CN1784998A - 一种同时生产低钠无糖牛奶和乳糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时生产低钠无糖牛奶和乳糖的方法。它仅采用超滤膜单元和钠滤膜单元两级膜装置连续回流操作，分离原料牛奶或乳清液同时生产低钠、无糖、无碳水化合物牛奶和乳糖；超滤膜将蛋白，脂肪等大分子截流，钠滤膜将乳糖截流，不含乳糖碳水化合物的钠滤滤过液再回流到奶或乳清罐再次将牛奶或乳清液中的乳糖漂洗分离出。能够消除饮用牛奶时人们对牛奶中的乳糖等不适症的发生。

Description

一种同时生产低钠无糖牛奶和乳糖的方法

技术领域

本发明涉及一种同时生产低钠、无糖、牛奶和乳糖的工业制备方法。

背景技术

牛奶中含酪蛋白、乳糖、乳清蛋白、脂肪、钙、磷、钠及钾等等。是一最优秀的来自自然界的营养品。欧美人平均每人每年食用180公斤，即每人每天食用0.5公斤牛奶。这可能是为什么欧美人体格身高普遍比亚洲人高大的原因之一。过去的中国人不太有饮食牛奶及奶制品如奶酪、奶油等习惯，但近十年多，这个现象已有所改变。平均每人每年食用牛奶已增加到约7公斤。但与国际相比，仍有极大的差别。中国人食用牛奶不多，这与相当部分中国人不能消化牛奶中的乳糖有关。乳糖不适症的表现在：饮用牛奶特别是鲜奶中后会出现胃不适，肠胃胀气，拉稀便等等。这是因为中国人种的肠胃中缺乏乳糖消化酶不能消化乳糖之故。为了解决这一问题，目前的做法就是在牛奶中添加乳糖酶将乳糖水解为葡萄糖及半乳糖。这解决了乳糖不适症的问题，但糖的碳水化合物仍然存在于牛奶中，因为只是糖的形式改变，但由糖产生的热量仍然没有改变，使得每克糖产生四大仟卡热量。这对相当一部分的对摄入热量控制的人群(如肥胖症，体重控制者如减胖瘦身)仍不满意。因为这部分人群为了摄入牛奶中蛋白及钙同时，不得不摄入由糖所产生的热量。以一杯鲜奶200克来计算，由糖所产生的热量就是约40大仟卡。还有相当一部分对糖碳水化合物敏感的人群，如糖尿病患者，也不希望牛奶中有糖的碳水化合物从牛奶中分离出的乳糖在工业上有广泛的用途，如医药工业上用作填允剂，乳糖本身及其水解糖可作为食品工业的赋形剂及甜味剂，发酵工业上用乳糖发酵转化为乳酸作为化工原料。乳清水是牛奶制作奶酪或提取酪蛋白之后的液体。其它牛奶的成份，如脂肪，乳清蛋白，酪蛋白肽，乳糖及无机盐仍存在。仍然是一相当优秀的营养物质。体内过多的钠是产生高血压的原因，因此钠的每日摄入量应该控制。尽量食用低钠的食品也是食用健康的潮流。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种从牛奶，乳清水中分离无糖牛奶、乳清蛋白、乳糖或糖的碳水化合物，活性水及降低无糖牛奶中钠含量的工业生产技术。

本发明仅采用超滤膜单元和钠滤膜单元两级膜装置连续回流操作，分离原料牛奶或乳清液同时生产低钠无糖无碳水化合物牛奶和乳糖；超滤膜将蛋白，脂肪等大分子截流，钠滤膜将乳糖截流，不含乳糖碳水化合物的钠滤滤过液再回流到奶或乳清罐再次将牛奶或乳清液中的乳糖漂洗分离出。

其原料牛奶是鲜牛奶或调制奶，原料乳清液为奶酪生产的副产品乳清水及由乳清粉勾兑的乳清水等。原料牛奶或乳清液无须人为调制它们的PH值及离子强度。超滤膜首选的分子截流量为1K-3K道尔顿。在将乳糖从牛奶或乳清液中漂洗分离出来的过程中不须加水或其它物质。当生产的浓缩奶需要稀释浓度时，可加水于浓缩乳糖液中，用钠滤膜处理，将滤过液用于稀释牛奶至需要浓度。钠滤滤过液即是纯天然的生物活性水。

1、此工艺能将乳糖碳水化合物从牛奶及乳清中与牛奶中的其它成份，如脂肪，蛋白分离出来，使残留乳糖量在牛奶及乳清中小于0.2％。

2、在分离乳糖过程中不需加水，完全是利用牛奶及乳清本身所产生的滤出液在膜的操作过程，将乳糖碳水化合物从牛奶及乳清中完全分离开。即用牛奶水或乳渕水将牛奶中或乳清中的乳糖全部提取出来。从而做到以最大限度保留牛奶或乳清的营养成份，口味，风味及口感。

