一种利用膜处理工艺生产的浓缩牛奶蛋白粉及其制备方法与流程

本发明涉及乳制品深加工领域，尤其涉及一种利用膜处理工艺生产的浓缩牛奶蛋白粉及其制备方法。

背景技术：

浓缩牛奶蛋白粉(MPC)是指以生牛乳(添加或不添加其他乳品原料)为原料，经净乳、巴氏杀菌、脱脂(或不脱脂)、超滤浓缩等，除去其中的部分水分、脂肪、乳糖和矿物质后，再经过干燥喷粉等工序加工制成的乳制品，在酸奶、乳饮料、中性奶、烘焙食品、肉制品、运动营养食品等产品中均有非常广泛的应用。

目前，浓缩牛奶蛋白粉在国内市场上主要依赖进口，且存在供应不稳定、供货周期长、价格波动大等问题，与此同时，国内对MPC的需求与日俱增，而对其研究只停留在实验室层面，因此，急需进行工业化生产方面的相关研究和实践。

本发明旨在提供一种浓缩牛奶蛋白粉及其制备方法，降低整个浓缩过程中所使用的温度，减少蛋白质的变性程度，极大程度的保留浓缩牛奶蛋白粉的营养价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用超滤膜处理工艺生产的浓缩牛奶蛋白粉及其制备方法，减少蛋白质的变性程度，保留浓缩牛奶蛋白粉的营养价值。

本发明解决该技术问题的技术方案是：

一种利用膜处理工艺制备浓缩牛奶蛋白粉的方法，以生牛乳为原料，包括如下步骤：

a.生牛乳按照GB 19302检验合格后，在原料罐中暂时储存，其储存条件为，温度≤7℃，时间≤24小时；

b.将生牛乳预热至温度为55℃～65℃后，在离心除菌机中进行离心除菌，之后再利用离心分离机进行离心分离，得到脱脂乳，其脂肪含量≤0.1％；

c.利用巴氏杀菌机对脱脂乳进行巴氏杀菌，条件为，温度75℃～95℃，时间15秒～30秒，之后在脱脂乳储罐中暂时储存；

d.将脱脂乳输送至超滤膜设备并设定浓缩因子，根据最终产品蛋白质含量的要求设定相应的浓缩因子，控制体系的温度≤50℃，使脱脂乳在超滤膜设备中构建固形物，当固形物的指标达到要求值，即，3.8％≤蛋白质含量＜15.0％时，构建固形物过程结束，得到截留液；当要求截留液的蛋白质含量≥15.0％时，构建固形物的过程中需要在超滤膜设备的浓缩液侧不断添加洗滤水，直到固形物的指标达到要求值，即，蛋白质含量≥15.0％时，构建固形物过程结束，此时，仍需要在超滤膜设备的浓缩液侧不断添加洗滤水，从而得到截留液，其中，洗滤水为生产用反渗透纯净水，其添加量为进料量的10％～50％；

e.将截留液经过蒸发器浓缩，得到浓缩液，并在浓缩液储罐中进行暂时储存，其中，蒸发器的操作条件为，真空度0.05MPa～0.10MPa，温度50℃～70℃，所得浓缩液的总固形物含量为28％～40％；

f.将浓缩液在管式换热器中预热至40℃～60℃后，利用高压泵输送至喷雾干燥塔的塔顶，先后经过喷雾干燥塔和流化床进行干燥，得到浓缩牛奶蛋白粉，其中，喷雾干燥塔的操作条件为，高压泵压力100bar～250bar，送风温度120℃～190℃，排风温度60℃～90℃，塔内负压－100Pa～－200Pa，流化床的操作条件为，一段温度为50℃～80℃，二段温度为40℃～70℃，三段温度为35℃以下；

g.在洁净间内利用粉包装机将浓缩牛奶蛋白粉进行包装和金属检测。

另外，在生产过程中可以添加粉状乳品原料或液体乳清中的一种作为其他原料，粉状乳品原料为脱脂乳粉或乳清蛋白粉中的一种或两种，脱脂乳粉的检测依据为GB 19644，液体乳清和乳清蛋白粉的检测依据为GB 11674，其他原料的添加方式为下述方式中的一种：

