專利名稱：一種低熱乳粉的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低熱乳粉的制備方法，屬于乳品加工領域。
背景技術：
在生產(chǎn)脫脂乳粉時，脫脂乳在蒸發(fā)、濃縮及噴霧干燥前需經(jīng)過不同溫度與時間組合的加熱處理，以達到殺菌目的。脫脂乳受熱處理程度不同，其乳清蛋白的變性程度就不同。以乳清蛋白氮指數(shù)(WPNI)來評價或判定奶粉受熱程度或蛋白變性程度，并以此指數(shù)的大小將奶粉分為低熱奶粉、中熱奶粉及高熱奶粉。低熱乳粉被還原后，復原乳具有幾乎與新鮮奶口感相同的質(zhì)量，適宜于制備各種乳制品。而且由于其乳清蛋白保持了較為原始的狀態(tài)，當乳粉還原后也可用于干酪生產(chǎn)。但是相對于高熱乳粉而言，低熱奶粉的保藏穩(wěn)定性較差。根據(jù)美國乳制品學會頒布的《Standardsfor Grades of Dry Milks Including Methodsof Analysis))對低熱乳粉理化指標的要求，WPNI大于6. OmgN/g，菌落總數(shù)和芽孢總數(shù)小于50000CFU/g。在低熱乳粉生產(chǎn)中，原料奶只能接受略高于巴氏殺菌強度的加熱殺菌處理，這種低強度的殺菌并不能殺死全部細菌，因此在生產(chǎn)低熱乳粉的預熱器和蒸發(fā)濃縮器中會存活大量芽孢桿菌及孢子，另外，牛奶固形物在加工設備內(nèi)壁易粘附沉積，導致微生物大量繁殖，并將細菌或芽孢帶入最終產(chǎn)品中，使微生物指標超標。因此，生產(chǎn)低熱乳粉的關鍵是原料奶的衛(wèi)生狀況及其降低污染菌數(shù)的相關技術。低熱乳粉的質(zhì)量問題主要是由于低強度的殺菌所引起的酶活殘留、細菌及孢子殘留所引起的。Stapelfeldt等(1997)研究考察了低、中、高熱處理的乳粉在不同水分活度、 貯藏溫度下的貯藏穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)在45°C并充分接觸空氣的情況下，中熱和高熱乳粉相對低熱乳粉所受的氧化要小得多。目前由于我國的原料奶質(zhì)量較差，微生物菌數(shù)、體細胞數(shù)居高不下，低熱乳粉的生產(chǎn)受到嚴重的原料限制，使我國生產(chǎn)制造的乳粉多為中、高熱奶粉， 無法大規(guī)模生產(chǎn)低熱處理、蛋白變性小及營養(yǎng)損失少的高品質(zhì)乳粉，幾乎全部依賴進口。另外，國內(nèi)乳粉標準GB-19644 2010中對其菌落總數(shù)限量為50000 200000CFU/g，遠低于國外標準。自從20世紀90年代陶瓷膜技術發(fā)展以來，國外關于錯流微濾除菌的技術便得到較大的發(fā)展。在許多國家，將巴氏殺菌和微濾除菌相結合生產(chǎn)巴氏殺菌微濾牛奶已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。微濾作用可以減少細菌總數(shù)的99. 3% 99. 99%，其中需氧孢子脫除率達 99. 99. 99%，厭氧孢子脫除率達99. 99.9%。因此，在我國利用微濾技術改善原料乳的品質(zhì)并制備低熱乳粉是有效、可行的選擇，但具體如何實施并達到產(chǎn)品理化指標合格的優(yōu)質(zhì)低熱奶粉的研究目前還沒有相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低熱乳粉的制備方法，得到理化指標合格的低熱乳粉。本發(fā)明提供的低熱乳粉的制備方法，包括如下步驟用孔徑為0. 8 μ m-1. 4 μ m的無機膜對脫脂乳進行微濾除菌并濃縮后得到微濾乳；將所述微濾乳依次進行真空濃縮和噴霧干燥后即得所述低熱乳粉。上述的制備方法中，孔徑為0. 8μπι-1. 4μπι的無機膜用來截留菌體和原料乳中的體細胞達到除菌效果。上述的制備方法中，所述無機膜的材質(zhì)可為氧化鋯、三氧化二鋁和二氧化鈦中至少一種，如陶瓷膜，所述無機膜具有污染低、易消毒、易清洗、使用壽命長等優(yōu)點。上述的制備方法中，所述脫脂乳的脂肪含量小于0. 15%，具體可為0.1%或 0. 08% ；所述脫脂乳可由原料乳經(jīng)乳脂分離得到，所述乳脂分離的溫度可為40°C _50°C，具體可為45°C或50°C。上述的制備方法中，所述微濾除菌的溫度可為10°C -50°c，具體可為50°C。上述的制備方法中，所述微濾除菌的過膜壓力可為0.2MPa-lMPa，具體可為 0. 78MPa或0. 775MPa ；所述微濾除菌的錯流速率可為lm/s-7m/s，具體可為2. 75m/s_3. 8m/ s、2. 75m/s或3. 8m/s ；可將所述脫脂乳進行微濾除菌后濃縮2_20倍；所述微濾乳的菌落總數(shù)和芽孢總數(shù)較微濾前(即所述脫脂乳)降低99%-99.99%，一般均小于100(^ "1^;且蛋白質(zhì)損失較少，含量約為微濾前(即所述脫脂乳)的95-99.9%。