CN118303470A - 包含脂肪球的婴儿配方组合物及其射流混合制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包含脂肪球的婴儿配方组合物及其射流混合制备方法，包括制备水相：水相中干物质含量按重量百分比计为15％‑65％，水相包括至少一种蛋白质；配制油相：油相包括植物油和/或动物油；配制极性脂质：极性脂质按重量计为油相的0.5％‑10％；预混：油相加入至水相中得到预混合的乳液；混合均化：将预混合的乳液经过射流混合器进行剪切混合均化，得到包含脂肪球的组合物，射流混合器的流速梯度为4000m/s‑7000m/s，在射流混合器混合室内添加优弧形挡板，以使物料混合更均匀；脂肪球具有3μm‑5μm的平均粒径。产品具备母乳脂肪球粒径大小、界面组成中包含极性脂质球膜成分的婴儿配方，用于婴幼儿的喂养，使婴幼儿对脂肪的消化吸收更接近于母乳。

Description

包含脂肪球的婴儿配方组合物及其射流混合制备方法

技术领域

本发明属于婴幼儿配方奶粉技术领域，具体涉及一种包含脂肪球的婴儿配方组合物及其射流混合制备方法，具体是应用射流混合器进行均化，制备得到包含脂肪球的，即具备母乳(成熟乳)脂肪球粒径大小、界面组成中包含极性脂质球膜成分的婴儿配方奶粉及液态奶。

背景技术

母乳具有丰富的营养成分，可以供给婴幼儿的生长与发育。WHO建议0-6个月的婴儿应进行母乳喂养，但由于各种因素，许多婴儿无法得到母乳喂养。此时，婴幼儿配方奶粉则成为母乳的最佳替代品，而母乳也作为配方来源的标准，使得配方奶粉中的各类营养素都接近于母乳，从而使婴幼儿健康的成长发育。

母乳中脂肪含量约为3％-5％，可为婴幼儿的生长发育提供40％-55％的能量。乳脂肪在乳液中以脂肪球的形式存在，脂肪球内核为层状排列的非极性脂，主要为甘油三酯，外部被由蛋白质，磷脂、胆固醇等极性物质组成的膜包裹，呈水包油状态。母乳脂肪球粒径大小范围为0.2μm～15μm，平均粒径为4μm～5μm，而乳脂肪球膜的厚度为10nm～20nm，占乳脂肪球质量的2％～6％。乳脂肪球膜中，极性脂质中的磷脂主要为甘油磷脂和鞘磷脂(29.0％～45.5％)。其中甘油磷脂主要为磷脂酰肌醇(0.94％～11.7％)、磷脂酰丝氨酸(3.7％～18.4％)、磷脂酰乙醇胺(10.1％～36.1％)以及磷脂酰胆碱(19.0％～38.12％)。

乳液是一个成分极其复杂的动态系统，其在室温下存放几个小时就会发生脂肪上浮等失稳变化，而高剪切力均质处理会破坏天然的乳脂肪球结构，使得75％-90％的乳脂肪球膜破裂，乳脂肪球的平均粒径降低至1μm左右，其比表面积相对增大，在一定条件下碎片重新聚集，并与酪蛋白胶束、变性乳清蛋白等成为新的膜，吸附在脂肪球内核甘油三酯上，以维持脂肪球的稳定，延长了乳液的货架期。显然，经过均质处理的乳脂肪球膜的结构与组成已发生显著变化。现有的婴幼儿配方奶粉加工过程涉及杀菌、均质、喷雾干燥等工序，尤其是经过均质加工过程后，球膜结构被严重破坏，所得到的脂肪球粒径减小至400m，这些小粒径脂肪球具有很大的表面积且缺乏球膜结构保护，增加了与消化酶的接触，提高了消化速度，从而改变了乳脂的生物利用度。乳脂的这种改变可能与肥胖症有关。现在市面上已有一些添加脂肪球膜材料的婴幼儿配方奶粉，但其结构与母乳脂肪球仍有显著差异，在显微镜下已观察不到乳脂肪球膜结构。

母乳的组成与结构是婴幼儿配方奶粉配方设计与生产过程中所依据的黄金标准，对于母乳脂肪，其乳脂肪球中内核甘油三酯的组成与结构已经得到深入研究，包括甘油三酯中不同位置脂肪酸的分布与组成，随区域、饮食、泌乳期的变化，以及以母乳为标准，利用酯交换法获得人乳脂替代脂等，其中物理混合法和酯交换法或二者相结合的方法所获得的人乳脂替代脂产品已经作为乳品厂生产婴幼儿配方奶粉时油相的配方得以应用。但对于母乳脂肪球的整体结构，包括其粒径大小、电位、微观结构的表观特征等还未做到较好的模拟，母乳脂肪球膜中的极性脂质被认为可促进婴幼儿的大脑发育，增强认知能力。而母乳脂肪球膜的组成、结构及其营养功能，包括磷脂的脂肪酸构成、各种极性脂质的营养功能，以及如何生产出具有完整乳脂肪球结构的婴幼儿配方食品等均有待研究。

