CN117121946A - 一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置。该方法包括：对液体原料乳进行分离处理，基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，将脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β乳球蛋白流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、核糖核酸酶‑骨桥蛋白流体、乳糖流体、唾液酸‑乳糖流体、低聚半乳糖‑唾液酸流体、矿物盐流体、α乳白蛋白流体、酪蛋白流体、α酪蛋白流体、β酪蛋白流体以及液体原料乳中的至少之一重新混合干燥成粉。该方法可最大程度的保留各种组分的生物功能活性、各流体不需过度加工直接用于制备奶粉、采用配方计算模型确定各流体组分的混合比例、一次喷雾干燥即可制成奶粉。
Description
技术领域
本申请涉及乳制品加工技术领域，具体涉及一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置，更具体地，涉及母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉、制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置和方法。
背景技术
液体原料动物乳中含有多种含量很低但营养价值丰富、并且母乳中也含有的生物活性物质，例如乳铁蛋白、乳氧化酶蛋白、β酪蛋白、κ酪蛋白、α乳白蛋白、乳脂球膜蛋白、骨桥蛋白、溶菌酶蛋白、乳氧化酶蛋白、粘蛋白、磷脂、核糖核酸酶、蛋白胨、无机矿物质、维生素等，具有极高的生物营养利用价值。但是现有技术中基于液体原料乳获得各类制品或是营养组分的方法中，部分操作手段会导致液体原料乳中部分生物活性物质(例如，无机矿物质、维生素等)被除掉或失活，因此获得的制品的营养价值仍有待提升。
液体原料乳与母乳的组分也存在较大差异，并且其还存在多种母乳中没有的组分，可能引起过敏反应。GB10766-2021食品安全国家标准较大婴儿配方食品及GB1076-2022食品安全国家标准婴儿配方食品中要求乳清蛋白占蛋白分别是大于等于40％和60％以上，而乳糖是占总碳水化合物(低聚糖不计)的大于等于90％，并且灰分要小于4％。所以完全不能直接单用奶粉，因为其乳清蛋白占比远小于40％，而且灰分大于5％，而乳清粉中没有酪蛋白做婴幼儿配方。
目前婴儿配方奶粉的生产制作都是在鲜牛奶的基础上按比例加入各种乳糖或含乳糖的脱盐乳清粉、奶粉及低聚糖，混合溶解均质后再去喷雾干燥成粉状。现有技术中制备婴幼儿奶粉或功能奶粉的方法主要包括干粉添加法。例如，直接在生鲜乳中添加过度加工制得的低灰分乳糖粉、脱盐乳清粉、奶粉、含糖巨肽的乳清蛋白粉、高纯度乳铁蛋白粉、α乳白蛋白粉及乳脂肪蛋白粉等，来调整酪蛋白、乳清蛋白以及乳糖在碳水化合物中的比例，并增加某些母乳组分的含量，制成婴幼儿奶粉。上述干粉均经过过度加工，并且在制备过程中采用多次高温喷雾干燥而损害或降低各组分的生物功能活性，制得的婴幼儿奶粉或功能奶粉的营养价值较低。并且由于各组分只能加入而不能排除，加入的干粉原料不是纯的单一组分，而是复合组分，含有非母乳组分(例如，糖巨肽、α酪蛋白以及β乳球蛋白等)。此外，为了从生鲜乳中提纯上述干粉原料令其作为干粉加入，往往需要很大的加工量以及复杂的操作步骤。以乳铁蛋白为例，乳铁蛋白在生鲜乳中的含量为：1kg生鲜乳中约含有0.07g乳铁蛋白，每一百吨生鲜乳中只有7kg乳铁蛋白，所以要提取95％纯度乳铁蛋白时，需要大量的树脂进行吸附处理以及大量的盐溶液进行脱附处理，还需要大规模的膜过程进行漂洗及浓缩，干燥成粉。提纯过程的含盐废水会造成环境污染，同时上述处理过程中及高温喷雾干燥也损失大量原料乳本身含有的其它生物活性组分。同理，即使是提取在牛奶中含量高至4％的乳糖，为了达到提取0.3-0.6％过度低灰分的要求，需要大量的膜分离、电渗析、离子交换树脂到最后浓缩结晶，从6-8％灰分的溶液中除去大量矿物质及水得到0.3％低灰分乳糖或脱盐乳清粉，同时也产生大量含COD(化学需氧量)极高的乳糖废液，造成环境污染。同样还需要大量能耗去干燥成粉剂。因此，如何最大程度保留与母乳相同的组分并将母乳中没有的组分减少或除掉，或制备营养价值高的母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉，还有待进一步探究。
因此，目前制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置仍有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种由蛋白及糖流体而不是喷雾干燥过的干粉制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置，以至少在一定程度上缓解甚至解决上述背景技术中提出的问题中的至少之一。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，所述方法包括：
对液体原料乳进行第一分离处理，得到稀奶油以及第一蛋白流体；
对所述第一蛋白流体进行第二分离处理，得到乳脂肪球膜蛋白流体以及第二蛋白流体；
对所述第二蛋白流体进行第三分离处理，得到原生抗菌蛋白流体及第三蛋白流体；
对所述第三蛋白流体进行第四分离处理，得到核糖核酸酶-骨桥蛋白流体以及第四蛋白流体；
对所述第四蛋白流体进行第一酸处理，以分离得到含β乳球蛋白的上清液，和含奶蛋白沉淀；
对所述含奶蛋白沉淀进行复溶处理，以获得脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体；
对所述上清液进行膜过滤处理，以分离得到β乳球蛋白流体、唾液酸-乳糖流体、乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体以及矿物盐流体中的至少之一；
对至少部分所述脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体进行第二酸处理，以分离得到α乳白蛋白流体和酪蛋白沉淀；
对所述酪蛋白沉淀进行第二复溶处理，以得到酪蛋白流体；
对至少部分所述酪蛋白流体进行分离处理，以得到α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体；
基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，将所述脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β乳球蛋白流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体、乳糖流体、唾液酸-乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体、矿物盐流体、α乳白蛋白流体、酪蛋白流体、α酪蛋白流体、β酪蛋白流体以及所述液体原料乳中的至少之一与重新混合干燥成粉。
进一步地，所述液体原料乳包括乳、乳制品或其组合；所述乳包括生鲜乳；所述乳制品包括乳清液、全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清粉、乳清蛋白粉或其组合；所述生鲜乳包括牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳、牦牛乳或其组合。
进一步地，所述重新混合干燥成粉包括：根据母乳组成及比例进行母乳化配方计算模型计算，重新混合干燥成母乳化的婴幼儿配方奶粉，或者根据功能奶粉组成及比例进行功能化配方计算模型计算，重新混合干燥成功能奶粉；其中，所述干燥包括真空冷冻干燥、喷雾干燥或其组合。
进一步地，所述方法进一步包括向重新混合得到的混合流体中加入功能性组分，再干燥成粉。
更进一步地，所述功能性组分包括植物油、DHA、ARA或其组合。
进一步地，所述第一分离处理包括脱脂处理。
进一步地，所述第二分离处理包括使用截留分子量为500KD-0.2μm的滤膜进行处理。
进一步地，所述第三分离处理包括采用阳离子树脂对含抗菌蛋白流体进行梯度吸附以及洗脱处理以获得原生抗菌蛋白流体。
更进一步地，所述含抗菌蛋白流体包括所述液体原料乳、第一蛋白流体、第二蛋白流体、脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体中的至少之一。
更进一步地，所述原生抗菌蛋白流体含有抗菌蛋白溶菌酶、氧化酶、乳铁、IgG中的至少之一。
进一步地，所述第四分离处理包括采用阴离子树脂进行吸附以及洗脱处理。
