用于制备基于货架稳定的乳的饮料浓缩物的工艺的制作方法

文档序号:495908阅读:180来源:国知局
用于制备基于货架稳定的乳的饮料浓缩物的工艺的制作方法
【专利摘要】本文公开了一种浓缩物、系统和用于制备货架稳定的乳浓缩物的低温工艺,所述工艺不需要超高温热处理来控制所述产品的微生物学。所述方法优选地结合无菌技术和乳糖的酶法降低来控制水分活度。所述方法优选地包括将乳中的乳糖酶法转化为其组成糖,葡萄糖和半乳糖,这优选地改变了浓缩物的依数性,降低了游离水的量并降低了同渗浓度(osmolarity)。
【专利说明】用于制备基于货架稳定的乳的饮料浓缩物的工艺
[0001] 本申请是申请日为2009年06月23日,申请号为200980123705. X,发明名称为"用 于制备基于货架稳定的乳的饮料浓缩物的工艺"的申请的分案申请。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及用于制备货架稳定的乳饮料的工艺。

【背景技术】
[0003] 数千年以来,人们已经失败地设法设计用于保存乳的方法,所述方法将保留新鲜 乳的营养和品质。罗马士兵依靠由使用原始日晒干燥技术的奶粉制成的给养生活。后来, 由Gail Borden开发的技术(1858)产生甜炼乳,使用利用水分活度作为微生物学控制点的 简单浓缩方法,所述甜炼乳可被保存好多年。更多现代的乳处理和包装技术组合超高温处 理与无菌包装以保护乳的货架寿命。前述技术实现了保存方面但未能保存立即可饮产品所 需的新鲜品质。通过将乳2. 5X浓缩,同时用添加的蔗糖控制水分活度(a〈0. 85)来制备甜 炼乳。水分活度是食物干度的度量。aw=p/po,其中aw为水分活度,p为物质中水的蒸汽 压,且p〇为纯水在同样温度下的蒸汽压。作为值的水分活度没有量纲。纯水具有1的水分 活度。所得到的产品在外观上是棕褐色的,具有明显的脂肪变味、来自乳糖结晶的粗质地且 不能被重新构建为一倍浓度的饮料。同样地,淡炼乳为2. IX浓缩物,其被放置在罐头中并 被热处理以产生商业上无菌的产品(依照21CFR113)。所得到的乳当被稀释至一倍浓度时, 在外观上是棕褐色的且是不能接受的。
[0004] 流质的一倍浓度乳需要热处理来控制微生物生长、使酶失活和稳定乳。巴氏灭菌 乳法令要求用于在冷冻乳产品中使传染性病原体失活的具体时间-温度组合,传染性病原 体例如伯纳特氏科克斯菌(Coxiell burnetti)、结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis) 和沙门氏菌(Salmonella spp.)。货架稳定的UHT乳产品需要热处理,该热处理不仅仅解决 传染性病原体,还解决产生毒素的耐热孢子形成菌,如肉毒杆菌(Clostridium botulinum) 或蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。UHT乳的典型工艺需要将乳加热至286° F,持续6 秒(或等同工艺)。UHT乳具有显著的煮熟味且不被很好地接受。
[0005] 乳浓缩物的UHT/无菌处理已经在商业上被证明但在技术上非常困难,这是由于 与浓缩产品的稳定性相关的问题。乳糖沉淀导致产品的颗粒性并减慢重新构建。在UHT处 理之前水解乳糖导致增加的美拉德褐变反应,伴有乳的颜色和风味的显著变化。在UHT之 前水解还导致降低的产品货架寿命。
[0006] 在处理之前水解乳糖导致美拉德褐变反应产物的显著增加并产生不能接受的产 品。使用无菌过滤定量加料乳糖酶显著地降低了褐变并延长了产品的寿命。