CN 111387339 A、CN 111328882 A进行了仿母乳脂肪球结构的大尺寸脂质体制备，CN 110269103 A制备了一种稳定的大粒径乳脂肪球，但该方法制备适合于实验室层面，而不适用于大规模生产。CN 104254255B、CN 105658092 B以及CN 107529808 A等制备了被极性脂质包含的大脂质球的含脂质和蛋白质组分的组合物的方法，即生产出了大粒径乳脂肪球配方奶粉，并进行了相关的临床试验，证明了包含大粒径乳脂肪球配方奶粉生产的可行性与进一步研究的必要性。但其所涉及工艺中所选用的混合方式以及喷雾干燥的雾化器与现有的婴儿配方奶粉工艺存在差异，因此，对于制备含有母乳脂肪球粒径、且被极性脂质包裹的乳脂肪球的婴配粉的工艺仍需进行研究，并继续对所生产的产品进行营养等方面的功能验证。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种包含脂肪球的婴儿配方组合物及其射流混合制备方法，具体是应用射流混合器进行均化，制备得到包含脂肪球的，即具备母乳(成熟乳)脂肪球粒径大小、界面组成中包含极性脂质球膜成分的婴儿配方奶粉及液态奶。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种包含脂肪球的组合物的制备方法，所述组合物为包含脂肪球的婴儿配方，所述制备方法包括以下步骤：

S1、配制水相：所述水相中干物质含量按重量百分比计为15％-65％，所述水相包括至少一种蛋白质；

S2、配制油相：所述油相包括植物油和/或动物油；

S3、配制极性脂质：所述极性脂质按重量计为油相的0.5％-10％；

S4、预混：所述油相下料至水相中得到预混合的乳液；

S5、混合均化：将预混合的乳液经过射流混合器进行剪切混合均化，得到包含脂肪球的组合物，所述射流混合器的流速梯度为4000m/s-7000m/s；

S6、所述包含脂肪球的组合物经杀菌、浓缩及干燥，制备得到奶粉；或者经超高温瞬时灭菌，制备得到液态奶；

所述脂肪球具有母乳脂肪球结构，所述脂肪球具有3μm-5μm的平均粒径。

可选的，在本发明实施例中，所述脂肪球具有3μm-5μm的平均体积粒径和/或2μm-4μm的平均面积粒径。

可选的，在本发明实施例中，所述组合物为包含脂肪球的婴儿成熟乳配方，所述脂肪球的平均体积粒径为3.64μm-4.82μm，平均面积粒径为2.48μm-3.58μm。

可选的，在本发明实施例中，步骤S1中，所述水相中的物料先预热至45℃-65℃，再混合搅拌2min-50min，pH调至6.8-7.2。

可选的，在本发明实施例中，步骤S1中，所述水相包括乳粉水溶液、牛乳其中至少一种；所述水相还包括微量物料，所述微量物料包括水溶性复合维生素、复合矿物质、核苷酸、低聚糖、聚葡萄糖、乳铁蛋白、胆碱、肌醇、牛磺酸、左旋肉碱、叶黄素、乳双歧杆菌、动物双歧杆菌中的一种或多种组合物。

可选的，在本发明实施例中，步骤S2中，所述油相在30℃-60℃，优选40℃-50℃下进行化料备用。

可选的，在本发明实施例中，步骤S2中，所述油相还包括脂肪酸和/或脂溶性维生素，所述脂肪酸类包括二十二碳六烯酸、二十碳四烯酸中的一种或多种组合物；所述脂溶性维生素包括棕榈酸维生素A、醋酸维生素A、β-胡萝卜素、醋酸视黄酯、胆钙化醇、dl-a-醋酸生育酚、植物甲萘醌中的一种或多种组合物。

可选的，在本发明实施例中，步骤S3中，所述极性脂质包括大豆磷脂、葵花磷脂、蛋黄磷脂、酪乳、酪乳粉、黄油乳清以及浓缩乳清蛋白粉中的一种或多种组合物，其中所述浓缩乳清蛋白粉为含有乳脂肪球膜配料成分的浓缩乳清蛋白粉。

可选的，在本发明实施例中，步骤S3中，所述极性脂质与油相共同配制或与水相共同配制：当所述极性脂质为含有显著数量的不溶于油相的其他组分时，所述极性脂质与水相共同配制；否则，所述极性脂质与油相共同配制。

可选的，在本发明实施例中，步骤S4中，所述预混的具体方法为将油相通过管道流入水相中，直至全部流入得到预混合的乳液。

可选的，在本发明实施例中，步骤S5中，所述射流混合器包括顺次连接且同心同轴的混合流体流入室、混合室及混合流体流出室；

所述混合流体流入室包括主流液体入口，次流液体入口，所述主流液体入口从所述混合流体流入室的前端贯穿入内部，且所述主流液体入口的出口端具有喷嘴；所述次流液体入口位于所述混合流体流入室的侧边；

所述混合流体流出室的末端具有混合流体出口。

可选的，在本发明实施例中，所述混合室中具有竖直设立的挡板结构，所述挡板结构包括位于上部的若干第一挡板和位于下部的若干第二挡板，所述第一挡板与第二挡板等距间隔交叉排列；

