营养是健康、安宁和预防很多慢性疾病的基础之一。营养产品在 这些领域起重要作用，尝试给大众提供易得到且方便的营养产品已是 近年来的主要焦点。为了保持健康，人们必须接受必需营养素，它们 对人的营养是不可缺少的。必需营养素包括大量营养素如脂肪、糖类 和蛋白质以及微量营养素如维生素和矿物质(包括痕量元素和电解 质)。
奶制品组成人总体饮食或卡路里消耗的重要部分。因此，奶制品 在维持公众健康中起主要作用。营养最佳的奶制品会对公众的营养和 健康有积极影响。任何给定的奶制品中大量营养素的浓度经常将取决 于产品的性质和制造商开发的理想特性。
例如，牛奶包含约87wt％水、约3wt％蛋白质、约0.65wt％乳清 (可溶性蛋白质)、约4.5-5.0wt％乳糖、3-4wt％乳脂、0.3-0.7wt％矿物 盐加各种水溶性和脂溶性维生素、乳酸和柠檬酸、尿素、游离氨基酸 和多肽。可从奶中分离这些组分的一种或多种，然后可任选以各种组 合方式组合，制备各种掺混的组合物。例如，在松软干酪或酪蛋白的 制备中，首先离心分离乳脂(如乳酪)，然后通过加入酸在其等电点使 奶的酪蛋白流分沉淀。包含上面列出的所有其他组分的原奶剩余物被 称为乳清或奶清，即酪蛋白和大部分乳脂从其中除去的奶被称为乳清 或奶清。
乳清(或奶清)又可进行过滤，产生渗余物和渗透物，它们可掺入 食品如饮料或干燥食品中。例如，将原料奶过滤，以得到基本上纯的 乳水，乳水可掺入消费用的饮料或乳制品中，乳水基本上是纯的，没 有原始的原料奶中存在的主要营养组分。
期望通过将奶分离成其单独组分，来开发奶中存在的营养优势， 并通过在食品中使用这些单独组分制备适用于消耗的乳组合物。此 外，乳工业中需要设计可符合人群的个别团体营养要求的乳组合物， 如运动员、哺乳期妇女、老人、儿童、乳糖不耐受群体和糖尿病患者。
发明概述
本发明提供用于分离奶组分的方法，该方法包括涉及基于膜、色 谱和基于密度分离过程的连续步骤。
本发明也提供从分级的奶组分制备乳组合物的方法。
本发明还提供由分级的奶组分制备的乳组合物，该分级的奶组分 通过本发明的方法获得。
附图简述
图1阐述第一种方法，该方法包括依照本发明分离奶组分，随后 将分离的流分混合，并将产物处理。
图2阐述第二种方法，该方法包括依照本发明分离奶组分，随后 将分离的流分混合，并将产物处理。
图3阐述第三种方法，该方法包括依照本发明分离奶组分，随后 将分离的流分混合并将产物处理。
虽然本发明可进行各种修改和替代形式，具体实施方案通过附图 中的实例显示并在本文中进行了详细描述。然而，应理解，本发明将 不限于公开的特定形式。而是本发明包括落入权利要求限定的本发明 精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
示例性实施方案的详述
本发明涉及营养奶组合物和奶制品，它们被设计成包括奶的特定 组分。本发明的组合物可任选包括非必需但有营养功能的组分。本文 使用的术语“奶的组分”或“奶组分”将是指奶的单独组分，例如但不限 于乳脂、乳蛋白、非蛋白氮、乳糖和矿物质。本文中表达的所有百分 比为重量百分比(wt％)，除非另外说明。
本文使用的术语“乳制品”或“乳组合物”是指含一种或多种奶组分 的产品或组合物。
本发明的全营养奶组合物可以以下方式提供：原味奶、调味奶、 冰淇淋、酸奶、干酪、特制奶粉或可从奶或奶组分制备的任何其他营 养产品。
本文使用的术语“奶”包括无脂奶、低脂奶、全脂奶、无乳糖奶(通 过乳糖酶将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖制备，或者通过其他方法如纳 米过滤、电渗析、离子交换色谱和离心技术制备)、浓缩奶或奶粉。无 脂奶为无脂或脱脂的奶制品。低脂奶一般定义为包含约1％至约2％脂 肪的奶。全脂奶通常包含约3.25％的脂肪。本文使用的术语“奶”也将 包括来自动物和植物来源的奶。奶的动物来源包括但不限于人、母牛、 绵羊、山羊、水牛、骆驼、美洲驼、母马和鹿。奶的植物来源包括但 不限于从大豆提取的奶。此外，术语“奶”不仅是指全脂奶，也是指脱 脂奶或由其得到的任何液体组分。“乳清”或“奶清”是指在奶中含有的 所有或大部分乳脂和酪蛋白被除去之后剩余的奶组分。
本发明实施方案提供以全脂奶为起始原料分离奶组分的方法。在 进入膜过滤系统之前，可任选将全脂奶通过机械分离机，以便从奶的 剩余物中分离乳酪，或者经微孔过滤(MF)装置除去脂肪。将分离的乳 酪贮藏以备将来使用。在本发明的某些实施方案中，将全脂奶直接通 过膜系统，而没有进行乳酪的前分离。
按照图1，脱脂奶通过超滤(UF)膜装置，得到UF渗透物组分和 UF渗余物组分。在某些实施方案中，于约45至约150Psi压力下， 使用具有约8-10KDa分子量截止值的膜过滤系统进行超滤步骤。在 图1显示的本发明实施方案中，UF渗透物通过纳米过滤(NF)膜装置， 以得到NF渗透物和NF渗余物。在本发明的某些方面，于约150至 约600Psi压力下，使用具有约500-1000Da分子量截止值的膜过滤系 统进行纳米过滤步骤。可将NF渗透物和NF渗余物贮藏以备将来使 用。
