加工奶的方法和系统与流程

本发明总体上涉及奶加工领域。更具体地，本发明涉及奶的蛋白质标准化。

背景技术：

如今，众所周知，首先通过使用离心分离器将生乳分离成乳脂和脱脂乳，然后将一部分乳脂以可控方式重新混合到脱脂乳中，使奶中的脂肪标准化，以实现精确的脂肪含量。在现代的奶加工系统中，该处理通常是完全自动化的，并且通过将压力变送器和流量变送器放置在系统的不同部分中，即使例如生乳中的脂肪含量会波动，也可以实现所得到的奶制品的精确的脂肪含量。

乳制品加工行业中的最新发展是蛋白质标准化。由于基础技术在所需设备和如何控制组合标准化方面存在不同的要求，因此将脂肪和蛋白质标准化组合在一起会带来许多挑战。因此，需要能够以经济有效的方式(包括但不限于设备成本、运行成本和运行时间)提供脂肪和蛋白质标准化的奶加工系统。

技术实现要素：

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的上述的一个或多个限制。特别地，一个目的是提供一种能够有效地提供蛋白质标准化的方法和系统。

根据第一方面，提供了一种用于加工奶的方法，所述方法包括：

将生乳rm分离成乳脂c和脱脂乳sm，其中所述乳脂c被馈送入主乳脂管并且所述脱脂乳sm被馈送入主脱脂乳管，

确定所述脱脂乳sm中的蛋白质含量，

确定所述乳脂c中的蛋白质含量，

将所述主乳脂管中的所述乳脂c分成馈送入乳脂再混合管的乳脂再混合部分cr和馈送入过剩乳脂管的过剩乳脂部分sc，

将所述主脱脂乳管中的所述脱脂乳sm分成馈送入第一脱脂乳管的第一脱脂乳部分sm1和馈送入第二脱脂乳管的第二脱脂乳部分sm2，

通过使用过滤装置将所述第二脱脂乳部分sm2过滤成馈送入渗透物管中的渗透物p和馈送入滞留物管中的滞留物r，以使所述滞留物r的蛋白质含量高于所述渗透物p的蛋白质含量，

确定所述渗透物p中的蛋白质含量，

至少基于所述脱脂乳sm、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的蛋白质含量，计算所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p所需的流量qsm1、qcr、qp，以获得所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的混合物的预定蛋白质含量，

控制一系列阀，一系列阀布置成调节所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的流量，使得获得计算的所述流量qsm1、qcr、qp，并且

将至少所述第一脱脂乳部分sm1、所述渗透物p和所述乳脂再混合部分cr组合成标准化乳制品smp。

所述方法还包括通过连接到所述滞留管的过剩滞留管，使所述滞留物的至少一部分sr转向。

所述方法还包括通过连接到所述渗透管的过剩渗透管，使所述渗透物的至少一部分sp转向。

组合的步骤还包括将所述滞留物的至少一部分r与所述第一脱脂乳部分sm1、所述渗透物p和所述乳脂再混合部分cr组合，从而调节所述标准化乳制品smp的蛋白质含量。

所述方法还包括：确定所述乳脂c中的脂肪含量；确定所述脱脂乳sm中的脂肪含量；其中，所述流量qsm1、qcr、qp的计算还基于所述乳脂c的脂肪含量和所述脱脂乳sm的脂肪含量，以获得所述标准化乳制品smp的预定的脂肪含量，所述标准化乳制品smp是由所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的组合所形成的。

所述第二脱脂乳部分sm2的温度可以是3-25摄氏度。

所述方法还包括将所述标准化乳制品smp馈送到热处理设备。

根据第二方面，提供了一种用于加工奶的系统。所述系统包括：

分离器，其布置成通过生乳管接收生乳rm并将乳脂c馈送入主乳脂管中，并且将脱脂乳sm馈送入主脱脂乳管中，

脱脂乳蛋白质含量确定装置，其布置成确定所述脱脂乳sm中的蛋白质含量，

乳脂蛋白质含量确定装置，其布置成确定所述乳脂c中的蛋白质含量，

其中，将所述主乳脂管中的乳脂c分为馈送入乳脂再混合管的乳脂再混合部分cr和馈送入过剩乳脂管的过剩乳脂部分sc，

其中，将所述主脱脂乳管中的脱脂乳sm分为馈送入第一脱脂乳管的第一脱脂乳部分sm1和馈送入第二脱脂乳管的第二脱脂乳部分sm2，

过滤装置，其布置成将所述第二脱脂乳部分sm2过滤成馈送入渗透管中的渗透物p和馈送入滞留管中的滞留物r，使得所述滞留物r的蛋白质含量高于所述渗透物p，

渗透物p蛋白质含量确定装置，其布置成确定所述渗透物p中的蛋白质含量，

控制装置，其配置为至少基于所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的蛋白质含量，计算所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p所需的流量qsm1、qcr、qp，以获得所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的混合物的预定蛋白质含量，

