浓缩奶和奶粉的制备方法

本发明涉及一种制备作为液态浓缩物或粉末的含脂乳制品的方法。

对于制备浓缩奶和奶粉来说，在能够以经济的价格大量获得鲜奶的地 区进行集中生产从经济上来说是节约的。因而，希望提高现有装配的干燥 设备、特别是喷雾干燥塔的生产能力，而不必投资于新设备。实现这个目 标的方法可以是将高浓缩奶供入干燥步骤。问题在于一旦浓缩干燥物的含 量超过50重量％，则粘度会呈指数增长。另一问题是，在处理高浓缩奶时 由于高浓缩奶的脂肪聚集，因此会出现产品质量下降，这种脂肪聚集主要 发生在均质化期间。因为由非均质奶制成的粉末的溶解性差，所以不能省 略均质化。

US-A-5 518 751涉及一种制备调制的蒸发浓缩奶和奶粉的方法，其包 括在蒸发过程中将植物脂肪加入液态浓缩物中以增加其不饱和脂肪酸的含 量。在制备奶粉的实施方案中，当在蒸发器的最后容器中加入脂肪后，在 干燥前使该混合物均质化。

EP-A-0 627 169涉及一种制备液态蒸发奶的方法，其中预热和蒸发步 骤是在蒸发设备中进行的，并在浓缩前进行均质化。

EP-A-0 873 690涉及一种制备含脂食品的方法，其包括将脂肪相添加 至水相，所述添加和均质化在多个蒸发器容器的两个蒸发器之间进行。该 步骤的目的是保护热敏性油类。就速溶奶粉而言，在蒸发之前从乳制品中 分离脂肪是不合理的。

NL-A-7903483涉及一种制备奶粉的方法，其中在浓缩奶缓冲罐和喷雾 干燥器的喷雾器之间向原料浓缩物流中加入表面活性剂，例如卵磷脂。

发明概述

我们已经发现可以显著地降低浓缩奶的粘度，并通过初级喷雾干燥鲜 奶而提高制备奶粉的生产率以及附带保持或甚至提高奶粉质量。

本发明涉及一种制备浓缩奶制品的方法，其可解决现有浓缩奶的粘度 过高的问题。因此，控制粘度可以允许干燥固含量超过50重量％的浓缩 物，同时不会对干燥后得到的奶粉质量产生不利影响。

本发明的浓缩奶的制备方法包括：

提供标准化的奶，

对所述标准化的奶进行巴氏杀菌和均质化，

将所述标准化的奶与带负电的或非离子型的乳化剂混合，

将该混合物均质化，

将该奶供入具有至少一段的蒸发器中以获得总固含量为至少50重量 ％的浓缩物。

在另一实施方案中，本发明方法包括：

提供标准化的奶，

对所述标准化的奶进行巴氏杀菌，

将经过巴氏杀菌的标准化奶供入具有至少一段的蒸发器以获得预浓缩 物，

将预浓缩物均质化，

将该预浓缩物与带负电的或非离子型的乳化剂混合，

将该混合物均质化，

在具有至少一段的蒸发器中进一步蒸发该混合物以获得总固含量为至 少50重量％的浓缩物。

在制备干燥制品的实施方案中，该方法包括另外的喷雾干燥浓缩物的 步骤。

发明详述

本发明的本质在于对含有最高可达约65重量％的固体浓度的浓缩奶 进行喷雾干燥的能力。

根据本发明，将新鲜的全脂奶标准化至所需的脂肪与非脂肪固体的比 例。通常通过向新鲜全脂奶中添加适量的脱脂奶来实现这种标准化。这也 可以通过从新鲜的全脂奶、部分脱脂奶、奶油、乳脂、酪乳等调制适宜的 奶液来实现。还可以由奶粉、脱脂奶粉、无水奶油或植物油与适量水来调 制奶。作为替换方案也可以使用脱脂奶。

然后根据奶的质量，任选地通过离心分离使所得的标准奶澄清，优选 在将其加热至约40℃～45℃后进行澄清，以在澄清过程中获得最佳的分离 和净化效率。

然后对该奶进行巴氏杀菌和均质化。在60℃下向经过巴氏杀菌的奶中 添加能够结合蛋白质的带负电的乳化剂或非离子型乳化剂。可以在胶体磨 中对保持在约65℃的混合物进行处理，直到看不见固体颗粒。