[0007] 现有技术公开了乳的超高温巴氏灭菌,例如在Reaves等人,美国专利号 6887505,Ultra-High Temperature Pasteurized Milk Concentrate,Package,Dispenser And Method Of Producing Same (超高温巴氏灭菌乳浓缩物、包装、分配器和其生产方法) 中所公开的。
[0008] 存在对再水化之后尝起来新鲜的乳浓缩物的需求。
[0009] 发明概述
[0010] 本发明优选地为用于保存乳的方法,所述方法使用结合无菌技术和乳糖的酶还原 来控制水分活度的浓缩方法。所述方法包括将乳中的乳糖酶法转化为其组成糖,葡萄糖和 半乳糖。此反应改变了浓缩物的依数性,降低了游离水的量并降低了同渗质量摩尔浓度 (osmolality)〇
[0011] 使用低温真空蒸发来浓缩乳(〇. 2-3. 25%脂肪)以产生3. 0-4. 2X浓缩物。当乳的 浓度增加时,粘度也增加。此时,以.〇l_5ml每升的速率添加乳糖酶导致乳糖浓度非常快速 地降低,这导致了浓缩物的依数性的显著变化。粘度降低且乳的将被进一步浓缩的能力显 著地提高了。此外,通过在温控真空锅中进一步处理或通过使用高剪切添加无脂肪的脱脂 奶粉,可以实现进一步浓缩。
[0012] 乳糖的水解需要结合等摩尔的水和乳糖以产生一摩尔的葡萄糖和一摩尔的半乳 糖。将中性乳糖酶(2600-4000单位每升(MaxiLact))注入乳浓缩物中以将乳糖水解为葡 萄糖和半乳糖。优选地,最少70%的乳糖必须被水解,且所期望的水平在98%范围。此工 艺通过降低水的量和通过增加溶解在浓缩物中的糖的摩尔数来降低水分活度。因为乳糖溶 解度为约21. 6%,所以乳的4X浓度为使用常规技术的实际浓度极限。进一步的浓缩导致颗 粒性、结晶和粘度增加。此外,不溶的乳糖必须从水分活度等式中被减去,因为其不再被溶 解。
[0013] 将无水糖(75/25W/W)溶解在淡炼乳中以开始降低水分活度。然后将混合物加热 到足以使植物性病原体失活的温度(160-260° F)并在无菌降膜蒸发器中使用真空膨胀冷 却。真空膨胀使所述工艺对乳的热效应最小并同时降低水浓度约1%每10° F冷却。所 述产品在管式换热器中进一步被冷却到约70-120° F,并被放置在设置有搅拌器的无菌罐 中。将中性乳糖酶(2600-4000单位每升(MaxiLact))注入乳中以将乳糖水解为葡萄糖和 半乳糖。优选地,最少70%的乳糖必须被水解,且所期望的水平在98%范围。
[0014] 乳糖的无菌水解实现许多目的。世界上的大部分人是乳糖不耐受的。乳糖的水解 允许他们消化乳而不会遭受气体和胃气胀。除了营养方面之外,通过由一克分子量的糖形 成两克分子量的糖而增加溶质的摩尔浓度,水解降低了产品中的水分活度。这基本上使配 方中乳组分的同渗质量摩尔浓度贡献加倍,这降低了水分活度用于控制微生物。乳糖水解 为葡萄糖和半乳糖使用一摩尔H 2o每摩尔重量的乳糖,进一步降低了水分活度。
[0015] 该热工艺通过使植物性病原体失活解决了此产品的健康和安全性方面,植物性病 原体可以存活,直到0. 85的水分活度。形成毒素的孢子形成菌如肉毒杆菌在小于0. 93的 水分活度下不能生长。最耐受的孢子形成毒素形式蜡状芽孢杆菌细菌不能在小于〇. 915的 水分活度下生长。因此,浓缩、热处理、酶法降低水分活度和无菌处理包装的组合产生货架 稳定的产品。
[0016] 此产品的典型应用将是用于糖食用途;商品乳的非冷冻配送;生奶油浇头的生 产;混合饮料、麦芽、冰沙的重新构建或用于一倍浓度饮料的重新构建。
