CN111903769A - 稳定的浓缩乳 - Google Patents

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Abstract

提出一种稳定性提高的浓缩乳，其可由此得到：(a)以本身已知的方法分离原料乳或全脂乳，得到脱脂乳部分和奶油部分；(b)将由步骤(a)得到脱脂乳部分进行纳滤，并得到矿物质富集的渗透液P1和部分脱除矿物质并且蛋白质富集的截留物R1；(c)将截留物R1与至少部分由步骤(a)得到的奶油部分混合；(d)任选地，将由步骤(c)得到的混合物脱水得到浓缩物；(e)将由步骤(d)得到的浓缩物或由步骤(c)得到的混合物与至少一种水胶体和至少一种缓冲物混合以获得混合物；(f)将由步骤(e)得到的混合物均质化得到均质化物；和(g)将由步骤(f)得到的均质化物巴氏灭菌。

Description

稳定的浓缩乳
发明领域
本发明属于乳制品领域并且涉及相对于乳析稳定的浓缩乳，以及相应的生产方法。
技术背景
浓缩乳或蒸发浓缩乳，也称为罐装乳(Dosenmilch)，是通过减少水分从牛奶中获得的。它是从19世纪中叶开始作为罐装食品生产和保存的，因为新鲜牛奶只能保存很短的时间。最初的制造过程包括在实际浓缩过程之后添加多达45％的糖，这导致产生非常粘稠的加糖浓缩乳。30年后，不加糖也稳定的长保存期的浓缩乳的工业化生产取得了成功，这种浓缩乳作为过滤咖啡的调味料到目前仍然很受欢迎。
理论上，为了除菌和稳定白蛋白将奶在85至100℃下加热10至25分钟，并随后在负压和40至80℃下浓缩，其中约60％的水被去除。随后脂肪含量为约4至10％，无脂肪干物质量为约23％。均质化后装入罐、瓶、饮料纸盒或塑料包装中，并且为了延长保存期再次灭菌。
对于加糖变体，脱水后可以加入浓度多达45％的糖，这最初是防止细菌生长所必需的。
在制造过程中，例如在均质化后，通常向产品中添加水胶体和缓冲液。水胶体增加了粘度；缓冲液吸收钙并释放出钾，其稍微降低了pH值，从而增加粘度。总之，可以看出包含的蛋白质溶胀并且包含的钙以可溶性钙蛋白质复合物的形式结合。然而不利的是，这些复合物的溶解度积很容易被超过，导致它们沉降和沉淀。尽管这种作用本身对味道没有影响，并且沉淀物通过搅拌很快再次溶解，但消费者却将其与劣质产品联系起来，甚至认为产品变质了。
相关现有技术
EP 0433474 B1(NESTLE)涉及一种生产稳定的浓缩乳的方法，其中向全脂乳或脱脂乳添加含有磷脂的乳糖产品。将如此混合的乳进行热处理、浓缩、均质化和巴氏灭菌。然而稳定作用不涉及乳析(Aufrahmen)，此外使用这些添加剂成本太高，显着增加产品的甜度，并会引入不想要的乳糖。
由EP 0517941 B1(NESTLE)已知另一种生产浓缩乳的方法。将标准乳分为两股，仅其中一股被均质化。然后将其与第二股非均质流混合。然后将混合物进行热处理，浓缩，均质化并最后灭菌。
EP 627169 B1(FRIESLAND)的主题是一种生产浓缩乳的方法，其中首先将标准乳在50至100℃的温度下进行热处理，然后进行均质化并再次加热。随后进行蒸发和灭菌。
最后，EP 1209980 B1(NESTEC)描述了如何通过上述中间步骤将乳清添加到原料乳中，从而获得生产成本更低但口味没有缺陷的浓缩乳。
发明目的
因此，本发明的目的是提供一种没有上述缺点的浓缩乳及其制备方法。特别地，该乳应该在长时间和低温下储存稳定并且特别地没有乳析，而无需采取相应措施导致味道损害。
发明内容