上述的制備方法中，所述方法還包括將所述微濾乳進行熱處理得到消毒脫脂乳的步驟；所述熱處理的溫度可為72°C _78°C，具體可為75V ；所述熱處理的時間可為 10s-30s，具體可為15s ；所述消毒脫脂乳的菌落總數(shù)和芽孢總數(shù)較所述微濾乳基礎上降低 80% -99%，一般小于200CFU/mL ；當所述原料乳衛(wèi)生狀況較好，排除原料乳中含有輪狀病毒、肝炎病毒和脊髓灰質(zhì)炎等病毒的條件下，可以省略所述熱處理步驟。上述的制備方法中，所述真空濃縮的溫度可為45°C _75°C，具體可為55°C或65°C; 所述真空濃縮的真空度為-0. 80MPa -0. 98MPa,具體可為_0. 90MPa或-0. 92MPa。上述的制備方法中，所述真空濃縮的濃縮裝置可為單效降膜蒸發(fā)濃縮器或多效降膜蒸發(fā)濃縮器；所述微濾乳經(jīng)真空濃縮后得到的濃縮乳的干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為35% -50%, 具體可為42%或45%。上述的制備方法中，所述噴霧干燥的進口溫度可為180°C _200°C，具體可為185°C 或190°C ；所述噴霧干燥的出口溫度可為80°C _105°C，具體可為85°C或90°C。本發(fā)明上述方法得到的低熱乳粉可經(jīng)再潤濕法處理增強其速溶性；本發(fā)明提供的方法制備的低熱乳粉呈均勻顆粒，密封包裝；所得低熱乳粉主要成分含量及各項指標如表 1所示表1本發(fā)明的方法制備的低熱乳粉的主要成分含量及各項指標
項目指標指標測定參考方法水分含量<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復原乳酸度彡 20.0οΤGB 5413.34不溶度指數(shù)彡 1.0/mLGB/T 5413.29雜質(zhì)度d6mg/kgGB/T 5413. 30菌落總數(shù)彡50000 CFU/gGB 4789.2芽孢數(shù)彡50000 CFU/gGB 4789.2大腸桿菌彡 10CFU/gGB 4789.3平板計數(shù)法葡萄球菌彡 10CFU/gGB 4789.10平板計數(shù)法沙門氏菌不得檢出/250gGB 4789.4 本發(fā)明將微濾技術應用于低熱乳粉傳統(tǒng)制備方法中，可很好地解決我國原料乳質(zhì)量狀況差而無法生產(chǎn)低熱乳粉的瓶頸問題。若原料乳中的耐熱菌、芽孢在換熱器和蒸發(fā)濃縮器中數(shù)量增長較快時，設備運行一段時間后必須進行徹底的清洗和消毒，才能繼續(xù)生產(chǎn)而保證產(chǎn)品微生物質(zhì)量指標不超標，這種間歇式的生產(chǎn)是不經(jīng)濟的。本發(fā)明提供的制備方法，對原料乳進行微濾除菌，使其中的耐熱菌、芽孢及體細胞幾乎完全被截留，可大大延長設備的運行時間，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。下述實施例中所用的原料乳可從牛身上直接采集，也可購自北京三元食品股份有限公司；微濾設備購自凱能高科技工程工程(上海)有限公司；真空濃縮設備購自北京奈諾科技有限公司；噴霧干燥設備購自GEA工程技術中國有限公司，熱處理設備購自上海沃迪科技有限公司。實施例1、低熱乳粉的制備(1)分離將原料乳預熱至45°C，進行乳脂分離，得到100L脂肪含量為0. 的脫脂乳；(2)微濾將所得脫脂乳投入微濾設備中并穩(wěn)定在50°C進行微濾除菌操作，選用中空纖維管式陶瓷膜(主要成分為氧化鋯、三氧化二鋁或二氧化鈦)，孔徑為1.4μπι;微濾過程控制過膜壓力為0. 775MPa，錯流速率控制為2. 75m/s，將脫脂乳濃縮10倍，得到90L 微濾乳，平均滲透通量為11. 92L/(m2 · min)；所得微濾乳菌落總數(shù)為320CFU/mL，較原料乳的7. 5X 105CFU/mL降低了 99. 957% ；所得微濾乳的芽孢總數(shù)為20CFU/mL，較原料乳的2620CFU/mL 降低了 99. 237% ；(3)低熱處理將上述除菌所得的微濾乳進行低熱處理(75°C，15s)，得到消毒脫脂乳，其菌落總數(shù)和芽孢總數(shù)分別為49CFU/mL和41CFU/mL ；(4)真空濃縮將上述所得經(jīng)低熱處理的消毒脫脂乳送入單效降膜蒸發(fā)濃縮器中進行濃縮，得到濃縮乳的干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為42% ；濃縮過程中控制溫度為65°C，真空度為-0. 9MPa ；所得濃縮乳的菌落數(shù)和芽孢數(shù)分別為1. 6 X 103CFU/mL和1. 55X 103CFU/mL ；(5)噴霧干燥將上述所得的濃縮乳進行噴霧干燥，控制進口溫度為185°C，出口溫度為85°C，則得到低熱乳粉。該乳粉成分含量及各項指標如表2所示表2實施例1制備的低熱乳粉的主要成分含量及各項指標