所述挡板结构包括n个优弧形挡板，所述挡板结构的长度为E，距离混合室入口端的长度为F，其中E＝F＝1/4～1/2L，L为混合室长度，所述挡板结构的高度B＝0.6A～0.8A，其中，A为所述混合室的高度；

相邻所述第一挡板与第二挡板之间的挡板间距C＝2D，其中，D为所述挡板结构的矩形板宽度。

本发明在混合室中设置了一组由等距间隔排列的优弧形挡板组成的挡板结构，当流体经过优弧形挡板组成的挡板结构时，由于挡板结构的阻碍，形成不同程度的涡流，而错位排列的挡板结构可以强化涡流，增加两流体接触面积，进而提高混合效果。

可选的，在本发明实施例中，所述挡板结构上水平设置有若干矩形凹槽，所述矩形凹槽由靠近所述混合室的顶底端起沿径向依次包括第一矩形凹槽、第二矩形凹槽及第三矩形凹槽，所述第一矩形凹槽、第二矩形凹槽及第三矩形凹槽之间的间距逐次减小。

在本发明中，若干个矩形凹槽进一步对流体产生纵向的阻力，延缓停留时间，在流量较小的上部设置的第一矩形凹槽间距最大故数量最少，中间的第二矩形凹槽的间距逐渐减小而数量逐渐增多，而最下端流速和流量最大的部分，则是最密集的第三矩形凹槽，间距最小而数量最多，能产生更大的物理阻隔障碍，强化涡流，起到更好的减速混合作用。

可选的，在本发明实施例中，所述矩形凹槽的深度为0.05～0.4D，其中，D为所述挡板结构的厚度。即使在挡板的两面都设置矩形凹槽，也能保证其半镂空的状态，保持矩形凹槽的稳定性和不穿透性。

可选的，在本发明实施例中，所述矩形凹槽的高度h＝0.02A～0.2A，其中，A为所述混合室的高度。

可选的，在本发明实施例中，所述第一矩形凹槽的高度H₁为第一挡板高出相邻第二挡板的高度，即H₁＝A-B，所述第二矩形凹槽的高度为H₂，所述第三矩形凹槽的高度H₃＝0.05～0.2B。

可选的，在本发明实施例中，相邻所述第一矩形凹槽之间的通道间隔Δh₁＝1.2～2h，相邻所述第二矩形凹槽之间的通道间隔Δh₂＝0.8～1.2h，相邻所述第三矩形凹槽之间的通道间隔Δh₃＝0.2～0.8h。

可选的，在本发明实施例中，所述次流液体入口位于所述混合流体流入室的中间段，所述喷嘴靠近所述混合流体流入室的末端。

可选的，在本发明实施例中，所述制备方法还包括杀菌、浓缩及干燥，制备得到奶粉。

可选的，在本发明实施例中，所述杀菌的条件为75℃-88℃、16s-30s，优选为80℃-85℃、15s-20s，更优选为85℃、15s。

可选的，在本发明实施例中，所述浓缩采用双效或多效真空蒸发浓缩，浓缩温度为60℃-95℃，优选为65℃-90℃，更优选为88℃。

可选的，在本发明实施例中，所述干燥采用压力式雾化器进行喷雾干燥，将浓缩后的混合乳液送入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，喷雾压力为10MPa-17MPa，进风温度为165℃-190℃，排风温度为65℃-85℃。

可选的，在本发明实施例中，所述制备方法还包括超高温瞬时灭菌，制备得到液态奶。

进一步可选的，在本发明实施例中，所述超高温瞬时灭菌为在120℃-135℃下经5s-10s灭菌处理。

另一方面，本发明还提供了由上述任意实施例方法制备的包含脂肪球的组合物。

可选的，在本发明实施例中，所述组合物的形态为奶粉或液态奶，所述组合物中的脂肪球的粒径满足：

所述组合物的形态为液态奶时，按脂肪体积计，至少65.7％的脂肪球的粒径范围在2.11μm-6.65μm，或

所述组合物的形态为奶粉时，按脂肪体积计，至少70.2％的脂肪球的粒径范围在1.45μm-9.01μm。

技术效果：本发明提供的包含脂肪球的婴儿配方组合物及其制备方法，与现有技术相比，具有以下优势：

(1)、本发明所制备的包含脂肪球的组合物实则为大粒径婴儿配方奶粉或液态奶，采用乳品厂常用设备，包括混合器和喷雾干燥器等，在已有设备上进行工艺流程的优化。另外采用射流混合器代替常规的均质器，减少均质过程中剪切力对原料结构的破坏，通过在射流混合器中的混合室中添加挡板(矩形)以使得物料混合更加均匀，从而得到与母乳(成熟乳)脂肪球粒径大小相似的婴儿配方奶粉或液态奶；

(2)、本发明对所制备的婴儿配方液态奶以及婴幼儿配方奶粉复原乳进行粒径、表面电势的测定，并对其进行微观结构的观察，发现其粒径分布、表观电势与母乳脂肪球相似，微观结构中乳脂肪球膜部分清晰可见。这种所制得的与母乳脂肪球结构相似的婴儿配方奶粉及液态奶将对婴幼儿的消化吸收起一定作用，在消化速率和消化程度上与母乳更加接近，从而对婴幼儿的生长发育起到正向引导作用。