本发明的第一个主题涉及稳定性提高的浓缩乳，其可由此得到：
(a)以本身已知的方法分离原料乳或全脂乳，得到脱脂乳部分和奶油部分；
(b)将由步骤(a)得到脱脂乳部分进行纳滤，并得到矿物质富集的渗透液P1和部分脱除矿物质并且蛋白质富集的截留物R1；
(c)将截留物R1与至少部分由步骤(a)得到的奶油部分混合；
(d)任选地，将由步骤(c)得到的混合物脱水得到浓缩物；
(e)将由步骤(d)得到的浓缩物或由步骤(c)得到的混合物与至少一种水胶体和至少一种缓冲物混合以获得混合物；
(f)将由步骤(e)得到的混合物均质化得到均质化物；和
(g)将由步骤(f)得到的均质化物巴氏灭菌。
本发明的另一个主题涉及一种生产稳定性提高，特别是相对于乳析稳定性提高的浓缩乳的相应方法，由以下步骤组成或包括以下步骤：
(a)提供一种原料乳或全脂乳；
(b)以本身已知的方法由全脂乳分离奶油，得到脱脂乳部分和奶油部分；
(c)将由步骤(b)得到脱脂乳部分进行纳滤，得到矿物质富集的渗透液P1和部分脱除矿物质并且蛋白质富集的截留物R1；
(d)将由步骤(c)得到的截留物R1与至少部分由步骤(b)得到奶油部分混合；
(e)任选地，将由步骤(d)得到的混合物脱水得到浓缩物；
(f)将由步骤(e)得到的浓缩物或由步骤(d)得到的混合物与至少一种水胶体和至少一种缓冲物混合以获得混合物；
(g)将由步骤(f)得到的混合物均质化得到均质化物；和
(h)将由步骤(g)得到的均质化物巴氏灭菌。
令人惊讶地发现，通过加入纳滤步骤和分离矿物质，钙蛋白复合物的溶解度积移动，使得即使在长时间储存后甚至在30℃的温度下，它们也能可靠地保持在溶液中。产品的味道质量保持不变。
分离
分离是指分离奶油至脱脂乳中脂肪含量为约0.05重量％以及移除固态成分。该方法既可以在约20至约60℃的温度范围内的热条件下，也可以在约8至约18℃的温度范围内的冷条件下进行。
在根据本发明的方法中，在冷条件下进行分离是有利的。有利的是，通过与传热介质的热交换将原料乳的冷态温度调节至对其分离最佳的数值。原料乳通常以冷藏状态提供，该温度与其进行最有效冷分离和对乳脂(奶油)最温和的温度值不符。因此，通过热交换将其设置为对其分离最佳的数值。由此产生的交换冷可以特别地通过所谓的热交换提供给乳品工业中进行的其他过程。例如，冷藏原料乳的温度不高于6℃，而对于冷分离的最佳温度在8至18℃的范围内，尤其是在8至12℃的范围内。在这种情况下，通过加热原料乳进行热交换，以使其冷态温度升高到该范围内的值。乳制品厂通常会有多余的热量。因此，可以作为传热介质用于加热乳品行业过程中产生的低温水。将该低温水导入温度为约例如35℃的热交换过程，并通过热交换冷却至例如11-15℃的温度范围。由此根据本发明的方法为乳品加工过程提供了重要的冷源。
如果在热条件下进行分离，则优选温度在约45至约60℃的范围内，优选在约50至55℃的范围内。
固体分离和约4重量％脂肪含量的脱脂通常在下游部件，优选分离器中进行。这类部件由现有技术充分已知。GEA Westfalia Separator GmbH的分离器在乳制品行业中非常常见，可以将固体单独或一起分离(http://www.westfalia-separator.com/en/ applications/molkereitechnik/milch-molke.html)。优选的冷奶分离器由该制造商以名称，，Procool“提供。相应的部件也在例如DE 10036085 C1和DE 10361526B3(Westfalia)中记载，并被本领域技术人员熟知，因此不需要解释如何进行这些方法步骤，因为它们可归为一般专业知识。
