CN117898332A - 一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乳制品加工领域，提供一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法，所述牛奶浓缩蛋白粉的制备方法包括：将脱脂乳经巴氏杀菌、超滤得到干物质含量为13‑28%的浓缩乳后，采用电渗析进行脱钙处理，再进行喷雾干燥；所述电渗析为双级膜电渗析，施加的电压为15‑45V。本发明通过电渗析使部分钙从胶束酪蛋白胶束中解离，提高钙离子和其他无机盐离子去除率，增加了浓缩牛奶蛋白的溶解度和贮藏稳定性，同时又不过度破坏酪蛋白胶束，保留了营养成分。
Description
技术领域
本发明涉及乳制品加工领域，尤其涉及一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法。
背景技术
牛奶浓缩蛋白粉（MPC）是一种以脱脂乳为原料，经过巴氏杀菌、超滤等工艺除去大量乳糖和脂肪后，再经喷雾干燥技术获得的一类蛋白质含量较高的乳粉。
MPC 的水溶性是其他特性发挥的基础，如果水溶性不好，就会影响其他功能特性（起泡性、乳化性、凝胶性等）的发挥，这就大大降低了MPC的应用价值。因此，MPC的溶解性至关重要，MPC的复溶过程应迅速且完全。但由于MPC中含有高浓度的蛋白质，使其在储存的过程中通过体系中的钙离子介导的离子键形成大量的交联物，使得MPC表面的外壳变得十分致密，从而遏制了其溶解过程中颗粒的湿润、分散和溶解等，导致其在室温下的溶解性较低，并随着贮藏时间的不断延长，其溶解性能会进一步下降。
针对上述问题，现有技术提出要控制钙离子含量，即要进行脱钙处理。目前最常用的方法是离子交换树脂法，此方法解决问题思路总体为：采用离子交换树脂通过对超滤洗滤后的浓缩牛奶蛋白液中的钙离子进行吸附，并将自身的钠离子或钾离子交换到体系中去，从而脱除MPC中的部分钙离子以抑制MPC贮藏过程中溶解度下降的程度。但是，此方法只能对MPC截留液中的单一类型的离子进行脱除，导致溶液中离子平衡稳定性被破坏，从而与牛奶中的多肽结合，严重破坏牛奶中蛋白质结构；此外，此脱钙处理方法耗酸、耗水量巨大，而且复杂费时，需要多次循环往复处理，树脂再生能力差，成本高，还会增加灰分。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法。
第一方面，本发明提供一种牛奶浓缩蛋白粉的制备方法，包括：将脱脂乳经巴氏杀菌、超滤得到干物质含量为13-28%的浓缩乳后，采用电渗析进行脱钙处理，再进行喷雾干燥；其中所述电渗析为双级膜电渗析，施加的电压为15-45V。
进一步优选地，所述电渗析步骤中，施加的电压为23-40V。
电渗析技术（Electrodialysis，ED）是一种在外加电场的作用下，采用阴阳离子交换膜的特殊选择性，致使溶液中的阴阳离子发生定向迁移，从而使得溶液中的离子进行分离并重组，在相邻隔室内形成淡盐水和浓盐水室，从而可以达到浓缩和脱盐的目的。电渗析脱盐装置主要分为四个组成部分，包含提供驱动力的直流电源、分隔阴阳离子交换膜并具有溶液通道的隔板、间隔分布在隔板两侧的阴阳离子交换膜及连接直流电源的电极板，其中阴阳离子交换膜将隔室分为了淡化室、浓缩室和电解室。电渗析在脱盐之前，淡化室和浓缩室中含有大量的电解质溶液，而两个电解室充满大量惰性电解质并通过溶液循环从而消除电渗析过程中由电解水产生的pH变化。接通电源后，在电场的作用下，阴阳离子分别通过具有选择透过性的离子交换膜，其中淡化室中的阳离子通过阳离子交换膜向阴极室迁移，并在阴离子交换膜的阻隔下停留在了浓缩室，而阴离子则通过阴离子交换膜向阳极迁移，并在阳离子交换膜的阻隔下滞留在浓缩室，循环多次，淡化室的电解质溶液越来越稀，以达到电解质溶液分离、富集的效果。电渗析脱盐过程中，施加的直流电场和离子交换膜是电渗析过程中两个重要的决定性因素，其中要求离子交换膜应具有较高的离子交换容量（IEC）、较低的溶胀率（SR）、合适的吸水率（WU）、阴阳离子选择透过性（P）和优良的离子导电率。
本发明选择了合适的膜和外加电压，通过电渗析使部分钙从胶束酪蛋白胶束中解离，提高钙离子和其他无机盐离子去除率，增加了浓缩牛奶蛋白的溶解度和贮藏稳定性，同时又不过度破坏酪蛋白胶束，保留了营养成分。
在本发明的一些实施例中，所述电渗析步骤中，进料温度为10-20℃，运行温度为20-40℃，采用2-4级电渗析。
优选地，进料温度为10-20℃，运行温度为25-35℃，采用3-4级电渗析。
本发明中，采用上述工艺经脱钙处理后，脱钙率为15-55%，优选为25-45%。
在本发明的一些实施例中，所述超滤步骤中，采用5kDa-30kDa的超滤膜；经所述超滤后，得到干物质含量为17-25%的浓缩乳。此时其中蛋白质含量为12-19%。
在本发明的一些实施例中，所述喷雾干燥步骤中，进风温度为95-125℃，出风温度为70-90℃。
在本发明的一些实施例中，所述巴氏杀菌步骤中，杀菌温度为72-85℃，杀菌时间为15-30s。
在本发明的一些实施例中，所述脱脂乳由生牛乳经离心分离脱脂得到，离心温度50-55℃，离心转速5000-10000rpm。
在本发明的一些实施例中，所述牛奶浓缩蛋白粉的制备方法包括以下步骤：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度50-55℃，离心转速7500 rpm；