[0017] 浓缩物不受FDA以21CFR113或21CFR108支配并因此豁免低酸罐头食品(LACF) 法规。同样地,炼乳并不受巴氏灭菌乳法令管制且被USDA视为II级乳产品。
[0018] 本发明提供了以下所述的制备货架稳定的乳浓缩物的方法以及用于制备货架稳 定的乳浓缩物的系统。
[0019] 1.一种用于制备货架稳定的乳浓缩物的方法,所述方法包括:
[0020] 使用低温真空蒸发来浓缩乳以产生乳浓缩物;将乳糖酶和水添加到所述乳浓缩物 中以将所述乳浓缩物水解为葡萄糖和半乳糖的浓缩物;和
[0021] 将无水糖溶解入所述葡萄糖和半乳糖的浓缩物中以形成具有水分活度的货架稳 定的乳浓缩物。
[0022] 2. -种用于制备货架稳定的乳浓缩物的方法,所述方法包括:将乳糖酶和水添加 到乳浓缩物中,以将所述乳浓缩物水解为包括葡萄糖和半乳糖的经水解的乳浓缩物。
[0023] 3.根据第1项所述的方法,其中水分活度小于0.85。
[0024] 4.根据第2项所述的方法,还包括:
[0025] 将乳粉添加到所述经水解的乳浓缩物中,以产生具有4倍至8倍浓度的第二乳浓 缩物;
[0026] 在搅拌和剪切下将无水糖添加到所述第二乳浓缩物中以产生第一乳混合物,所述 无水糖以所述第一乳混合物的1重量百分数至50重量百分数的范围内的量来添加;
[0027] 将所述第一乳混合物加热到40°C至80°C范围内的温度;
[0028] 保持所述第一乳混合物,直到所述第一乳混合物的水分活度在从0. 8至0. 9的范 围;
[0029] 将至少一种另外的成分添加到所保持的第一乳混合物中,以产生第二乳混合物;
[0030] 热处理所述第二乳混合物以产生成品乳浓缩物;和
[0031] 包装所述成品乳浓缩物。
[0032] 5.根据第4项所述的方法,其中所述另外的成分包括稳定剂、盐和调味剂中的至 少一种。
[0033] 6.根据第4项所述的方法,其中热处理所述第二乳混合物包括将所述第二乳混合 物加热到72°C至125°C范围内的巴氏灭菌温度。
[0034] 7.根据第4项所述的方法,其中所述另外的成分包括稳定剂、盐和巧克力中的至 少一种。
[0035] 8.根据第2项所述的方法,还包括:
[0036] 将乳产品引入平衡罐中;在170° F至240° F范围内的温度下在保持管中加热所 述乳产品以产生经加热的乳产品;将所述经加热的乳产品作为降膜引入预消毒的真空室, 以从所述经加热的乳产品除去水以产生炼乳产品;和在无菌均化器中均化所述炼乳产品以 产生所述乳浓缩物。
[0037] 9.根据第2项所述的方法,还包括:
[0038] 将原料乳产品引入平衡罐中;在预热器中加热所述原料乳产品以产生经预热的乳 产品;将所述经预热的乳产品注入第一效中,其中在约70°C的温度下加热所述经预热的乳 产品,以蒸发水并增加所述经预热的乳产品的固体含量,以产生具有10%至13%固体浓度 的第一效乳产品;将所述第一效乳产品注入第二效中,其中在约65°C的温度下加热所述第 一效乳产品,以蒸发水并增加所述第一效乳产品的固体含量,以产生具有13%至18%固体 浓度的第二效乳产品;将所述第二效乳产品注入第三效中,其中在约62°C的温度下加热所 述第二效乳产品,以蒸发水并增加所述第二效乳产品的固体含量,以产生具有18%至27% 固体浓度的第三效乳产品;将所述第三效乳产品注入第四效中,其中在约60°C的温度下加 热所述第三效乳产品,以蒸发水并增加所述第三效乳产品的固体含量,以产生具有28%至 34%固体浓度的所述乳浓缩物;将所述乳浓缩物连同乳糖酶注入第五效中,其中在约48°C 的温度下加热所述第五效,以蒸发水并增加固体含量,以产生具有34%至42%固体浓度的 经水解的乳浓缩物;将所述经水解的乳浓缩物注入第六效中,其中在约43 °C的温度下加热 所述经水解的乳浓缩物,以蒸发水并增加经水解的乳浓缩物固体含量,以产生具有42%至 50%固体浓度的最终经水解的乳浓缩物;在约80° F的温度下将所述最终经水解的乳浓缩 物保持在无菌罐中;和使用无菌灌装机将所述最终经水解的乳浓缩物包装在无菌容器中。