項目指標指標測定參考方法水分含量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復原乳酸度11.8°TGB 5413.34不溶度指數(shù)0.1/mLGB/T 5413.29雜質(zhì)度6mg/kgGB/T 5413. 30菌落數(shù)lxl04CFU/gGB 4789.2芽孢數(shù)4.7xl03CFU/gGB 4789.2實施例2、低熱乳粉的制備(1)分離將原料乳預熱至50°C，進行乳脂分離，得到200L脂肪含量為0.08%的脫脂乳；(2)微濾將所得脫脂乳投入微濾設備中并穩(wěn)定在50°C進行微濾除菌操作，選用中空纖維管式陶瓷膜(主要成分為氧化鋯、三氧化二鋁或二氧化鈦)，孔徑為1.4μπι。微濾過程控制過膜壓力為0. 78MPa，錯流速率控制為3. 8m/s，將脫脂乳濃縮20倍，得到190L微濾乳，平均滲透通量為14. 56L/(m2 -min)；所得微濾乳菌落總數(shù)為< 10CFU/mL，較原料乳的 3. OX 104CFU/mL降低了 99. 97%以上；所得微濾乳的芽孢總數(shù)為< 10CFU/mL，較原料乳的 5650CFU/mL 降低了 99. 82% 以上；(3)真空濃縮將上述除菌所得的微濾乳不進行低熱處理，直接送入單效降膜蒸發(fā)濃縮器中進行濃縮，濃縮得到濃縮乳的干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為45% ；濃縮過程中控制溫度為55°C，真空度為-0. 92MPa;所得濃縮乳的菌落數(shù)和芽孢數(shù)分別為5. 95X 103CFU/mL和 1. 75X 103CFU/mL ；(4)噴霧干燥將上述所得的濃縮乳進行噴霧干燥，控制進口溫度為190°C，出口溫度為90°C，則得到低熱乳粉；該乳粉成分含量及各項指標如表3所示表3實施例2制備的低熱乳粉的主要成分含量及各項指標
權利要求
1.一種低熱乳粉的制備方法，包括如下步驟用孔徑為0. 8 μ m-1. 4 μ m的無機膜對脫脂乳進行微濾除菌并濃縮后得到微濾乳；將所述微濾乳依次進行真空濃縮和噴霧干燥后即得所述低熱乳粉。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述無機膜的材質(zhì)為氧化鋯、三氧化二鋁和二氧化鈦中至少一種。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述脫脂乳的脂肪含量小于0.15%； 所述脫脂乳由原料乳經(jīng)乳脂分離得到，所述乳脂分離的溫度為40°C -50°C。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于所述微濾除菌的溫度為 IO0C -50"C。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述微濾除菌的過膜壓力為 0. 2MPa-lMPa ；所述微濾除菌的錯流速率為lm/s-7m/s。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述方法還包括將所述微濾乳進行熱處理得到消毒脫脂乳的步驟；所述熱處理的溫度為72°C -78°C ；所述熱處理的時間為 10s-30s。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于所述真空濃縮的溫度為 450C -750C ；所述真空濃縮的真空度為-0. 80MPa -0. 98MPa。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于所述真空濃縮的濃縮裝置為單效降膜蒸發(fā)濃縮器或多效降膜蒸發(fā)濃縮器。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一所述的方法，其特征在于所述微濾乳經(jīng)所述真空濃縮后得到的濃縮乳的干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為35% -50%。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于所述噴霧干燥的進口溫度為 1800C -2000C ；所述噴霧干燥的出口溫度為80°C _105°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低熱乳粉的制備方法。所述方法包括如下步驟用孔徑為0.8μm-1.4μm的無機膜對脫脂乳進行微濾除菌并濃縮后得到微濾乳；將所述微濾乳依次進行真空濃縮和噴霧干燥后即得所述低熱乳粉。本發(fā)明提供的制備方法中，原料乳經(jīng)微濾除菌后，其中的耐熱菌和芽孢幾乎完全截留，可以大大的延長設備的運行時間，從而提高生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號A23C9/16GK102217674SQ201110116530
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權日2011年5月6日
發(fā)明者劉鷺, 呂加平, 孔凡丕, 崔文明, 張書文, 李紅娟 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所