在本发明的某些实施方案中，微孔过滤(MF)步骤或者用超滤步骤 替代，或者在超滤步骤之前引入。于15-21Psi压力下，使用具有10KDa 至200KDa分子量截止值的膜过滤系统进行微孔过滤步骤。
在超滤步骤之前引入微孔过滤步骤时，来自微孔过滤步骤的渗透 物(MF渗透物)于约45至约150Psi压力下，使用具有约10KDa分子 量截止值的膜过滤系统进行超滤步骤。
在图2描述的本发明实施方案中，如以上讨论将全脂奶分离成脱 脂奶和乳酪，脱脂奶进行UF步骤和NF步骤。在NF步骤之后，使 NF渗透物通过反渗透系统，以得到RO渗余物和RO渗透物。RO步 骤采用膜过滤系统，该膜过滤系统于约450至约1500Psi压力下，具 有约100Da的分子量截止值。将RO渗透物和RO渗余物贮藏以备将 来使用。
在本发明的某些实施方案中，为了进一步除去乳糖，可将渗滤与 超滤结合，采用RO渗透物或水和/或NF渗透物的注入。如图3中所 描述，将UF渗余物与水和/或NF渗透物混合，通过渗滤(DF)膜装置， 以得到DF渗透物和DF渗余物。渗滤步骤帮助进一步除去乳糖，并 采用于约45至约150Psi压力下具有约10KDa分子量截止值的膜过 滤系统。将DF渗透物和DF渗余物贮藏，以备将来使用。在某些实 施方案中，在加入NF渗透物或RO渗透物就立即或之后，使DF渗透 物进行另外的渗滤步骤。
本发明实施方案提供通过以下方法制备乳组合物的方法：首先从 奶中分离奶的单独组份，接着随后以所需组合和比例，将分离的组分 混合。
本发明一方面提供具有不同范围的脂肪、蛋白质、乳糖和矿物质 的乳组合物。换句话说，本发明的目的是提供组合物，该组合物具有 来自各种奶组分的不同范围的脂肪、蛋白质、乳糖和矿物质。
配制本发明组合物，使它们通过将各种组分组合得到，所述组分 通过要求保护的发明方法从奶中分离。
在本发明的实施方案中，将一种或多种奶组分组合得到本发明组 合物。本发明有几个实施方案，它们包括但不限于以下讨论的组合物。
本发明实施方案提供由一种或多种奶组分制备的组合物，所述奶 组分选自乳酪、脱脂奶、UF渗透物、UF渗余物、DF渗透物、DF渗 余物、NF渗余物、NF渗透物、MF渗透物、MF渗余物、RO渗透物 和RO渗余物。通过本发明方法产生的不同预定量的各流分可组合得 到组合物，该组合物含期望范围的奶组分，如乳糖、脂肪、蛋白质和 矿物质。
在本发明的示例性实施方案中，如图1中所示，将NF渗余物、 DF渗余物和NF渗透物流分组合，并于146°F下热处理30分钟(或任 何其他等同的时间和温度组合)，然后将组合物冷却至42°F以下。在 冷却处理之后，于42°F至45°F下，用乳糖酶处理组合物6-10小时。 为了贮藏、包装和运输，将酶处理的流分冷却至小于40°F。在本发明 的某些实施方案中，所述组合物任选包含已从全脂奶分离的乳酪流 分。
在本发明的另一个实施方案中，如图2中所示，将NF渗透物、 UF渗余物和RO渗余物流分组合，并于146°F下热处理30分钟，然 后将组合物冷却至42°F以下。在冷却处理之后，于42°F至45°F下用 乳糖酶处理组合物6-10小时。为了贮藏和运输，将酶处理的流分冷却 至小于40°F。在本发明的某些实施方案中，所述组合物任选包含已从 全脂奶分离的乳酪流分。
在乳糖水解完全之后，在包装在零售容器中之前将无乳糖奶巴氏 灭菌、超高温巴氏灭菌或灭菌。将无乳糖奶进行微孔过滤以除去细菌、 孢子和乳糖酶，然后巴氏灭菌。这些过程确保所得产品将具有延长的 保存期限。
为了制备低脂或全脂的无乳糖奶，于200-212°F下，将乳糖水解 的乳酪分别加热1分钟，并加入至脱脂的无乳糖奶中，其中细菌和乳 糖酶已经微孔过滤除去。将热处理的乳酪和微孔过滤的无乳糖脱脂奶 混合，以得到所需组合物，然后在包装入零售容器之前，于212°F下 巴氏灭菌30秒。
在本发明的另一个实施方案中，如图3中所示，将DF渗余物、 NF渗余物和RO渗余物流分组合，并于146°F下热处理30分钟，然 后将组合物冷却至42°F以下。在冷却处理之后，于42°F至45°F下， 用乳糖酶处理组合物6-10小时。为了贮藏和运输，将酶处理的流分冷 却至小于40°F。在本发明的某些实施方案中，所述组合物任选包含已 从全脂奶分离的乳酪流分。
在本发明的再一个实施方案中，如图2中所示，将UF渗余物和 RO渗余物流分组合，并于146°F下热处理30分钟，然后将组合物冷 却至42°F以下。在冷却处理之后，于42°F至100°F下，用乳糖酶处理 组合物1-8小时。为了贮藏和运输，将酶处理的流分冷却至小于42°F。 在本发明的某些实施方案中，所述组合物任选包含已从全脂奶分离的 乳酪流分。
在本发明的实施方案中，提供含一种或多种奶组分的低乳糖组合 物，其中所述组合物中乳糖浓度通过非酶法如分离方法降低。在本发 明的实施方案中，使用膜过滤法制备本发明的低乳糖组合物。在本发 明的实施方案中，本发明的低乳糖组合物包含约1wt％至约3wt％乳 糖。在本发明的实施方案中，本发明的低乳糖组合物包含小于2wt％ 的乳糖。本文使用的术语“低乳糖组合物”将是指包含约1wt％至约3 wt％乳糖，更优选小于2wt％乳糖的组合物。本文使用的术语“低乳糖 组合物”和“低糖组合物”彼此同义。