[0039] 10.根据第9项所述的方法,其中所述原料乳产品被加热到KKTC的温度,持续1 秒至5分钟范围内的时间段,以使多种微生物和多种酶失活。
[0040] 11.根据第2项所述的方法,还包括将所述经水解的乳浓缩物重新构建为尝起来 新鲜的产品。
[0041] 12.根据第2项所述的方法,还包括通过在所述方法的结尾结合多种干燥的成分 和通过使用所述乳糖酶来化学上增加所述经水解的乳浓缩物的同渗质量摩尔浓度,使所述 经水解的乳浓缩物的多个热反应减到最少。
[0042] 13. -种用于制备货架稳定的乳浓缩物的系统,所述系统包括:
[0043] 乳产品源;用于浓缩所述乳产品的装置,所述用于浓缩所述乳产品的装置使用低 温真空蒸发来产生乳浓缩物;和用于将乳糖酶和水添加到所述乳浓缩物中以将所述乳浓缩 物水解为包括葡萄糖和半乳糖的经水解的乳浓缩物的装置。
[0044] 14.根据第13项所述的系统,还包括用于将无水糖溶解入所述经水解的乳浓缩物 中以形成具有最小水分活度的货架稳定的乳浓缩物的装置。
[0045] 15.根据第13项所述的系统,其中所述用于浓缩所述乳产品的装置包括多效。
[0046] 16.根据第13项所述的系统,其中所述用于浓缩所述乳产品的装置包括无菌真空 冷却容器。
[0047] 17.根据第16项所述的系统,其中所述用于浓缩所述乳产品的装置还包括无菌均 化器。
[0048] 18.根据第14项所述的系统,还包括用于无菌地包装所述货架稳定的乳浓缩物的 装直。
[0049] 19.根据第14项所述的系统,其中所述货架稳定的乳浓缩物具有低于0. 85的水分 活度值。
[0050] 20.根据第13项所述的系统,其中所述经水解的乳浓缩物是70%至99. 5%水解 的。
[0051] 附图简述
[0052] 图1是浓缩的脱脂乳和降乳糖的脱脂乳的水分活度的图。
[0053] 图2是热工艺系统的框图,所述热工艺系统结合微生物的杀死步骤、浓缩步骤、无 菌均化、无菌定量加料、无菌反应容器、冷却器和无菌包装。
[0054] 图3是具有不同水平的无水果糖的浓缩的降乳糖乳的计算出的水分活度的图。
[0055] 图4是无菌多效蒸发器系统的框图,无菌多效蒸发器系统具有无菌滤过的乳糖酶 注入、反应容器和无菌包装。
[0056] 图5是脱脂乳的温度⑴和干物质含量(c)作为多效蒸发器的时间⑴的函数的 图,阐释了在效4之后在46摄氏度的温度下乳糖酶的引入点。
[0057] 实施本发明的最佳方式
[0058] 所述产品优选地由常规炼乳制成,所述炼乳用维持乳蛋白的悬浮而不会沉淀所需 的传统量的稳定剂来配制。无水糖(蔗糖、葡萄糖或果糖)优选地在搅拌和剪切下被结合 入(以0-40%重量)巴氏灭菌的4X乳浓缩物中。此步骤期间的温度被升高到40-80°C,以 有助于糖的溶解。所形成的糖浆优选地不含晶体以防止将来的结晶。优选地在预定的温度 下将温暖的甜的乳浓缩物引入预消毒的真空室(500mbar)中,以使用为了 UHT处理而开发 的技术来降低温度并蒸发另外的水。真空室优选地使用无菌泵来连续抽空以将材料转移到 无菌罐上。可能需要使用常规的无菌管式换热器的进一步冷却来将甜炼乳的温度降低到乳 糖水解的最佳温度。浓缩度优选地由当乳产品被引入真空室时的乳产品的初始温度和该室 内的真空度来调节。
