CN117461690A - 一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于乳制品制造技术领域，涉及一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，包括如下步骤：S1.脂肪分离工艺；S2.调配：将稀奶油或全脂奶与脱脂奶按照成品蛋白和脂肪指标进行调配处理；S3.杀菌：将调配处理的原奶经过杀菌处理，得到杀菌乳；S4.超滤：将杀菌乳经过超滤处理，得到超滤截留液和超滤渗透液；S5.纳滤：将所述超滤渗透液经过纳滤处理，得到纳滤截留液和纳滤渗透液；S6.组分重组：将所述超滤截留液和纳滤渗透液根据成品指标按照一定比例混合，得到混合料液；S7.均质：将混合料液进行均质；S8.灭菌，获得低糖高蛋白牛奶制品。所得到的牛奶制品中蛋白含量为6.0至15g/100mL，乳糖含量3.0至4.5g/100mL，而且牛奶中脂肪、蛋白稳定性好。
Description
技术领域
本发明属于乳制品制造技术领域，涉及一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法。
背景技术
高蛋白牛奶自上市以来，以高蛋白营养为主打卖点，获得了消费者的一致认可和好评。
市场上也出现了很多高蛋白牛奶产品，但从配料表上来看，这些产品均以添加了蛋白粉和食品添加剂为主，并外源添加了一定量糖调整产品口感，都只能按照调制乳或含乳饮料标准执行。部分消费者在网上评论：高蛋白牛奶中有添加剂，有香精，不是天然的，配料表复杂，非原生蛋白不易消化等负面评论。
因而迫切需要进行清洁标签(配料表仅生牛乳)高蛋白牛奶产品开发，在去除添加剂的同时，又能在不外源添加就能达到低糖的宣称，既能保证产品的口感，又能实现常温长保货架期。
专利申请CN114158614A公开一种无糖牛奶制品的制备方法，该制备方法包括以下步骤：第一超滤步骤：将原奶经过第一超滤处理，得到第一超滤截留液和第一超滤渗透液；纳滤步骤：将所述第一超滤渗透液经过纳滤处理，得到纳滤截留液和纳滤渗透液；可选的脂肪分离步骤：将部分原奶进行脂肪分离得到稀奶油和含糖脱脂奶，将所述含糖脱脂奶经过第二超滤处理，得到去糖脱脂奶；再组合步骤：将所述第一超滤截留液、纳滤截留液、纳滤渗透液和可选的稀奶油按照一定比例混合，得到混合料液；超高温杀菌处理：对所述混合料液进行均质、超高温杀菌和冷却。根据本发明的方法制得的牛奶制品总糖含量在0.5g/100mL以下，满足无糖的标准，蛋白含量可以达到3.5-12.0g/100mL。
对于上述无糖牛奶制品，可以达到高蛋白的要求，但是无糖牛奶制品还存在一些问题，例如，口感不佳，无法满足口感需求，在牛奶制品中脂肪和蛋白质的稳定性差，尤其是脂肪，出现显著上浮的现象。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，从牛奶的工艺上出发，获得在无需添加外源添加剂的基础上，获得满足营养和口感需求的低糖高蛋白牛奶制品，而且牛奶制品中脂肪和蛋白具有优异的稳定性。
本发明采用如下的技术方案：
一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，包括如下步骤：
S1.脂肪分离工艺：将原奶进行脂肪分离得到稀奶油和脱脂奶；
S2.调配：将稀奶油或全脂奶与脱脂奶按照成品蛋白和脂肪指标进行调配处理；
S3.巴氏杀菌：将调配处理的原奶经过巴氏杀菌处理，得到巴氏杀菌乳；
S4.超滤：将巴氏杀菌乳经过超滤处理，得到超滤截留液和超滤渗透液；