为了提供浓缩组合物或形式的奶组分，可通过许多方法将本发明 组合物浓缩，包括但不限于蒸发和膜方法如反渗透。换句话说，本发 明组合物由选自以下的一种或多种奶组分制备：乳脂、脱脂奶、MF 渗透物、MF渗余物、UF渗透物、UF渗余物、DF渗透物、DF渗余 物、NF渗余物、NF渗透物、RO渗透物和RO渗余物，在本发明的 某些实施方案中，通过本领域熟知的方法，将组合物浓缩，以提供更 浓缩形式组合物的奶组分，这些方法包括但不限于蒸发。
本发明的某些实施方案提供得自奶组分的乳组合物，该组合物包 含约0.05wt％至约5.5wt％的乳脂、约3wt％至约10wt％的蛋白质、 小于1wt％的乳糖和约0.65wt％至约2wt％的矿物质。本发明实施方 案还提供得自奶组分的乳组合物，该组合物包含约0.05wt％至约5.5 wt％的乳脂、约3wt％至约10wt％的蛋白质、约小于1wt％至约10wt％ 的乳糖和约0.65wt％至约2wt％的矿物质。
本发明组合物可配制成不同类型的乳制品。例如，乳制品可为原 味奶或调味奶。此外，乳制品可为乳饮料(drink)、乳饮品(beverage)或 乳混合物(cocktail)。这些饮料、饮品或混合物为包含稀释形式组合物 的产品。作为非限定性实例，这些稀释形式可包括与所述组合物组合 的果汁或碳酸盐苏打作为稀释剂。
也可将组合物冷冻，以得到冰淇淋或其他冷冻甜品。冰淇淋可配 制成含约10wt％乳脂的标准冰淇淋，含约15wt％乳脂的优级冰淇淋 和含约17wt％乳脂的特级冰淇淋。组合物中可考虑其他乳脂水平。此 外，也考虑非乳脂。而且，其他冷冻甜品如果子露、圣代冰淇淋或部 分冷冻甜品如奶昔可由所述组合物适当地制备。
本发明实施方案提供制备冷冻糖果制品如冰淇淋的方法，该方法 包括使全脂奶进行乳糖降低步骤，然后通过反渗透浓缩低乳糖或无乳 糖材料。在本发明的某些实施方案中，使用乳糖酶通过水解除去乳糖。
RO浓缩的材料用作冰淇淋混合物的基质，可利用它来改变各种 组分如糖、蛋白质、脂肪、非脂乳固体(MSNF)和总固体的水平。从 RO浓缩的乳糖水解全脂奶制备所得的冰淇淋不需要任何额外来源的 糖、稳定剂或乳化剂。
在本发明的实施方案中，配制的冰淇淋混合物(如上所述)包含约 8％蛋白质、6％脂肪和10％蔗糖。通过加入葡聚糖和玉米糖浆固体补 偿蛋白质的减少。将冰淇淋混合物冷冻11分钟，以得到软冰淇淋产 品。
此外，所述组合物可配制成酸乳。通过将本发明组合物与细菌培 养物如乳酸生产菌保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)和嗜热链 球菌(Streptococcus thermophilus)一起培养来制备酸乳。使用本发明组 合物制备的酸乳可为其中发酵发生在最终零售容器中的凝固型酸乳， 或其中在包装之前成批发生发酵的搅拌型酸乳。此外，这些酸乳可包 含调味剂或水果，可冷冻以提供冷冻酸乳，或可为可饮用液体形式以 提供可饮用酸乳。
为富含乳糖流分的纳米过滤渗余物流分可进行发酵，该发酵的流 分可用于制备酸乳或酸乳饮料组合物。将NF渗余物流分而不是全脂 奶进行发酵过程有很多优势，包括相对于全脂奶NF渗余物发酵所需 培养物和时间更少，能够更容易的从NF渗余物流分分离发酵细菌， 和能够将发酵渗余物贮藏以备将来需要时使用。
通过加入乳酸生产菌如保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus) 和嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)将NF流分进行发酵。来自 发酵的NF渗余物的细菌可通过超滤或微孔过滤除去，以备将来使用， 无细菌发酵的NF渗余物用于制备酸乳饮料。
在本发明实施方案中，于小于5的pH下，将渗滤渗余物流分与 乳酪、反渗透渗余物流分和发酵的NF渗余物流分组合。将混合物放 置在容器中，并于107.6°F(42℃)下温育，直至形成坚硬的凝结物。
本发明组合物可任选用蛋白质源、矿物质源、糖源或混合物强化。 强化的来源实例包括钙源、维生素D源和蛋白质源。蛋白质源可选自 各种材料，包括但不限于乳蛋白、乳清蛋白、酪蛋白酸盐、大豆蛋白、 蛋白、明胶、胶原及其组合。
包括在蛋白质源中的有无乳糖脱脂奶、乳蛋白分离物和乳清蛋白 分离物。本发明组合物也考虑使用大豆奶或植物来源的其他蛋白质 源。本文使用的“大豆奶”或“来自大豆的奶”是指通过碾碎去壳大豆、 与水混合、蒸煮和回收从大豆溶解的大豆奶而制备的液体。此类大豆 奶可形成奶样产品，该产品具有类似于动物(乳)奶的味道、质地和外 观，但是基本上不含动物(乳)奶。此外，本文使用的乳样产品是指可 由此类奶样产品制备的产品，该产品具有与由动物奶制备的乳制品类 似的味道、质地和外观，但是不包含动物奶。可用于本发明的糖源可 选自各种材料如蔗糖、玉米糖浆固体、葡萄糖、果糖、麦芽糖糊精及 其组合。
