专利名称：一种低热乳粉的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种低热乳粉的制备方法，属于乳品加工领域。
背景技术：
在生产脱脂乳粉时，脱脂乳在蒸发、浓缩及喷雾干燥前需经过不同温度与时间组合的加热处理，以达到杀菌目的。脱脂乳受热处理程度不同，其乳清蛋白的变性程度就不同。以乳清蛋白氮指数(WPNI)来评价或判定奶粉受热程度或蛋白变性程度，并以此指数的大小将奶粉分为低热奶粉、中热奶粉及高热奶粉。低热乳粉被还原后，复原乳具有几乎与新鲜奶口感相同的质量，适宜于制备各种乳制品。而且由于其乳清蛋白保持了较为原始的状态，当乳粉还原后也可用于干酪生产。但是相对于高热乳粉而言，低热奶粉的保藏稳定性较差。根据美国乳制品学会颁布的《Standardsfor Grades of Dry Milks Including Methodsof Analysis))对低热乳粉理化指标的要求，WPNI大于6. OmgN/g，菌落总数和芽孢总数小于50000CFU/g。在低热乳粉生产中，原料奶只能接受略高于巴氏杀菌强度的加热杀菌处理，这种低强度的杀菌并不能杀死全部细菌，因此在生产低热乳粉的预热器和蒸发浓缩器中会存活大量芽孢杆菌及孢子，另外，牛奶固形物在加工设备内壁易粘附沉积，导致微生物大量繁殖，并将细菌或芽孢带入最终产品中，使微生物指标超标。因此，生产低热乳粉的关键是原料奶的卫生状况及其降低污染菌数的相关技术。低热乳粉的质量问题主要是由于低强度的杀菌所引起的酶活残留、细菌及孢子残留所引起的。Stapelfeldt等(1997)研究考察了低、中、高热处理的乳粉在不同水分活度、 贮藏温度下的贮藏稳定性，发现在45°C并充分接触空气的情况下，中热和高热乳粉相对低热乳粉所受的氧化要小得多。目前由于我国的原料奶质量较差，微生物菌数、体细胞数居高不下，低热乳粉的生产受到严重的原料限制，使我国生产制造的乳粉多为中、高热奶粉， 无法大规模生产低热处理、蛋白变性小及营养损失少的高品质乳粉，几乎全部依赖进口。另外，国内乳粉标准GB-19644 2010中对其菌落总数限量为50000 200000CFU/g，远低于国外标准。自从20世纪90年代陶瓷膜技术发展以来，国外关于错流微滤除菌的技术便得到较大的发展。在许多国家，将巴氏杀菌和微滤除菌相结合生产巴氏杀菌微滤牛奶已实现了工业化生产。微滤作用可以减少细菌总数的99. 3% 99. 99%，其中需氧孢子脱除率达 99. 99. 99%，厌氧孢子脱除率达99. 99.9%。因此，在我国利用微滤技术改善原料乳的品质并制备低热乳粉是有效、可行的选择，但具体如何实施并达到产品理化指标合格的优质低热奶粉的研究目前还没有相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种低热乳粉的制备方法，得到理化指标合格的低热乳粉。本发明提供的低热乳粉的制备方法，包括如下步骤用孔径为0. 8 μ m-1. 4 μ m的无机膜对脱脂乳进行微滤除菌并浓缩后得到微滤乳；将所述微滤乳依次进行真空浓缩和喷雾干燥后即得所述低热乳粉。上述的制备方法中，孔径为0. 8μπι-1. 4μπι的无机膜用来截留菌体和原料乳中的体细胞达到除菌效果。上述的制备方法中，所述无机膜的材质可为氧化锆、三氧化二铝和二氧化钛中至少一种，如陶瓷膜，所述无机膜具有污染低、易消毒、易清洗、使用寿命长等优点。上述的制备方法中，所述脱脂乳的脂肪含量小于0. 15%，具体可为0.1%或 0. 08% ；所述脱脂乳可由原料乳经乳脂分离得到，所述乳脂分离的温度可为40°C _50°C，具体可为45°C或50°C。上述的制备方法中，所述微滤除菌的温度可为10°C -50°c，具体可为50°C。上述的制备方法中，所述微滤除菌的过膜压力可为0.2MPa-lMPa，具体可为 0. 78MPa或0. 775MPa ；所述微滤除菌的错流速率可为lm/s-7m/s，具体可为2. 75m/s_3. 8m/ s、2. 75m/s或3. 8m/s ；可将所述脱脂乳进行微滤除菌后浓缩2_20倍；所述微滤乳的菌落总数和芽孢总数较微滤前(即所述脱脂乳)降低99%-99.99%，一般均小于100(^ "1^;且蛋白质损失较少，含量约为微滤前(即所述脱脂乳)的95-99.9%。上述的制备方法中，所述方法还包括将所述微滤乳进行热处理得到消毒脱脂乳的步骤；所述热处理的温度可为72°C _78°C，具体可为75V ；所述热处理的时间可为 10s-30s，具体可为15s ；所述消毒脱脂乳的菌落总数和芽孢总数较所述微滤乳基础上降低 80% -99%，一般小于200CFU/mL ；当所述原料乳卫生状况较好，排除原料乳中含有轮状病毒、肝炎病毒和脊髓灰质炎等病毒的条件下，可以省略所述热处理步骤。