S5.纳滤：将所述超滤渗透液经过纳滤处理，得到纳滤截留液和纳滤渗透液；
S6.组分重组：将所述超滤截留液和纳滤渗透液根据成品指标按照一定比例混合，得到混合料液；
S7.均质：将混合料液进行均质；
S8.灭菌，获得低糖高蛋白牛奶制品。
现有技术中，牛奶制品通常的制备方法，是原奶-过滤(包括超滤和纳滤)-调配-均质-灭菌，获得牛奶制品。这种方法获得的牛奶制品，一方面无法获得在无外源添加剂的基础上，满足营养和口感需求的低糖高蛋白牛奶制品，而且，牛奶中脂肪的稳定性差出现了显著上浮现象，蛋白的稳定性也有待提高，另一方面所获得的牛奶制品，钙吸收差。
本发明的发明人在对牛奶制备工艺的研究中发现，采用上述通常的制备方法，脂肪的稳定性差，在对各步骤参数进行调整后，仍然无法解决，经过进一步研究发现，在进行超滤之前，将稀奶油或全脂奶与脱脂奶进行调配，而不是在过滤后再进行稀奶油与脱脂奶的调配，牛奶中脂肪和蛋白的稳定性大大提高。
通常，如果要想在奶制品中保留一定含量的乳糖，则需要添加纳滤截留液，控制纳滤截留液的添加比例，来实现奶制品中乳糖含量。而，本申请中，在组分重组步骤中，并不添加纳滤截留液，乳糖含量通过超滤截留液的添加比例来控制，也即，将乳糖的添加放在超滤步骤中进行控制。发现，通过本发明的这种方式，也有利于奶制品中脂肪的稳定性提高。
另外，采用上述通常的制备方法，其钙吸收差，发现通过调配控制乳糖含量3.0至4.5g/100mL之间，既可以调整产品整体口感，又可以显著提高奶制品中钙的吸收。
与现有技术相比，本发明的上述制备方法至少有如下几点改进：
1.在进行超滤之前，进行稀奶油或全脂奶与脱脂奶的调配，相比现有技术中在纳滤后进行统一调配，所获得的牛奶制品，其脂肪稳定性更好。
2.合理控制超滤和纳滤的参数，获得高蛋白含量的牛奶制品，蛋白含量可以高达15g/100mL。
3.将所述超滤截留液和纳滤渗透液进行调配，在牛奶制品中加入纳滤渗透液，不添加纳滤截留液，可以大大提高牛奶制品中蛋白的稳定性和口感。
作为优选，得到的低糖高蛋白牛奶制品中，乳糖含量3.0至4.5g/100mL。
作为优选，所述超滤处理采用分子量为2000至5000MW的超滤膜，处理压力为0.8至0.9Kg/cm2。在该条件下，经过超滤处理后的超滤截留液中保留一部分乳糖，这部分乳糖为牛奶中乳糖来源，而非采用纳滤截留液中所截留的乳糖，在组分重组阶段不加入纳滤截留液，这有利于提高牛奶制品中蛋白和脂肪的稳定性。
作为优选，所述超滤处理的进料温度为1-14℃。
作为优选，所述纳滤处理的进料温度为1-14℃。
作为优选，所述均质采用两级均质，均质压力：一级均力为150-300bar，二级均力为20-100bar。
作为优选，所述均质的温度40-80℃。
作为优选，在调配之前，对全脂奶与脱脂奶采用降膜蒸发器进行浓缩，更有利于调配的进行。而浓缩步骤不仅影响液体的浓度，对液体内物质的稳定性也会带来不同程度的影响。更加优选为将全脂奶体积浓缩至原来的0.6至0.8倍，将脱脂奶浓缩至原来的0.3至0.5倍。
作为优选，将通过降膜蒸发器产生的蒸汽部分经过蒸汽除沫、冷凝后加入到浓缩后的全脂奶或脱脂奶中，在产生的蒸汽中，虽然水蒸汽占大多数，但是也还携带一些乳脂肪，以及悬浮在蒸汽中的乳糖和蛋白质，而这些物质，对牛奶的好的口感以及质量也是至为关键的。作为优选，在均质之前，对混合料液进行超临界二氧化碳处理，在超临界状态下，二氧化碳同时具有气态和液态的特性，具有较高的扩散性和低粘度，利用超临界二氧化碳的这种特征，可以协助牛奶中脂肪与蛋白的充分、均匀地分散在牛奶中。
本发明还提供一种低糖高蛋白的牛奶制品，其中，蛋白含量为6.0至15g/100mL，乳糖含量3.0至4.5g/100mL，而且牛奶中脂肪、蛋白稳定性好。