可掺入人造甜味剂如糖精、阿斯巴甜、安塞蜜(asulfame K)、三氯 半乳蔗糖(sucrolose)及其组合及其他甜味剂，以提高组合物的感官和甜 味品质。各种纤维源可包含在本发明组合物中。这些来源可选自此类 材料如燕麦纤维、大豆纤维、瓜尔胶、果胶、大豆多糖、阿拉伯胶、 水解纤维等。可考虑纤维素、半纤维素、水胶体(hydrocollides)、甲基 纤维素、羧甲基纤维素等。低聚果糖也有用。
本发明组合物可配制成各种不同产品形式。例如，形式可包括但 不限于高蛋白奶和含纤维奶、无脂(脱脂)奶、1wt％低脂奶、2wt％低 脂奶、全脂(3.4wt％)奶、脱脂加非脂奶固体和无乳糖脱脂奶。此外， 在使用无脂(非脂或脱脂)奶时，奶可被部分蒸发或加入非脂奶固体中， 以得到富含乳酪味道的产品。所述组合物可用天然或人造成分调味。 这些成分可与所述组合物组合，形成基本上均匀的调味产品，或者可 以非均匀方式存在，如酸乳组合物底部上的水果。调味组合物的非限 定性实例包括巧克力、草莓、桃子、覆盆子、香草、香蕉、咖啡、摩 卡咖啡及其组合。
在本发明某些实施方案中采用的降低乳糖水平的其他非酶法，包 括电渗析法、离子交换法和离心法。电渗析法涉及在膜上施加电流， 由此使用离子选择性膜从其他乳组分分离乳糖。类似地，离子交换法 利用乳糖内在的特定电子电荷，以从其他乳组分分离该组分。
在本发明实施方案中，电渗析、离子交换或离心方法可由纳米过 滤步骤替代，以帮助除去乳糖。
电渗析为电隔膜法，其中在电势梯度的影响下，离子通过离子渗 透膜从一种溶液向另一种转运。离子上的电荷允许它们被驱使通过由 离子交换聚合物制备的膜。在两端电极之间施加电压产生该方法所需 的势场。由于电渗析中使用的膜具有选择性运输正电荷或负电荷离子 并排斥相反电荷离子的能力，因此可通过电渗析达到电解质的有效浓 度、除去或分离。
离子交换是可逆的化学反应，其中来自溶液的离子(已失去或获 得电子从而获得电荷的原子或分子)与粘附在静止固体粒子的相似带 电荷离子交换。这些固体离子交换粒子自然存在于无机沸石或合成产 生的有机树脂中。
在脱脂奶超滤期间获得的脱脂奶渗透物大部分包含乳糖、水和矿 物质。与15℃下2500kg m-3奶的矿物质密度相比，乳糖的密度为1670 kg m-3，1830kg m-3的差值远远高于奶与SNF奶(690kg m-3)之间的密 度差异。来自UF渗透物的矿物质可通过离心力(大于5000g)分离。乳 糖和水形成上清液，而矿物质将形成颗粒状物质。该颗粒状物质可再 引入脱脂奶的浓缩UF渗透物中，以在乳糖降低的奶组合物中再引入 矿物质。通过反渗透将乳糖-水上清液浓缩。将在该步骤中获得的渗透 物与脱脂奶的UF渗透物混合，然后将其进行渗滤。或者，来自乳糖- 水上清液的RO渗透物用于将脱脂奶的矿物化UF渗透物掺混至所需 组合物中。
在本发明实施方案中，使用离心步骤替代纳米过滤步骤，以从脱 脂奶的UF渗透物分离乳糖。
在本发明的某些实施方案中，本发明的工艺步骤以单向方式进 行。本发明实施方案提供单程系统，其中奶流或分离组分流通过给定 膜过滤系统仅一次。本发明的替代实施方案提供多程系统，其中来自 特定膜过滤步骤的全部或部分渗透物流分允许通过该流分得自其中 的膜装置。相对于单程系统，多程系统可包含一个或多个流分的另外 通道。
在本发明实施方案中，多程系统涉及先前分级的组分如渗余物流 分经过该流分得自其中的膜装置的通道。该多程系统的目的是促进营 养素从各流分有效回收。应注意，要求保护的发明的多程系统不允许 在组分分离过程期间流分彼此间混合。相反，在多程系统中，来自特 定膜装置的流分通过它们原来来自其中的相同膜装置。
通过本发明方法产生的流分在进行乳糖酶处理期间，乳糖的水解 产生半乳糖和葡萄糖。因此，用乳糖酶处理乳组合物减少组合物中的 乳糖量，并可增加组合物的甜度。为了提供对乳制品甜度的测定，已 设计客观评分表，由此使用蔗糖作为标准品，为各种糖赋予甜度客观 值。例如，蔗糖(片糖)被评为100级，所有其他甜味剂被评为更高(果 糖＝110-180，阿斯巴甜＝18000)或更低(麦芽糖＝40，乳糖＝20，半乳糖 ＝35，葡萄糖＝75)。奶(奶具有约4.7％乳糖)中30％乳糖水解导致被水 解组合物的甜度增加，其量相当于0.3％(w/v)蔗糖(Mahoney，R.R.， 1992，Advanced Dairy Chemistry，第3卷，p.108)。类似地，60％、90％ 和100％奶乳糖水解导致被水解组合物的甜度增加，其量分别相当于 0.6％(w/v)、0.9％(w/v)和1％(w/v)蔗糖。
各种非营养组分可包括在组合物中。例如填充剂、着色剂、调味 剂、乳化剂、脂肪源(如植物油)等是有用的。可加入其他有营养价值 但非必需的组分，包括胆碱、牛磺酸、L-卡尼汀等。考虑这些非营养 和非必需组分的组合。
根据它们的预定功能，各种营养物质和植物化学成分可掺入所述 组合物中。此外，考虑可将所述组合物用于其他乳制品中，例如但不 限于干酪、乳酪、蛋奶糕等。
可将所述组合物包装以便消费，并以组件销售，该组件包括山形 盖顶纸盒、塑料容器、玻璃容器、纸容器、纸板容器或金属容器。
工作实施例
实施例1