（2）将脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度72-85℃，杀菌时间15-30s；
（3）将巴氏杀菌后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为13-28%，优选为17-25%，其中蛋白质含量为9-21%，优选为12-19%时，停止超滤；
（4）将截留液输送至电渗析设备中，采用双级膜（BMED），外加电压为15-45V，优选为23-40V，进料温度为10-20℃，运行温度为20-40℃优选25-35℃，采用2-4级优选3-4级电渗析，进行脱钙处理，脱钙率达到15-55%，优选25-50%；
（5）脱钙后的浓缩牛奶蛋白液通过喷雾干燥（进风温度95-125℃，出风温度70-90℃）和流化床制成粉剂并包装。
第二方面，本发明提供一种牛奶浓缩蛋白粉，由上述制备方法制备得到。
本发明制备得到的牛奶浓缩蛋白粉，其中的灰分小于7.5；而且所述牛奶浓缩蛋白粉的溶解度为85%以上，贮存150天后，溶解度下降不超过10%。
优选条件下，牛奶浓缩蛋白粉的溶解度为95-100%，贮存150天后，牛奶浓缩蛋白粉的溶解度下降了1-3%。
本发明提供了一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法，通过电渗析使部分钙从胶束酪蛋白胶束中解离，提高钙离子和其他无机盐离子去除率，同时又不过度破坏酪蛋白胶束，保留营养成分，增加了浓缩牛奶蛋白的溶解度和贮藏稳定性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
以下实施例中，MPC粉的溶解度测试方法如下：
称取1g制备完成的MPC粉，加入20ml超纯水，在60℃搅拌15min，取8ml溶解液在5000 rpm离心10 min，将离心上清液转移至干燥皿中，再另取8ml溶解液直接置于干燥皿中，在105℃下烘干15h，分别对烘干的物质进行称量，并计算上清液固形物质量占溶解液固形物质量的百分比。
酪蛋白胶束的含量测定方法为：首先测定未电渗析时MPC溶液（步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳或者步骤（3）浓缩后的脱脂乳）中酪蛋白的含量M1，然后通过微滤膜对电渗析后的MPC溶液（步骤（4）所得脱钙后的浓缩牛奶蛋白液）进行微滤，测定截留液中酪蛋白的含量m1，计算m1/M1*100%并以此表示酪蛋白胶束的含量。
实施例1
本实施例提供一种牛奶浓缩蛋白粉，其制备方法如下：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度50℃，离心转速7500 rpm；
（2）将步骤（1）所得脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度72℃，杀菌时间30s；
（3）将步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为25%，其中蛋白质含量为12%时，停止超滤；
（4）将步骤（3）所得截留液输送至电渗析设备中，采用双级膜（BMED），23V外加电压，进料温度为：20℃，运行温度30℃，采用3级电渗析，进行脱钙处理，使脱钙率达到25%；
（5）将步骤（4）所得脱钙后的浓缩牛奶蛋白液通过喷雾干燥（进风温度125℃，出风温度85℃）和流化床制成粉剂并包装。
对本实施例所得粉剂进行粉体指标检测，其中MPC粉的溶解度为85%，贮存150天后，MPC粉的溶解度下降了10%，酪蛋白胶束的含量81%。
实施例2
本实施例提供一种牛奶浓缩蛋白粉，其制备方法如下：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度55℃，离心转速7500 rpm；
（2）将步骤（1）所得脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度85℃，杀菌时间15s；
（3）将步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为20%，其中蛋白质含量为12%时，停止超滤；
（4）将步骤（3）所得截留液输送至电渗析设备中，采用双级膜（BMED），40V外加电压，进料温度为：15℃，运行温度25℃，采用4级电渗析，进行脱钙处理，脱钙率达到50%；
（5）将步骤（4）所得脱钙后的浓缩牛奶蛋白液通过喷雾干燥（进风温度120℃，出风温度70℃）和流化床制成粉剂并包装。
对本实施例所得粉剂进行粉体指标检测，其中MPC粉的溶解度为98%，贮存150天后，MPC粉的溶解度下降了2%，其中酪蛋白胶束的含量为61%。
实施例3
本实施例提供一种牛奶浓缩蛋白粉，其制备方法如下：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度52℃，离心转速7500 rpm；
（2）将步骤（1）所得脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度75℃，杀菌时间25s；