附图说明
图1为本发明所提供的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法的流程图；
图2为本发明一实施例中所使用到的除沫装置的结构示意图；
图3为除沫装置的截面示意图。
具体实施方式
实施例1
一种低糖牛奶的制备方法，主要步骤参见图1，包括：
1、脂肪分离工艺：将原奶进行脂肪分离得到稀奶油和脱脂奶。
2、调配：将杀菌后的原奶和脱脂奶按照成品标准1:0.9比例，进行调配混匀得到调配奶。
3、巴氏杀菌工艺：将原奶(全脂奶)和脱脂奶以75℃/15s杀菌，以除去微生物，杀菌后的调配奶冷却至4-6℃贮存。
4、超滤UF工艺：
4.1将调配奶过UF，膜芯5000MW,压力差0.8Kg/cm2，得到UF截留液和UF渗透液(UF膜进料温度12℃；UF截留液和UF渗透液冷却贮存温度4℃)。
5、纳滤NF工艺：
5.1UF渗透液过NF：膜芯500MW,压力差1.5Kg/cm2，得到NF截留液和NF渗透液(NF膜进料温度12℃；NF截留液和NF渗透液冷却贮存温度4℃)。
6、组分重组工艺：
根据蛋白、脂肪、乳糖指标需要，在均质前将所述超滤截留液、纳滤渗透液根据成品质量标准按照一定比例、一定顺序混合，并搅拌均匀，得到均质前混合料液(半成品)。
7、半成品均质工艺：将得到的混合料液进行均质，均质温度60℃，均质压力一级150bar，二级50bar。
8、UHT灭菌工艺
8.1均质：均质温度70℃，均质压力一级250bar，二级50bar(先调二级均质压力表，再调一级均质压力表)。
8.2UHT：140℃/4s。
8.3冷却：将超高温灭菌后的半成品冷却至≤30℃。
9、灌装工艺：灌装温度≤30℃。
10、包装工艺：装箱、喷码。
本实施例上述步骤过程，各组分中蛋白、脂肪、乳糖含量参见表1。
表1
调配步骤中，全脂奶：脱脂奶≈1：0.9；组分重组步骤中，UF截留液：NF渗透液≈1：2。
实施例2
1、脂肪分离工艺：将原奶进行脂肪分离得到稀奶油和脱脂奶。
2、调配：将杀菌后的原奶和脱脂奶按照成品标准1:0.7比例，进行调配混匀得到调配奶。
3、巴氏杀菌工艺：将原奶(全脂奶)和脱脂奶以75℃/15s杀菌，以除去微生物，杀菌后的调配奶冷却至2-8℃贮存。
4、超滤UF工艺：
4.1将调配奶过UF，膜芯6000MW,压力差0.8Kg/cm2，得到UF截留液和UF渗透液(UF膜进料温度8℃；UF截留液和UF渗透液冷却贮存温度8℃)。
5、纳滤NF工艺：
5.1UF渗透液过NF：膜芯500MW,压力差1.5Kg/cm2，得到NF截留液和NF渗透液(NF膜进料温度8℃；NF截留液和NF渗透液冷却贮存温度8℃)。
6、组分重组工艺：
根据蛋白、脂肪、乳糖指标需要，在均质前将所述超滤截留液、纳滤渗透液根据成品质量标准按照一定比例、一定顺序混合，并搅拌均匀，得到均质前混合料液(半成品)。
7、半成品均质工艺：将得到的混合料液进行均质，均质温度50℃，均质压力一级150bar，二级100bar。
8、UHT灭菌工艺
8.1均质：均质温度70℃，均质压力一级400bar，二级100bar(先调二级均质压力表，再调一级均质压力表)。
8.2UHT：137℃/4s。
8.3冷却：将超高温灭菌后的半成品冷却至≤30℃。
9、灌装工艺：灌装温度≤30℃。
10、包装工艺：装箱、喷码。
本实施例上述步骤过程，各组分中蛋白、脂肪、乳糖含量参见表2。
表2
调配步骤中，全脂奶：脱脂奶≈1：0.7；组分重组步骤中，UF截留液：NF渗透液≈1：3.5。
实施例3