在本发明实施方案中，原料奶的组分按以下方法分离：于45°F以 下的温度下，使用奶分离机(CMRP618-HGV，Alfa Laval)通过离心力， 将奶冷碗(cold bowl)机械分离成乳酪和脱脂奶。本发明方法优选在42 °F或更低温度下进行。为了将工艺温度维持在所需温度，可将分流阀 与膜过滤系统联合使用。如果温度超过45°F，此时产物温度超过所需 最大值，这些分流阀被设计成将产物转移回到供应罐。结果，产物不 会继续向前流动，直至产物温度在45°F以下。
于150°F下将乳酪热处理30分钟，冷却至42°F以下并转移至冷 室(36°F)。在分离乳酪之后，脱脂奶开始通过超滤系统。超滤系统采 用具有约5000至10,000道尔顿分子排阻范围的膜过滤器。UF膜过滤 器(PTI)具有聚砜/聚丙烯载体和150psi的最大压力负荷。脱脂奶通过 多程超滤浓缩3倍，得到超滤渗余物(UF渗余物)和超滤渗透物(UF渗 透物)。通过在超滤装置平衡罐的夹套中循环冷水，使浓缩物的温度保 持在45°F以下。
通过纳米过滤系统将UF渗透物浓缩3至4倍，得到富含乳糖的 纳米过滤渗余物(NF渗余物)和乳糖降低的纳米过滤渗透物(NF渗透 物)。纳米过滤系统采用膜过滤器(Koch)，该膜过滤器具有约100至 1000道尔顿的分子排阻范围和600psi的最大压力负荷。
于146°F下将NF渗余物热处理30分钟，冷却至42°F以下并转移 至冷室(36°F)。使用反渗透系统将NF渗透物浓缩2至3倍，该反渗透 系统采用具有约100-180道尔顿的分子排阻范围的膜过滤器。RO膜 过滤器(Osmonics)由薄膜复合聚酯材料制成，能够承受550psi的最大 压力负荷。于146°F下将反渗透渗余物(RO渗余物)热处理30分钟， 冷却至42°F以下并转移至冷室(36°F)。按以下所讨论，将RO渗透物(也 称为乳水)留出，以备将来使用。
于42°F下，将UF渗余物与水、RO渗透物、NF渗透物混合，通 过渗滤将混合物浓缩3倍，得到渗滤渗余物(DF渗余物I)和渗滤渗透 物(DF渗透物I)。在某些情况下，采用第二渗滤步骤以获得UF渗余 物中乳糖含量进一步减少。在第二渗滤步骤中，于42°F下将DF渗余 物I与水、RO渗透物或NF渗透物混合，以得到重新组成的渗滤渗余 物，随后通过渗滤浓缩2倍，以得到渗余物(DF渗余物II)和渗透物(DF 渗透物II)。将双渗滤的DF渗余物II于146°F下保持30分钟，冷却至 42°F以下，并转移至冷室(36°F)。渗滤系统采用具有约1000至10,000 道尔顿分子排阻范围的膜过滤器。
将所有热处理的流分冷却至42°F以下，并于36°F下贮藏，以备 在掺混的乳组合物制备中使用。
实施例2
在本发明的另一个实施方案中，通过机械分离机将原料奶分离成 脱脂奶和乳酪。按以上讨论通过超滤浓缩脱脂奶流分，得到UF渗余 物和UF渗透物。按以上讨论通过纳米过滤浓缩UF渗透物，得到NF 渗透物和NF渗余物。于146°F下将部分NF渗透物热处理30分钟， 冷却至42°F以下，并于36°F贮藏，以备在掺混的乳组合物制备中使 用。将另一部分NF渗透物与UF渗余物混合，并通过渗滤系统浓缩， 得到DF渗余物和DF渗透物。在本发明的某些方面，使用任选的第 二DF步骤，以进一步减少起始材料即UF渗余物的乳糖。
实施例3
在本发明的实施方案中，将原料奶分离成脱脂奶和乳酪。按以上 讨论通过超滤浓缩脱脂奶流分，得到UF渗余物和UF渗透物。按以 上讨论通过纳米过滤浓缩UF渗透物，得到NF渗透物和NF渗余物。 于146°F下将部分NF渗透物热处理30分钟，冷却至42°F以下并于 36°F贮藏，以备在掺混的乳组合物制备中使用。于146°F下将NF渗 余物热处理30分钟，冷却至42°F以下并转移至冷室(36°F)。使用反渗 透系统将另一部分NF渗透物浓缩2至3倍。于146°F下将RO渗余物 热处理30分钟，冷却至42°F以下并转移至冷室(36°F)。将RO渗透物 留出，以备将来使用。
实施例4
本发明实施方案提供掺混的乳组合物，该组合物包含一种或多种 奶组分如UF/DF渗余物(DF渗余物I或DF渗余物II)、NF渗余物和 NF渗透物。UF/DF渗余物为以其为基础的掺混组合物的重要组分。 该组分包含成品必需的大量蛋白质。NF渗余物组分为成品矿物质和 乳糖的主要来源，也是最大调味剂的载体。RO渗余物是将产物的非 脂固体流分标化以符合鉴别奶标准必需的奶矿物质/水的主要来源。
在本发明的某些方面，可任选将乳酪(从原料奶分离的)加入至组 合物中。在将奶组分掺混之后，于146°F下将组合物巴氏灭菌30分钟 或165°F下16秒。巴氏灭菌之后，将组合物冷却至约45°F，并用乳 糖酶处理。乳糖酶处理之后，终产物一般包装在预先消毒的塑料瓶中， 并转移至冷室(36°F)贮藏，直至在保温货柜箱中运输。在本发明的替 代实施方案中，在巴氏灭菌之前，组合物可进行乳糖酶处理。
实施例5
本发明的再一个实施方案提供掺混的乳组合物，该组合物包含一 种或多种奶组分如UF/DF渗余物(DF渗余物I或DF渗余物II)、NF 渗余物和RO渗余物。在本发明的某些方面，可任选将乳酪(从原料奶 分离的)加入至组合物。在将奶组分掺混之后，于146°F下将组合物巴 氏灭菌30分钟或165°F下16秒。巴氏灭菌之后，将组合物冷却至约 45°F，并用乳糖酶处理。乳糖酶处理之后，终产物一般包装在预先消 毒的塑料瓶中，并转移至冷室(36°F)贮藏，直至在保温货柜箱中运输。 在本发明的替代实施方案中，在巴氏灭菌之前，组合物可进行乳糖酶 处理。