附图说明

图1为本发明实施例中包含脂肪球的组合物的制备流程图；

图2为本发明方法实施例中包含脂肪球的组合物的粒径分布图。

图3为本发明实施例中混合乳液液态奶中脂肪球的微观结构图，其中，(a)为婴儿配方奶粉，(b)为婴儿配方液态奶，(c)为婴儿配方奶粉(市售)，(d)为婴儿配方液态奶(市售)。

图4为本发明实施例中射流混合器及其混合室内挡板结构的示意图，(a)为射流混合器的主要结构示意图，(b)为混合室内挡板结构的示意图，(c)为挡板结构的矩形凹槽的结构示意图，(c)为矩形凹槽的局部示意图。

图5为本发明实施例中混合乳液液态奶的表观电势图。其中，从左至右依次是：母乳、实施例1制备的婴儿配方奶粉、实施例2制备的婴儿配方液态奶。

其中，图4中各附图标记的释义如下：

1-主流液体入口，2-次流液体入口，3-喷嘴，4-混合室，401-挡板结构，421-第一矩形凹槽，422-第二矩形凹槽，423第三矩形凹槽，5-混合流体出口。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

本发明提供一种包含脂肪球的组合物的制备方法，组合物为包含脂肪球的婴儿配方，制备方法包括以下步骤：

S1、配制水相：

水相中干物质含量按重量百分比计为15％-65％，优选20％-50％，更优选25％-40％，在其中一种示例中，干物质含量选为26.1％；水相中干物质含量是指，在配制水相物料时，固形物的含量占水与固形物总含量的重量比。

水相包括至少一种蛋白质。水相由大宗物料构成，大宗物料包括：水、生牛乳、脱脂乳、全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清蛋白粉、脱盐乳清粉、乳清蛋白水解物、酪蛋白、酪蛋白水解物、酪蛋白磷酸肽、大豆蛋白、大豆分离蛋白、乳糖等。水相是由这些大宗物料中的一种或多种组合物形成的乳粉水溶液、牛乳其中至少一种，在一些实施例中水相可以是液态的生牛乳或脱脂乳。在其他一些实施例中水相可以是水与其他含蛋白的乳粉溶解后的乳粉水溶液，此时，水：干物质按重量计为9：1-1：1，优选8：2-6：4，在一种示例中为64.9：26，也就是2.5倍左右的比例，能较好地模拟天然乳的成分比例，同时实现较好的溶解效果。在其他一些实施例中水相还可以是由生牛乳、乳蛋白水溶液混合构成的。

此外，在一些实施例中，水相还包括微量物料，微量物料包括：水溶性复合维生素(D-生物素、D-泛酸钙、泛酸、氯化胆碱、氰钴胺、叶酸、烟酸、烟酸胺、盐酸吡哆醇、核黄素、盐酸硫胺素、肌醇、L-抗坏血酸、L-抗坏血酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯等中的一种或多种组合物)、复合矿物质(碳酸钙、磷酸氢钙、硫酸铜、硫酸亚铁、氧化镁、硫酸锰、氯化钾、柠檬酸钾、柠檬酸钠、碘化钠、亚硒酸钠、磷酸三钙、硫酸锌、硒酸钠、磷酸氢二钠、氯化镁、柠檬酸钙、碘化钾、磷酸氢镁、氯化钙、氯化钠、碳酸钙、硫酸镁、葡萄糖酸亚铁、葡萄糖酸铜、焦磷酸铁、碘酸钾等中的一种或多种组合物)、核苷酸(5’-单磷酸腺苷、5’-鸟苷酸二钠、5’-尿苷酸二钠、5’-肌苷酸二钠、5’-胞苷酸二钠、5’-单磷酸胞苷来源的一种或多种组合物)、低聚糖(低聚果糖、低聚半乳糖等)、聚葡萄糖、乳铁蛋白、胆碱、肌醇、牛磺酸、左旋肉碱、叶黄素、乳双歧杆菌、动物双歧杆菌等中的一种或多种组合物。

将以上大宗物料和微量物料充分混合得到水相物料。

水相物料先预热至45℃-65℃后，在一种示例中优选为50℃-60℃入配料缸，再混合搅拌2min-50min，混合好后将pH调至6.8-7.2，备用。

S2、配制油相：

油相物料含量按重量百分比计为10％-50％，优选20％-40％，在一个示例中可选为27.5％％，此处的油相物料含量是指：在经干燥后的干粉中脂质部分的重量比。油相配料包括：