3、与脱脂牛奶，脱脂鲜奶及脱脂奶粉类同，只是从牛奶及乳清提取出一成份，但并没有添加外来物质，因此也可称为脱糖牛奶，脱糖鲜奶，脱糖奶粉，脱糖乳清及脱糖乳清蛋白粉。

4、因为乳糖被纳膜截留，所以纳膜的滤出液中不含乳糖，但仍含有牛奶中的一价离子，如钾，钠，及少量的二价离子，如钙，镁等。还有少量的牛奶中的氨基酸，肽等。这些离子，氨基酸，肽虽然量少，但具有一定的营养作用及改善口味风味的作用。因此用纳滤出水来从牛奶中漂洗乳糖出来，比光用水从牛奶中漂洗出乳糖就更意义。

5、在不加水的情况下，被分离出乳糖后的牛奶在一定程度被浓缩，因为有一部分牛奶的液体分配到浓缩乳糖部分。如果需要稀释牛奶浓度而又尽可能地保持牛奶口味风味，可加水于浓缩乳糖中(图1中的T2罐)，再产生带有离子及微量氨基酸及肽的纳膜滤出液用之于稀释牛奶。

6、在分离过程中，不需添加任何外来物质，如化学物质，水，生物物质(酶，酵母，氨基酸等)。

7、分离过程是物理过程，不是化学或生物过程。

8、分离过程的温度可以在3-36度C范围内，考虑到要在生产过程中尽量减少微生物繁殖污染，低温(3-15度C)操作更可选。

9、牛奶及乳清水的pH值不需改变。

10、牛奶及乳清中脂肪，总含氮蛋白(包括酪蛋白，乳清蛋白，肽，氨基酸)的损失不高于1％。

11、牛奶及乳清中的钠可降低30-50％以下。使其咸味降低。但仍有微咸的口味。

12、由奶脂肪，蛋白所产生的风味，香型，口感不改变。

13、只采用二级膜(超滤膜单元及纳滤膜单元)连续回流操作，就可以同时生产两种产品：第一产品，无糖碳水化合物的牛奶或乳清蛋白；第二产品，乳糖。

14、工艺过程简单，而且完全可以全自动化。

15、超滤膜(分子截止量在1K-10K道尔顿)首先将蛋白，脂肪等大分子截留，而将乳糖，无机盐如钠，钙及水滤出，乳糖和钠的浓度在超滤膜面两端相等。1K-3K的超滤膜应为首选。

16、纳滤膜将超滤膜的滤出液中的乳糖截留，而将其滤出液(其中是无机盐钠及水)回流到牛奶或乳清水中，从而又将其中的乳糖及钠带出牛奶或乳清水。如此反复或连续的操作，就可以将乳糖碳水化合物完全漂洗出来。在这过程中，乳糖碳水化合物又逐渐被浓缩。最后就可得到无糖碳水化合物的牛奶或乳清水和不低于纯度95％的浓缩乳糖液。

17、由于钠可以不受超滤膜及纳膜的分子截留量影响，两种膜对钠离子均没有浓缩作用，但由于由牛奶分出来的一部分液体体积约20％左右作为浓缩乳糖体积，因而就有相当一部分钠离子留后浓缩乳糖液体中。

18、无糖碳水化合物的牛奶或乳清水可以直接液体包装作为鲜奶或奶饮料，也可以输送到喷雾干燥塔干燥成粉。

19、浓缩乳糖可直接干燥成乳糖粉，也可以再结晶以生产更高纯度的乳糖，当然也可以水解生产水解糖浆。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