进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述上清液进行第一过滤处理，以分离得到乳脂肪球膜蛋白组分截留液和含β乳球蛋白滤液，所述第一过滤处理的滤膜具有500KD-0.2μm的截留分子量。
进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含β乳球蛋白滤液进行第二过滤处理，以分离得到β乳球蛋白流体以及含乳糖滤液，所述第二过滤处理的滤膜具有500D-10KD的截留分子量。
进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含乳糖滤液进行第三过滤处理，以分离得到唾液酸-乳糖流体以及含乳糖及矿物盐滤液，所述第三过滤处理的滤膜具有400D-600D的截留分子量。
进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含乳糖及矿物盐滤液进行第四过滤处理，以分离得到乳糖流体以及含矿物盐滤液，所述第四过滤处理的滤膜具有150D-350D的截留分子量。
进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含矿物盐滤液进行反渗透处理，以分离获得矿物盐流体以及净化水。
进一步地，所述方法进一步包括将部分乳糖-唾液酸流体转化为低聚半乳糖-唾液酸流体的步骤。
进一步地，所述基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算确定混合比例包括：
确定各流体的第一组分物质的含量，以及第二组分物质含量，所述第一组分物质包括总固体、总氮蛋白、脂肪、灰分以及总糖中的至少之一，所述第二组分物质包括酪蛋白、乳清蛋白、乳糖、低聚半乳糖、牛原生低聚糖、唾液酸、磷脂以及甘油酯中的至少之一；
基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第一预设参数，以及所述各流体的第一组分物质的含量，确定各流体的第一混合比例；
基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第二预设参数，以及所述各流体的第二组分物质含量，对所述第一混合比例进行修正，以确定所述混合比例。
进一步地，所述基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算确定混合比例进一步包括：
确定各流体的第三组分物质的含量，所述第三组分物质包括溶菌酶、乳铁蛋白、乳氧化酶、骨桥蛋白、转钴胺素-结合咕啉、核糖糖酸酶、β乳球蛋白、α乳白蛋白、乳免疫球蛋白、血清蛋白、蛋白胨、糖巨肽、乳脂球膜蛋白、α酪蛋白、β酪蛋白、κ酪蛋白、其他酪蛋白、铁、钙、钠、磷以及钾中的至少之一；
基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第三预设参数，以及所述各流体的第三组分物质的含量，对所述第一混合比例进行进一步修正，以确定所述混合比例。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种母乳化的婴幼儿配方奶粉，所述母乳化的婴幼儿配方奶粉是利用上述方法制备的。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种功能奶粉，所述功能奶粉是利用上述方法制备的，并且包括婴幼儿奶粉、孕妇奶粉、中老年奶粉、运动员奶粉中的至少之一。
在本发明的再一方面，本发明提供了一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置，所述装置包括分离单元、控制单元、混合单元、干燥单元以及流体储存单元；所述分离单元与所述流体储存单元相连；所述流体储存单元、所述混合单元以及干燥单元依次相连，所述控制单元和所述流体储存单元相连。
进一步地，所述分离单元包括液体乳入口以及分离产物出口，所述分离产物出口与所述流体储存单元相连。
进一步地，所述流体储存单元包括多个流体储罐，并且所述流体储存单元与所述控制单元电连接；其中，所述流体储罐包括分离产物入口以及流体出口。
进一步地，所述混合单元包括流体入口以及混合产物出口；所述流体入口与所述流体储罐相连，所述混合产物出口与所述干燥单元相连。
进一步地，所述干燥单元包括混合产物入口以及奶粉出口；并且所述干燥单元包括喷雾干燥元件、真空冷冻干燥元件或其组合。
进一步地，所述分离单元进一步包括第一分离部件、第二分离部件、第三分离部件、第四分离部件、第一酸处理部件、膜过滤处理部件、复溶部件、第二酸处理部件以及沉淀产物处理部件。
更进一步地，所述第一分离部件、第二分离部件、第三分离部件以及第四分离部件依次相连。
更进一步地，所述第一酸处理部件分别与第四分离部件、膜过滤处理部件以及复溶部件相连。
更进一步地，所述复溶部件与所述第二酸处理部件相连。
更进一步地，所述第二酸处理部件与所述沉淀产物处理部件相连。
总的来说，本发明至少具有以下有益效果的至少之一：
1、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，对液体原料乳组分进行排除式分离提取，可获得多种经济价值较高的流体组分，提高液体原料乳的利用率，并在提取过程中充分保留各种组分的生物活性；
2、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，分离得到的各流体组分不需过度加工，可直接用于制备奶粉，提高生产效率并提升奶粉的营养价值；
3、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，基于分离得到的流体组分中营养物质的含量，采用配方计算模型来确定各流体组分的混合比例，通过一次干燥喷雾干燥即可制成奶粉，最大程度的保留各种组分的生物功能活性，减少过度加工喷雾干燥造成微量蛋白及其它营养组分的生物功能活性的损失，提高效率，降低成本；
4、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置，提高了液体原料乳的利用率，并直接利用分离得到的流体组分制备奶粉，降低了生产成本，连续化操作方便，适合于工业化生产；
5、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置以及方法，对液体原料乳进行充分分离，并基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，通过一次喷雾干燥制成奶粉，保留各种组分的生物功能活性，减少加工次数，降低生产成本，节能环保，无三废产生。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1为根据本发明一实施例的方法的流程图；
图2为根据本发明一实施例的装置的结构示意图；
图3为根据本发明一实施例的装置的部分结构示意图；
图4为根据本发明一实施例的装置的部分结构示意图。
附图标记说明：1000-分离单元，1100-液体原料乳入口，1200-分离产物出口，2000-控制单元，3000-流体储存单元，4000-混合单元，4100-流体入口，4200-混合产物出口，5000-干燥单元，5100-混合产物入口，5200-奶粉出口，100-第一分离部件，110-稀奶油出口，120-第一蛋白流体出口，200-第二分离部件，210-第一蛋白流体入口，220-乳脂肪球膜蛋白流体出口，230-第二蛋白流体出口，300-第三分离部件，310-第二蛋白流体入口，320-原生抗菌蛋白流体出口，330-第三蛋白流体出口，400-第四分离部件，410-第三蛋白流体入口，420-核糖核酸酶-骨桥蛋白流体出口，430-第四蛋白流体出口，500-第一酸处理部件，510-液体乳入口，520-第一酸性溶液入口，530-含奶蛋白沉淀出口，540-含有β乳球蛋白的上清液出口，600-膜过滤处理部件，610-含有β乳球蛋白的上清液入口，620-过滤产物出口，621-大分子组分截留液出口，622-β乳球蛋白流体出口，623-唾液酸-乳糖流体出口，624-乳糖流体出口，625-矿物盐流体出口，626-净化水出口，630-第一过滤组件，640-第二过滤组件，650-第三过滤组件，660-第四过滤组件，670-反渗透组件，700-复溶部件，710-含奶蛋白沉淀入口，720-溶剂入口，730-脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体出口，800-第二酸处理部件，810-脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体入口，820-第二酸性溶液入口，830-α乳白蛋白流体出口，840-酪蛋白沉淀出口，900-沉淀产物处理部件，910-酪蛋白沉淀入口，920-酪蛋白产物流体出口。