a.植物油类，包括：玉米油、棕榈油、棕榈仁油、亚麻籽油、亚麻仁油、菜籽油、低芥酸菜籽油、橄榄油、椰子油、大豆油、葵花籽油等中的一种或多种组合物；

b.动物油类，包括：奶油、无水奶油、黄油等中的一种或多种组合物；

此外，在一些实施例中，油相还包括：

c.脂肪酸，包括：二十二碳六烯酸(DHA)、二十碳四烯酸(ARA)中的一种或多种组合物；

d.脂溶性维生素，包括：棕榈酸维生素A、醋酸维生素A、β-胡萝卜素、醋酸视黄酯、胆钙化醇、dl-a-醋酸生育酚、植物甲萘醌中的一种或多种组合物。

油相的配置方法为：油相配料在30℃-60℃，优选40-50℃下进行化料备用。

S3、配制极性脂质：

极性脂质含量按重量计为油相的0.5％-10％，优选1％-8％，在一个示例中可选为1.8％，此处的极性脂质含量是指：在经干燥后的干粉中极性脂质部分的重量比。极性脂质包括大豆磷脂、葵花磷脂、蛋黄磷脂、酪乳、酪乳粉、黄油乳清以及浓缩乳清蛋白粉中的一种或多种组合物，其中浓缩乳清蛋白粉为含有乳脂肪球膜配料成分的浓缩乳清蛋白粉，可选为自制的，也可以采用市售来源的如来自Corman的BAEF、SM2、SM3和SM4粉，来自Glanbia的Salibra，来自Aria的MFGM-10、PL-20，以及来自Fonterra的BPC50、BPC60、G600、PC700等中的一种或多种组合物。

极性脂质的混合方式为：极性脂质根据其种类进行混合，若脂质纯度相对较高，即不含有显著数量的其他组分，如大豆磷脂，则优选与油相共同配制；若脂质纯度相对较低，即含有显著数量的不溶于油相的其他组分，如酪乳粉，则优选与水相共同配制。

S4、预混：

预混即油相加入至水相中得到预混合的乳液，预混的具体方法可以为将油相通过管道流入水相的配料缸中，直至全部流入得到预混合的乳液。

S5、混合均化：

将预混合的乳液经过射流混合器进行剪切混合均化，得到混合乳液，该混合乳液即为包含脂肪球的组合物。

在本申请实施例中所涉及的混合设备为射流混合器，也称作液体射流混合器，如图4所示，射流混合器包括顺次连接且同心同轴的混合流体流入室、混合室4及混合流体流出室；混合流体流入室包括主流液体入口1、次流液体入口2，主流液体入口1从混合流体流入室的前端贯穿入内部，且主流液体入口1的出口端具有喷嘴3；次流液体入口2位于混合流体流入室的侧边；在一种示例中，次流液体入口2位于混合流体流入室的中间段，喷嘴3靠近混合流体流入室的末端。射流混合器的原理是通过混合流体流入室的主流液体入口1、次流液体入口2高速吸入物料流体，形成负压，释放大量的能量造成混合室4内的混合效应，使流体在混合室4内进行混合；最后经混合流体流出室末端的混合流体出口5流出，通过射流混合器可以实现对物料的低剪切力型的剪切粉碎，尽量保持物料组分的大粒径特征，从而可以制备不同粒径大小的物料乳液。

在一种示例中，对射流混合器进行改进，如图4(a)所示，在混合室4中添加竖直设立的挡板结构401，如图4(b)所示，所述挡板是一组由等距间隔排列的矩形板组成的挡板结构，挡板结构包括位于上部的若干第一挡板和位于下部的若干第二挡板，第一挡板与第二挡板等距间隔交叉排列。挡板结构包括n个优弧型挡板，通常n＝2～8，挡板结构总的长度为E，距离混合室4入口端的长度为F，其中E＝F＝1/4～1/2L，混合室总长度为L，矩形板高为B，宽为D，挡板结构的高度B＝0.6A～0.8A，其中，A为所述混合室的高度，相邻所述第一挡板与第二挡板之间的挡板间距C＝2D。当流体经过优弧形挡板结构时，由于挡板结构的阻碍，形成不同程度的涡流，而错位排列的挡板可以强化涡流，增加两流体接触面积，进而提高混合效果。在本发明的下述实施例中，混合室4内共有n＝4个优弧形挡板，E＝F＝1/3L，混合室4被均分为前、中、后三个部分，中间部分安装4个优弧形挡板。

在一种示例中，如图4(c)所示，挡板结构401上水平设置有若干矩形凹槽，所述矩形凹槽由靠近混合室4的顶底端起沿径向(即第一挡板结构从上至下或第二档板结构从下至上)依次包括第一矩形凹槽421、第二矩形凹槽422及第三矩形凹槽423，所述第一矩形凹槽421、第二矩形凹槽422及第三矩形凹槽423之间的间距Δh₁、Δh₂、Δh₃逐次减小。矩形凹槽进一步对流体产生纵向的阻力，延缓停留时间，在流量较小的上部设置的第一矩形凹槽最少，中间的第二矩形凹槽逐渐增多，而最下端流速和流量最大的部分，则是最密集的第三矩形凹槽，能产生更大的物理阻隔障碍，强化涡流，起到更好的减速混合作用。

在一种示例中，所述矩形凹槽的深度为0.05～0.4D，高度h＝0.02A～0.2A，在本发明实施例中，所述矩形凹槽的深度为0.1D，高度h＝0.05A。

在一种示例中，如图4(d)所示，第一矩形凹槽的高度H₁为第一挡板高出相邻第二挡板的高度，即H₁＝A-B，第二矩形凹槽的高度为H₂，第三矩形凹槽的高度H₃＝0.05～0.2B。在本发明实施例中，第三矩形凹槽的高度H₃＝0.05B，首先，根据第一挡板与相邻第二挡板的高度差，得到第一矩形凹槽的高度H₁，再根据实际需求选定或调整第三矩形凹槽的高度H₃，最后剩余的中间部分的高度则记为第二矩形凹槽的高度H₂。