1、脂肪分离工艺：将原奶进行脂肪分离得到稀奶油和脱脂奶。
2、调配：将杀菌后的原奶和脱脂奶按照成品标准1:0.56比例，进行调配混匀得到调配奶。
3、巴氏杀菌工艺：将原奶(全脂奶)和脱脂奶以72℃/15s杀菌，以除去微生物，杀菌后的调配奶冷却至2-8℃贮存。
4、超滤UF工艺：
4.1将调配奶过UF，膜芯8000MW,压力差0.9Kg/cm2，得到UF截留液和UF渗透液(UF膜进料温度8℃；UF截留液和UF渗透液冷却贮存温度8℃)。
5、纳滤NF工艺：
5.1UF渗透液过NF：膜芯500MW,压力差1.5Kg/cm2，得到NF截留液和NF渗透液(NF膜进料温度8℃；NF截留液和NF渗透液冷却贮存温度8℃)。
6、组分重组工艺：
根据蛋白、脂肪、乳糖指标需要，在均质前将所述超滤截留液、纳滤渗透液根据成品质量标准按照一定比例、一定顺序混合，并搅拌均匀，得到均质前混合料液(半成品)。
7、半成品均质工艺：将得到的混合料液进行均质，均质温度50℃，均质压力一级150bar，二级100bar。
8、UHT灭菌工艺
8.1均质：均质温度70℃，均质压力一级400bar，二级100bar(先调二级均质压力表，再调一级均质压力表)。
8.2UHT：137℃/4s。
8.3冷却：将超高温灭菌后的半成品冷却至≤30℃。
9、灌装工艺：灌装温度≤30℃。
10、包装工艺：装箱、喷码。
本实施例上述步骤过程，各组分中蛋白、脂肪、乳糖含量参见表3。
表3
调配步骤中，全脂奶：脱脂奶≈1：0.56；组分重组步骤中，UF截留液：NF渗透液≈1：8。
实施例4
1、脂肪分离工艺：将原奶进行脂肪分离得到稀奶油和脱脂奶。
2、调配：将杀菌后的原奶和脱脂奶按照成品标准1:0.058比例，进行调配混匀得到调配奶。
3、巴氏杀菌工艺：将原奶(全脂奶)和脱脂奶以72℃/15s杀菌，以除去微生物，杀菌后的调配奶冷却至2-8℃贮存。
4、超滤UF工艺：
4.1将调配奶过UF，膜芯6500MW,压力差0.8Kg/cm2，得到UF截留液和UF渗透液(UF膜进料温度8℃；UF截留液和UF渗透液冷却贮存温度8℃)。
5、纳滤NF工艺：
5.1UF渗透液过NF：膜芯500MW,压力差1.5Kg/cm2，得到NF截留液和NF渗透液(NF膜进料温度8℃；NF截留液和NF渗透液冷却贮存温度8℃)。
6、组分重组工艺：
根据蛋白、脂肪、乳糖指标需要，在均质前将所述超滤截留液、纳滤渗透液根据成品质量标准按照一定比例、一定顺序混合，并搅拌均匀，得到均质前混合料液(半成品)。
7、半成品均质工艺：将得到的混合料液进行均质，均质温度50℃，均质压力一级150bar，二级100bar。
8、UHT灭菌工艺
8.1均质：均质温度70℃，均质压力一级400bar，二级100bar(先调二级均质压力表，再调一级均质压力表)。
8.2UHT：137℃/4s。
8.3冷却：将超高温灭菌后的半成品冷却至≤30℃。
9、灌装工艺：灌装温度≤30℃。
10、包装工艺：装箱、喷码。
本实施例上述步骤过程，各组分中蛋白、脂肪、乳糖含量参见表4。
表4
调配步骤中，全脂奶：脱脂奶≈1：0.058；组分重组步骤中，UF截留液：NF渗透液≈1：5。
实施例5：
与实施例3的区别在于，仅在于，在步骤8.1均质之间，对步骤7得到的混合料液进行超临界二氧化碳处理，操作方式为：向装有混合料液的密封罐中通入超临界二氧化碳(二氧化碳与混合料液的体积比为1：1)，并在二氧化碳的超临界条件下(本实施例为35℃、7.5MPa)保持30min后，降低温度和压力，排出二氧化碳。
实施例6：