具体实施方式
为了更加清楚地理解本发明的技术特征、目的和有益效果，现对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法。参考图1，该方法包括对液体原料乳进行分离处理，分离得到多种流体；基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化；按照确定的混合比例，将分离得到的流体中的至少之一重新混合干燥成粉。具体地，该方法包括对液体原料乳进行第一分离处理，得到稀奶油以及第一蛋白流体；对第一蛋白流体进行第二分离处理，得到乳脂肪球膜蛋白流体以及第二蛋白流体；对第二蛋白流体进行第三分离处理，得到原生抗菌蛋白流体及第三蛋白流体；对第三蛋白流体进行第四分离处理，得到核糖核酸酶-骨桥蛋白流体以及第四蛋白流体；对第四蛋白流体进行第一酸处理，以分离得到含β乳球蛋白的上清液和含奶蛋白沉淀；对含奶蛋白沉淀进行复溶处理，以获得脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体；对含β乳球蛋白的上清液进行膜过滤处理，以分离得到β乳球蛋白流体、唾液酸-乳糖流体、乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体以及矿物盐流体中的至少之一；对至少部分脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体进行第二酸处理，以分离得到α乳白蛋白流体和酪蛋白沉淀；对酪蛋白沉淀进行第二复溶处理，以得到酪蛋白流体；对至少部分酪蛋白流体进行分离处理，以得到α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体；基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，将脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β乳球蛋白流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体、乳糖流体、唾液酸-乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体、矿物盐流体、α乳白蛋白流体、酪蛋白流体、α酪蛋白流体、β酪蛋白流体以及液体原料乳中的至少之一重新混合干燥成粉。该方法至少具有以下有益效果的至少之一：可最大程度的保留各种组分的生物功能活性、各流体不需过度加工直接用于制备奶粉、采用配方计算模型确定各流体组分的混合比例、一次喷雾干燥即可制成奶粉。
为了方便理解，下面首先对该方法能够实现上述有益效果的原理进行简单说明：本发明对液体原料乳进行处理，通过排除式的分离方法提取其应用组分，通过多次处理，获取多种具有较高经济价值的流体组分。多次分离操作获取的物料可以在流体状态下实现上述各组分的分离，因此可以避免高温处理、干燥等操作对液体原料乳中活性组分的破坏，保留各种组分的生物活性。整个工艺流程无废弃物产生，也无副产物生成(例如糖巨肽等)，分离得到的流体组分可直接用于制备奶粉，避免过度加工造成微量蛋白及其它营养组分的生物功能活性的损失，操作方便，降低生产成本。此外，本发明的方法首先对分离得到的流体组分中营养物质的含量进行测定，而后采用配方计算模型来确定各流体组分的混合比例，通过一次喷雾干燥即可制成奶粉，最大程度的保留各种组分的生物功能活性，减少过度加工造成微量蛋白及其它营养组分的生物功能活性的损失微量蛋白的损失，由此，本发明可提供一种一次干燥处理制备婴幼儿配方奶粉和功能奶粉的方法，使得制备得到的奶粉营养价值更高、活性组分更全面，改变了现有技术中通过高温喷雾干燥而得的干粉添加法并且至少两次高温喷雾干燥来制备婴幼儿配方奶粉和功能奶粉的现状。此外，本发明提出的方法操作灵活，可调节性强，可根据期望得到的奶粉中各组分的含量来确定各流体组分的混合比例，该方法操作简单且生产效率高。
此外，应当注意的是，本申请所指液体原料乳种类不受特别的限制，具体地，液体原料乳包括但不限于乳、乳制品或其组合；其中，乳制品包括但不限于乳清液、全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清粉和乳清蛋白粉，并且当使用上述粉状原料时，可以向其中加入纯水复溶配置成液体后进行处理，或者可以向其中加入乳和/或液态乳制品进行复溶后进行后续处理；但是应当注意的是，当使用粉状原料或液态原料的混合物时，可通过控制加入的纯水或者乳的量，调整形成的液体原料乳中各营养组分的浓度适于进行后续分离处理。此外，乳包括生鲜乳，其中，生鲜乳的种类不受特别的限制，可以为收奶后经处理或未经处理的牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳以及牦牛乳等。例如，生鲜乳可以包括收奶后仅经过杀菌处理的牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳以及牦牛乳等，收奶后未经过任何处理的牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳以及牦牛乳等，收奶后经杀菌和净乳处理的牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳以及牦牛乳等，收奶后经杀菌和/或净乳处理并且经冷藏处理的牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳以及牦牛乳等，以及收奶后直接冷藏处理的牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳以及牦牛乳等，其中收奶的方法、杀菌处理以及净乳处理均为本领域常规方法，冷藏处理条件及时间均不受特别的限制，只要生鲜乳未发生变质即可。在具体实施方式中，生鲜乳优选地为收奶后经杀菌和净乳处理的牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳、牦牛乳或其组合。其中，杀菌方法及温度可以为本领域中常规方法及温度。
本领域技术人员能够理解的是，当液体原料乳为脱脂乳、脱脂乳粉、乳清粉和乳清蛋白粉等形成时，该方法可以不包括对液体原料乳进行第一分离处理，得到稀奶油的步骤：脱脂乳、脱脂乳粉、乳清粉和乳清蛋白粉等中并不含有大量的脂肪，因此可直接对其进行第二分离处理，获得乳脂肪球膜蛋白流体以及第二蛋白流体。在重新混合干燥成粉的步骤，根据需要选择额外补充或不补充脂肪即可。
为了简便描述，下面以液体原料乳为生鲜乳为例，对该方法进行详细说明：
根据本发明的实施例，该方法包括对液体原料乳进行第一分离处理，第一分离处理包括对其进行脱脂处理以将稀奶油分离出来，得到不含稀奶油的第一蛋白流体，其中，脱脂处理包括使用奶油离心机或奶油分离机对液体原料乳进行分离，得到稀奶油和第一蛋白流体。其中，第一蛋白流体包括脱脂乳。在具体实施方式中，可以将稀奶油注入稀奶油储罐中储存，用于制作蛋糕、冰淇淋、酸奶、饮料等食品，或经简单后处理作为可售的产品进行包装、出售。
根据本发明的实施例，该方法包括对第一蛋白流体进行第二分离处理，第二分离处理包括将第一蛋白流体中的大分子组分(即乳脂肪球膜蛋白)分离出来，得到乳脂肪球膜蛋白流体以及第二蛋白流体，在具体实施方式中，第二分离处理包括使用滤膜对第一蛋白流体进行处理，其中，所用滤膜可以具有500KD-0.2μm的截留分子量，并且过滤得到的截留液为乳脂肪球膜蛋白流体，所得滤液为第二蛋白流体。
根据本发明的实施例，该方法包括对第二蛋白流体进行第三分离处理，第三分离处理包括对其进行离子交换处理，以将其中含有的原生抗菌蛋白分离出来，以得到原生抗菌蛋白流体及第三蛋白流体。具体地，第三分离处理包括采用阳离子树脂对第二蛋白流体进行梯度吸附以及洗脱处理。此外，在具体实施方式中，第三分离处理可进一步包括对含抗菌蛋白流体进行梯度吸附以及洗脱处理以获得原生抗菌蛋白流体，其中，含抗菌蛋白流体的种类不受特别的限制，只要含有抗菌蛋白即可，例如在具体实施方式中，含抗菌蛋白流体包括但不限于液体原料乳、第一蛋白流体、第二蛋白流体、脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体中的至少之一。此外，原生抗菌蛋白流体包括抗菌蛋白溶菌酶、氧化酶、乳铁、IgG或其组合。