实施例6
本发明实施方案提供掺混的乳组合物，该组合物包含一种或多种 奶组分如UF/DF渗余物(DF渗余物I或DF渗余物II)、RO渗余物和 RO渗透物。在本发明的某些方面，可任选将乳酪(从原料奶分离的) 加入至组合物中。在将奶组分掺混之后，于146°F下将组合物巴氏灭 菌30分钟或162°F下16秒。巴氏灭菌之后，将组合物冷却至约45°F 并用乳糖酶处理。乳糖酶处理之后，终产物一般包装在预先消毒的塑 料或金属罐/容器中，直至实现乳糖全部水解，接着进行奶巴氏灭菌处 理。巴氏灭菌产物被转移至冷室(36°F)贮藏，直至在保温货柜箱或零 售包装中运输。在本发明的替代实施方案中，在巴氏灭菌之前，组合 物可进行乳糖酶处理。
实施例7
本发明的另一个实施方案提供掺混的乳组合物，该组合物包含一 种或多种奶组分如UF渗余物、RO渗余物和NF渗透物。在本发明的 某些方面，可任选将乳酪(从原料奶分离的)加入至组合物中。在将奶 组分掺混之后，于146°F下将组合物巴氏灭菌30分钟或165°F下16 秒。巴氏灭菌之后，将组合物冷却至约45°F，并用乳糖酶处理。乳糖 酶处理之后，终产物一般包装在预先消毒的塑料瓶中，并转移至冷室 (36°F)贮藏，直至在保温货柜箱中运输。在本发明的替代实施方案中， 在巴氏灭菌之前，组合物可进行乳糖酶处理。
实施例8
表1表示原料奶和通过要求保护的发明方法获得的奶组分的组成 特性。表1中列出的数字代表多次试验的结果。
表1
  产物   总固体(％)   蛋白质(％)   乳糖(％)   脂肪(％)   矿物质(％)   全脂奶   13.09±0.05   3.54±0.05   4.62±0.09   4.05±0.09   0.70±0.05   脱脂奶   9.54±0.11   3.65±0.10   4.80±0.05   0.13±0.03   0.74±0.04   乳酪   48.26±0.25   1.95±0.06   2.44±0.32   43.33±0.29   0.35±0.06   UF渗余物   (3×)   17.68±0.78   10.23±0.53   4.98±0.22   0.35±0.01   1.17±0.04   UF渗透物   5.38±0.21   0.17±0.01   4.85±0.05   0.00   0.40±0.08   DF渗余物I   (3×)   13.68±0.18   10.44±0.23   1.01±0.30   0.42±0.08   0.84±0.02   DF渗透物I   1.66±0.08   0.05±0.01   1.04±0.26   0.00   0.16±0.01   NF渗余物   (3×)   10.49±0.64   0.20±0.03   9.49±0.74   0.00   0.63±0.06   NF渗透物   0.72±0.08   0.11±0.04   0.40±0.11   0.00   0.14±0.06   RO渗余物   (3.5×)   2.00±0.17   0.13±0.03   1.22±0.03   0.00   014±0.04   RO渗透物   0.00   0.00   0.00   0.00   0.00
实施例9
原料全脂奶和通过使用本发明方法从原料全脂奶获得的组分的 组成特性总结在表2中。在该情况中，在分离奶组分之前，全脂奶没 有经过分离步骤来除去乳酪。
表2
  产物   脂肪(％)   蛋白质(％)   非蛋白氮(％)   乳糖(％)   矿物质(％)   全脂奶   3.0-5.0   2.8-4.5   0.18-0.21   4.5-5.5   0.65-1.0   UF渗余物   9.0-18.0   8.0-16.0   0.20-0.25   4.4-6.0   1.2-2.0   UF渗余物   0.0-0.025   0.1-0.3   0.15-0.20   4.0-5.6   0.4-0.75   DF渗余物I   9.0-18.0   8.0-16.0   0.10-0.15   0.5-3.0   0.90-1.90   DF渗透物I   0.0-0.025   0.1-0.2   0.1-0.15   2.0-3.0   0.2-0.4   NF渗余物   0.0-0.075   0.1-0.3   0.1-0.2   8-17   0.6-1.5   NF渗透物   0.0   0.05-0.15   0.1-0.15   0.0-0.1   0.05-0.15   RO渗余物   0.0   0.1-0.20   0.1-0.2   0.0-0.3   0.20-0.66   RO渗透物   0.0   0.0   0.01-0.05   0.0   0.0
实施例10