与实施例3的区别在于，仅在于，在步骤8.1均质之间，对步骤7得到的混合料液进行超临界二氧化碳处理，操作方式为：向装有混合料液的密封罐中通入超临界二氧化碳(二氧化碳与混合料液的体积比为1：1)，并在二氧化碳的超临界条件下(本实施例为32℃、7.5MPa)保持20min后，降低温度和压力，排出二氧化碳。
实施例7：
与实施例6的区别在于，仅在于，在调配之前，对原奶(也即全脂奶)与脱脂奶分别采用降膜蒸发器进行浓缩，原奶体积浓缩至原来的0.6倍，将脱脂奶浓缩至原来的0.3倍。根据成品蛋白含量在8g/100mL、脂肪3.5g/100mL、乳糖4g/100mL来调节配比进行调配和组分重组。在调配时将通过降膜蒸发器产生的蒸汽经过除沫装置进行除沫、再进行冷凝后加入到浓缩后的对应的原奶或脱脂奶中，蒸汽加入量为浓缩后的对应的原奶或脱脂奶体积的3％。在产生的蒸汽中，虽然水蒸汽占大多数，但是也还携带一些乳脂肪，以及悬浮在蒸汽中的乳糖和蛋白质，还有一些挥发性的物质，而这些物质，对牛奶的好的口感以及质量也是至为关键的，尤其是有利于提高牛奶的香气。
本实施例所使用到的除沫装置采用特定结构的除沫装置，除沫效果特别好，而且还不会造成泡沫堵塞。参见图2、3，除沫装置包括与降膜蒸发器的蒸汽出口相连通的壳体100，所述壳体为中空结构，包括共轴的外筒110和内筒120；所述外筒110和内筒120之间设置有折流筒130，所述壳体具有位于底部的进汽口1a(连通降膜蒸发器的蒸汽出口)、位于顶部的出汽口1b(连通冷凝装置)。所述壳体内设有一个竖向延伸的除沫通道r、引风机构200(本实施例采用风扇)；所述除沫通道具有连通进汽口的输入口r1、连通出汽口的输出口r2，所述输入口的面积大于所述输出口的面积；所述引风机构用于将蒸汽引导流入除沫通道的输入口，并且，所述除沫通道的宽度沿着引风机构的引导方向逐渐减小。
在本实施案例中，所述折流筒具有经循环地反向平折所形成的多个竖向延伸的内折边130a和外折边130b、以及多个以相邻的折边为边缘的折流壁131；所述折流筒的内折边连接在所述内筒的外壁上，折流筒和内筒之间形成了多个竖直延伸的空间通道，并且，所述折流筒的外折边为边缘的相邻折流壁、和内筒的外壁所合围的空间形成了所述除沫通道。折流壁即形成了除沫通道的两个壁，两个折流壁从相互间隔开的两个内折边逐渐过渡至同一个外折边，即使得除沫通道的宽度沿引风机构的引风方向逐渐减小，适宜于对泡沫实施夹破以除沫的功能。
在本实施案例中，泡沫在除沫通道内被夹破形成液体，并且在折流壁上流淌，因此，在折流壁的下部设置通孔，通孔的数量根据实际应用情况而定，这些由泡沫破裂而产生的液体即可沿着折流壁向下流淌并且通过通孔流入到折流筒和外筒之间空间，该空间作为集液空间s收集液体，此外，可以设置管路连接在外筒上将这些液体排出收集。
在本实施案例中，内筒的内壁上设置有隔板300，隔板将空间上下分隔开，引风机构安装在隔板的底部，隔板一方面用来安装设置引风机构，另一方面，可以避免进汽口和出汽口直接连通，使得蒸汽必须经过除沫通道才可由出汽口流出。
对实施例1-7所得牛奶制品的脂肪稳定性进行检测，结果参见表5。
检测方法：
脂肪上浮厚度
待检测的牛奶制品放置透明玻璃瓶内，常温放置，每月(1-6个月)进行观察脂肪上浮现象，在不晃动的情况下用游标卡尺进行测量。
沉淀率
待检测的牛奶制品放置透明玻璃瓶内，常温放置，每月(1-6个月)对牛奶制品进行离心，计算蛋白质的沉淀率。
表5
对比例1
一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，与实施例1的不同在于，不在超滤之前进行步骤S3的调配，在组分重组调配：将所述稀奶油、超滤截留液和纳滤渗透液根据成品指标按照一定比例混合，得到混合料液，其它步骤和调节控制均与实施例1相同。