根据本发明的实施例，该方法包括对第三蛋白流体进行第四分离处理，第四分离处理包括对其进行离子交换处理以将其中含有的核糖核酸酶-骨桥蛋白分离出来，以得到核糖核酸酶-骨桥蛋白流体以及第四蛋白流体。具体地，第四分离处理包括采用阴离子树脂对第三蛋白流体进行吸附以及洗脱处理，可以首先在pH为5-9.5的阴离子交换树脂中进行处理，而后在酸性pH2-3.5下洗脱收集洗脱液并且用截留分子量为20kD的滤膜浓缩富集核糖核酸酶-骨桥蛋白流体。所得产物可用于制备乳制品，或直接真空冷冻干燥或喷雾干燥成粉状产品。其中，收集洗脱液的时间、以及工艺参数可以采用本领域常规方法。离子交换树脂处理的时间不受特别的限制，具体地，可根据溶液含量决定处理时间，例如1-5h。所用的阴离子交换树脂的种类不受特别的限制，例如，可包括聚苯乙烯型树脂，聚丙烯酸型树脂，酚醛型树脂或其组合。
根据本发明的实施例，第一分离处理、第二分离处理、第三分离处理以及第四分离处理的处理次数均不受特别的限制，均可进行一次或多次直至充分分离。此外，在具体实施方式中，第一分离处理、第二分离处理、第三分离处理以及第四分离处理的处理顺序也不受特别的限制，例如可优先分离乳脂肪球膜蛋白、优先分离稀奶油、优先分离核糖核酸酶-骨桥蛋白或者优先分离原生抗菌蛋白。也即是说，乳脂肪球膜蛋白、稀奶油、核糖核酸酶-骨桥蛋白以及原生抗菌蛋白的分离顺序不受特别的限制，可根据具体的需求决定分离顺序。
根据本发明的实施例，该方法包括对第四蛋白流体进行第一酸处理以分离其组分，得到含有β乳球蛋白的上清液和含有其余蛋白组分的含奶蛋白沉淀。在一些示例中，第一酸处理包括向第四蛋白流体中加入酸性溶液，至第四蛋白流体急速形成悬浊液，并对其进行过滤处理，分离得到含有β乳球蛋白的上清液和含奶蛋白沉淀，其中，急速形成悬浊液的时间为不超过5s。
此外，在具体实施方式中，过滤处理包括使用过滤组件进行过滤，并且过滤组件的种类不受特别的限制，包括但不限于滤膜、过滤网以及过滤器。根据本发明的实施例，第一酸处理包括对第四蛋白流体进行处理，得到含有β乳球蛋白的上清液和含奶蛋白沉淀，其中，含有β乳球蛋白的上清液包括β乳球蛋白、蛋白胨以及少量的其他乳清蛋白；含奶蛋白沉淀包括酪蛋白以及乳清蛋白，其中乳清蛋白包括α乳白蛋白、血清蛋白、免疫球蛋白、乳铁蛋白等。此外，含有β乳球蛋白的上清液和含奶蛋白沉淀中还可以进一步包括乳糖以及矿物盐中的至少之一。此外，第一酸处理进一步包括对液体原料乳、以及对液体原料乳进行第一分离处理、第二分离处理、第三分离处理以及第四分离处理中的至少之一得到的蛋白流体进行处理。
根据本发明的实施例，第一酸处理中使用的酸性溶液的种类不受特别的限制，只要为食品级即可。例如酸性溶液包括无机酸、有机酸或其组合。在具体实施方式中，酸性溶液可包括硫酸、盐酸、磷酸、柠檬酸、乙酸、乳酸或其组合。
根据本发明的实施例，第一酸处理中加入的酸性溶液的含量不受特别的限制，只要令第四蛋白流体在5s内急速形成为悬浊液即可，并使得悬浊液的浊度不低于5NTU，具体地，可根据第四蛋白流体的体积来决定所加入的酸性溶液的含量，例如可利用少量第四蛋白流体进行试验，以计算所需酸性溶液的含量。并且进行第一酸处理的温度范围包括4-35℃。
根据本发明的实施例，第一酸处理的处理次数不受特别的限制，可进行一次或多次，例如，在具体实施方式中，可将所得含奶蛋白沉淀溶解后重复进行第一酸处理，多次重复将滤液和沉淀分离的步骤，将β乳球蛋白充分分离出来。
根据本发明的实施例，第四蛋白流体在5s内急速形成为悬浊液之后，对其进行过滤处理，以获得含有β乳球蛋白的上清液和含奶蛋白沉淀。发明人发现，通常情况下蛋白质的分离是根据蛋白质的等电点进行的，向蛋白溶液中加入酸性溶液以达到特定的pH值，从而实现各类蛋白的分离。但是由于部分蛋白的等电点相近，无法有效进行分离，例如乳清蛋白中β乳球蛋白和α乳白蛋白的等电点相近，难以利用现有技术分离。也即是说，按照等电点确定pH的酸分离法无法充分分离第四蛋白流体的组分。而β乳球蛋白是一种非母乳组分，具有一定的致敏风险，不适宜用于制备婴幼儿配方奶粉。但是β乳球蛋白可用于辅助增长肌肉，是健身人士所需要的蛋白营养物。因此，如能够在某一处理步骤将β乳球蛋白和α乳白蛋白进行分离，则一方面能够提高获取的乳基产物的应用价值，另一方面也可以提升分离β乳球蛋白的量，进而进一步提高该方法的经济效益以及液体原料乳营养物质的提取率。发明人发现，当加入酸性溶液至急速形成悬浊液后再进行过滤，得到的上清液中β乳球蛋白占比高，可实现β乳球蛋白和其他蛋白组分的分离。其余蛋白组分均集中在沉淀中，可通过后续的分离处理进行提取。由此，可预先将难以分离的β乳球蛋白提取出来，得到含有β乳球蛋白的上清液和含奶蛋白沉淀。
根据本发明的实施例，该方法包括对第一酸处理得到的含奶蛋白沉淀进行复溶处理，得到脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体，并且脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体可用于制成脱β乳球蛋白乳制品。其中，复溶包括向含奶蛋白沉淀中加入溶剂将其溶解，并且加入的溶剂的种类不受特别的限制，只要为食品级即可，可以为酸性溶液、碱性溶液或中性溶液；加入的溶剂的含量也不受特别的限制，只要令沉淀溶解即可；此外，加入溶剂的次数也不受特别的限制，可以一次性加入或者分为多次加入。在具体实施方式中，复溶得到的脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体的pH不受特别的限制，例如可以为5-10。
根据本发明的实施例，该方法包括对分离得到的含有β乳球蛋白的上清液进行膜过滤处理，将β乳球蛋白流体、唾液酸-乳糖流体、乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体以及矿物盐流体中的一种或多种分离出来。膜过滤处理包括第一过滤处理、第二过滤处理、第三过滤处理、第四过滤处理以及反渗透处理或其组合，并且第一过滤处理、第二过滤处理、第三过滤处理、第四过滤处理、反渗透处理的时间和次数不受特别的限制，均可进行一次或多次，具体地，可以根据所处理的溶液的体积以及滤膜的尺寸决定处理时间和次数。此外，第一过滤处理中使用的滤膜的截留分子量大于第二过滤处理中使用的滤膜的截留分子量，第二过滤处理中使用的滤膜的截留分子量大于第三过滤处理中使用的滤膜的截留分子量，第三过滤处理中使用的滤膜的截留分子量大于第四过滤处理中使用的滤膜的截留分子量。
此处需要特别说明的是，在膜过滤处理过程中，第一过滤处理、第二过滤处理、第三过滤处理、第四过滤处理、反渗透处理的选择、操作顺序、处理时间以及其他参数可根据需要获得的蛋白产物的具体组成进行调节。本领域技术人员可根据需要采用熟悉的分离线路对含有β乳球蛋白的上清液进行分离。例如，在具体实施方式中，可以对含有β乳球蛋白的上清液进行第一过滤处理，分离得到大分子组分截留液和含β乳球蛋白滤液，其中大分子组分截留液中包括剩余未分离出的乳脂肪球膜蛋白，含β乳球蛋白滤液包括β乳球蛋白、乳糖、唾液酸以及矿物盐；对所得含β乳球蛋白滤液进行第二过滤处理，分离得到含乳糖滤液以及截留液，所得截留液即为β乳球蛋白流体；对所得含乳糖滤液进行第三过滤处理，分离得到唾液酸-乳糖流体以及含乳糖及矿物盐滤液；对所得含乳糖及矿物盐滤液进行第四过滤处理，分离得到乳糖流体以及含矿物盐滤液；而后对含矿物盐滤液进行反渗透处理，分离获得矿物盐流体以及净化水。此外，第一过滤处理包括使用截留分子量为500KD-0.2μm的滤膜进行处理，第二过滤处理包括使用截留分子量为500D-10KD的滤膜进行处理，第三过滤处理包括使用截留分子量为400D-600D的滤膜进行处理，第四过滤处理包括使用截留分子量为150D-350D的滤膜进行处理，反渗透处理包括用反渗透膜进行处理。此外，所得矿物盐组分以及净化水均可加回乳制品中重复循环利用，所得β乳球蛋白流体除了可在后续的重新确定混合比例干燥成粉之外，还可直接用于制备乳制品或干燥成粉。
根据本发明的实施例，该方法可任选的包括将部分乳糖-唾液酸流体转化为低聚半乳糖-唾液酸流体的步骤，具体地，可通过向分离得到的乳糖-唾液酸流体中加入乳糖水解酶，将乳糖水解成低聚半乳糖，得到低聚半乳糖-唾液酸流体。应当注意的是，在具体实施方式中，第三过滤处理、第四过滤处理以及反渗透处理可用于分离得到的任一流体组分中用于分离乳糖流体、矿物盐以及净化水等。
根据本发明的实施例，本发明进一步包括对至少部分复溶得到的脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体进行第二酸处理，将其分离成α乳白蛋白流体以及酪蛋白沉淀。其中，α乳白蛋白流体可用于制备乳制品或直接输送去干燥成α乳白蛋白粉。此外，关于第二酸处理中使用的酸性溶液的种类、加入的酸性溶液的含量、处理的温度均与第一酸处理中相同，在此不再进行赘述。
