專利名稱：一種液態奶的濃縮方法
技術領域：
本發明涉及液態奶的制備工藝領域，特別涉及一種液態奶的濃縮方法。

背景技術：
國內原料牛奶的蛋白質、脂肪、鈣等理化指標一般分別為3.1％、2.9％和100mg/100ml，而歐洲、澳洲和美洲等乳品發達地區原料奶這三個指標分別可以達到3.7％、3.5％和125mg/100ml，因此喝過進口牛奶的消費者普遍認為國內的牛奶口味偏淡，甚至認為牛奶中摻過水。
脂肪、蛋白質等乳固體的含量對牛奶風味具有關鍵影響，它們的指標越高，牛奶也就越香，口感越濃郁，也越容易吸引消費者。為了迎合消費者的這種需求，我們必須提高部分牛奶產品的理化指標，為消費者提供他們喜歡的產品。
添加奶粉是提高乳固體含量最簡單的方法，該方法也可稱為使用部分還原奶方法，這具有誤導消費者的嫌疑。另外，為了鼓勵使用生鮮牛奶生產加工牛奶產品，國家加強了對使用還原奶生產牛奶的監管，先后推出了鑒別巴氏消毒奶和超高溫滅菌牛奶(即UHT牛奶)中是否使用還原奶的檢驗方法，即通過檢測最終產品中糠氨酸(一種牛奶中Mallard反應副產物，農業部推薦作為檢驗牛奶加熱程度和是否添加了奶粉的指標，其含量越高，牛奶所受加熱強度越高，牛奶中營養成分損失越多。)來判斷是否使用了還原奶。目前國家規定巴氏消毒牛奶中每100g蛋白質的糠氨酸含量不得高于14mg，UHT牛奶中不得超過190mg。
目前，提高牛奶中乳固體含量的另一種思路是濃縮牛奶，即去除牛奶中部分水份。目前國內應用于液態奶生產上最常見的濃縮方法是閃蒸濃縮，該方法不僅牛奶的受熱溫度高(一般在90℃以上)，而且受熱時間長(有時要循環15分鐘以上)，尤其是濃縮效率非常低(濃縮比不超過1.1，即除去10％的水份)。由于受熱溫度高、受熱時間長，因此該工藝生產成本較高。
反滲透是最先進的濃縮方法，但濃縮成本非常高，而且由于反滲透需要維持足夠的溫度，能耗也不低。
因此，開發節能、低成本的液態奶的濃縮方法，是業內關注的課題。


發明內容
本發明要解決的技術問題即是上述課題，提供一種節能、低成本的液態奶的濃縮方法。
為了在不添加奶粉、不增加牛奶糠氨酸含量的前提下提高液態奶，特別是液態牛奶的理化指標含量，生產出理化指標與國際發達地區相近的牛奶產品，并考慮到能工業化應用并適于乳品生產，本發明人在現有濃縮工藝中進行篩選。其中，使用降膜濃縮原理的降膜蒸發器非常廣泛地應用于奶粉的濃縮，然而奶粉加工過程中對濃縮溫度要求較松，最常見的濃縮溫度為68-72℃，該濃縮溫度應用于液態奶濃縮會導致最終產品中糠氨酸含量超過標準，與添加奶粉具有同樣性質的問題。本發明人經過研究發現，通過控制降膜濃縮中的內腔壓力，如調節蒸發器內腔絕對壓力在一定范圍，用于液態奶的濃縮，可以控制濃縮溫度在60℃以下，使最終產品中的糠氨酸含量不超過標準，處于較低水平，且提高了濃縮效率、降低了濃縮成本。進一步分析后可以發現，本發明濃縮牛奶的原理是根據降膜濃縮的原理，即根據Antoine公式，水的沸點與壓力存在以下關系 ln P＝9.3876-3826.36/(T-45.47) 其中 TKPMPaT＝t+273.15 因此降低壓力可以大大降低水的沸點。降膜蒸發器就是利用水環泵抽真空，給蒸發器腔部制造出絕對壓力約為幾千到幾萬帕的真空，通過熱水或蒸汽加熱內腔的牛奶至沸點溫度，從而快速蒸發水份。而上述內腔壓力調節是關鍵，因其直接影響濃縮溫度，而濃縮溫度又與終產品中的糠氨酸含量密切相關。
因此，本發明采用下列技術方案來解決上述技術問題。一種液態奶的濃縮方法，其采用降膜濃縮法，其中內腔壓力不超過20000Pa。
較佳地，所述的內腔壓力處于10000～20000Pa范圍。
在上述壓力范圍內，根據上述公式，濃縮溫度可控制在≤60℃，特別是44～60℃范圍。
所述的降膜濃縮法可以通過現有降膜蒸發器來實現，控制其蒸發器內腔絕對壓力處于上述壓力范圍，相應地，可保證水的沸點降至≤60℃，即蒸發溫度在上述范圍。
所述的降膜蒸發器可以分為單效、雙效、三效和四效等降膜蒸發器，即分別具有單個、兩個、三個和四個蒸發器。其中，由于經過前一個蒸發器的加熱，之后蒸發器針對的是溫度已達到一定程度的熱牛奶，故隨著蒸發器的增多，能耗也有所降低。因此優選多效降膜蒸發器。當然，不同蒸發器中的內腔絕對壓力可以相同，也可以按順序逐步遞減以縮短濃縮時間。優選地，第一個的降膜蒸發器(一效降膜蒸發器)內腔絕對壓力通常為16-20Kpa，相應地溫度為56-60℃；末端的蒸發器內腔絕對壓力通常為10-12Kpa，相應地溫度為44-50℃。
具體來說，本發明降膜濃縮的工藝為原料奶經動力泵輸送至降膜蒸發器，在蒸發器內腔牛奶被濃縮。通常，所需濃縮的倍數可通過在降膜蒸發器上設定好牛奶出料濃度即可實現。然后可以將濃縮牛奶冷卻至10℃以下，最后與其他原料奶混合做出符合要求的各種理化指標的產品。
根據本發明，所說的液態奶主要指牛奶，當然，也包括來源于羊等其它動物的液態奶。
本發明濃縮方法，相對于閃蒸濃縮方法，它不增加牛奶的熱處理強度，提高濃縮效率，降低濃縮成本；相對于反滲透技術，它成本低廉，熱處理強度幾乎相同。本發明濃縮方法濃縮溫度低(在60℃以下)，對牛奶營養素的破壞少，濃縮牛奶通過兌水還原為常規指標的牛奶，對該常規指標的牛奶進行巴氏殺菌，其糠氨酸含量不超過12mg/100g蛋白質。而且，本發明濃縮方法濃縮效率非常高，可以去除牛奶中75％左右的水分，濃縮后牛奶的乳固體含量可以達到40％以上。

