CN111194824A - 一种浓缩牛奶蛋白液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浓缩牛奶蛋白液及其制备方法。该制备方法包括:对生牛乳进行预热、除菌;使除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,得到脱脂乳;对脱脂乳进行第一次巴氏杀菌;对脱脂乳进行超滤浓缩,使脱脂乳中的水、乳糖、灰分随渗透液除去,得到浓缩液;对浓缩液进行第二次巴氏杀菌,得到浓缩牛奶蛋白液。本发明还提供了上述方法制备得到的浓缩牛奶蛋白液。本发明采用低温浓缩与反渗透水洗滤结合的工序以及合理的“后巴氏杀菌”,在获得更高蛋白指标、更佳营养价值和风味的浓缩牛奶蛋白液的情况下,还能解决高蛋白产品乳清蛋白变性严重、糊管及货架期短的问题。
Description
技术领域
本发明涉及乳及乳制品深加工领域,尤其是一种浓缩牛奶蛋白液及其制备方法。
背景技术
浓缩牛奶蛋白液是以生牛乳为原料,经过净乳、除菌、分离脱脂、巴氏杀菌、超滤浓缩等,除去其中部分脂肪、水、乳糖、灰分后,再经过“后巴氏杀菌”等工序制备而成的乳制品,在发酵乳、乳饮料、调制乳、中性奶等产品中作为优质蛋白来源进行应用。
目前,国内外市场上乳制品中添加的蛋白来源,主要为乳清蛋白粉和牛奶蛋白粉;尤其是国内的乳品企业,更多依赖进口阿拉、恒天然等具备蛋白原料生产和供应能力的公司。但国外企业由于供应周期长、运输风险高、价格波动大等因素,决定了开发优质蛋白原料替代进口蛋白粉已迫在眉睫;再加之,油脂类产品市场需求的不断增加,亟待研究乳及乳制品深加工领域,开发淡奶油、酪蛋白酸盐等高盈利产品,以拓宽市场销售渠道,增加企业盈利能力。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种浓缩牛奶蛋白液及其制备方法,通过将超滤与洗滤相结合的方式在获得更高蛋白浓缩液产品的同时,有效减少乳清蛋白变性,保留其营养价值,延长蛋白液保质期。
为达到上述目的,本发明提供了一种浓缩牛奶蛋白液的制备方法,其包括以下步骤:
对生牛乳进行预热、除菌;
使除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,得到脱脂乳;
对脱脂乳进行第一次巴氏杀菌;
对经过第一次巴氏杀菌的脱脂乳进行超滤浓缩,使脱脂乳中的水、乳糖、灰分随渗透液除去,得到浓缩液;
对浓缩液进行第二次巴氏杀菌(“后巴氏杀菌”),得到所述浓缩牛奶蛋白液。
在上述方法中,优选地,在进行超滤浓缩的同时,可以在截留液一侧连续添加反渗透水进行洗滤,以得到更高浓度的浓缩液。更优选地,在洗滤过程中,洗滤水的添加量为脱脂乳进料量的5%-50%。
在上述方法中,优选地,预热是预热至55-65℃。
在上述方法中,优选地,经过乳脂分离得到的脱脂乳的脂肪含量≤0.1%。
在上述方法中,优选地,第一次巴氏杀菌的杀菌温度为75-90℃,杀菌时间为15-25s。
在上述方法中,优选地,经过第一次巴氏杀菌之后,将生牛乳冷却至1-8℃贮存。
在上述方法中,优选地,超滤浓缩的温度≤15℃。
在上述方法中,优选地,第二次巴氏杀菌的杀菌温度为73±1℃,杀菌时间为15-25s。
本发明还提供了上述方法制备得到的浓缩牛奶蛋白液。优选地,该浓缩牛奶蛋白液中,固形物的含量为21%-30%;蛋白的含量为14.5%-25.5%;更优选地,固形物的含量为28.0%,蛋白的含量为23.8%。
根据本发明的具体实施方案,本发明所提供的制备方法可以按照以下具体方式进行:
(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后,在原奶仓进行储存,贮存温度1-6℃,时间≤12h;
(2)将生牛乳预热至55-65℃,利用除菌分离机进行除菌;要求在除菌分离机进口、出口位置均配置无菌膜片取样阀,每周验证除菌效果;
(3)将上述除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,控制分离机分离效率,使脱脂乳脂肪含量≤0.1%;
(4)利用巴氏杀菌系统对脱脂乳进行巴氏杀菌,杀菌条件为75-90℃/15s,之后冷却至1-8℃贮存;
(5)将脱脂乳输送至UF(超滤膜)设备,通过设定浓缩因子,控制物料进料温度及系统运行温度,使脱脂乳中水、乳糖、灰分不断随渗透液除去,其中,系统运行温度≤15℃;在浓缩过程中,在截留液一侧连续添加反渗透水进行洗滤,洗滤水添加量为物料进料量的5%-50%。单独使用超滤膜设备可将蛋白液的固形物浓缩至21.0%,蛋白浓缩至12.5%-15.7%;而超滤膜设备与反渗透水洗滤工序结合,可将蛋白液的固形物浓缩至直至28.0%,蛋白浓缩至23.8%;