(1)将粉状乳品原料与纯净水复溶，配制成浓度为8％～12％的溶液，该溶液的添加量为生牛乳用量的0～50％，再进行巴氏杀菌，之后与步骤c中的脱脂乳进行混合，再在脱脂乳储罐中进行暂时储存，并继续进行后续操作；

(2)将粉状乳品原料与纯净水复溶，配制成浓度为25％～35％的溶液，该溶液的添加量为生牛乳用量的0～50％，再进行巴氏杀菌，之后与步骤e中的浓缩液进行混合，再在浓缩液储罐中进行暂时储存，并继续进行后续操作；

(3)将粉状乳品原料按照直接与步骤f中经过干燥后的浓缩牛奶蛋白粉进行混合，之后继续进行后续操作，其中，粉状乳品原料的添加量为生牛乳用量的0～50％；

(4)将液体乳清进行巴氏杀菌后，再与步骤c中的脱脂乳进行混合，再在脱脂乳储罐中进行暂时储存，并继续进行后续操作，其中，液体乳清的添加量为生牛乳用量的0～50％。

一种利用上述膜处理工艺所制备的浓缩牛奶蛋白粉，其蛋白质含量按干基计≥42.0％，脂肪含量≤6.0％，水分含量≤7.0％，乳糖含量≤45.0％。

利用本发明的膜处理工艺所制备的浓缩牛奶蛋白粉，提高了蛋白质的含量，减少了部分脂肪、乳糖和矿物质，使得产品的附加值更高，是一种新型的蛋白质来源，从而进一步提升当前国内乳制品的生产结构。

附图说明

图1为本发明利用膜处理工艺生产浓缩牛奶蛋白粉的生产工艺流程图；

图2为利用本发明膜处理工艺生产的浓缩牛奶蛋白粉的实物图。

具体实施方式

实施例1

一种利用膜处理工艺制备浓缩牛奶蛋白粉的方法，具体包括如下步骤：

(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后，在原料罐中暂时储存，其储存条件为，温度2℃，时间10小时；

(2)将生牛乳预热至温度为55℃后，在离心除菌机中进行离心除菌，之后再利用离心分离机进行离心分离，得到脱脂乳，其脂肪含量为0.05％；

(3)利用巴氏杀菌机对脱脂乳进行巴氏杀菌，条件为，温度75℃，时间30秒，之后在脱脂乳储罐中暂时储存；

(4)将脱脂乳以9吨/小时的流速输送至超滤膜设备并设定浓缩因子为3.0︰1，控制体系的温度≤50℃，使脱脂乳在超滤膜设备中循环构建固形物，当截留液的指标达到要求值时，构建固形物过程结束，得到截留液，此时，截留液的蛋白质含量为8.86％，脂肪含量为0.18％，总固形物含量为15.70％；

(5)将截留液经过蒸发器浓缩，得到浓缩液，并在浓缩液储罐中进行暂时储存，其中，蒸发器的操作条件为，真空度0.07MPa，温度50℃，所得浓缩液的总固形物含量为28％；

(6)将浓缩液在管式换热器中预热至40℃后，利用高压泵输送至喷雾干燥塔的塔顶，先后经过喷雾干燥塔和流化床进行干燥，得到浓缩牛奶蛋白粉，其中，喷雾干燥塔的操作条件为，高压泵压力100bar～250bar，送风温度120℃～190℃，排风温度60℃～90℃，塔内负压－100Pa～－200Pa，流化床的操作条件为，一段温度为50℃～80℃，二段温度为40℃～70℃，三段温度为35℃以下；

(7)在洁净间内利用粉包装机将浓缩牛奶蛋白粉进行包装和金属检测。

一种按照实施例1所述膜处理工艺所制备的浓缩牛奶蛋白粉，其蛋白质含量按干基计为56.5％，脂肪含量为0.92％，水分含量为5.12％，乳糖含量为32.1％。

实施例2

一种利用膜处理工艺制备浓缩牛奶蛋白粉的方法，具体包括如下步骤：

(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后，在原料罐中暂时储存，其储存条件为，温度4℃，时间15小时；