上述的制备方法中，所述真空浓缩的温度可为45°C _75°C，具体可为55°C或65°C; 所述真空浓缩的真空度为-0. 80MPa -0. 98MPa,具体可为_0. 90MPa或-0. 92MPa。上述的制备方法中，所述真空浓缩的浓缩装置可为单效降膜蒸发浓缩器或多效降膜蒸发浓缩器；所述微滤乳经真空浓缩后得到的浓缩乳的干物质质量分数为35% -50%, 具体可为42%或45%。上述的制备方法中，所述喷雾干燥的进口温度可为180°C _200°C，具体可为185°C 或190°C ；所述喷雾干燥的出口温度可为80°C _105°C，具体可为85°C或90°C。本发明上述方法得到的低热乳粉可经再润湿法处理增强其速溶性；本发明提供的方法制备的低热乳粉呈均勻颗粒，密封包装；所得低热乳粉主要成分含量及各项指标如表 1所示表1本发明的方法制备的低热乳粉的主要成分含量及各项指标
项目指标指标测定参考方法水分含量<5.0%GB/T 5413. 8脂肪含量彡 1.25%GB/T 5413.3蛋白含量彡34%GB/T 5413. 1WPNI彡 6.0mgN/gAOAC(1980)13th 16.047复原乳酸度彡 20.0οΤGB 5413.34不溶度指数彡 1.0/mLGB/T 5413.29杂质度d6mg/kgGB/T 5413. 30菌落总数彡50000 CFU/gGB 4789.2芽孢数彡50000 CFU/gGB 4789.2大肠杆菌彡 10CFU/gGB 4789.3平板计数法葡萄球菌彡 10CFU/gGB 4789.10平板计数法沙门氏菌不得检出/250gGB 4789.4 本发明将微滤技术应用于低热乳粉传统制备方法中，可很好地解决我国原料乳质量状况差而无法生产低热乳粉的瓶颈问题。若原料乳中的耐热菌、芽孢在换热器和蒸发浓缩器中数量增长较快时，设备运行一段时间后必须进行彻底的清洗和消毒，才能继续生产而保证产品微生物质量指标不超标，这种间歇式的生产是不经济的。本发明提供的制备方法，对原料乳进行微滤除菌，使其中的耐热菌、芽孢及体细胞几乎完全被截留，可大大延长设备的运行时间，提高了生产效率，降低了生产成本。
具体实施例方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中所用的原料乳可从牛身上直接采集，也可购自北京三元食品股份有限公司；微滤设备购自凯能高科技工程工程(上海)有限公司；真空浓缩设备购自北京奈诺科技有限公司；喷雾干燥设备购自GEA工程技术中国有限公司，热处理设备购自上海沃迪科技有限公司。实施例1、低热乳粉的制备(1)分离将原料乳预热至45°C，进行乳脂分离，得到100L脂肪含量为0. 的脱脂乳；(2)微滤将所得脱脂乳投入微滤设备中并稳定在50°C进行微滤除菌操作，选用中空纤维管式陶瓷膜(主要成分为氧化锆、三氧化二铝或二氧化钛)，孔径为1.4μπι;微滤过程控制过膜压力为0. 775MPa，错流速率控制为2. 75m/s，将脱脂乳浓缩10倍，得到90L 微滤乳，平均渗透通量为11. 92L/(m2 · min)；所得微滤乳菌落总数为320CFU/mL，较原料乳的7. 5X 105CFU/mL降低了 99. 957% ；所得微滤乳的芽孢总数为20CFU/mL，较原料乳的2620CFU/mL 降低了 99. 237% ；(3)低热处理将上述除菌所得的微滤乳进行低热处理(75°C，15s)，得到消毒脱脂乳，其菌落总数和芽孢总数分别为49CFU/mL和41CFU/mL ；(4)真空浓缩将上述所得经低热处理的消毒脱脂乳送入单效降膜蒸发浓缩器中进行浓缩，得到浓缩乳的干物质质量分数为42% ；浓缩过程中控制温度为65°C，真空度为-0. 9MPa ；所得浓缩乳的菌落数和芽孢数分别为1. 6 X 103CFU/mL和1. 55X 103CFU/mL ；(5)喷雾干燥将上述所得的浓缩乳进行喷雾干燥，控制进口温度为185°C，出口温度为85°C，则得到低热乳粉。该乳粉成分含量及各项指标如表2所示表2实施例1制备的低热乳粉的主要成分含量及各项指标