在一种示例中，矩形凹槽相邻所述第一矩形凹槽之间的通道间隔Δh₁＝1.2～2h，相邻所述第二矩形凹槽之间的通道间隔Δh₂＝0.8～1.2h，相邻所述第三矩形凹槽之间的通道间隔Ah₃＝0.2～0.8h。在本发明实施例中，相邻第一矩形凹槽之间的通道间隔Ah₁＝1.5h，相邻第二矩形凹槽之间的通道间隔Δh₂＝1h，相邻第三矩形凹槽之间的通道间隔Δh₃＝0.5h。

在获得混合乳液后，再经杀菌获得成品，在现有的乳制品生产工艺的基础上，所获得的产品形态大致可分为两种：液态奶和奶粉。下面分别对两种方式进行说明：

S61、制备液态奶：

混合乳液通过超高温瞬时灭菌制备得到液态奶，具体为在120℃-135℃下经5s-10s灭菌处理。

S62、制备奶粉：

混合乳液通过杀菌、浓缩及干燥，制备得到奶粉。

杀菌的条件为75℃-88℃、16s-30s，优选为80℃-85℃、15s-20s，在一个示例中可选为85℃、15s。

浓缩采用双效或多效真空蒸发浓缩，浓缩温度为60℃-95℃，优选为65℃-90℃，在一个示例中可选为88℃。

干燥采用压力式雾化器进行喷雾干燥，采用压力式雾化器，将浓缩后的混合乳液送入喷雾干燥塔进行喷雾干燥，喷雾压力为10MPa-17MPa，进风温度为165℃-190℃，排风温度为65℃-85℃，得到婴儿配方奶粉。

需要说明的是，对于微量物料中如低聚果糖、左旋肉碱、核苷酸、乳铁蛋白、DHA、ARA等原料，若其本身以干粉形式存在，则在进行预混后，与喷雾干燥所得婴儿配方奶粉在干混机中混匀。

至此，包含脂肪球的组合物的产品制备完成，获得的脂肪球具有母乳脂肪球结构。

为了更直观地体现本发明上述实施例的具体技术方案及其对应的技术效果，以下选用具体的实施例，对利用射流混合器进行均化，制备得到包含脂肪球的，即具备母乳(初乳或成熟乳)脂肪球粒径大小、界面组成中包含极性脂质球膜成分的婴儿配方奶粉及液态奶的每个方法进行详细说明。但需要说的是，虽然以下描述了本发明的部分具体实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。

实施例1射流混合器均化，制备包含母乳脂肪球结构的婴儿配方奶粉

本实施例是为了提供一种利用射流混合器进行均化，制备包含母乳(成熟乳)脂肪球结构的婴儿配方奶粉的方法，具体包括以下步骤：

原料：使用脱脂乳粉和富含乳清蛋白的脱盐乳清粉、富含极性磷脂的浓缩乳清蛋白粉和大豆磷脂、植物油混合物、乳糖和低聚糖以及其他微量物料，如复合维生素、复合矿物质等添加适量，其中，浓缩乳清蛋白粉和大豆磷脂组合物的量为植物油混合物含量(按重量计)的1.8％。

S1、制备水相和极性脂质：将脱脂乳粉、乳清蛋白粉、乳糖等大宗物料与60℃的水在混料缸I中进行充分混合剪切，得到大宗水相物料，同时将浓缩乳清蛋白粉(包含极性脂质)、低聚果糖、复合维生素以及复合矿物质等微量物料与60℃的水在混料缸II中进行充分混合剪切，得到微量水相物料。然后将混料缸II中物料添加到混料缸I中，再次进行充分混合剪切，得到水相。本实施例中，水相中干物质含量按重量百分比计为26.1％。

S2、制备油相和极性脂质：将植物油混合物在40℃下进行化料，并与大豆磷脂(包含极性脂质)相混合得到油相。

S3、预混：将油相添加到混料缸I中进行物理预混合得到预混合乳液。

S4、混合匀化：将预混合乳液经过射流混合器(型号：SN-I型文丘里喷射器)进行剪切混合，首先吸入主流液体，其通过喷嘴形成的射流速度为6000m/s，同时产生的负压来吸入并喷射次流液体，也是低压流体，压力可低于10bar，二者在混合室内混合，其中混合室内设置矩形挡板，得到混合乳液。

S5、对所得到的混合乳液进行杀菌，杀菌温度为85℃，杀菌时间为15s。

S6、对杀菌后乳液进行多效真空浓缩，浓缩温度为88℃。

S7、对浓缩后乳液进行喷雾干燥，选用压力式雾化器，喷雾压力为10MPa，进风温度为170℃，排风温度为75℃，得到婴儿配方奶粉。

制备所得的终产品为粉末状的婴儿配方奶粉，产品中约含有280.1kJ/100mL的能量，其中蛋白质121g/kg、脂肪275g/kg、乳糖和低聚糖共547g/kg。