优选在具有连接的分离器的板式热交换器中分离奶油部分。
纳滤
纳滤是一种膜技术领域的过滤方法，通过纳滤可以将大分子物质和小颗粒由介质分离并浓缩。微滤、超滤和纳滤的区别在于其截留极限。如果截留极限是100nm或更大，被称为微滤。如果截留在2-100nm的范围内，被称为超滤。在纳滤的情况下，截留小于2nm。在各个情况下都仅涉及纯物理，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10至80bar。
在本发明中得到渗透液P1，其富含矿物质并且含有钠和钾离子。截留物R1矿物质含量低并且富含蛋白质，并在方法中继续使用。
超滤和纳滤膜的截留也以NMWC(标称截留分子量，也被称为MWCO，截留分子量，单位：道尔顿)的形式表示。它被定义为被膜截留90％的球形分子的最小分子量。在实践中NMWC至少比待分离分子的分子量小20％。其他关于过滤的定性说明可参考通量(flux)(水当量)(跨膜流或渗透率)。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膜表面。其单位为l/(m2h bar)。
纳滤优选孔径为100至2000道尔顿，优选约500至1000道尔顿。
过滤表面的材料可以是不锈钢、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，对本发明来说这些材料都是合适的。然而优选使用由聚合材料制成的螺旋膜或者由陶瓷或氧化铝制成的烛形过滤器，其中第二种对于纳滤特别优选。
对本发明来说纳滤可以在“热”或“冷”，即在约6至约60℃的温度范围内进行。然而优选在约6至约20℃的低温范围内进行。
标准化
标准化是指向截留物R1加入从应用技术角度或标准规定所需用量的先前分离的奶油。通常添加一定量，使得最终产物含有2-12重量％的无脂肪干物质并且在干物质中含3-5重量％并且特别是约4重量％的脂肪。
浓缩
任选地，可以将如上所述获得的标准乳脱水。任选的脱水优选在所谓的“降膜蒸发器”中进行。标准乳通常如此浓缩，使得存在约15至约25重量％并且特别是约18重量％的无脂肪干物质。
添加
蒸发后，向浓缩物加入添加剂，其目的是防止所含钙发生絮凝。为此特别使用缓冲物，其能吸收钙并释放钾，稍微降低pH值，并因此增加粘度；缓冲物使蛋白质溶胀，并随后形成水溶性钙蛋白质复合物。进一步加入水胶体，其用于提高粘度。
合适的水胶体的实例，其当然批准用于食用，包括玉米淀粉、纤维素、果胶、阿拉伯胶、瓜尔豆胶、琼脂、藻酸盐、黄原胶、右旋糖酐，尤其是角叉菜胶(E 407)。
碳酸盐缓冲物(碳酸盐/碳酸氢盐)和磷酸盐缓冲物适合用作缓冲物。在本发明中，特别优选磷酸盐缓冲物。
总之，优选同时使用水胶体，尤其是角叉菜胶，和缓冲物，其中其用量为约0.01至约0.5重量％，优选为约0.02至约0.3重量％，特别是约0.05至约0.1重量％，分别基于浓缩物计。
即使添加通常在浓缩步骤之后进行，原则上也可以在方法的其他步骤，例如在均质化之后进行。
均质化和巴氏灭菌
中间产物的均质化可以在搅拌釜中以本身已知的方式进行。均质化时间为1至30分钟。
然后将均质化物进行短时高温处理，并在此过程中进行巴氏灭菌。典型的条件是在120至125℃下约1到约7分钟。优选在3-6分钟内加热至121℃。
