无乳糖乳制品的制作方法
【技术领域】
[0002] 本发明属于乳品工业领域并涉及一种用于生产低乳糖或无乳糖产品的新方法以 及一种相应的设备。
【背景技术】
[0004] 新出生的哺乳动物在其哺乳期产生乳糖酶，将双糖乳糖降解为可在新陈代谢中利 用的糖类D-半乳糖和D-葡萄糖。在自然戒断母乳的过程中乳糖酶的活性降低至出生时活 性的约5-10%。这适用于人类和所有其他哺乳动物。突变仅在长久以来从事乳品生产的人 群中产生，使得在成年人体内仍能产生足够的乳糖酶（乳糖耐受）。这可能是由于较高的乳 糖酶活性为该族群提供选择优势（矿物质，营养价值）。
[0005] 在缺乏乳糖酶活性的情况下，未降解的乳糖进入人体大肠中，并在大肠中被肠道 菌群吸收并发酵。作为发酵产物产生乳酸以及甲烷和水。这些气体导致腹胀，渗透活性的 乳酸导致水分流入大肠（渗透性腹泻）。
[0006] 在亚洲和非洲大多数成年居民（90%或更多）缺乏乳糖耐受性，即乳糖不耐，在西 欧，澳大利亚和北美（在白色人种中）为5-15%。在德国根据评估总人口的15-25%为乳 糖不耐。乳糖不耐的原因是先天的酶缺乏，即缺少将乳糖分裂并降解为其单体的相应酶。最 近几年至少已经意识到所述症状与乳糖，特别是乳制品中乳糖的存在之间的关系。因此导 致对低乳糖或更好地无乳糖产品的大量需求。
[0007] 现有技术中已知大量不同的方法，借助这些方法可以将乳糖由乳产品分离并作为 副产品继续加工，或通过加入相应酶降解乳糖。
[0008] 例如在EP 0208706 Al(VALIO)中记载了通过超滤将乳糖由脱脂乳去除的方法。 [0009] EP 226035 Al(VALIO)的主题是一种方法，其借助离子交换色谱法将乳糖由乳品 移除。
[0010] 在WO 2008 000895 Al(VALIO)中建议使用乳糖酶处理乳品并由此使其部分水解， 随后通过热处理使酶失活，最后通过酸化消灭未转化的乳糖。
[0011] 由EP 1503630 Bl(VALIO)已知另外一种方法：将乳品进行超滤，得到的滤液进行 纳滤，由此得到的滤液通过反渗透浓缩并随后使用乳糖酶处理。在足够长的保留时间后将 该低乳糖产品与渗余物混合并继续加工。
[0012] 然而现有技术方法的共同问题在于，为了保证尽可能完全的乳糖降解所需的长的 保留时间，以及酶在产品中残留的情况。
[0013] 因此本发明的目的在于，提供一种用于生产无乳糖乳制品的方法，其可靠的克服 了所述现有技术的缺陷并且尤其是能够在明显更短的反应时间内提供无乳糖乳制品，并且 该无乳糖乳制品不再含有酶。
【发明内容】
[0015] 本发明的主题是一种用于生产无乳糖乳制品的方法，其中 (a) 使脱脂乳进行超滤或渗滤与超滤的结合， (b) 将无乳糖渗余物Rl导入储罐并将含乳糖滤液Pl导入酶反应器， (c) 向滤液Pl中加入使其中所含乳糖进行酶降解的充分用量的乳糖酶， (d) 将由此得到的反应混合物进行纳滤， (e) 将无乳糖滤液P2运入储罐并与无乳糖渗余物R2混合，以及 (f) 将仍含有未转化乳糖和酶的渗余物R2再次导回酶反应器。
[0016] 令人惊讶地发现，借助所述措施，特别是未反应乳糖和酶的导回，用于生产无乳糖 产品的乳品吞吐量大幅提高。该方法被设计为，不仅使非连续操作，甚至也使连续操作成为 可能。产品不含乳糖，或基本不含乳糖，即乳糖含量低于0.1重量％。此外在最终产品中不 存在酶或酶分解产物。另一方面这也说明活性酶没有损失。在酶反应器中仅需要替换实际 上失活的酶量。很明显通过这种措施本方法的利益率大幅增高。
[0017] 过滤方法
[0018] 方法第一步是使脱脂乳进行超滤或是渗滤与超滤的结合，并使之分为滤液Pl和 渗余物R1。滤液Pl含有乳糖并在酶反应器中使用乳糖酶处理。使反应混合物循环通过纳 滤设备，由系统排出无乳糖滤液P2并将含有仍未反应的乳糖以及乳糖酶的渗余物R2导回 反应器。因此根据本发明的方法的核心因素是使用不同分离度的膜的过滤步骤。
[0019] 超滤和纳滤是膜技术领域的过滤方法，可用于将大分子物质和小的颗粒由介质分 离并浓缩。微滤、超滤和纳滤的区别在于分离度。如果排除极限（exclusion limit，或截 止（cut-off))为IOOnm或更大，为微滤。如果排除极限介于2-100nm之间，则被视为超滤。 纳滤的排除极限小于2nm。所有这种情况均涉及纯物理，即机械膜分离方法，其根据机械体 积排阻原则工作：液体中所有比膜孔大的颗粒被膜截留。在两种分离方法中驱动力是膜表 面液入侧和液出侧之间的压力差，介于0. 1至40bar之间。
[0020] 超滤膜的排除极限也以NMWC (英文：Nominal Molecular Weight Cut-Off (标称 截留分子量），以及MWCO, Molecular Weight Cut Off (截留分子量），单位：达尔顿）的形 式给出。它被定义为被膜截留90%的球形分子的最小分子量。在实践中NMWC至少比待分 离分子的分子量小20%。其他关于过滤的定性说明可参考通量（Flux)(水当量）（跨膜流 和渗透率）。在理想情况下其与跨膜压力成正比，而与膜阻成反比。这些参数不仅可以由所 使用膜的性能，而且可通过浓度极化以及可能出现的结垢确定。渗透率基于Im 2过滤表面。 其单位为I/ (m2h bar)。
[0021] 被证明对于超滤特别适合的膜具备孔径为约1000至约50000的范围内，并优选约 5000至约25000达尔顿。纳滤优选孔径在100至5000并特别优选约500至约2000达尔顿 的范围内。
[0022] 过滤表面的材料一对于超滤和纳滤的情况一可以是不锈钢、聚合材料、陶瓷、氧化 铝、或纺织品。过滤元件有各种表现形式：烛形过滤器、平板膜、螺旋膜、袋滤器和中空纤维 组件，对本发明来说这些材料都是合适的。然而优选使用由聚合材料制成的螺旋膜或者由 陶瓷或氧化铝制成的烛形过滤器，已经证明第一种实施方案特别优选用于超滤而第二种特 别优选用于纳滤。
[0023] 对本发明来说超滤和纳滤都可以在"热"或"冷"，即在约4至约55°C的温度范围内 进行。然而优选的是在约5至约20°C (超滤），或20至30°C (纳滤）的低温范围内工作。
[0024] 水解
[0025] 超滤用于产生含乳糖和无乳糖产品流。前者进行水解，后者暂时储存于罐中。
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