（3）将步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为23%，其中蛋白质含量为19%时，停止超滤；
（4）将步骤（3）所得截留液输送至电渗析设备中，采用双级膜（BMED），34V外加电压，进料温度为：10℃，运行温度35℃，采用3级电渗析，进行脱钙处理，脱钙率达到38%；
（5）将步骤（4）脱钙后的浓缩牛奶蛋白液通过喷雾干燥（进风温度95℃，出风温度90℃）和流化床制成粉剂并包装。
对本实施例所得粉剂进行粉体指标检测，其中MPC粉的溶解度为91%，贮存150天后，MPC粉的溶解度下降了5%，酪蛋白胶束的含量为69%。
对比例1
本对比例提供一种牛奶浓缩蛋白粉，其制备方法如下：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度50℃，离心转速7500 rpm；
（2）将步骤（1）所得脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度78℃，杀菌时间20s；
（3）将步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为26%，其中蛋白质含量为19%时，停止超滤；
（4）将步骤（3）所得截留液输送至喷雾干燥（进风温度120℃，出风温度90℃）和流化床制成粉剂并包装。
对所得粉剂进行粉体指标检测，其中MPC粉的溶解度为55%，溶解度差，贮存150天后，MPC粉的溶解度下降了80%，贮存稳定性差，无法满足要求。
对比例2
本对比例提供一种牛奶浓缩蛋白粉，其制备方法如下：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度55℃，离心转速7500 rpm；
（2）将步骤（1）所得脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度80℃，杀菌时间20s；
（3）将步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为27%，其中蛋白质含量为20%时，停止超滤；
（4）将步骤（3）所得截留液输送至电渗析设备中，采用双级膜（BMED），外加电压55V，进料温度为：15℃，运行温度35℃，采用4级电渗析，进行脱钙处理，脱钙率达到68%；
（5）将步骤（4）所得脱钙后的浓缩牛奶蛋白液通过喷雾干燥（进风温度120℃，出风温度90℃）和流化床制成粉剂并包装。
对所得粉剂进行粉体指标检测，结果酪蛋白胶束的含量为5%。说明脱钙率过高，完全破坏了胶束酪蛋白结构，无法满足要求。
对比例3
本对比例提供一种牛奶浓缩蛋白粉，其制备方法如下：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度53℃，离心转速7500 rpm；
（2）将步骤（1）脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度75℃，杀菌时间25s；
（3）将步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳输送至电渗析设备中，采用双级膜（BMED），30V外加电压，进料温度为：15℃，运行温度35℃，采用4级电渗析，进行脱钙处理，脱钙率为15%；
（4）将步骤（3）经电渗析处理后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为26%，其中蛋白质含量为18%时，停止超滤；
（5）将步骤（4）所得浓缩牛奶蛋白液通过喷雾干燥（进风温度120℃，出风温度90℃）和流化床制成粉剂并包装。
对所得粉剂进行粉体指标检测，脱钙率最终为17%，溶解度为65%，脱钙率低，耗能大，无法满足要求。
对比例4
本对比例提供一种牛奶浓缩蛋白粉，其制备方法如下：
（1）将生牛乳于离心分离机中进行脱脂，离心温度50℃，离心转速7500 rpm；
（2）将步骤（1）所得脱脂乳进行巴氏杀菌，杀菌温度72℃，杀菌时间30s；
（3）将步骤（2）巴氏杀菌后的脱脂乳输送至超滤膜设备中并设置浓缩条件，通过浓缩增加脱脂乳中的蛋白质含量，即需要对超滤设备中的截留液侧不断增加洗滤水，浓缩至干物质含量为25%，其中蛋白质含量为12%时，停止超滤；
（4）将步骤（3）所得截留液输送至强酸型阳离子交换树脂设备中，采用钠型阳离子交换树脂作为分离树脂，进行脱钙处理；
（5）将步骤（4）所得脱钙后的浓缩牛奶蛋白液通过喷雾干燥（进风温度125℃，出风温度85℃）和流化床制成粉剂并包装。
对本对比例所得粉剂进行粉体指标检测，脱钙率最终为19%，其中MPC粉的溶解度为69%，贮存150天后，MPC粉的溶解度下降了21%，酪蛋白胶束的含量为87%，操作时间长，工艺复杂，树脂再生能力低，成本损失大。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种牛奶浓缩蛋白粉的制备方法，其特征在于，包括：
将脱脂乳经巴氏杀菌、超滤得到干物质含量为13-28%的浓缩乳后，采用电渗析进行脱钙处理，再进行喷雾干燥；
所述电渗析为双级膜电渗析，施加的电压为15-45V，所述电渗析步骤中，进料温度为10-20℃，运行温度为20-40℃，采用2-4级电渗析；
