專利名稱：不含乳糖的乳制品的制備方法
發(fā)明目的本發(fā)明涉及一種制備不含乳糖的乳制品的方法，特別地涉及不同膜技術(shù)在制備乳制品中的用途。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)是已知的以分子水平和離子水平均可使用的分離方法。這些方法的能耗小并且可以濃縮和分級乳品。例如由于使用膜技術(shù)不需要像濃縮和蒸發(fā)那樣在脫水時發(fā)生相變，因此可以節(jié)省能量。
一般說來，目前使用的有四種基本類型的膜過濾方法，其分別用于不同的用途。根據(jù)分離能力，從具有最小孔徑到具有最大孔徑而言這四種基本類型依次是反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF)。其中，反滲透通常用于濃縮，超濾和微濾用于分級，納濾既用于濃縮又用于分級。
微濾、超濾和納濾是其中將液體經(jīng)過半透膜過濾的膜分離過程。半透膜是僅允許溶液中部分組分通過的膜。該體系還可以包括用于濾出最大或沉淀組分的預(yù)過濾器。
滲透作用是從稀溶液經(jīng)半透膜到達較濃溶液的液體通過半透膜的自發(fā)運動過程。在反滲透裝置中，通過提高濃溶液的壓力使其超過滲透壓而使流動方向相反。反滲透能夠分離溶解的鹽類。實際上，由反滲透過程獲得的液體(滲透物)足夠純凈而可以將其排放到下水道中。反滲透的最常見的用途是由海水制備飲用水。
使用膜技術(shù)可以通過在升高的壓力下使乳品流經(jīng)膜的方式而分離乳品組分。然后小于膜孔徑的組分將通過該膜(滲透物)，而較大組分保留在膜后面(截留物)。換句話說，總是產(chǎn)生兩股離開分離體系的物流。
在近數(shù)十年間，乳品工業(yè)已經(jīng)成功地例如在處理乳清和廢水中使用了膜技術(shù)。然而，乳品工業(yè)已注意到膜技術(shù)非常適合處理牛乳，牛乳被認為含有充足的有價值的營養(yǎng)成分和功能化合物。近來的研究實際上集中在乳品的膜過濾過程以及這種經(jīng)過濾的乳品在制備乳制品例如乳酪、冰淇淋和酸乳酪中的用途。
近幾年間，研究中特別關(guān)注的是對不含乳糖的乳制品的需求不斷增加。普遍認為某些個體不能耐受乳糖，即不能耐受含有正常量乳糖的乳制品。此外，有時出于一些其它原因必需攝取低乳糖的乳制品。例如，當個體服用抗生素時，腸道將乳糖分解成單糖的能力可能會受到損害。
已經(jīng)提出幾種方法用于除去乳品中的乳糖。一般說來，所有已知方法中存在的問題是感觀特性的改變。本領(lǐng)域公知的方法是常規(guī)的去除乳糖的酶方法，該方法包括向乳品中加入乳糖酶的步驟，由此使得超過80％的乳糖轉(zhuǎn)化成單糖，即葡萄糖和半乳糖。其中問題在于乳品因單糖引起的不可接受的甜味。
WO 00/45643出版物公開了一種旨在保留乳品感觀特性的方法。根據(jù)該出版物，這可以通過降低乳糖的量以使乳糖與蛋白質(zhì)的比例達到約1∶1和然后用乳糖酶處理該乳品以使殘留的乳糖轉(zhuǎn)化成單糖而實現(xiàn)。根據(jù)該出版物，可以通過超濾或恒容過濾(diafiltration)的方式降低乳糖的量。所述方法的主要特征是降低乳糖與蛋白質(zhì)的比例。這也可以通過濃縮初始乳品或者通過在任何加工步驟中向乳品添加蛋白質(zhì)來提高蛋白質(zhì)的量而實現(xiàn)。該方法的問題在于在超濾或恒容過濾的同時，不僅乳糖而且對乳品味道具有重要意義的部分鹽類也會被從乳品中除去。使用超濾的另一缺點是含有水、乳糖、鹽和低分子量氮化合物的副產(chǎn)物-滲透物難以利用。
芬蘭出版物104 783 B1公開了一種由乳清或者超濾乳品滲透出的滲透物制備乳清鹽粉的方法。該方法包括對乳清或者所述滲透物進行納濾、濃縮和干燥。由該方法獲得的乳清鹽粉可用作常規(guī)食鹽(NaCl)的替代品。
EP出版物226 035 B1公開了一種從乳品中分離乳糖的特殊色譜分離方法。在該方法中，分級乳品使得分離出乳糖級分，而鹽類保留在蛋白質(zhì)級分或蛋白質(zhì)/脂肪級分中。該方法的優(yōu)點在于獲得的是純凈的乳糖溶液而不是滲透物，并且所有對味道有影響的物質(zhì)(包括鹽類)都保留在乳品中。然而，色譜分離法耗時且過程復(fù)雜。色譜分離法的另一問題是設(shè)備的購買價格高，因為常規(guī)的乳制品廠通常不會擁有這種設(shè)備。