此外，本发明进一步包括利用第二酸处理得到的酪蛋白沉淀得到酪蛋白流体，例如，可直接将所得酪蛋白沉淀进行第二复溶处理得到酪蛋白流体。第二复溶处理所用溶剂的种类不受特别的限制，可以为酸性溶液、碱性溶液或中性溶液；加入的溶剂的含量也不受特别的限制，只要令沉淀溶解即可；此外，加入溶剂的次数也不受特别的限制，可以一次性加入或者分为多次加入。在具体实施方式中，复溶得到的酪蛋白流体的pH不受特别的限制，例如可以为7-10。
根据本发明的实施例，本发明进一步包括对至少部分所得含酪蛋白流体进行离子交换树脂处理或者向其中加入金属盐溶液，对α酪蛋白以及β酪蛋白进行分离以得到α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体，其中，金属盐包括但不限于氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、氯化钙、磷酸氢钙、碳酸氢钙、硫酸钙、三氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁或其组合，优选地，金属盐包括氯化钙。温度于0-8度下.由于α酪蛋白也不存在于母乳中，所以将其分离出来有利于制备婴幼儿配方奶粉或其他婴幼儿乳制品。
由此，液体原料乳经过全液相处理，液体原料乳中原生的多肽、蛋白胨、唾液酸、维生素、无机矿物质以及牛乳低聚糖BMO等分子在整个分离过程中被保留下来，乳脂肪球膜蛋白、乳凝集素、粘蛋白Mucin、免疫球蛋白、乳铁蛋白、骨桥蛋白以及溶菌酶等生物活性功能组分也均被保留下来，未产生废弃物，处理条件温和，未破坏生物活性物质，所分离的组分呈液体状态，获得了多种乳基原料流体，包括脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β乳球蛋白流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体、乳糖流体、唾液酸-乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体、矿物盐流体、α乳白蛋白流体、酪蛋白流体、α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体，这些流体中各种活性营养物质未被破坏，可直接根据产品的营养要求进行混合配比，用于获得各种奶粉，减少了加工步骤，也增加了所得奶粉的营养价值。此外，应当注意的是，分离得到的各流体并非为高纯度单体化的流体，其中可含有其它蛋白、脂肪、灰分以及糖类等物质，从而避免分离加工过度，使分离加工效率及成本最佳。
根据本发明的实施例，本发明进一步包括基于上述分离得到的各流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，令其组分接近母乳或令其功能化，按照计算并确定好的混合比例将分离获得的脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β乳球蛋白流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体、乳糖流体、唾液酸-乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体、矿物盐流体、α乳白蛋白流体、酪蛋白流体、α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体中的至少之一重新混合干燥成粉。
具体地，可以预先对分离得到的各流体中的组分物质含量进行检测，而后根据目标产品的组成及比例进行配方计算模型计算。其中，第一组分物质、第二级组分物质以及第三组分物质含量的检测方法不受特别的限制，只要可以进行检测即可，例如在具体实施方式中，第一组分物质的含量可以利用相应的国标检测方法进行检测，第二组分物质以及第三组分物质的含量可以应用RP-HPLC检测出图谱并用归一法得出，唾液酸的含量可以采用荧光法检测得到。例如，在具体实施方式中，可以根据母乳组成及各组分的比例关系进行母乳化配方计算模型计算，确定最终混合的流体种类及各流体的含量，将确定好的流体重新混合干燥成母乳化的婴幼儿配方奶粉。或者可以根据功能奶粉组成及各组分的比例关系进行功能化配方计算模型计算，确定最终混合的流体种类及各流体的含量，将确定好的流体重新混合干燥成功能奶粉。此外，对混合后得到的混合物料进行干燥的方法不受特别的限制，只要可以实现干燥成粉的功能即可，例如，干燥包括但不限于真空冷冻干燥、喷雾干燥或其组合。
根据本发明的实施例，本发明在进行重新混合进行干燥的过程中，可进一步将功能性组分加入到重新混合得到的混合流体中，一起干燥成粉。具体地，可根据所需营养物质的含量来决定添加功能性组分的种类及含量。其中，功能性组分的种类不受特别的限制，只要具有一定的营养价值即可，例如在具体实施方式中包括但不限于功能性蛋白、复合维生素、复合矿物素、复合植物油脂或其组合，例如包括植物油、DHA、ARA或其组合。
根据本发明的实施例，本发明进一步包括基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算确定混合比例。具体地，对分离得到的各流体中的组分物质含量进行计算包括确定各流体的第一组分物质的含量以及第二组分物质的含量，以基于测得的组分物质含量确定各流体的混合比例。其中，第一组分物质包括总固体、总氮蛋白、脂肪、灰分、总糖或其组合；第二组分物质包括酪蛋白、乳清蛋白、乳糖、低聚半乳糖、牛原生低聚糖、唾液酸、磷脂、甘油酯或其组合。计算确定混合比例包括基于婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的目标组分来确定第一预设参数以及第二预设参数，其中，第一预设参数与婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的目标组分中第一组分物质的含量相对应，第二预设参数与婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的目标组分中第二组分物质的含量相对应。具体而言，在测量分离得到的流体中的组分物质含量之后，可以基于目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉中的第一预设参数来初步确定混合的流体的种类以及含量，确定第一混合比例；在符合第一预设参数的基础上，可进一步基于目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉中的第二预设参数对已确定的第一混合比例进行修正，以确定最终的混合比例。
此外，在具体实施方式中，对分离得到的各流体中的组分物质含量进行计算还可进一步包括确定各流体的第三组分物质的含量，使得能够更好的基于测得的组分物质含量确定各流体的混合比例。具体地，第三组分物质包括溶菌酶、乳铁蛋白、乳氧化酶、骨桥蛋白、转钴胺素-结合咕啉、核糖糖酸酶、β乳球蛋白、α乳白蛋白、乳免疫球蛋白、血清蛋白、蛋白胨、糖巨肽、乳脂球膜蛋白、α酪蛋白、β酪蛋白、κ酪蛋白、其他酪蛋白、铁、钙、钠、磷、钾或其组合。并且计算确定混合比例也可进一步包括基于婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的目标组分来进一步确定第三预设参数，其中，第三预设参数与婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的目标组分中第三组分物质的含量相对应。也即是说，在具体实施方式中，在已经基于目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉中的第二预设参数对已确定的第一混合比例进行修正之后，还可以进一步基于目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉中的第三预设参数对已确定的第一混合比例进行进一步修正，以确定最终的混合比例。其中，基于第二预设参数和第三预设参数对混合比例进行调节使得能够更加精细的调节目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的组成成分。
也即是说，在具体实施方式中，在已经对液体原料乳进行分离得到多种组分流体后，可以预先对各流体中的第一组分物质、第二组分物质、第三组分物质或其组合的含量进行测量；而后基于所期望得到的目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的组成成分确定第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数或其组合。最后基于确定好的第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数或其组合，以及测量得到的各流体中的第一组分物质、第二组分物质、第三组分物质或其组合的含量，确定各流体的混合比例。并且可以基于第二预设参数、第三预设参数对混合比例进行调节，得到具有期望组分的婴幼儿配方奶粉或功能奶粉。