[0059] 无菌罐优选地用作混合罐以将乳糖酶结合入乳中。乳糖酶溶液使用无菌技术来无 菌过滤并被转移到无菌罐中。无菌罐优选地具有无菌搅拌以充分地混合被添加到罐中的任 一组分。所述酶为在〇. 1和〇. 0001 %之间的浓度的中性乳糖酶(2, 600至4, 000乳糖酶单 位)。所述酶以下面的方式起作用:
[0060] 乳糖+水一葡萄糖+半乳糖
[0061] 该反应优选地消耗一摩尔的二糖乳糖并产生两摩尔的单糖葡萄糖和半乳糖。通 过使糖的摩尔数加倍和通过使用一摩尔的水来水解糖部分之间的a键合,该反应降低了 炼乳的同渗质量摩尔浓度。所得到的产品已接受了足以解决传染性的植物性病原体的热 处理,并具有足够低以阻止肉毒杆菌(a〈〇. 93)和蜡状芽孢杆菌(a〈0. 915)生长的水分活 度。所述产品的水分活度优选地为0.85或以下以解决受关注的酸败微生物。所述产品优 选地为商业上无菌的。
[0062] 在表1、表2和表3中提供一些优选产品的配方。表1为对于未加味的乳产品。表 2为对于香草味的乳产品,且表3为对于巧克力味的乳产品。
[0063]表1

【权利要求】
1. 一种用于制备商业上无菌的货架稳定的成品乳浓缩物的方法,所述方法包括: 使用低温真空蒸发来浓缩乳以产生3. 0-4. 2X乳浓缩物; 将乳糖酶和水添加到所述乳浓缩物中以将存在于所述乳浓缩物中的最少70 %的乳糖 水解为葡萄糖和半乳糖;和 将无水糖溶解入包括葡萄糖和半乳糖的所述乳浓缩物中以降低水分活度, 进一步浓缩经降低水分活度的乳浓缩物,以形成具有〇. 80至0. 9的范围的水分活度的 商业上无菌的货架稳定的成品乳浓缩物,所述商业上无菌的货架稳定的成品乳浓缩物能够 重新构建为尝起来新鲜的一倍浓度的饮料。
2. -种用于制备商业上无菌的货架稳定的成品乳浓缩物的系统,所述系统包括: 乳产品源; 用于浓缩所述乳产品的装置,所述用于浓缩所述乳产品的装置使用低温真空蒸发来产 生乳浓缩物;和 用于将乳糖酶和水添加到所述乳浓缩物中以将存在于所述乳浓缩物中的最少70%的 乳糖水解为葡萄糖和半乳糖的装置, 用于进一步浓缩经水解的乳浓缩物以形成能够重新构建为尝起来新鲜的一倍浓度的 饮料的货架稳定的成品乳浓缩物的装置。
3. 根据权利要求2所述的系统,还包括用于将无水糖溶解入所述经水解的乳浓缩物中 以形成具有最小水分活度的货架稳定的成品乳浓缩物的装置。
4. 根据权利要求2所述的系统,其中所述用于浓缩所述乳产品的装置包括多效。
5. 根据权利要求2所述的系统,其中所述用于浓缩所述乳产品的装置包括无菌真空冷 却容器。
6. 根据权利要求5所述的系统,其中所述用于浓缩所述乳产品的装置还包括无菌均化 器。
7. 根据权利要求2所述的系统,还包括用于无菌地包装所述货架稳定的成品乳浓缩物 的装置。
8. 根据权利要求2所述的系统,其中所述货架稳定的成品乳浓缩物具有低于0. 85的水 分活度值。
9. 根据权利要求2所述的系统,其中所述成品乳浓缩物是70%至99. 5%水解的。
【文档编号】A23C1/16GK104430844SQ201410682751
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2009年6月23日 优先权日:2008年6月24日
【发明者】查尔斯·E·信泽尔 申请人:查尔斯·E·信泽尔
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