项目指标指标测定参考方法水分含量3.775%GB/T 5413. 8脂肪含量1.01%GB/T 5413.3蛋白含量36.1%GB/T 5413. 1WPNI6.493mgN/gAOAC(1980)13th 16.047复原乳酸度11.8°TGB 5413.34不溶度指数0.1/mLGB/T 5413.29杂质度6mg/kgGB/T 5413. 30菌落数lxl04CFU/gGB 4789.2芽孢数4.7xl03CFU/gGB 4789.2实施例2、低热乳粉的制备(1)分离将原料乳预热至50°C，进行乳脂分离，得到200L脂肪含量为0.08%的脱脂乳；(2)微滤将所得脱脂乳投入微滤设备中并稳定在50°C进行微滤除菌操作，选用中空纤维管式陶瓷膜(主要成分为氧化锆、三氧化二铝或二氧化钛)，孔径为1.4μπι。微滤过程控制过膜压力为0. 78MPa，错流速率控制为3. 8m/s，将脱脂乳浓缩20倍，得到190L微滤乳，平均渗透通量为14. 56L/(m2 -min)；所得微滤乳菌落总数为< 10CFU/mL，较原料乳的 3. OX 104CFU/mL降低了 99. 97%以上；所得微滤乳的芽孢总数为< 10CFU/mL，较原料乳的 5650CFU/mL 降低了 99. 82% 以上；(3)真空浓缩将上述除菌所得的微滤乳不进行低热处理，直接送入单效降膜蒸发浓缩器中进行浓缩，浓缩得到浓缩乳的干物质质量分数为45% ；浓缩过程中控制温度为55°C，真空度为-0. 92MPa;所得浓缩乳的菌落数和芽孢数分别为5. 95X 103CFU/mL和 1. 75X 103CFU/mL ；(4)喷雾干燥将上述所得的浓缩乳进行喷雾干燥，控制进口温度为190°C，出口温度为90°C，则得到低热乳粉；该乳粉成分含量及各项指标如表3所示表3实施例2制备的低热乳粉的主要成分含量及各项指标
权利要求
1.一种低热乳粉的制备方法，包括如下步骤用孔径为0. 8 μ m-1. 4 μ m的无机膜对脱脂乳进行微滤除菌并浓缩后得到微滤乳；将所述微滤乳依次进行真空浓缩和喷雾干燥后即得所述低热乳粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无机膜的材质为氧化锆、三氧化二铝和二氧化钛中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述脱脂乳的脂肪含量小于0.15%； 所述脱脂乳由原料乳经乳脂分离得到，所述乳脂分离的温度为40°C -50°C。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于所述微滤除菌的温度为 IO0C -50"C。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述微滤除菌的过膜压力为 0. 2MPa-lMPa ；所述微滤除菌的错流速率为lm/s-7m/s。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述方法还包括将所述微滤乳进行热处理得到消毒脱脂乳的步骤；所述热处理的温度为72°C -78°C ；所述热处理的时间为 10s-30s。
7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于所述真空浓缩的温度为 450C -750C ；所述真空浓缩的真空度为-0. 80MPa -0. 98MPa。
8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于所述真空浓缩的浓缩装置为单效降膜蒸发浓缩器或多效降膜蒸发浓缩器。
9.根据权利要求1-8中任一所述的方法，其特征在于所述微滤乳经所述真空浓缩后得到的浓缩乳的干物质质量分数为35% -50%。
10.根据权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于所述喷雾干燥的进口温度为 1800C -2000C ；所述喷雾干燥的出口温度为80°C _105°C。
全文摘要
本发明公开了一种低热乳粉的制备方法。所述方法包括如下步骤用孔径为0.8μm-1.4μm的无机膜对脱脂乳进行微滤除菌并浓缩后得到微滤乳；将所述微滤乳依次进行真空浓缩和喷雾干燥后即得所述低热乳粉。本发明提供的制备方法中，原料乳经微滤除菌后，其中的耐热菌和芽孢几乎完全截留，可以大大的延长设备的运行时间，从而提高生产速度，降低生产成本。
文档编号A23C9/16GK102217674SQ201110116530
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者刘鹭, 吕加平, 孔凡丕, 崔文明, 张书文, 李红娟 申请人:中国农业科学院农产品加工研究所