然后将该混合物均质化。可以进行一段或者两段均质化。均质器的第 一阶段的压力为约50～约250巴。该压力优选为约100巴～约200巴。均质 器的第二阶段的压力为0～约150巴。该压力优选为约20～约60巴。均质器 的总压力为约120巴～约300巴。均质器的总压力优选为约150巴～约250 巴。

均质后优选对该混合物进行热处理。可以按照传统方法分两步通过预 热然后以适当的停留时间加热来进行热处理。

然后将热处理过的奶供入蒸发器。令人惊讶的是，加入带负电的或者 非离子型的乳化剂可避免粘度大幅增加(如果对固体浓度大于50重量％的 奶进行均质化就会出现这种情况)，并且允许在优选约55至约65重量％的 总固体含量下进行随后的喷雾干燥。以前在这样高的总固体含量下进行喷 雾干燥是不可能的，这是因为粘度太高以致无法输送制品。

在不受任何理论束缚的前提下，我们可提出模型来解释乳化剂对奶液 粘度的影响。在均质化和热处理之前，奶液可以被认为是三相混合物：呈 脂肪球形式的脂质相、除其他物质外还含有乳清蛋白的水相以及含有酪蛋 白胶束的胶体相。加热时乳清蛋白展开露出其疏水基团。它们在均质期间 会象酪蛋白胶束那样与脂肪球相互作用，这降低了脂肪球的尺寸并因此增 加了界面面积。这种疏水相互作用的结果是蛋白质层包覆在脂肪球表面。 当该工艺之后接着进行蒸发步骤时，奶液的不同组分的浓度增加并有助于 覆有蛋白质的脂肪球本身之间的结合以及覆有蛋白质的脂肪球与可溶性蛋 白质和胶束之间的结合。这会引起奶液粘度增加。

当在蒸发步骤以前或在蒸发步骤期间但在均质后添加乳化剂时，其疏 水端将与最容易接近的组分—溶液中或覆盖脂肪球的层中的酪蛋白胶束和 乳清蛋白相互作用。如果乳化剂含有酸性官能团，例如卵磷脂组分富含酸 性磷脂(如磷脂酸或磷脂酰肌醇)，它们是本发明使用的优选乳化剂，那 么由该乳化剂在蛋白质或者覆盖脂肪球的蛋白质层上形成的新层将仅带负 电并将在被涂覆的颗粒之间产生斥力。结果是粘度下降。这对于较少的采 用非离子乳化剂(例如聚氧乙烯失水山梨糖醇衍生物，例如商业上已知的 吐温类的脂肪酸酯)的情况来说也是正确的，其中这些乳化剂可强烈地结 合蛋白质的疏水基团。

在干燥期间或干燥之后，为了使奶粉速溶化可以在干燥器内用卵磷脂 处理循环细粒并使循环细粒聚集，或者可以与干燥塔分开在后干燥器例如 流化床中用卵磷脂进行处理。

然后根据本领域技术人员已知的标准完成在喷雾步骤后对奶粉的处 理，所述处理包括后干燥、后冷却、贮藏、装入罐或盒中以及排气。

现仅作为示范对本发明的实施方案进行描述。在以下实施例中，份数 和百分比均以重量计，除非另有说明。

实施例1

在板式换热器中于最高80℃、50秒保留时间或者该温度、较少的保留 时间下通过间接加热对250kg未经处理的含有3.5％脂肪和9.3％非脂乳 固体的标准全脂奶进行巴氏杀菌。在巴氏杀菌之后，于200±50巴下对该奶 进行两步均质化。

以干物质为基准，在50℃下向经过巴氏杀菌和均质化的奶中加入0.1 ％卵磷脂(Chocotop 100，经过分馏的富含酸性磷脂的液态大豆卵磷脂， 其由含有约14％酸性磷脂的甘油三酸酯和磷脂/糖脂的混合物组成，Lucas Meyer GmbH)，并在两段均质器中对该混合物均质化，其中第一阶段在100 巴下进行和第二阶段在25巴下进行。