将所得产品用水复溶，复原乳中脂肪球的粒径应用S3500(Microtrac，USA)进行检测。图2中喷雾干燥所得的奶粉复原乳的数据结果示出了本实施例所得的脂肪球的粒径分布图，检测结果为：平均体积粒径4.70±0.14μm，平均面积粒径为2.83±0.65μm，按脂肪体积计约有至少70.2％(70.2％-89.2％)的脂肪球的粒径范围在1.45±0.68μm-9.01±1.29μm。此结果接近母乳(成熟乳)脂肪球粒径的检测结果。图3(a)示出了本实施例所得的脂肪球的微观结构，由图可知产品中所添加的极性脂质良好的将油相包裹，形成极性脂质膜层，与母乳脂肪球结构相似。图5示出了本实施例所得的乳液的表观电势图，表观电势是表征乳液稳定性大小的方式之一，结果表明乳粉复原后乳液的表观电势(绝对值)(左起第二个)较母乳(成熟乳)(左起第一个)更高，但又与其接近，说明制备的产品的稳定性与母乳(成熟乳)得到了较好的模拟。

实施例2射流混合器均化，制备包含母乳脂肪球结构的婴儿配方液态奶

本实施例是为了提供一种利用射流混合器混合器进行均化，制备包含母乳脂肪球结构的婴儿配方液态奶的方法，具体步骤同实施例1，区别在于在步骤S4得到混合乳液后，经过超高温瞬时灭菌(UHT)，135℃、10s后得婴儿配方液态奶。

本实施例经UHT处理获得的包含母乳初乳脂肪球结构的液态奶，获得了与实施例1相近的产品，液态奶中脂肪球的粒径应用S3500(Microtrac，USA)进行检测。图2中液态奶示出了本实施例所得的脂肪球的粒径分布图，检测结果为：平均体积粒径4.09±0.64μm，平均面积粒径为3.32±0.37μm，按脂肪体积计约有至少65.7％(65.7％-70.2％)的脂肪球的粒径范围在2.11±0.19μm-6.65±1.24μm。此结果接近母乳脂肪球粒径的检测结果。图3(b)示出了本实施例所得的脂肪球的微观结构，由图可知产品中所添加的极性脂质良好的将油相包裹，形成极性脂质膜层，与母乳脂肪球结构相似。图4示出了本实施例所得的乳液的表观电势图，表观电势是表征乳液稳定性大小的方式之一，结果表明本实施例制备的液态奶的表观电势(绝对值)(左起第三个)较母乳(成熟乳)(左起第一个)更高，但又与其接近，说明制备的产品的稳定性与母乳(成熟乳)得到了较好的模拟。

对比例

采用市售婴儿配方奶粉和婴儿配方液态奶。

图3(c)、图3(d)示出了婴儿配方奶粉(市售)和婴儿配方液态奶(市售)的脂肪球的微观结构。

实施例、对比例的结果对比及分析

表1对实施例1-2中所涉及的粒径范围以及实验室所测得的母乳成熟乳、市售婴儿配方奶粉和婴儿配方液态奶的相关粒径数据进行整合：

表1天然及加工乳中乳脂肪球的粒径大小与分布统计

从表1可以看出，市售产品中的平均体积粒径能够达到2μm左右，但平均面积粒径在200nm以下，产品不均一，且表面积增大，从分布上看，粒径范围向小粒径(即纳米级)偏移，其粒径大小和范围远远不及母乳中的脂肪球粒径。相较于市售产品，实施例1、2所得的产品，更加接近母乳(成熟乳)的脂肪球粒径水平，且粒径分布、表观电势和微观结构等特征，也更接近于母乳(成熟乳)的表观。说明，实施例1、2使用的射流混合器进行剪切混合，通过在混合室内添加错位矩形挡板可使得物料混合的更加均匀，并使得粒径得到了充分的提高，说明射流混合器替代均质设备，能大大减小由于均质机工作的原理而对物料结构带来的破坏，保留脂肪球的结构，使之更加接近母乳的天然结构，同时保留相对完整的营养价值和产品稳定性。

综上所述，本申请实施例所获得的包含脂肪球的组合物，其产品中，脂肪球具有3μm-5μm的平均体积粒径和/或1μm-5μm的平均面积粒径。具体的，脂肪球的平均体积粒径为4.09μm-4.70μm，平均面积粒径为2.83μm-3.32μm。

此外，组合物的形态为奶粉或液态奶，组合物中的脂肪球的粒径还满足：组合物的形态为液态奶时，按脂肪体积计，婴儿配方有至少65.7％的脂肪球的粒径为2.11μm-6.65μm；或组合物的形态为奶粉时，按脂肪体积计，婴儿配方有至少70.2％的脂肪球的粒径为1.45μm-9.01μm。可见，本申请实施例所获得产品既保持了完整的营养价值和产品稳定性，又尽可能地保留了脂肪球的结构，使之更加接近母乳的天然结构。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，所述组合物为包含脂肪球的婴儿配方，所述制备方法包括以下步骤：