(6)利用巴氏系统对浓缩牛奶蛋白液进行巴氏杀菌,杀菌参数为73±1℃/15s,之后冷却至1-8℃贮存。选用73℃±1℃/15s杀菌工艺参数较75℃/15s传统巴氏杀菌乳清蛋白变性程度减少3%;
(7)检验,菌落总数按照GB4789.2-2016进行测定,同时检测酸度和pH值。通过对比监测有、无“后巴氏杀菌”步骤浓缩蛋白液产品的微生物菌落总数、酸度及pH指标,可以得出:在浓缩牛奶蛋白液制备方法中增加“后巴氏杀菌”步骤,可使微生物菌落总数降低1个数量级,有效延长产品保质期。
(8)浓缩牛奶蛋白液检验合格后,采用干净的奶罐车运输,并作为乳制品中优质蛋白原料来源进行应用。
本发明采用低温膜过滤浓缩与反渗透水洗滤结合的工序以及合理的“后巴氏杀菌”参数,使得在获得更高蛋白指标、更佳营养价值和风味浓缩液的情况下,还能解决高蛋白产品乳清蛋白变性严重、糊管及货架期短的问题。
对于本发明得到的浓缩牛奶蛋白液,由于加工工艺热处理强度较低,且膜系统对物料微生物的有效管控,使目标浓缩液在很大程度保留其营养价值和风味的基础上,其货架期得以延长,可作为优质高蛋白原料替代乳清蛋白粉、牛奶蛋白粉等进行应用。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种浓缩牛奶蛋白液的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后,在原奶仓进行储存,贮存温度3.9℃,时间7.5小时;
(2)将生牛乳预热至55℃,利用除菌分离机进行除菌;
(3)将上述除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,得到脱脂乳,控制分离机分离效率,使脱脂乳的脂肪含量为0.06%;
(4)利用巴氏杀菌系统对脱脂乳进行巴氏杀菌,杀菌条件为75℃/15s,之后冷却至5.6℃贮存;
(5)将脱脂乳输送至UF(超滤膜)设备,通过设定浓缩因子,控制物料进料温度及系统运行温度,使脱脂乳中的水、乳糖、灰分不断随渗透液除去,其中,系统运行温度为12.7℃,最终得到的浓缩液的固形物含量为21.5%,蛋白质含量为14.9%;
(6)利用巴氏系统对浓缩液进行巴氏杀菌,得到浓缩牛奶蛋白液,杀菌参数为72℃/15s,之后冷却至4.2℃贮存;通过检测蛋白液糠氨酸水平,折算后乳清蛋白变性程度为5.0%;
(7)检验,菌落总数按照GB4789.2-2016进行测定,同时检测酸度和pH值。
表1为同一批次蛋白液在短接“后巴氏杀菌”取样(即无“后巴氏杀菌”工序的情况;将经过UF设备得到的浓缩液冷却至4.2℃贮存,贮存2小时后取样)与“后巴氏杀菌”取样(在步骤(6)中,对经过后巴氏杀菌并贮存2小时后的浓缩牛奶蛋白液进行取样)的检测数据。
表1有、无“后巴氏杀菌”工序的蛋白液各项指标对比
蛋白液制备方法 | 菌落总数(CFU/mL) | 酸度(T°) | pH | 保质期 |
无“后巴氏杀菌”步骤 | 4300→200000 | 27.4→42.1 | 6.64→5.89 | 3天(72h) |
有“后巴氏杀菌”步骤 | 590→18100 | 28.0→31.5 | 6.68→6.62 | 7天(168h) |
备注:蛋白液样品贮存温度4℃-7℃,考察周期168小时;→代表考察周期起始值。
由表1给出的数据可以看出:通过采用“二次巴氏杀菌工艺”可以更好地管控微生物风险和延长产品保质期。
(8)在化验室利用仪器和设备对浓缩牛奶蛋白液的感官、理化、微生物、重金属等指标进行检测,合格后,采用10吨的干净奶罐车运输至工厂作为发酵乳中蛋白原料进行应用。
实施例2
本实施例提供了一种浓缩牛奶蛋白液的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后,在原奶仓进行储存,贮存温度5.4℃,时间10.5小时;
(2)将生牛乳预热至55℃,利用除菌分离机进行除菌;
(3)将上述除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,控制分离机分离效率,使脱脂乳脂肪含量为0.05%;
(4)利用巴氏杀菌系统对脱脂乳进行巴氏杀菌,杀菌条件为85℃/15s,之后冷却至6.2℃贮存;