發(fā)明簡述因此，本發(fā)明的目的是提供一種解決上述問題的方法。本發(fā)明的目的是通過獨立權(quán)利要求中所述內(nèi)容表征的方法而實現(xiàn)的。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案在從屬權(quán)利要求中作了描述。
本發(fā)明基于如下令人驚訝的發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明的方法可以將常規(guī)的超濾中除去的鹽類返回至乳制品中，在該方法中對乳制品進行超濾、納濾和通過反滲透進行濃縮，接著向所述UF截留物中加入鹽。然后可以對由此獲得的低乳糖的乳制品進行水解，其中通過乳糖酶將殘留的乳糖轉(zhuǎn)化成單糖，從而得到大體上不含乳糖的乳制品。
本發(fā)明方法的優(yōu)點在于可保持乳制品的感觀特性。此外，在本發(fā)明的方法中，產(chǎn)生的流出物-NF截留物和RO滲透物可以容易地進行進一步加工。NF截留物主要含有乳糖和水，RO滲透物基本上僅含有水。所得的RO滲透物足夠純凈以用作例如清洗設(shè)備的清洗用水。另一優(yōu)點是本發(fā)明的方法能夠制備僅含有源自乳品的組分的乳制品。然而，這對本發(fā)明來說不是必須的，在本發(fā)明方法中如果需要的話也可以向乳制品中添加其它物質(zhì)。
附圖簡述下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，其中

圖1顯示了本發(fā)明實施方案中的方法的方塊圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種制備不含乳糖的乳制品的方法，特征在于以下步驟對乳制品進行超濾、納濾和通過反滲透進行濃縮，并向所述UF截留物中加入鹽。本發(fā)明的方法可以除去乳品中的乳糖而不會對制得的乳制品的感觀特性產(chǎn)生任何影響，這是由于在除去乳糖的過程中除去的鹽可以被復(fù)原和/或替代。
本發(fā)明的方法優(yōu)選包括步驟a)對乳品進行超濾，b)對由所述超濾獲得的UF滲透物進行納濾，c)通過反滲透對步驟b)中獲得的NF滲透物進行濃縮，d)使用步驟c)中獲得的RO截留物作為待加入到UF截留物中的鹽。
在本發(fā)明的一個實施方案中，除了由相同制備方法獲得的RO截留物中所含的鹽之外或者作為替代，向所述UF截留物中加入另外的鹽。待加入的鹽優(yōu)選是乳清鹽，例如由乳清納濾的滲透物或色譜分離的鹽粉制得的RO截留物。待加入的乳清鹽可以是粉狀物或者溶液。UF截留物和由乳品的超濾滲透物制得的并且待加入UF截留物中的RO截留物也可以源于不同的方法。
圖1顯示了本發(fā)明的一個實施方案的方塊圖。下面描述不同工藝步驟的優(yōu)選實施方案。在本公開中，如果未另作說明，所述百分比是指重量百分比。
優(yōu)選以濃縮系數(shù)k＝1～4、更優(yōu)選k＝1.5～2進行超濾。所述濃縮系數(shù)(k)是指供入過濾操作的液體與截留物之間的重量比，并由下式得出 超濾乳品產(chǎn)生的UF滲透物通常含有約4.3％乳糖和約0.4％灰分，其干物質(zhì)含量為5.0～5.5％。所述的超濾中產(chǎn)生的UF截留物(k＝1.5～2)含有約5～7％蛋白質(zhì)、約4.6～4.9％乳糖和約1.0～1.2％灰分；其干物質(zhì)含量為11～14％。合適的膜例如是丹麥Danish Separation Systems生產(chǎn)的GR81PP和GR61PP。
在本發(fā)明方法中，優(yōu)選以濃縮系數(shù)k＝1～6、更優(yōu)選k＝3-5進行納濾。納濾中產(chǎn)生的滲透物(NF滲透物)主要含有一價鹽和脲，其干物質(zhì)含量為0.1～0.3％。納濾中產(chǎn)生的NF滲透物含有乳糖(約為干物質(zhì)的90％)，并且其干物質(zhì)含量為20～24％。合適的膜例如是Desal 5(Osmonics Inc.，美國)和NF45(Filmtec，美國)。
在本發(fā)明方法中，優(yōu)選以濃縮系數(shù)k＝2～20、更優(yōu)選k＝5～12進行反滲透。反滲透中產(chǎn)生的滲透物(RO滲透物)主要僅含有水。反滲透中產(chǎn)生的RO截留物通常含有0.5～2％灰分，其干物質(zhì)含量為1～3％。合適的膜例如是美國Millipore Corp.生產(chǎn)的Nanomax-95。
在本發(fā)明的一個實施方案中，在超濾之前將乳品標準化至所需的脂肪含量。在乳品制備中，脂肪含量可以為0～7％，優(yōu)選為0～4.5％。如果乳品中的脂肪含量超過7％，那么通常涉及的是乳脂。本發(fā)明的方法也可用于制備不含乳糖的乳脂。