S1、配制水相：所述水相中干物质含量按重量百分比计为15％-65％，所述水相包括至少一种蛋白质；

S2、配制油相：所述油相包括植物油和/或动物油；

S3、配制极性脂质：所述极性脂质按重量计为油相的0.5％-10％；

S4、预混：所述油相下料至水相中得到预混合的乳液；

S5、混合均化：将预混合的乳液经过射流混合器进行剪切混合均化，得到包含脂肪球的组合物，所述射流混合器的流速梯度为4000m/s-7000m/s；

S6、所述包含脂肪球的组合物经杀菌、浓缩及干燥，制备得到奶粉；或者经超高温瞬时灭菌，制备得到液态奶；

所述脂肪球具有母乳脂肪球结构，所述脂肪球具有3μm-5μm的平均粒径。

2.根据权利要求1所述的包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，所述组合物为包含脂肪球的婴儿成熟乳配方，所述脂肪球具有3μm-5μm的平均体积粒径和/或2μm-4μm的平均面积粒径。

3.根据权利要求1所述的包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述水相中的物料先预热至45℃-65℃，再混合搅拌2min-50min，pH调至6.8-7.2；

所述水相包括乳粉水溶液、乳蛋白水溶液、牛乳其中至少一种；所述水相还包括微量物料，所述微量物料包括水溶性复合维生素、复合矿物质、核苷酸、低聚糖、聚葡萄糖、乳铁蛋白、胆碱、肌醇、牛磺酸、左旋肉碱、叶黄素、乳双歧杆菌、动物双歧杆菌中的一种或多种组合物。

4.根据权利要求1所述的包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述油相在30℃-60℃，优选40℃-50℃下进行化料备用；

所述油相还包括脂肪酸和/或脂溶性维生素，所述脂肪酸类包括二十二碳六烯酸、二十碳四烯酸中的一种或多种组合物；所述脂溶性维生素包括棕榈酸维生素A、醋酸维生素A、β-胡萝卜素、醋酸视黄酯、胆钙化醇、dl-a-醋酸生育酚、植物甲萘醌中的一种或多种组合物。

5.根据权利要求1所述的包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述极性脂质包括大豆磷脂、葵花磷脂、蛋黄磷脂、酪乳、酪乳粉、黄油乳清以及浓缩乳清蛋白粉中的一种或多种组合物，其中所述浓缩乳清蛋白粉为含有乳脂肪球膜配料成分的浓缩乳清蛋白粉。

所述极性脂质与油相共同配制或与水相共同配制：当所述极性脂质为含有显著数量的不溶于油相的其他组分时，所述极性脂质与水相共同配制；否则，所述极性脂质与油相共同配制。

6.根据权利要求1所述的包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述预混的具体方法为将油相通过管道下料至水相中，直至全部流入得到预混合的乳液。

7.根据权利要求1所述的包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述射流混合器包括顺次连接且同心同轴的混合流体流入室、混合室(4)及混合流体流出室；

所述混合流体流入室包括主流液体入口(1)、次流液体入口(2)，所述主流液体入口(1)从所述混合流体流入室的前端贯穿入内部，且所述主流液体入口(1)的出口端具有喷嘴(3)；所述次流液体入口(2)位于所述混合流体流入室的侧边；

所述混合流体流出室的末端具有混合流体出口(5)；

所述混合室(4)中具有竖直设立的挡板结构(401)，所述挡板结构(401)包括位于上部的若干第一挡板和位于下部的若干第二挡板，所述第一挡板与第二挡板等距间隔交叉排列；

所述挡板结构(401)包括n个优弧型挡板，所述挡板结构(401)的长度为E，距离混合室(4)入口端的长度为F，其中E＝F＝1/2～3/4L，L为混合室长度，所述挡板结构(401)的高度B＝0.6A～0.8A，其中，A为所述混合室(4)的高度；

相邻所述第一挡板与第二挡板之间的挡板间距C＝2D，其中，D为所述挡板结构(401)的矩形板宽度。

8.根据权利要求10所述的包含脂肪球的组合物的制备方法，其特征在于，所述次流液体入口(2)位于所述混合流体流入室的中间段，所述喷嘴(3)靠近所述混合流体流入室的末端；

所述挡板结构(401)上水平设置有若干矩形凹槽，所述矩形凹槽由靠近所述混合室(4)的顶底端起沿径向依次包括第一矩形凹槽(421)、第二矩形凹槽(422)及第三矩形凹槽(423)，所述第一矩形凹槽(421)、第二矩形凹槽(422)及第三矩形凹槽(423)之间的间距逐次减小。

9.根据权利要求1-8所述方法制备的包含脂肪球的组合物。

10.根据权利要求9所述的包含脂肪球的组合物，其特征在于，所述组合物的形态为奶粉或液态奶，所述组合物中的脂肪球的粒径满足：

所述组合物的形态为液态奶时，按脂肪体积计，至少65.7％的脂肪球的粒径范围在2.11μm-6.65μm，或

所述组合物的形态为奶粉时，按脂肪体积计，至少70.2％的脂肪球的粒径范围在1.45μm-9.01μm。