(5)将脱脂乳输送至UF(超滤膜)设备,通过设定浓缩因子,控制物料进料温度及系统运行温度,使脱脂乳中的水、乳糖、灰分不断随渗透液除去,其中,系统运行温度为11.7℃;在浓缩过程中,在截留液一侧连续添加反渗透水进行洗滤,洗滤水添加量为物料进料量的48%,直至截留液的固形物含量为26.80%,蛋白质含量为21.74%;
(6)利用巴氏系统对浓缩牛奶蛋白液进行巴氏杀菌,杀菌参数为74℃/15s,之后冷却至5.5℃贮存;通过检测蛋白液糠氨酸水平,折算后乳清蛋白变性程度为5.0%;
(7)检验,菌落总数按照GB4789.2-2016进行测定,同时检测酸度和pH值。
表2为同一批次蛋白液,在短接“后巴氏杀菌”取样与“后巴氏杀菌”取样的检测数据。取样时机同实施例1。
表2有、无“后巴氏杀菌”工序的蛋白液各项指标对比
蛋白液制备方法 | 菌落总数(CFU/mL) | 酸度(T°) | pH | 保质期 |
无“后巴氏杀菌”步骤 | 3900→167000 | 28.3→43.9 | 6.60→5.95 | 3天(72h) |
有“后巴氏杀菌”步骤 | 330→12000 | 28.2→30.8 | 6.61→6.57 | 7天(168h) |
备注:蛋白液样品贮存温度4℃-7℃,考察周期168小时;→代表考察周期起始值。
(8)在化验室利用仪器和设备对浓缩牛奶蛋白液的感官、理化、微生物、重金属等指标进行检测,合格后,采用15吨的干净奶罐车运输至工厂作为发酵乳中蛋白原料进行应用。
实施例3
本实施例提供了一种浓缩牛奶蛋白液的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后,在原奶仓进行储存,贮存温度4.8℃,时间5.3小时;
(2)将生牛乳预热至65℃,利用除菌分离机进行除菌;
(3)将上述除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,控制分离机分离效率,使脱脂乳脂肪含量为0.10%;
(4)利用巴氏杀菌系统对脱脂乳进行巴氏杀菌,杀菌条件为90℃/15s,之后冷却至5.0℃贮存;
(5)将脱脂乳输送至UF(超滤膜)设备,通过设定浓缩因子,控制物料进料温度及系统运行温度,使脱脂乳中的水、乳糖、灰分不断随渗透液除去,其中,系统运行温度为11.5℃;在浓缩过程中,在截留液一侧连续添加反渗透水进行洗滤,洗滤水添加量为物料进料量的9%,直至截留液固形物含量为23.5%,蛋白质含量为18.9%;
(6)利用巴氏系统对浓缩牛奶蛋白液进行巴氏杀菌,杀菌参数为73℃/15s,之后冷却至5.7℃贮存;通过检测蛋白液糠氨酸水平,折算后乳清蛋白变性程度为5.0%;
(7)检验,菌落总数按照GB4789.2-2016进行测定,同时检测酸度和pH值。
表3为同一批次蛋白液,在短接“后巴氏杀菌”取样与“后巴氏杀菌”取样的检测数据。取样时机同实施例1。
表3有、无“后巴氏杀菌”工序的蛋白液各项指标对比
蛋白液制备方法 | 菌落总数(CFU/mL) | 酸度(T°) | pH | 保质期 |
无“后巴氏杀菌”步骤 | 5100→150000 | 28.5→40.2 | 6.71→5.85 | 3天(72h) |
有“后巴氏杀菌”步骤 | 820→13700 | 28.6→30.4 | 6.70→6.64 | 7天(168h) |
备注:蛋白液样品贮存温度4℃-7℃,考察周期168小时;→代表考察周期起始值。
(8)在化验室利用仪器和设备对浓缩牛奶蛋白液的感官、理化、微生物、重金属等指标进行检测,合格后,采用20吨的干净奶罐车运输至工厂作为发酵乳中蛋白原料进行应用。
实施例4
本实施例提供了一种浓缩牛奶蛋白液的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后,在原奶仓进行储存,贮存温度3.2℃,时间4.6小时;
(2)将生牛乳预热至55℃,利用除菌分离机进行除菌;
(3)将上述除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,控制分离机分离效率,使脱脂乳脂肪含量为0.06%;
(4)利用巴氏杀菌系统对脱脂乳进行巴氏杀菌,杀菌条件为85℃/25s,之后冷却至4.7℃贮存;
(5)将脱脂乳输送至UF(超滤膜)设备,通过设定浓缩因子,控制物料进料温度及系统运行温度,使脱脂乳中的水、乳糖、灰分不断随渗透液除去,其中,系统运行温度为10.0℃;在浓缩过程中,在截留液一侧连续添加反渗透水进行洗滤,洗滤水添加量为物料进料量的20%,直至截留液固形物含量为26.8%,蛋白质含量为20.2%;