经所述脱钙处理后，脱钙率为15-55%。
2.根据权利要求1所述的牛奶浓缩蛋白粉的制备方法，其特征在于，所述电渗析步骤中，施加的电压为23-40V。
3.根据权利要求1所述的牛奶浓缩蛋白粉的制备方法，其特征在于，所述超滤步骤中，采用5kDa-30kDa的超滤膜；
经所述超滤后，得到干物质含量为17-25%的浓缩乳。
4.根据权利要求1-3任一项所述的牛奶浓缩蛋白粉的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥步骤中，进风温度为95-125℃，出风温度为70-90℃。
5.根据权利要求1-3任一项所述的牛奶浓缩蛋白粉的制备方法，其特征在于，所述巴氏杀菌步骤中，杀菌温度为72-85℃，杀菌时间为15-30s。
6.根据权利要求1-3任一项所述的牛奶浓缩蛋白粉的制备方法，其特征在于，所述脱脂乳由生牛乳经离心分离脱脂得到，离心温度50-55℃，离心转速5000-10000 rpm。
7.一种牛奶浓缩蛋白粉，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的牛奶浓缩蛋白粉，其特征在于，所述牛奶浓缩蛋白粉中的灰分小于7.5；
所述牛奶浓缩蛋白粉的溶解度为85%以上，贮存150天后，溶解度下降不超过10%。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410311751.9A CN117898332A (zh) | 2024-03-19 | 2024-03-19 | 一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法 |
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| CN202410311751.9A CN117898332A (zh) | 2024-03-19 | 2024-03-19 | 一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117898332A true CN117898332A (zh) | 2024-04-19 |
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| CN202410311751.9A Pending CN117898332A (zh) | 2024-03-19 | 2024-03-19 | 一种牛奶浓缩蛋白粉及其制备方法 |
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| CN (1) | CN117898332A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118058384A (zh) * | 2024-04-22 | 2024-05-24 | 内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司 | 一种高溶解性酪蛋白粉及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63164850A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-08 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 熱湯可塑性乳蛋白質粉末の製造法 |
| JPS63188346A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-03 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 脱カルシウム脱脂乳およびその製造法 |
| CN106666068A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-05-17 | 宁夏塞尚乳业有限公司 | 一种利用膜处理工艺生产的浓缩牛奶蛋白粉及其制备方法 |
-
2024
- 2024-03-19 CN CN202410311751.9A patent/CN117898332A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS63164850A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-08 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 熱湯可塑性乳蛋白質粉末の製造法 |
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| CN106666068A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-05-17 | 宁夏塞尚乳业有限公司 | 一种利用膜处理工艺生产的浓缩牛奶蛋白粉及其制备方法 |
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