然后将经巴氏杀菌的液体供至多效降膜蒸发器的初始容器内，并浓缩 90分钟以获得干物质含量为60％的浓缩混合物。该浓缩物的表观粘度(在 54℃和估计的剪切速率为230s-1下在线测定)为0.5Pa.s。然后用高压泵将 其导出并在干燥塔中通过高压旋流喷嘴于压力140巴和温度72℃下对其进 行喷雾干燥。将其聚集并用卵磷脂处理以达到速溶化，对其进行后干燥、 后冷却、装入包装中并排气。

该奶粉具有优异的还原性和物理化学特性。

实施例2

按照实施例1的方法进行，不同的是将0.5％卵磷脂(Chocotop 100) 添加到干物质含量为40％的经预蒸发、巴氏杀菌的浓缩奶中，进行两段均 质化，其中第一阶段在180巴下，第二阶段在50巴下，并将该液态混合物 浓缩至59％干物质。该浓缩物的表观粘度(按照下面实施例6-9所示进行 测试)是0.01Pa.s。

在按照实施例1进行喷雾干燥后，该奶粉的质量与实施例1中得到的 奶粉质量相当。

实施例3

按照实施例1的方法进行，不同的是将0.4％卵磷脂(Chocotop 100) 添加到干物质含量为40％的经预蒸发、脱脂、巴氏杀菌、均质化的预浓缩 奶中，进行两段均质化，其中第一阶段在180巴下，第二阶段在50巴下， 并将该液态混合物浓缩至59％干物质。该浓缩物(将其稀释至40％干物 质以便于测试，并且按照下面实施例6-9中所示进行测试)的表现粘度是 0.02Pa.s。

实施例4-5

按照实施例2的方法进行，但是不同的是向经巴氏杀菌和均质化的奶 中加入的Chocotop 100被替换为非离子乳化剂例如吐温20(实施例4)或 吐温60(实施例5)。在这两种情况中下都添加0.5％的吐温后，对这些浓 缩奶进行两段均质化，其中第一阶段在180巴下，第二阶段在50巴下，并 将该液态混合物浓缩至60％干物质。浓缩物的表观粘度(按照下面实施例 6-9中所示进行测试)对于富含吐温20的样品(实施例4)来说是0.35Pa.s， 对于含吐温60的样品(实施例5)来说是0.25Pa.s。通过比较，经过类似处 理但未添加吐温的奶液呈现的表观粘度是0.57Pa.s。

实施例6-9

将150、200或250mg多种纯化的酸性磷脂分别加到500g经巴氏杀 菌和均质化的全脂奶样品中。将得到的富含磷脂的奶样加热至60℃并在 180巴下对其进行一段均质化。均质化之后，在旋转真空蒸发器中将奶样 浓缩至60％干物质含量。

按照以下方式测定这些浓缩物的表观粘度：

将样品加入用水预热至55℃的Dewar等温瓶中。用铝箔覆盖该Dewar 瓶。收集约5ml样品用于每个粘度测试，该粘度测试采用调节至45℃的 Haake RS100流变仪于剪切速率0～500s-1下进行。重复测定3次，每次测 试都从贮藏于Dewar瓶内的浓缩奶中取出新鲜样品。将这些样品的粘度与 浓缩至60％干物质的经巴氏杀菌的奶液的粘度(参照)进行比较。

结果示于下表1。

                                        表1   实施例   磷脂   摩尔密度1)   500s-1下   的粘度   (Pa.s)   6   Nathin 3KE2)   -   0.07   7   1，2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸盐(Na   盐)3)4)   133   0.03   8   1，2-二油酰基-sn-甘油-3-[磷酸-L-丝氨酸]   (Na盐)3)5)   120   0.09   9   L-α-磷脂酰基-肌醇(植物)5)6)   113   0.07   参照   -   -   0.15

说明：

1)纯磷脂(PL)的摩尔密度，即微摩尔PPL/100mg PL

2)Nathin 3KE，来自德国Stern，富含酸性磷脂的粉状脱油卵磷脂， 200mg

3)200mg

4)在氯仿中

5)冷冻干燥的

6)150mg

将实施例6-9中使用的酸性磷脂粉末化并用麦芽糖糊精和溶剂将其速 溶化。这些物质是由Avanti Polar Lipids Inc(Birmingham，AL，USA)提供 的，在固体CO2中冷冻成为雪白色粉末或者溶解于氯仿中。

发明背景