从图1看到，当阀门V1、V4和V5关闭时，由V10加入牛奶至指定重量后(由重量传感器L1监测)，牛奶经阀门V1，V3被泵(P1)输送到超滤膜单元。此时，部分脱乳糖碳水化合物的牛奶浓缩液经流量计及阀门V9回到牛奶罐T1，而含乳糖的滤出液进入到乳糖罐T2并等至定量时。再经阀门V6被泵(P2)输送到纳滤膜单元。被纳滤膜分离出的浓缩乳糖经阀门V7输回到乳糖罐T2，与此同时，无乳糖的纳膜滤出液经流量计及阀门V8回流到牛奶罐。此过程可数次反复(分批回流)，也可连续反复(续回流)直到牛奶中的乳糖碳水化合物从原来约4.8％的浓度减小到指定值，如0.5，0.2，或0.1％为止。在这种情况下，牛奶中的乳糖碳水化合物都被分离集中到乳糖罐T2(其的浓度由糖度计所监测)。而脱乳糖碳水化合物的牛奶被分离集中到午奶罐T1。最终的两个产品：无乳糖碳水化合物的牛奶经阀门V1及V2到产品包装单元(Pack)。如果是需要生产固体产品，则经阀门V1及V4输送到干燥单元(SP1)干燥成粉剂。而浓缩的乳糖液则经阀门V5被输送到结晶罐C1结晶后干燥成纯度高于99％的乳糖粉。整个过程完全是用牛奶自已本身的液体-水作为携带剂在膜的物理分离作用下，将乳糖及部分的钠从牛奶中提取出来。图1中重量传感器L1、L2、流量计F1、F2及糖度计将信号输入到计算机，再由计算机所设定的程控程序去控制阀门及泵的操作状态，使之生产过程自动化。脱糖乳清及脱糖乳清蛋白粉的生产方法及膜的操作条件与上述脱糖牛奶相同，只是将原料从牛奶改成乳清。

例1：新鲜牛奶10000公斤，其各成份如下：鲜奶10000公斤、总氮蛋3.4％340公斤、脂肪2％200公斤、乳糖4.9％490公斤、钠0.12％12公斤、钙0.1％10公斤。由图1中的泵P1从奶罐T1输送到内装3K道尔顿分子截留量的超滤膜单元。进口料液在超滤膜管道的体积流量为150-190升/分，操作压力为6-12大气压，膜滤液滤出速率为0.3-0.4升/平方米/分。当T2罐收集滤出液3500公斤时，泵P2起动将T2料液输入纳膜单元，进口料液在纳膜管道的体积流量为120-160升/分，操作压力为20-30个大气压，纳膜的滤出液滤出速率平均为0.33升/平方米/分，经F2及V8输回到奶罐T1去继续漂洗出乳糖。计算机程控程序调节超膜滤出液流量与纳膜滤出液流量相等，当检测到奶罐T1中的乳糖浓度降至0.2％时，此时可认为在T1罐的牛奶为无乳糖碳水化合物的牛奶。超滤膜单元停止工作。但纳膜继续工作浓缩在T2罐的乳糖直至其浓度达到19％为止。无乳糖碳水化合物牛奶共7500公斤，其中各成份如下：无乳糖碳水化合物牛奶7500公斤、总氮蛋白4.56％338.4公斤、脂肪2.56％192公斤、乳糖0.17％12.75公斤、钠0.07％5.25公斤、除去乳糖碳水化合物97.3％477.3公斤、除钠56.3％6.75公斤。乳糖浓缩液2500公斤，其中各成份如下：乳糖浓缩液2500公斤、乳糖19％477公斤、总氮蛋臼0.06％1.6公斤、灰份0.8％20公斤、乳糖纯度95.7％。

例2、本例的牛奶量及操作过程与例1相同。不同之处生产无乳糖碳水化合物奶粉及乳糖粉。所以是将奶罐中的无糖奶液继续浓缩从7500公斤到2200公斤，其中的5300公斤的滤出液不再加回乳糖浓缩液罐T2。浓缩的奶液输送到喷雾干燥塔SP干燥成粉。其成份如下：无乳糖碳水化合物奶粉572公斤、总氮蛋白59％338公斤、脂肪33.3％191公斤、乳糖0.78％4.5公斤、含水5％28.6公斤。

Claims (7)

1、一种同时生产低钠无糖牛奶和乳糖的方法，仅采用超滤膜单元和钠滤膜单元两级膜装置连续回流操作，分离原料牛奶或乳清液同时生产低钠、无糖、无碳水化合物牛奶和乳糖；超滤膜将蛋白，脂肪等大分子截流，钠滤膜将乳糖截流，不含乳糖碳水化合物的钠滤滤过液再回流到奶或乳清罐再次将牛奶或乳清液中的乳糖漂洗分离出。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是原料牛奶是鲜牛奶或调制奶，原料乳清液为奶酪生产的副产品乳清水及由乳清粉勾兑的乳清水等。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征是原料牛奶或乳清液无须人为调制它们的PH值及离子强度。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征是超滤膜分子截流量为1K-3K道尔顿。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征是在将乳糖从牛奶或乳清液中漂洗分离出来的过程中不须加水或其它物质。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征是当生产的浓缩奶需要稀释浓度时，可加水于浓缩乳糖液中，用钠滤膜处理，将滤过液用于稀释牛奶至需要浓度。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征是钠滤滤过液即是纯天然的生物活性水。