例如，在具体实施方式中，可首先确定目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉中总固体、总氮蛋白、脂肪、灰分以及总糖的含量及比例关系来初步确定混合的流体的种类以及含量，确定第一混合比例，而后在第一混合比例的基础上，根据确定的目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉中酪蛋白、乳清蛋白、乳糖、低聚半乳糖、牛原生低聚糖、唾液酸、磷脂以及甘油酯的至少之一的含量及比例关系对以确定的第一混合比例进行修正或调整，从而得到最终的混合比例。或者进一步根据确定的目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉中溶菌酶、乳铁蛋白、乳氧化酶、骨桥蛋白、转钴胺素-结合咕啉、核糖糖酸酶、β乳球蛋白、α乳白蛋白、乳免疫球蛋白、血清蛋白、蛋白胨、糖巨肽、乳脂球膜蛋白、α酪蛋白、β酪蛋白、κ酪蛋白、其他酪蛋白、铁、钙、钠、磷以及钾中的至少之一的含量及比例关系对已确定的第一混合比例进行再次修正或调整，以确定最终的混合比例。
根据本发明的实施例，该方法可用于包括但不限于制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉，也可用于制备其他乳制品，例如，利用分离得到的流体组分制备符合各种组分要求的奶粉或液体乳等。此外，本发明分离得到的流体组分还可直接干燥成粉，或者经漂洗后干燥成粉。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种母乳化的婴幼儿配方奶粉，该母乳化的婴幼儿配方奶粉是利用上述方法制备得到的。所得母乳化的婴幼儿配方奶粉组分接近于母乳，无机矿物质、维生素、唾液酸以及其他蛋白组分等生物活性物质被充分保留，加工步骤较少并且仅经过一次干燥的步骤制成奶粉。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种功能奶粉，该功能奶粉是利用上述方法制备得到的，所得功能奶粉的营养价值高。并且该功能奶粉的种类不受特别的限制，只要可以具有一定的功能即可，例如包括但不限于婴幼儿奶粉、孕妇奶粉、中老年奶粉、运动员奶粉以及其他功能奶粉。
在本发明的再一方面，本发明提供了一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置，参考图2，该装置包括分离单元1000、控制单元2000、混合单元4000、干燥单元5000以及流体储存单元3000。其中，分离单元1000与流体储存单元3000相连，以将分离得到的流体输送到流体储存单元3000进行储存；并且流体储存单元3000、混合单元4000以及干燥单元5000依次相连，控制单元2000和流体储存单元3000相连，用于根据计算确定的重新混合的比例，控制流体储存单元3000中的各流体定量输送至混合单元4000。该装置至少具有以下有益效果的至少之一：提高制备奶粉的效率、降低了生产成本，连续化操作方便，适合于工业化生产。
该装置可以根据前面所述的方法进行母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的制备。
下面对该装置能够实现上述有益效果的原理做简要说明：该装置的分离单元1000能够对液体原料乳进行充分的分离，得到多种营养价值高的流体，所得多种流体流入流体储存单元3000中进行储存；控制单元2000能够对流体储存单元3000中的各流体中的组分物质含量测定，并且可以设置根据期望得到的目标婴幼儿配方奶粉或功能奶粉的组成成分确定的预设参数；然后根据预设参数以及测得的各留体组分物质含量计算出各流体的混合比例，并按照测定的混合比例将流体储存单元3000内部的各流体输送到混合单元4000中进行混合，得到混合物料，最后将所得混合物料输送到干燥单元5000中进行干燥处理，制成具有目标组分的奶粉。
根据本发明的实施例，在该装置中，分离单元1000包括液体原料乳入口1100以及分离产物出口1200，其中，分离产物出口1200的包括多个流体出口，例如包括脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体出口、β乳球蛋白流体出口、乳脂肪球膜蛋白流体出口、抗菌蛋白流体出口、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体出口、乳糖流体出口、唾液酸-乳糖流体出口、低聚半乳糖-唾液酸流体出口、矿物盐流体出口、α乳白蛋白流体出口、酪蛋白流体出口、α酪蛋白流体出口以及β酪蛋白流体出口，并且每一个分离产物出口1200均与流体储存单元3000相连。流体储存单元3000与控制单元2000相连并且包括多个流体储罐，每一个流体储罐独立地包括一个分离产物入口以及流体出口，其中，分离单元1000中每一个分离产物出口1200均与相对应的流体储罐相连。
根据本发明的实施例，混合单元4000包括流体入口4100以及混合产物出口4200，其中，混合单元4000与流体储存单元3000中的每一个流体储罐均相连，并且流体入口4100的数目不受特别的限制，可以为一个或多个。也即是说，流体储存单元3000中流体储罐上的流体出口均与混合单元4000上的流体入口4100相连，以将流体输送到混合单元4000内部进行混合。此外，混合单元4000的混合产物出口4200与干燥单元5000相连以对混合产物进行干燥处理制成奶粉。在具体实施方式中，干燥单元5000包括混合产物入口5100以及奶粉出口5200，以令混合单元4000产生的混合产物自混合产物出口4200流入到干燥单元5000进行干燥处理，干燥单元5000中具有干燥元件，并且干燥原件的种类不受特别的限制，只要可以起到干燥的作用即可，例如干燥原件可以包括但不限于喷雾干燥元件、真空冷冻干燥元件或其组合，优选地包括冷冻干燥元件。
根据本发明的实施例，下面对分离单元1000的具体结构作简要说明，参考图3，分离单元1000包括第一分离部件100、第二分离部件200、第三分离部件300、第四分离部件400、第一酸处理部件500、膜过滤处理部件600、复溶部件700、第二酸处理部件800以及沉淀产物处理部件900。其中，第一分离部件100、第二分离部件200、第三分离部件300以及第四分离部件400依次相连，并且第一酸处理部件500与第四分离部件400、膜过滤处理部件600以及复溶部件700分别相连，第二酸处理部件800与复溶部件700和沉淀产物处理部件900分别相连。
根据本发明的实施例，第一分离部件100包括液体原料乳入口1100、第一蛋白流体出口120以及稀奶油出口110，稀奶油出口110可以与稀奶油储罐相连，并且第一分离部件100包括脱脂组件，脱脂组件包括但不限于奶油离心机或奶油分离机。第二分离部件200包括第一蛋白流体入口210、第二蛋白流体出口230以及乳脂肪球膜蛋白流体出口220，其中，第一蛋白流体入口210与第一分离部件100相连，并且第二分离部件200包括截留分子量为500KD-0.2μm的滤膜组件。第三分离部件300包括第二蛋白流体入口310、第三蛋白流体出口330以及原生抗菌蛋白流体出口320，其中，第二蛋白流体入口310与第二分离部件200相连，并且第三分离部件300包括阳离子交换树脂。第四分离部件400包括第三蛋白流体入口410、第四蛋白流体出口430以及核糖核酸酶-骨桥蛋白流体出口420，其中第三蛋白流体入口410与第三分离部件300相连，并且第四分离部件400包括阴离子交换树脂。
此外，第四分离部件400与第一酸处理部件500相连，以将第四分离部件400中产生的第四蛋白流体输送到第一酸处理部件500进行处理。并且在具体实施方式中，第一分离部件100、第二分离部件200、第三分离部件300以及第四分离部件400的连接顺序不受特别的限制，具体地，可以根据所要分离流体组分的顺序调节上述部件的连接顺序。本申请实施例是按照第一分离部件100、第二分离部件200、第三分离部件300以及第四分离部件400的顺序连接的，在具体实施方式中并不限于此种连接顺序。但是应当注意的是，设置于最后的分离部件应当与第一酸处理部件500连接，并且第一酸处理部件500除了对第四蛋白流体进行处理外，还可以对其他液体乳进行处理。