脱脂奶和通过使用本发明方法从脱脂奶获得的组分的组成特性 总结在表3中。在该情况中，在分离奶组分之前，全脂奶经过分离步 骤来除去乳酪。
表3
  产物   脂肪(％)   蛋白质(％)   非蛋白氮(％)   乳糖(％)   矿物质(％)   全脂奶   3.0-5.0   2.8-4.5   0.18-0.21   4.5-5.5   0.65-1.0   脱脂奶   0.05-0.2   2.9-4.7   0.18-0.21   4.6-5.6   0.65-1.0   乳酪   32.0-48.0   1.5-2.3   0.11-0.14   1.9-3.0   0.30-0.40   UF渗余物   0.15-0.70   8.0-16.0   0.20-0.25   4.4-6.0   1.0-1.90   UF渗透物   0.0-0.025   0.1-0.3   0.15-0.20   4.0-5.6   0.4-0.75   DF渗余物I   0.15-0.80   8.0-16.0   0.10-0.15   0.5-3.0   0.80-1.2   DF渗透物I   0.0-0.025   0.1-0.2   0.1-0.15   2.0-3.0   0.2-0.4   NF渗余物   0.0-0.075   0.1-0.3   0.1-0.2   8-17   0.6-1.5   NF渗透物   0.0   0.05-0.15   0.1-0.15   0.0-0.1   0.05-0.15
  产物   脂肪(％)   蛋白质(％)   非蛋白氮(％)   乳糖(％)   矿物质(％)   RO渗余物   0.0   0.1-0.20   0.1-0.2   0.0-0.3   0.20-0.66   RO渗透物   0.0   0.0   0.01-0.05   0.0   0.0
实施例11
表4表示按实施例5讨论制备的掺混组合物的组成特性，该掺混 组合物具有约5％的蛋白质。UF-DF渗余物表示已通过UF步骤和至 少一个DF步骤的奶渗余物流分。
表4
  成分   UF-DF脱脂奶   渗余物   NF渗余物   RO渗余物   最终掺混物   总固体(％)   13.65   12.07   2.01   8.15   蛋白质(％)   10.25   0.20   0.10   5.13   乳糖(％)   1.097   10.7   1.299   1.83   脂肪(％)   0.9   0.0   0.0   0.44   矿物质(％)   1.10   0.40   0.52   0.79   非脂固体   (SNF)(％)   12.75   12.07   2.01   7.77
实施例12
表5表示按实施例5讨论制备的掺混组合物的组成特性，该掺混 组合物具有约5.7％的蛋白质。
表5
  成分   UF-DF脱脂奶   渗余物   NF渗余物   RO渗余物   最终掺混物   总固体(％)   14.30   11.90   2.39   9.05   蛋白质(％)   10.2   0.20   0.10   5.70   乳糖(％)   1.95   10.1   1.5   1.79   脂肪(％)   0.80   0.0   0.0   0.44   矿物质(％)   1.17   0.40   0.57   0.79   非脂固体   (SNF)(％)   13.50   11.90   2.39   8.61
实施例13
表6显示在制备4％蛋白质、无脂(脱脂)、低糖的掺混组合物中使 用的奶组分的数量。
表6
  成分  UF-DF脱脂奶  渗余物(Ibs)  NF渗余物(Ibs)  RO渗余物(Ibs)  乳酪(Ibs)   数量  37.64  3.17  59.19  0.0
实施例14
表7显示在制备4％蛋白质、低脂、低糖的掺混组合物中使用的 奶组分的数量。
表7
  成分  UF-DF脱脂奶  渗余物(Ibs)  NF渗余物(Ibs)  RO渗余物(Ibs)  乳酪(Ibs)   数量  37.64  3.00  54.81  4.55
实施例15
表8显示在制备4％蛋白质、全脂、低糖的掺混组合物中使用的 奶组分的数量。
表8
  成分  UF-DF脱脂奶  渗余物(Ibs)  NF渗余物(Ibs)  RO渗余物(Ibs)  乳酪(Ibs)   数量  37.64  1.95  53.12  7.386
实施例16
表9显示在制备4.5％蛋白质、无脂、低糖的掺混组合物中使用 的奶组分的数量。
表9
  成分  UF-DF脱脂奶  渗余物(Ibs)  NF渗余物(Ibs)  RO渗余物(Ibs)  乳酪(Ibs)   数量  42.60  3.27  54.31  0.0
实施例17
表10显示在制备4.5％蛋白质、低脂、低糖的掺混组合物中使用 的奶组分的数量。
表10
  成分  UF-DF脱脂奶  渗余物(Ibs)  NF渗余物(Ibs)  RO渗余物(Ibs)  乳酪(Ibs)   数量  42.60  3.27  49.76  4.55