(6)利用巴氏系统对浓缩牛奶蛋白液进行巴氏杀菌,杀菌参数为72℃/15s,之后冷却至4.5℃贮存;利用凯氏定氮法检测蛋白液中乳清蛋白的变性程度,通过计算并与传统巴氏杀菌工艺进行对比,采用现有“二次巴氏杀菌工艺”处理后的蛋白液产品,其乳清蛋白变性程度减少8.0%;并且由于乳清蛋白变性程度减少,导致生产运行时间增加2小时,有效解决糊管导致的生产时间和生产效率下降的问题。
表4为有、无“后巴氏杀菌”工序蛋白液中乳清蛋白的变性程度及生产运行时间发对比数据。
表4
蛋白液制备方法 | 乳清蛋白变性百分数(%) | 生产运行时间(h) | CIP清洗时间(h) |
无“后巴氏杀菌”步骤 | 23 | 8 | 2.3 |
有“后巴氏杀菌”步骤 | 15 | 10 | 1.7 |
备注:乳清蛋白凯氏定氮法:用饱和氯化钠对乳清蛋白进行沉淀,酪蛋白、变性乳清蛋白均沉淀,经过滤对滤液中未变性乳清蛋白进行凯氏定氮,得到乳清蛋白总量;样品的非蛋白氮(NPN)测定方法如下:10mL待检样品用15%TCA(W/V)稀释至50mL,TCA最终浓度为12%,这时所有蛋白质均沉淀,经过滤对滤液中的非蛋白氮进行凯氏定氮,得NPN量,乳清蛋白的总量减去NPN量,得到乳清蛋白量(WPN),按公式计算乳清蛋白变性百分数:变性百分数%={WPN(原料乳)-WPN(加热乳)}/WPN(原料乳)。
(7)检验,菌落总数按照GB4789.2-2016进行测定,同时检测酸度和pH值。
表5为同一批次蛋白液,在短接“后巴氏杀菌”取样与“后巴氏杀菌”取样的检测数据。取样时机同实施例1。
表5有、无“后巴氏杀菌”工序的蛋白液各项指标对比
蛋白液制备方法 | 菌落总数(CFU/mL) | 酸度(T°) | pH | 保质期 |
无“后巴氏杀菌”步骤 | 7900→多不可计 | 27.2→46.5 | 6.68→5.59 | 3天(72h) |
有“后巴氏杀菌”步骤 | 820→21500 | 26.8→29.0 | 6.70→6.60 | 7天(168h) |
备注:蛋白液样品贮存温度2℃-7℃,考察周期168小时;→代表考察周期起始值。
(8)在化验室利用仪器和设备对浓缩牛奶蛋白液的感官、理化、微生物、重金属等指标进行检测,合格后,采用20吨的干净奶罐车运输至工厂作为发酵乳中蛋白原料进行应用。
Claims (10)
1.一种浓缩牛奶蛋白液的制备方法,其包括以下步骤:
对生牛乳进行预热、除菌;
使除菌后的生牛乳进入离心分离机进行乳脂分离,得到脱脂乳;
对脱脂乳进行第一次巴氏杀菌;
对经过第一次巴氏杀菌的脱脂乳进行超滤浓缩,使脱脂乳中的水、乳糖、灰分随渗透液除去,得到浓缩液;
对浓缩液进行第二次巴氏杀菌,得到所述浓缩牛奶蛋白液。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在进行超滤浓缩的同时,在截留液一侧连续添加反渗透水进行洗滤;优选地,在所述洗滤过程中,洗滤水的添加量为脱脂乳进料量的5%-50%。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述预热是预热至55-65℃。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,经过乳脂分离得到的脱脂乳的脂肪含量≤0.1%。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一次巴氏杀菌的杀菌温度为75-90℃,杀菌时间为15-25s。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,经过第一次巴氏杀菌之后,将生牛乳冷却至1-8℃贮存。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述超滤浓缩的温度≤15℃。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二次巴氏杀菌的杀菌温度为73±1℃,杀菌时间为15-25s。
9.权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的浓缩牛奶蛋白液。
10.根据权利要求9所述的浓缩牛奶蛋白液,其中,该浓缩牛奶蛋白液中,固形物的含量为21%-30%;蛋白的含量为14.5%-25.5%;
优选地,固形物的含量为28.0%,蛋白的含量为23.8%。
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