加热使产品和蒸汽通过同心环状喷嘴交替地喷入反应器，使其由内向外形成蒸汽压力梯度。由此液滴远离器壁并且不会烫焦。
巴氏杀菌
含有蛋白质的第二滤液必须进行巴氏杀菌，因为其仍然是“未处理的”并且仍没有被加热。这优选在热交换器中进行，在这种情况下，已经证明板式热交换器特别适当。在热交换器中存在温度梯度，选择温度梯度使产品在最短20并且最长60秒，优选约30秒的停留时间内加热至约70 至80℃，并且特别是约72至74℃。
干燥
在最后任选的方法步骤中，干燥UHT乳，其通过将巴氏杀菌的蛋白成分与由奶油、酪蛋白、乳糖和矿物质构成的UHT加热混合成分混合得到。优选使用喷射干燥，入口温度通常为约180至约260℃，并且出口温度为约80至约105℃。因此，在进入喷射塔前，UHT乳不需要任何冷却。更优选60至70℃的温度，因为这样减小了蛋白质变质的风险。这也使干燥设备性能更好，因为不需要使用热空气加热待干燥的产品，而仅用于脱水。或者也可以通过冻干进行脱水。
可以在喷雾前，但优选喷雾后，向UHT乳加入其他添加剂，例如乳铁蛋白、卵磷脂、维生素或食品乳化剂(EP 1314367 A1,NESTLE) 等。
附图说明
结合附图对本发明进行说明。
图1：生产具备改善味道性质的UHT乳的流程图。
实施例
实施例1
在分离器中8℃下由330kg预冷却的原料乳分离固体，并脱脂。在该过程中，得到300kg脱脂乳和30kg奶油，其随后通过超高温处理巴氏杀菌并进一步加工。
将脱脂乳加热至约55℃并随后送至微滤单元，在该单元内其与 100kg渗滤水一起通过平均孔径为0.1μm的膜。得到66kg滞留物，其90％的酪蛋白构成并且也含有全部糖巨肽(GMP)和细菌。
得到333kg作为滤液的细乳清，其干物质量为约5.5重量％。将该滤液引入超滤单元并通过平均孔径为1500nm的膜。得到300kg滤液，其含有乳糖和矿物质，以及33kg滤液，其中蛋白质以浓缩形式存在。
将奶油成分、第一滞留物和第二滤液结合。由于该成分基本仅含有脂肪、酪蛋白和矿物质并且不含有蛋白质，可以进行UHT处理(3秒， 115℃)而不进行美拉德反应。因此，这些条件足以杀灭第一滞留物中所含的所有细菌。
蛋白质成分，即第二滤液，在标准条件下巴氏杀菌(25秒， 74℃)。由于该成分不含有任何乳糖，在这种情况下也不会进行美拉德反应。
最后，将两种成分混合。得到了具备高储存稳定性并且味道几乎与原料乳难以区分的UHT乳。
实施例2
将实施例1的UHT乳送至喷雾塔并在150℃的入口温度和105℃的出口温度下加工为干燥粉末，其仍具备2重量％的残余水分。
Claims (10)
1.一种生产具备改善味道性质的UHT乳的方法，包括以下步骤：
(a)提供一种原料乳；
(b)将该原料乳分为脱脂乳成分和奶油成分；
(c)微滤或渗透脱脂乳成分，得到含有酪蛋白的滞留物R1和细乳清作为滤液P1；
(d)超滤步骤(c)的细乳清，得到富含乳糖和矿物质的滤液P2，以及富含蛋白质的滞留物R2；
(e)混合奶油成分、滞留物R1和滤液P2，得到混合成分M1；
(f)超高温处理步骤(e)的混合成分M1；
(g)将步骤(f)的超高温处理的成分M1与步骤(d)的滤液P2混合，得到混合成分M2；
(h)巴氏杀菌步骤(g)的混合成分M2，得到目标产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在温度为约20至约60℃的热条件下进行分离。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在温度为约8至约18℃的冷条件下进行分离。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使用平均孔径为约0.1至约1μm的膜进行微滤或渗滤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在约10至约60℃的温度范围内进行微滤或渗滤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中使用平均孔径为约1000至约5000nm的膜进行超滤。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在约10至约60℃的温度范围内进行超滤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在约1至约10秒的时间内在约100至145℃的温度范围内进行超高温处理。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在约10至约20秒的时间内在约70至75℃的温度范围内进行巴氏杀菌。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在巴氏杀菌后将具备改善味道性质的UHT乳转化为干燥粉末。
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