根据本发明的实施例，第一酸处理部件500包括液体乳入口510、第一酸性溶液入口520、含奶蛋白沉淀出口530以及含有β乳球蛋白的上清液出口540。其中，含奶蛋白沉淀出口530与复溶部件700相连，含有β乳球蛋白的上清液出口540与膜过滤处理部件600相连。在具体实施方式中，第四蛋白流体或其他液体乳自液体乳入口510流入，酸性溶液自第一酸性溶液入口520流入，二者在第一酸处理部件500中急速形成悬浊液。此外，在第一酸处理部件500中具有过滤组件，以对急速形成的悬浊液进行过滤处理，分离得到含有β乳球蛋白的上清液和含奶蛋白沉淀。并且所得含有β乳球蛋白的上清液自含有β乳球蛋白的上清液出口540流出，所得含奶蛋白沉淀自含奶蛋白沉淀出口530流出。其中，用于过滤的过滤组件的种类不受特别的限制，只要可以将沉淀物和上清液分离开即可，具体地，过滤组件包括但不限于滤膜、过滤网和过滤器。
根据本发明的实施例，复溶部件700用于对产生的含奶蛋白沉淀进行复溶，其包括含奶蛋白沉淀入口710、溶剂入口720以及脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体出口730。在具体实施方式中，第一酸处理部件500出的含奶蛋白沉淀自含奶蛋白沉淀入口710流入到复溶部件700中，溶剂自溶剂入口720流入，令含奶蛋白沉淀复溶形成脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体。
根据本发明的实施例，分离单元1000可进一步包括第二酸处理部件800，该第二酸处理部件800与复溶部件700相连，以对复溶单元中产生的脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体进行第二酸处理。其中，第二酸处理部件800中包括脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体入口810、第二酸性溶液入口820、α乳白蛋白流体出口830以及酪蛋白沉淀出口840。以令复溶产生的脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体注入第二酸处理部件800中，而酸性溶液自第二酸性溶液入口820流入，与脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体反应急速形成为悬浊液。此外，第二酸处理部件800中也具有过滤组件，以对形成的悬浊液进行过滤，并且过滤组件的种类也不受特别的限制，包括但不限于滤膜、过滤网以及过滤器。
根据本发明的实施例，分离单元1000可进一步包括沉淀产物处理部件900，其中，沉淀产物处理部件900与酪蛋白沉淀出口840相连并且具有酪蛋白沉淀入口910以及酪蛋白产物流体出口920，以对酪蛋白沉淀进行处理，得到酪蛋白产物流体，其中，酪蛋白产物流体包括酪蛋白流体、α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体中的至少之一。
根据本发明的实施例，膜过滤处理部件600与含有β乳球蛋白的上清液出口540相连，用于对含有β乳球蛋白的上清液进行过滤分离。并且膜过滤处理部件600包括含有β乳球蛋白的上清液入口610以及一个或多个过滤产物出口620，并且具有第一过滤组件630、第二过滤组件640、第三过滤组件650、第四过滤组件660以及反渗透组件670中的至少之一。此外，第一过滤组件630、第二过滤组件640、第三过滤组件650、第四过滤组件660以及反渗透组件670的数目不受特别的限制，均可以包括一个或多个。
在具体实施方式中，参考图4，膜过滤处理部件600可包括第一过滤组件630、第二过滤组件640、第三过滤组件650、第四过滤组件660以及反渗透组件670。其中，第一过滤组件630、第二过滤组件640、第三过滤组件650、第四过滤组件660以及反渗透组件670依次相连，并且具有大分子组分截留液出口621、β乳球蛋白流体出口622、唾液酸-乳糖流体出口623、乳糖流体出口624、矿物盐流体出口625以及净化水出口626。具体地，含有β乳球蛋白的上清液自含有β乳球蛋白的上清液流入图4所示的膜过滤处理部件600中，在第一过滤组件630处分离出的大分子组分截留液自大分子截留液出口流出；将剩余的含β乳球蛋白滤液注入到第二过滤组件640中，分离得到的β乳球蛋白流体自β乳球蛋白流体出口622流出；将剩余的含乳糖滤液注入到第三过滤组件650中，分离得到的唾液酸-乳糖流体自唾液酸-乳糖流体出口623流出；将剩余的含乳糖及矿物盐滤液注入到第四过滤组件660中，分离得到的乳糖流体自乳糖流体出口624流出；最后将含矿物盐滤液诸如都反渗透组件670中，分离得到的矿物盐流体自矿物盐流体出口625流出，净化水自净化水出口626流出。其中，第一过滤组件630包括截留分子量为500KD-0.2μm的滤膜，第二过滤组件640包括截留分子量为500D-10KD的滤膜，第三过滤组件650包括截留分子量为400D-600D的滤膜，第四过滤组件660包括截留分子量为150D-350D的滤膜，反渗透组件670包括反渗透膜。
实施例
下面通过具体实施例对本发明提出的方法进行详细说明。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所用的试剂如无特别说明均为可商购的试剂。
实施例1
本实施例利用本发明的方法及装置制备一种母乳化的婴幼儿配方奶粉，该奶粉中其母乳化表现在乳清蛋白为70％，总糖的干重比为70％，乳糖占总糖的94％；并且富集α乳白蛋白，抗菌蛋白(溶菌酶、乳铁蛋白、氧化酶蛋白、免疫球蛋白)，β酪蛋白，乳脂肪球膜蛋白，骨桥蛋白，核糖核酸酶，蛋白胨，唾液酸以及原生低聚糖，同时低β乳球蛋白，低α酪蛋白，低灰分，无糖巨肽。本实施例期望得到的母乳化婴幼儿配方奶粉的具体配方组分如下表1所示。
本实施例以具有下表2中的组分物质的脱脂乳作为基底，向2100kg该脱脂乳中加入分离得到的流体组分混合进行喷雾干燥制成母乳化的婴幼儿奶粉。本实施例以本发明的方法对生鲜乳进行分离处理，对分离得到流体组分中的组分物质含量进行分析，结果如下表3-表13所示。根据分析得到的结果确定具体加入的各流体含量如下：乳糖流体3000kg、低聚半乳糖-唾液酸流体310kg、乳脂肪球膜蛋白流体100kg、抗菌蛋白流体20kg、α乳白蛋白流体320kg、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体20kg、脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体80kg、β酪蛋白流体220kg。得到具有表1中组分含量的母乳化婴幼儿配方奶粉。
注：下表1-表13中：总固体包括脂肪(磷脂及甘油酯)，总氮蛋白包括酪蛋白及乳清蛋白，总糖包括乳糖及低聚糖。db％表示干重百分比；TP％表示在总氮蛋白中的百分比。
表1目标婴幼儿配方奶粉的配方组分
表2脱脂乳中的组分物质含量
本实施例以本发明的方法对生鲜乳进行分离处理，得到乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、α乳白蛋白流体、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体、脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β酪蛋白流体、β乳球蛋白流体、酪蛋白流体以及α酪蛋白流体。对以上流体组分中的组分物质含量进行分析，结果如下表3-表13所示：
表3乳糖流体中的组分物质含量
表4低聚半乳糖-唾液酸流体中的组分物质含量
表5乳脂肪球膜蛋白流体中的组分物质含量
表6抗菌蛋白流体中的组分物质含量
表7核糖核酸酶-骨桥蛋白流体中的组分物质含量
表8α乳白蛋白流体中的组分物质含量
表9脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体中的组分物质含量
表10β酪蛋白流体中的组分物质含量
表11β乳球蛋白流体中的组分物质含量
表12酪蛋白流体中的组分物质含量
表13α酪蛋白流体中的组分物质含量
总的来说，本发明提出的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置以及方法，对液体原料乳进行充分分离，并基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，通过一次喷雾干燥制成奶粉，保留各种组分的生物功能活性，减少加工次数，降低生产成本，节能环保，无三废产生，提高液体原料乳的利用率，连续化操作方便，适合于工业化生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (17)
1.一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，其特征在于，所述方法包括：
对液体原料乳进行第一分离处理，得到稀奶油以及第一蛋白流体；
对所述第一蛋白流体进行第二分离处理，得到乳脂肪球膜蛋白流体以及第二蛋白流体；
对所述第二蛋白流体进行第三分离处理，得到原生抗菌蛋白流体及第三蛋白流体；