在超濾之前，也可以對乳品進行熱處理(即巴氏殺菌)。巴氏殺菌是指將液體食品(特別是乳品)加熱至60～90℃以消滅致病物質(zhì)。
本發(fā)明的方法還優(yōu)選包括酶水解步驟，其中通過乳糖酶(即β-D-半乳糖苷酶)將殘留的乳糖轉(zhuǎn)化成單糖。適用于本發(fā)明方法的幾種不同的酶可市售獲得。這些酶包括例如Kluyveromyces fragilis生產(chǎn)的乳糖酶(例如HA-乳糖酶，Chr.Hansen A/S，丹麥)或者Kluyveromyces lactis生產(chǎn)的乳糖酶(例如Validase，Valley Research Inc.，美國)。水解優(yōu)選持續(xù)1～36小時，并在5～70℃、優(yōu)選6～15℃下進行。然而，應(yīng)注意的是市售酶的廠商在各自的說明書中提供了酶的最佳水解條件。
通過本發(fā)明的方法獲得的乳制品的干物質(zhì)含量可以通過加入水來調(diào)節(jié)。另一方面，本發(fā)明的方法也可用于制備不含乳糖的乳粉，即將所得的乳品干燥。粉狀物的制備特別適合于制備不含乳糖的無脂乳粉，但是也可以制備含脂乳粉。
在包裝乳制品之前，可以對乳品進行熱處理，例如通過巴氏殺菌(72℃，15秒)、通過ELS處理(130℃，1～2秒)或者通過UHT處理(138℃，2～4秒)。
本發(fā)明方法特別適合于處理牛乳。然而，術(shù)語“乳”是指從哺乳動物的乳腺獲得的任何正常的分泌物，例如牛乳、山羊乳、馬乳或綿羊乳。術(shù)語“標準化乳品”是指脂肪含量標準化至所需水平的乳品。通過本發(fā)明的方法制得的乳制品可以是例如乳汁、酸乳酪、凝乳、凝乳酪或者酸乳飲料例如酸乳或酪乳。該方法還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)干物質(zhì)含量，于是制品可以為液體、膠狀物或固體物質(zhì)。通過本發(fā)明的方法獲得的制品可以是原樣攝入或者作為添加劑加入到食品中或者作為食品的一部分。所述食品可以是例如乳品工業(yè)、肉加工工業(yè)、預(yù)制食品工業(yè)、飲料工業(yè)、焙烤工業(yè)或甜點工業(yè)的制品。
實施例1用臨界值為20,000道爾頓的GR61PP膜通過實驗室規(guī)模的Labstak超濾機以濃縮比1.5于50℃下對30升脂肪含量為1.5％的經(jīng)巴氏殺菌(72℃，15秒)的乳品進行超濾?；厥账玫慕亓粑?20升)和滲透物(10升)。
室溫下進一步以濃縮系數(shù)4經(jīng)Millipore Nanomax-50納濾膜對所述滲透物進行納濾，從而一價離子通過該膜(NaCl保留量＜65％)。該滲透物(7.5L)的主要組分乳糖留在納濾時的截留物部分中。納濾中，從UF滲透物中分離鹽，即乳糖部分(2.5L)，因此該納濾截留物適于進一步用作低鈉的乳糖級分。
室溫下使用反滲透膜Nanomax-95(Millipore)以濃縮系數(shù)10對所述納濾滲透物(7.5L)進行濃縮，由此將納濾滲透物所得的鹽濃縮于反滲透截留物中(NaCl保留量＞94％)。由此獲得的RO截留物可用于制備復(fù)原鹽的不含乳糖的乳品。
將69.2g UF截留物和10.5g RO截留物以及20.3g水混合，并加入0.35g HA乳糖酶(Chr.Hansen A/S，丹麥)。在10℃下將該混合物水解24小時，在此期間使乳糖含量降低至低于0.01％。表1顯示了UF截留物和RO截留物的組成。所得制品的組成非常接近普通的脫脂乳，并且味道與脫脂乳相似，但是完全不含乳糖(乳糖＜0.01％)。
表1.由標準化乳品和乳品的UF滲透物制得的RO截留物制備不含乳糖的乳品
n.m.＝未測出可以以相同方式制得不含脂肪或者例如含有3.5％脂肪的不含乳糖的乳品。在這種情況下，相應(yīng)地原料乳品必須不含脂肪或者脂肪含量為3.5％。
實施例2用臨界值為20,000道爾頓的GR61PP膜于50℃下以濃縮比1.5對30升脂肪含量為1.5％的經(jīng)巴氏殺菌(72℃，15秒)的乳品進行超濾?；厥账媒亓粑?20升)和滲透物(10升)。
在乳酪業(yè)中，代替由乳品的UF滲透物制得的RO截留物，采用的是由超濾乳清的滲透物制得的濃縮物(RO截留物)，該濃縮物的組成與由乳品的UF滲透物制得的RO截留物相似(表1和2)。