具體實施例方式 下面用實施例來進一步說明本發明，但本發明并不受其限制。
下列實施例中的具體工藝均為將原料奶(光明乳業股份有限公司荷斯坦分公司)經動力泵輸送至各型(單效、雙效、三效或四效)降膜蒸發器(中國輕工業機械總公司乳品工程中心產品)，在蒸發器內腔牛奶被濃縮。各實施例中列出了各自的濃縮技術參數以及濃縮后牛奶的各種常規指標(乳固體、蛋白質、脂肪及鈣)，其中，進料濃度是指原料奶中乳固體的含量(重量百分比)，出料濃度是指濃縮后牛奶中乳固體的含量(重量百分比)。
實施例1 濃縮技術參數 檢驗結果如下 實施例2 濃縮技術參數 檢驗結果如下 實施例3 濃縮技術參數 檢驗結果如下 實施例4 濃縮技術參數 檢驗結果如下 實施例5 濃縮技術參數 檢驗結果如下 實施例6 濃縮技術參數 檢驗結果如下 下面通過應用實施例，以目前常規的反滲透膜和閃蒸濃縮為對照，對本發明降膜濃縮法在降低成本和糠氨酸含量方面進行研究。其中， 閃蒸濃縮是指通過閃蒸設備[瑞典利樂(Tetra-Pak)公司]將牛奶加熱至85-95℃，常壓下蒸發水分，一般最多只能除去10％的水分，濃縮倍數不超過1.1倍，循環時間約為30分鐘。
反滲透濃縮利用有機膜(美國GEA公司)除去牛奶中水分，牛奶進入反滲透膜的溫度不得低于65℃，需要使用增壓泵，加工溫度一般為30℃左右，濃縮倍數可以調節，一般設定為2倍。
應用實施例1降低生產成本 1、本發明(以實施例1為例)在固定成本(設備)方面的優勢 上述濃縮倍數就是指濃縮后與濃縮前牛奶的乳固體含量之比值。
2、以實施例2為例，本發明在使用成本方面的優勢 以去除每噸水為例計算所需要使用成本，使用成本包括所需要的水、電和蒸汽的成本；計算價格蒸汽為66.4元/噸，電為1元/度，水為2.38元/噸，去離子水為2.88元/噸。
注1、包括冷卻水和CIP(在線清洗)用水； 2、閃蒸、降膜蒸發器耗材非常低，可以忽略不計，反滲透膜的耗材也只是指膜的消耗； 3、使用去離子水。
應用實施例2本發明在糠氨酸方面的優勢(以實施例2為例) 不同濃縮方法(包括使用還原奶)制得濃縮牛奶，然后再用原料奶進行稀釋制成脂肪(F)、蛋白質(P)含量相一致的產品，用85℃、15秒巴氏殺菌，測定其糠氨酸含量(mg/100g蛋白質)，結果如下表所示。

權利要求
1、一種液態奶的濃縮方法，其采用降膜濃縮法，其中內腔壓力不超過20000Pa。
2、如權利要求1所述的濃縮方法，其特征在于所述的內腔壓力為10000～20000Pa。
3、如權利要求1或2所述的濃縮方法，其特征在于所述的降膜濃縮法通過降膜蒸發器來實現，控制其蒸發器內腔絕對壓力處于所述壓力范圍，蒸發溫度不超過60℃。
4、如權利要求3所述的濃縮方法，其特征在于所述的降膜蒸發器為單效、雙效、三效或四效降膜蒸發器。
5、如權利要求4所述的濃縮方法，其特征在于所述雙效、三效或四效降膜蒸發器的蒸發器內腔絕對壓力相同或遞減。
全文摘要
本發明公開了一種液態奶的濃縮方法，其采用降膜濃縮法，其中內腔壓力不超過20000Pa。本發明濃縮方法使最終牛奶產品中具有較低的糠氨酸含量，相對于現有閃蒸濃縮方法，其不增加牛奶的熱處理強度，提高了濃縮效率，降低濃縮成本；相對于反滲透技術，其成本低廉，熱處理強度幾乎相同。
文檔編號A23C1/12GK101292682SQ200710039880
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者龔廣予, 郭本恒, 王蔭榆, 蘇米亞, 孟令潔, 云 張, 鋒 杭 申請人:光明乳業股份有限公司