本实施例上述步骤过程，各组分中蛋白、脂肪、乳糖含量参见表6。
表6
UF截留液：稀奶油≈1：7.6，UF截留液：NF渗透液≈1：2.7
对实施例1和对比例1所得牛奶制品的脂肪稳定性进行检测，结果参见表7。
表7
上述各实施例中，采用本发明的奶制品制备方法，所得到的奶制品，蛋白含量高达15％，乳糖含量在2至4.5g/100mL。通过对脂肪稳定性的检测，显示，各实施例的牛奶制品中，脂肪分布稳定，尤其是在3个月之后，稳定性明显要优于对比例1对应牛奶制品的稳定性。在均质之前增加超临界二氧化碳处理步骤，参见实施例5、6与实施例3的对比，脂肪和蛋白的稳定性明显要优于未增加超临界二氧化碳处理步骤的方案。说明超临界二氧化碳处理，对于提高牛奶中脂肪的稳定性具有积极作用。实施例7与实施例6的对比，脂肪和蛋白的稳定性也更好。
Claims (10)
1.一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.脂肪分离：将原奶进行脂肪分离得到稀奶油和脱脂奶；
S2.调配：将稀奶油或全脂奶与脱脂奶按照成品蛋白和脂肪指标进行调配处理；
S3.杀菌：将调配处理的原奶经过杀菌处理，得到杀菌乳；
S4.超滤：将杀菌乳经过超滤处理，得到超滤截留液和超滤渗透液；
S5.纳滤：将所述超滤渗透液经过纳滤处理，得到纳滤截留液和纳滤渗透液；
S6.组分重组：将所述超滤截留液和纳滤渗透液根据成品指标按照一定比例混合，得到混合料液；
S7.均质：将混合料液进行均质；
S8.灭菌，获得低糖高蛋白牛奶制品。
2.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，所述超滤处理采用分子量为2000至5000MW的超滤膜，处理压力为0.8至0.9Kg/cm2。
3.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，所得到的低糖高蛋白牛奶制品中，乳糖含量3.0至4.5g/100mL。
4.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，所述超滤处理的进料温度为1-14℃，所述纳滤处理的进料温度为1-14℃。
5.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，所述均质采用两级均质，均质压力：一级均力为150-300bar，二级均力为20-100bar。
6.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，所述均质的温度40-80℃。
7.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，在步骤S6均质之前，对全脂奶和/或脱脂奶进行超临界二氧化碳处理。
8.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，超临界二氧化碳处理的时间为15min至30min。
9.根据权利要求1所述的一种低糖高蛋白牛奶制品的制备方法，其特征在于，在调配之前，对全脂奶与脱脂奶采用降膜蒸发器进行浓缩。
10.一种低糖高蛋白的牛奶制品，根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法制得。
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