对所述第三蛋白流体进行第四分离处理，得到核糖核酸酶-骨桥蛋白流体以及第四蛋白流体；
对所述第四蛋白流体进行第一酸处理，以分离得到含β乳球蛋白的上清液，和含奶蛋白沉淀；
对所述含奶蛋白沉淀进行复溶处理，以获得脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体；
对所述上清液进行膜过滤处理，以分离得到β乳球蛋白流体、唾液酸-乳糖流体、乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体以及矿物盐流体中的至少之一；
对至少部分所述脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体进行第二酸处理，以分离得到α乳白蛋白流体和酪蛋白沉淀；
对所述酪蛋白沉淀进行第二复溶处理，以得到酪蛋白流体；
对至少部分所述酪蛋白流体进行分离处理，以得到α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体；
基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，将所述脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β乳球蛋白流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体、乳糖流体、唾液酸-乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体、矿物盐流体、α乳白蛋白流体、酪蛋白流体、α酪蛋白流体、β酪蛋白流体以及所述液体原料乳中的至少之一重新混合干燥成粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体原料乳包括乳、乳制品或其组合；
所述乳包括生鲜乳；
所述乳制品包括乳清液、全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清粉、乳清蛋白粉或其组合；
所述生鲜乳包括牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳、牦牛乳或其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重新混合干燥成粉包括：
根据母乳组成及比例进行母乳化配方计算模型计算，重新混合干燥成母乳化的婴幼儿配方奶粉，或者
根据功能奶粉组成及比例进行功能化配方计算模型计算，重新混合干燥成功能奶粉；
其中，所述干燥包括真空冷冻干燥、喷雾干燥或其组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括向重新混合得到的混合流体中加入功能性组分，再干燥成粉；
所述功能性组分包括植物油、DHA、ARA或其组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下条件的至少之一：
所述第一分离处理包括脱脂处理；
所述第二分离处理包括使用截留分子量为500KD-0.2μm的滤膜进行处理；
所述第三分离处理包括采用阳离子树脂对含抗菌蛋白流体进行梯度吸附以及洗脱处理以获得原生抗菌蛋白流体；
所述第四分离处理包括采用阴离子树脂进行吸附以及洗脱处理；
所述含抗菌蛋白流体包括所述液体原料乳、第一蛋白流体、第二蛋白流体、脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体中的至少之一；
所述原生抗菌蛋白流体含有抗菌蛋白溶菌酶、氧化酶、乳铁、IgG中的至少之一。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜过滤处理包括以下处理的至少之一：
对所述上清液进行第一过滤处理，以分离得到大分子组分截留液和含β乳球蛋白滤液，所述第一过滤处理的滤膜具有500KD-0.2μm的截留分子量；
对所述含β乳球蛋白滤液进行第二过滤处理，以分离得到β乳球蛋白流体以及含乳糖滤液，所述第二过滤处理的滤膜具有500D-10KD的截留分子量；
对所述含乳糖滤液进行第三过滤处理，以分离得到唾液酸-乳糖流体以及含乳糖及矿物盐滤液，所述第三过滤处理的滤膜具有400D-600D的截留分子量；
对所述含乳糖及矿物盐滤液进行第四过滤处理，以分离得到乳糖流体以及含矿物盐滤液，所述第四过滤处理的滤膜具有150D-350D的截留分子量；
对所述含矿物盐滤液进行反渗透处理，以分离获得矿物盐流体以及净化水。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括将部分乳糖-唾液酸流体转化为低聚半乳糖-唾液酸流体的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算确定混合比例包括：
确定各流体的第一组分物质的含量，以及第二组分物质含量，所述第一组分物质包括总固体、总氮蛋白、脂肪、灰分以及总糖中的至少之一，所述第二组分物质包括酪蛋白、乳清蛋白、乳糖、低聚半乳糖、牛原生低聚糖、唾液酸、磷脂以及甘油酯中的至少之一；
基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第一预设参数，以及所述各流体的第一组分物质的含量，确定各流体的第一混合比例；
基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第二预设参数，以及所述各流体的第二组分物质含量，对所述第一混合比例进行修正，以确定所述混合比例。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算确定混合比例进一步包括：
确定各流体的第三组分物质的含量，所述第三组分物质包括溶菌酶、乳铁蛋白、乳氧化酶、骨桥蛋白、转钴胺素-结合咕啉、核糖糖酸酶、β乳球蛋白、α乳白蛋白、乳免疫球蛋白、血清蛋白、蛋白胨、糖巨肽、乳脂球膜蛋白、α酪蛋白、β酪蛋白、κ酪蛋白、其他酪蛋白、铁、钙、钠、磷以及钾中的至少之一；
基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第三预设参数，以及所述各流体的第三组分物质的含量，对所述第一混合比例进行进一步修正，以确定所述混合比例。
10.一种母乳化的婴幼儿配方奶粉，其特征在于，所述母乳化的婴幼儿配方奶粉是利用权利要求1-9中任一项所述的方法制备。
11.一种功能奶粉，其特征在于，所述功能奶粉是利用权利要求1-9中任一项所述的方法制备的，并且包括婴幼儿奶粉、孕妇奶粉、中老年奶粉、运动员奶粉中的至少之一。
12.一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置，其特征在于，所述装置包括分离单元、控制单元、混合单元、干燥单元以及流体储存单元；
所述分离单元与所述流体储存单元相连；
所述流体储存单元、所述混合单元以及干燥单元依次相连，所述控制单元和所述流体储存单元相连。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述分离单元包括液体乳入口以及分离产物出口，所述分离产物出口与所述流体储存单元相连。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述流体储存单元包括多个流体储罐，并且所述流体储存单元与所述控制单元电连接；
其中，所述流体储罐包括分离产物入口以及流体出口。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述混合单元包括流体入口以及混合产物出口；
所述流体入口与所述流体储罐相连，所述混合产物出口与所述干燥单元相连。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述干燥单元包括混合产物入口以及奶粉出口；
并且所述干燥单元包括喷雾干燥元件、真空冷冻干燥元件或其组合。
17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述分离单元进一步包括第一分离部件、第二分离部件、第三分离部件、第四分离部件、第一酸处理部件、膜过滤处理部件、复溶部件、第二酸处理部件以及沉淀产物处理部件；
所述第一分离部件、第二分离部件、第三分离部件以及第四分离部件依次相连；
所述第一酸处理部件分别与第四分离部件、膜过滤处理部件以及复溶部件相连；
所述复溶部件与所述第二酸处理部件相连；
所述第二酸处理部件与所述沉淀产物处理部件相连。
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