(2)将生牛乳预热至温度为63℃后，在离心除菌机中进行离心除菌，之后再利用离心分离机进行离心分离，得到脱脂乳，其脂肪含量为0.06％；

(3)利用巴氏杀菌机对脱脂乳进行巴氏杀菌，条件为，温度80℃，时间30秒，之后在脱脂乳储罐中暂时储存；同时，将脱脂乳粉与纯净水复溶为10％的复溶脱脂乳粉溶液，进行巴氏杀菌，条件为，温度80℃，时间30秒，之后再与脱脂乳混合并在脱脂乳储罐中暂时储存，其中，复溶脱脂乳粉溶液的添加量为生牛乳用量的30％；

(5)将脱脂乳以10吨/小时的流速输送至超滤膜设备并设定浓缩因子为5.0︰1，控制体系的温度≤50℃，使脱脂乳在超滤膜设备中循环构建固形物，当截留液的指标达到要求值时，构建固形物过程结束，得到截留液，此时，截留液的蛋白质含量为14.98％，脂肪含量为0.36％，总固形物含量为21.04％；

(6)将截留液经过蒸发器浓缩，得到浓缩液，并在浓缩液储罐中进行暂时储存，其中，蒸发器的操作条件为，真空度0.08MPa，温度53℃，所得浓缩液的总固形物含量为35％；

(7)将浓缩液在管式换热器中预热至50℃后，利用高压泵输送至喷雾干燥塔的塔顶，先后经过喷雾干燥塔和流化床进行干燥，得到浓缩牛奶蛋白粉，其中，喷雾干燥塔的操作条件为，高压泵压力100bar～250bar，送风温度120℃～190℃，排风温度60℃～90℃，塔内负压－100Pa～－200Pa，流化床的操作条件为，一段温度为50℃～80℃，二段温度为40℃～70℃，三段温度为35℃以下；

(8)在洁净间内利用粉包装机将浓缩牛奶蛋白粉进行包装和金属检测。

一种按照实施例2所述膜处理工艺所制备的浓缩牛奶蛋白粉，其蛋白质含量按干基计为71.17％，脂肪含量为1.28％，水分含量为4.84％，乳糖含量为17.7％。

实施例3

一种利用膜处理工艺制备浓缩牛奶蛋白粉的方法，具体包括如下步骤：

(1)生牛乳按照GB 19302检验合格后，在原料罐中暂时储存，其储存条件为，温度5℃，时间20小时；

(2)将生牛乳预热至温度为65℃后，在离心除菌机中进行离心除菌，之后再利用离心分离机进行离心分离，得到脱脂乳，其脂肪含量为0.1％；

(3)利用巴氏杀菌机对脱脂乳进行巴氏杀菌，条件为，温度95℃，时间15秒，之后在脱脂乳储罐中暂时储存；

(4)将脱脂乳以15吨/小时的流速输送至超滤膜设备并设定浓缩因子为6.0︰1，控制体系的温度≤50℃，使脱脂乳在超滤膜设备中循环构建固形物，在构件固形物的过程中，测得截留液的蛋白质含量为18.26％，脂肪含量为0.42％，总固形物含量为23.84％，此时，再在膜过滤设备的浓缩液侧按照进料量的30％添加洗滤水，使截留液中蛋白质的含量＜15.0％，构建固形物过程结束，得到截留液；

(5)将截留液经过蒸发器浓缩，得到浓缩液，并在浓缩液储罐中进行暂时储存，其中，蒸发器的操作条件为，真空度0.10MPa，温度55℃，所得浓缩液的总固形物含量为40％；

(6)将浓缩液在管式换热器中预热至60℃后，利用高压泵输送至喷雾干燥塔的塔顶，先后经过喷雾干燥塔和流化床进行干燥，得到浓缩牛奶蛋白粉，其中，喷雾干燥塔的操作条件为，高压泵压力100bar～250bar，送风温度120℃～190℃，排风温度60℃～90℃，塔内负压－100Pa～－200Pa，流化床的操作条件为，一段温度为50℃～80℃，二段温度为40℃～70℃，三段温度为35℃以下；

(7)在洁净间内利用粉包装机将浓缩牛奶蛋白粉进行包装和金属检测。

一种按照实施例3所述膜处理工艺所制备的浓缩牛奶蛋白粉，其蛋白质含量按干基计为80.45％，脂肪含量为1.53％，水分含量为5.50％，乳糖含量为9.42％。