超高温加热可以例如通过直接蒸汽注入(DSI)进行。这样做的优点是，通过闪蒸加热显著缩短了嗜温和嗜热孢子找到最佳生长条件的温度范围内的缓慢通过。这可以通过直接注入热蒸汽或甚至过热蒸汽来实现，该蒸汽的温度可以达到100至约250℃。这通常借助喷嘴实现，喷嘴被直接浸入产品中或者安装在热交换器的排放管中。
DSI的原理在于，将加压的超高温水蒸气射流导入喷嘴腔，然后通过多孔管(“径向蒸气喷射扩散器”)喷入待加热的液体产品。高压流产生一个高速扩散的径向热交换场，由此在很短的时间内实现产品的均匀加热。
作为替代方案，也可以通过(蒸汽)灌注(Infusion)对产品进行巴氏灭菌。该方法自1960年代已知。原则上，加热可以分两步进行，将待加热的物料注入充满热蒸汽的压力室中，并且在液滴下落过程中进行加热或巴氏灭菌。自2000年，所谓的PDX流程变得越来越重要。待加热的物料被蒸发并在过热蒸汽流中急速加热。以超音速向前运动的蒸汽流均匀分布产品液滴，从而形成多相流，其中加热仅在液滴的界面处进行。以这种方式，液滴的凝结同时发生。水蒸气可以具有约100至约250℃，尤其是约120至约150℃的温度，注入时间通常为1至5秒，特别是约2至3秒。
巴氏灭菌后，将由此获得的浓缩乳无菌灌装。如果需要，可以再次加热包装以延长储存时间。原则上，也可以对包装好的产品进行巴氏灭菌，特别是当包装是玻璃瓶或罐头时。
最后，整个方法可以分批或连续进行。也可以混合这些程序，例如分批进行步骤(a)至(d)，然后连续进行步骤(e)至(h)。
工业应用性
本发明的另一个主题涉及由此获得的浓缩乳作为食品，特别是作为咖啡和茶的调味料的用途。
对比实施例1
无纳滤步骤生产浓缩乳
5000升原料乳在55℃下连续流经板式热交换器和分离器的组合，由此进行除尘和脱脂。通过添加部分预先分离的乳脂，将所得脱脂乳调节至干物质中脂肪含量为2重量％。由此标准化的奶在降膜式蒸发器中脱水，直到实现18重量％无脂肪干物质和4重量％的脂肪。然后向浓缩物加入0.5kg的10重量％的角叉菜胶水溶液和1.5kg的磷酸盐缓冲水溶液，从而建立约6.4的pH值。然后将混合物在搅拌釜中均质化30分钟，然后短暂加热(3分钟，121℃)，然后将以这种方式巴氏灭菌的产品在无菌条件下灌装到玻璃瓶中。
实施例1
5000升原料乳在55℃下连续流经板式热交换器和分离器的组合，由此进行除尘和脱脂。将得到的脱脂乳在20℃下进行纳滤，其使用平均孔径为1000道尔顿的陶瓷膜。去除富含矿物质的渗透液，并通过添加部分预先分离的乳脂，将部分脱除矿物质并且富含蛋白质的截留物调节至干物质中脂肪含量为4重量％。由此标准化的奶在降膜式蒸发器中脱水，直到实现18重量％无脂肪干物质和4重量％的脂肪。然后向浓缩物加入0.5kg的10重量％的角叉菜胶水溶液和1.5kg的磷酸盐缓冲水溶液，从而建立约6.4的pH值。然后将混合物在搅拌釜中均质化30分钟，之后短暂加热(3分钟，121℃)，然后将以这种方式巴氏灭菌的产品在无菌条件下灌装到玻璃瓶中。
使用评估
对两种样品进行所谓的压力测试，其中将产物储存在剧烈的条件下，以便清楚地证明根据本发明的方法和产物的效果。两个样品均在30℃下存放8周，然后由5位训练有素的测试者评估视觉印象和味道。表1总结了评估的平均值。从1到5递增表示乳析增加或与脱脂牛奶味道吻合增加。
表1
使用评估
Figure BDA0002466115420000071
Figure BDA0002466115420000081
结果表明，对比产品在短时间后乳析并且失去其奶味，而根据本发明的产品在整个存储期间实际上保持不变，并且具有更清澈和更稳定的乳味。