將69.2g UF截留物和10.5g鹽濃縮物以及20.3g水混合，并加入0.35g HA乳糖酶(Chr.Hansen A/S，丹麥)。在10℃下將該混合物水解24小時，在此期間使乳糖含量降低至低于0.01％。表2顯示了UF截留物和RO截留物的組成。所得制品的組成非常接近普通的脫脂乳，并且味道與脫脂乳相似，但是完全不含乳糖(乳糖＜0.01％)。
表2.由標準化乳品和納濾乳清獲得的RO截留物制備不含乳糖的乳品
與由乳品的UF滲透物獲得的RO截留物一樣，由納濾乳清獲得的RO截留物可以用于制備不含乳糖的乳品。
實施例3也可以將實施例1和2制得的乳品干燥成粉末。在75℃±3℃/3min下對所述乳品進行巴氏殺菌，并蒸發(fā)至40～45％干物質(zhì)含量。然后將其供入噴霧干燥器中。在與正常的經(jīng)乳糖水解的乳粉相應(yīng)的干燥值下用板式干燥器(laminar drier，F(xiàn)iltermat)進行干燥。
噴嘴壓力110～150巴噴嘴空氣的溫度185～190℃板空氣的溫度160～170℃后干燥120～130℃冷卻20～25℃出口溫度60～65℃目標水分1.75％，最大值2.3％所述粉末制備方式特別適于制備不含乳糖的無脂乳粉，但是也可以制備含脂乳粉。
實施例4實施例1～3的不含乳糖的乳制品還可以用于常規(guī)的但不含乳糖的制品的進一步加工。不含乳糖的乳品可以通過在乳糖水解之前適當調(diào)節(jié)制品的脂肪含量而用于制備不含乳糖的乳脂。類似地，通過向乳品中加入乳品酸化劑和使乳品呈現(xiàn)正常的酸乳制備中的酸味，可以將不含乳糖的乳品用于制備酸乳。可以以與正常乳品相同的方式制備不含乳糖的冰淇淋。類似地，通過常規(guī)的制備工藝可以使得幾乎所有適宜的乳制品制成不含乳糖的形式。當使用不含乳糖的乳品時，可能需要略微改變不同制品的制備參數(shù)。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是作為技術(shù)發(fā)展，本發(fā)明的基本思想可以不同方式實施。因此本發(fā)明及其實施方案并不限于上面的實施例，而是可以在這些權(quán)利要求書的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種不含乳糖的乳制品的制備方法，其特征在于包括步驟a)對乳品進行超濾，b)對由所述超濾獲得的UF滲透物進行納濾，c)通過反滲透對步驟b)中獲得的NF滲透物進行濃縮，d)使用步驟c)中獲得的RO截留物作為待加入到UF截留物中的鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于除了RO截留物之外還向UF截留物中加入另外的鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于另外的鹽是乳清鹽。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于通過乳糖酶水解所述乳制品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于水解持續(xù)1～36小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于在5～70℃下進行水解。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于在超濾之前將所述乳品調(diào)節(jié)至所需的脂肪含量和對其進行巴氏殺菌。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于還包括通過添加水來調(diào)節(jié)所述乳制品的干物質(zhì)含量。
9.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于a)以濃縮系數(shù)1～4對乳品進行超濾，b)以濃縮系數(shù)1～6對由所述超濾獲得的UF滲透物進行納濾，c)以濃縮系數(shù)2～20通過反滲透對步驟b)中獲得的NF滲透物進行濃縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備不含乳糖的乳制品的方法。本發(fā)明方法的特征在于如下步驟對乳制品進行經(jīng)過超濾(UF)、納濾(NF)和通過反滲透進行濃縮，接著向該UF截留物中加入鹽。
文檔編號A23C9/12GK1652690SQ03810990
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者O·托斯艾恩, J·撒赫斯坦 申請人:瓦利奧有限公司