实施例18
表11显示在制备4.5％蛋白质、全脂、低糖的掺混组合物中使用 的奶组分的数量。
表11
  成分  UF-DF脱脂奶  渗余物(Ibs)  NF渗余物(Ibs)  RO渗余物(Ibs)  乳酪(Ibs)   数量  42.60  2.28  47.73  7.386
实施例19
表12显示在制备8％蛋白质、无脂、低糖的掺混组合物中使用的 奶组分的数量。
表12
  成分  UF-DF脱脂奶  渗余物(Ibs)  NF渗余物(Ibs)  RO渗余物(Ibs)  乳酪(Ibs)   数量  76.82  10.27  13.01  0.0
实施例20
在酶处理之前，成品中组分的含量范围一般为3.5-12.0％蛋白质、 0.1-5.0％乳糖、0.6-1.1％矿物质、0.2-0.8％钙和0(无脂)-4％(全脂)乳脂。 产物乳糖酶处理之后，产物中的乳糖量显著降低。在本发明的某些实 施方案中，酶处理产物中的乳糖量降低至零。
表13举例说明使用本发明分离的奶组分制备的代表性 DESIGNERTM组合物。
表13

以下描述其他示例性组合物，这些组合物可由要求保护的发明的 分离组分制备。
一种乳组合物，该组合物由2.0％乳脂、6.2％蛋白质、0.75％矿物 质和1.8％乳糖组成，通过将62％脱脂奶的再过滤UF渗余物、4.75％ 乳酪、4.66％乳糖浓缩物(NF渗余物)和29％RO渗余物组合制备。
一种乳组合物，该组合物由0.2％乳脂、6.2％蛋白质、0.75％矿物 质和1.8％乳糖组成，通过将62％脱脂奶的再过滤UF渗余物、4.66％ 乳糖浓缩物(NF渗余物)和33.34％RO渗余物组合制备。
一种乳组合物，该组合物由0.2％乳脂、6.25％蛋白质、0.75％矿 物质和1.8％乳糖组成，通过将62％脱脂奶的再过滤UF渗余物、4.66％ 乳糖浓缩物(NF渗余物)和33.34％从UF脱脂奶渗透物制备的NF渗透 物组合制备。
一种乳组合物，该组合物由2.0％乳脂、6.25％蛋白质、0.75％矿 物质和1.8％乳糖组成，通过将62％脱脂奶的再过滤UF渗余物、4.75％ 乳酪、4.66％乳糖浓缩物(NF渗余物)和29％从UF脱脂奶渗透物制备 的NF渗透物组合制备。
一种乳组合物，该组合物由0.2％乳脂、6.2％蛋白质、0.75％矿物 质和1.6％乳糖组成，通过将33.5％脱脂奶的UF渗余物(6×浓缩)和 66.5％UF脱脂奶渗透物的NF渗透物组合制备。
一种乳组合物，该组合物由2.0％乳脂、6.2％蛋白质、0.75％矿物 质和1.6％乳糖组成，其中所述组合物通过将33.5％脱脂奶的UF渗余 物(6×浓缩)、4.75％乳酪和61.75％UF脱脂奶渗透物的NF渗透物组合 制备。
一种乳组合物，该组合物由0.2％乳脂、6.2％蛋白质、0.75％矿物 质和1.6％乳糖组成，其中所述组合物通过将33.5％脱脂奶的UF渗余 物(6×浓缩)和66.5％UF脱脂奶渗透物的纳米过滤渗透物的RO浓缩物 组合制备。
一种乳组合物，该组合物由2.0％乳脂、6.2％蛋白质、0.75％矿物 质和1.6％乳糖组成，其中所述组合物通过将33.5％脱脂奶的UF渗余 物(6×浓缩)、4.75％乳酪和61.75％UF脱脂奶渗透物的纳米过滤渗透 物的RO渗余物组合制备。
为了增加掺混乳组合物的甜度，用乳糖酶处理组合物。用乳糖酶 处理将组合物中的乳糖水解，得到半乳糖和葡萄糖。由于水解，相对 于未处理产物已处理产物的甜度较大，因为已处理产物中存在葡萄 糖。例如，UF渗余物(具有约5％乳糖)中100％乳糖水解导致已处理产 物的甜度增加，相当于1.0％(w/v)蔗糖。类似地，原来存在的30％、 60％和90％乳糖水解分别相当于加入0.3％、0.6％和0.9％(w/v)蔗糖。 见Advanced Dairy Chemistry，第3卷，p.108，R.R.Mahoney，Chapman &Hall，第2版。
已开发了测量甜度的通用评分表，其中甜度水平与蔗糖的已知量 相关。例如，指定2％蔗糖样品具有“2”的甜度值。类似地，指定5％ 蔗糖样品具有“5”的甜度值，指定10％蔗糖样品具有“10”的甜度值，指 定15％蔗糖样品具有“15”的甜度值。
在评估样品甜度中使用的一种方法为数值评估法。在该方法中， 与标准蔗糖溶液比较评估样品的甜度。见J.of Dairy Science，第61卷 (1978)，p.542。试验者首先品尝对照蔗糖溶液。样品间用水冲洗之后， 鉴定人品尝供试样品。然后，通过指出样品是否比对照蔗糖溶液更甜 或不如对照蔗糖溶液甜，各试验者评估相对于对照蔗糖溶液样品的甜 度强度。如果可得到另外的蔗糖对照溶液，试验者可以与用第一种蔗 糖对照溶液相同的方法，用另外的蔗糖对照溶液进行数值评估法。
本发明中提出的奶组分分级方法为连续的在线方法。在任何给定 时间，从开始进入分级系统的同一批次奶中获得奶组分，该奶组分得 自本发明的分级方法并用于本发明组合物的制备中。
尽管，本发明具有某些优选的实施方案，但是对本领域技术人员 来讲，其中可进行各种变化和修改而不背离本发明是显而易见的，并 且所有此类变化和修改将落在本发明的真实精神和范围内。