借助图1的示意图再次说明本发明。左分支显示了现有技术，右分支显示了根据本发明。缩写表示：
SEP:分离
NF:纳滤
ST:标准化
CON:浓缩
MIX:混合
HOM:均质化
PAS:巴氏灭菌

Claims (15)

1.稳定性提高的浓缩乳，其可由此得到：
(a)以本身已知的方法分离原料乳或全脂乳，得到脱脂乳部分和奶油部分；
(b)将由步骤(a)得到脱脂乳部分进行纳滤，并得到矿物质富集的渗透液P1和部分脱除矿物质并且蛋白质富集的截留物R1；
(c)将截留物R1与至少部分由步骤(a)得到的奶油部分混合；
(d)任选地，将由步骤(c)得到的混合物脱水得到浓缩物；
(e)将由步骤(d)得到的浓缩物或由步骤(c)得到的混合物与至少一种水胶体和至少一种缓冲物混合以获得混合物；
(f)将由步骤(e)得到的混合物均质化得到均质化物；和
(g)将由步骤(f)得到的均质化物巴氏灭菌。
2.一种生产稳定性提高，特别是相对于乳析稳定性提高的浓缩乳的相应方法，由以下步骤组成或包括以下步骤：
(a)提供一种原料乳或全脂乳；
(b)以本身已知的方法由全脂乳分离奶油，得到脱脂乳部分和奶油部分；
(c)将由步骤(b)得到脱脂乳部分进行纳滤，得到矿物质富集的渗透液P1和部分脱除矿物质并且蛋白质富集的截留物R1；
(d)将由步骤(c)得到的截留物R1与至少部分由步骤(b)得到奶油部分混合；
(e)任选地，将由步骤(d)得到的混合物脱水得到浓缩物；
(f)将由步骤(e)得到的浓缩物或由步骤(d)得到的混合物与至少一种水胶体和至少一种缓冲物混合以获得混合物；
(g)将由步骤(f)得到的混合物均质化得到均质化物；和
(h)将由步骤(g)得到的均质化物巴氏灭菌。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，奶油部分的分离在具有连接的分离器的板式热交换器中进行。
4.根据权利要求2和/或3所述的方法，其特征在于，纳滤使用平均孔径为约100至约2000道尔顿的膜进行。
5.根据权利要求2至4至少一项所述的方法，其特征在于，纳滤使用平均孔径为约500至约1000道尔顿的膜进行。
6.根据权利要求2至5至少一项所述的方法，其特征在于，纳滤在约6至约60℃的温度范围内进行。
7.根据权利要求2至6至少一项所述的方法，其特征在于，向截留物R1加入一定量的奶油，使得最终产物含有2-12重量％的无脂肪干物质并且在干物质中含3-5重量％并且特别是约4重量％的脂肪。
8.根据权利要求2至7至少一项所述的方法，其特征在于，浓缩产品，使得存在约15至约25重量％的无脂肪干物质。
9.根据权利要求2至8至少一项所述的方法，其特征在于，向均质化物加入角叉菜胶作为水胶体。
10.根据权利要求2至9至少一项所述的方法，其特征在于，向均质化物加入磷酸盐缓冲物。
11.根据权利要求2至10至少一项所述的方法，其特征在于，向均质化物分别加入约0.01至约0.5重量％的水胶体和/或缓冲物。
12.根据权利要求2至11至少一项所述的方法，其特征在于，将均质化物在约1至约7分钟的时间范围内加热至120至125℃并同时巴氏杀菌。
13.根据权利要求2至12至少一项所述的方法，其特征在于，巴氏杀菌后将浓缩乳无菌灌装并且任选地将包装好的产品再次加热。
14.根据权利要求2至13至少一项所述的方法，其特征在于，方法分批或部分连续或全部连续进行。
15.根据权利要求1所述的浓缩乳作为食品的用途。
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