一系列阀，其布置成调节所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的流量，从而获得计算的所述流量qsm1、qcr、qp，

其中所述控制装置还被配置为控制所述一系列阀，所述一系列阀被布置为调节所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的流量，从而获得计算的所述流量qsm1、qcr、qp，以及

标准化产品管，其中所述第一脱脂乳管、所述渗透管和所述乳脂过剩管馈入所述标准化产品管，使得至少所述第一脱脂乳部分sm1、所述渗透物p和所述乳脂再混合部分cr被组合为标准化乳制品smp。

所述系统可还包括设置在所述滞留管上的过剩滞留管。

所述系统可还包括设置在所述渗透管上的过剩渗透管。

所述滞留管被馈送入所述标准化产品管，使得所述滞留物的至少一部分r可以与所述第一脱脂乳部分sm1、所述渗透物p和所述乳脂再混合部分cr组合，从而调节所述标准化乳制品smp的蛋白质含量。

所述系统可还包括：乳脂脂肪含量确定装置，其配置成确定所述乳脂c中的脂肪含量；脱脂乳脂肪含量确定装置，其配置成确定所述脱脂乳sm中的脂肪含量；其中所述控制装置还被配置为还基于所述乳脂c的脂肪含量和所述脱脂乳sm的脂肪含量来计算流量qsm1、qcr、qp，以获得所述标准化乳制品smp的预定脂肪含量，所述标准化乳制品smp是由所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的组合所形成的。

所述系统可还被配置为将所述标准化乳产品smp直接供给至超高温uht处理设备。

所述第二脱脂乳部分sm2的温度可以是3-25摄氏度。

根据第三方面，提供了一种用于控制系统的控制装置，所述系统包括分离器，所述分离器设置为通过生乳管接收生乳rm并将乳脂c馈送入主乳脂管，以及将脱脂乳sm馈送入主脱脂乳管，其中所述主乳脂管中的乳脂c被分成馈送到乳脂再混合管中的乳脂再混合部分cr和馈送到过剩乳脂管中的过剩乳脂部分sc，其中所述主脱脂乳管中的脱脂乳sm被分为馈送入第一脱脂乳管的第一脱脂乳部分sm1和馈送入第二脱脂乳管的第二脱脂乳部分sm2，

过滤装置，其布置成将所述第二脱脂乳部分sm2过滤成馈送入渗透管中的渗透物p和馈送入滞留管中的滞留物r，使得所述滞留物r的蛋白质含量高于所述渗透物p，

一系列阀，其布置成调节所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的流量，从而获得计算的所述流量qsm1、qcr、qp，

标准化产品管，其中所述第一脱脂乳管、所述渗透管和所述乳脂过剩管进入所述标准化产品管，使得至少所述第一脱脂乳部分sm1、所述渗透物p和所述乳脂再混合部分cr组合为标准化乳制品smp，

所述控制装置包括：

数据接收器，其被配置为接收与乳脂c的蛋白质含量、脱脂乳sm的蛋白质含量和渗透物p的蛋白质含量有关的输入数据，

数据处理器，其被配置为通过以下方式确定一系列阀的控制信号：至少基于所述脱脂乳sm、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的蛋白质含量计算第一脱脂乳部分sm1、乳脂再混合分部cr和渗透物p所需的流量qsm1、qcr、qp，以获得所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的混合物的预定蛋白质含量，

控制信号输出装置，其配置成将所述控制信号输出到所述一系列阀，所述一系列阀设置成调节所述第一脱脂乳部分sm1、所述乳脂再混合部分cr和所述渗透物p的流量，从而获得计算的所述流量qsm1、qcr、qp。

本文描述的方法的任何特征和实施方式都可以针对系统实现，反之亦然。本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显现。

附图说明

现在将通过示例的方式参考所附的示意图来描述本发明的实施方式，其中

图1示意性地示出了用于加工奶的系统。

图2是示出了用于加工奶的方法中的步骤的流程图。

图3示出了配置成控制用于加工奶的系统的阀的控制装置。

具体实施方式

参考图1，以示例的方式示出了用于加工奶的系统100。生乳rm被馈送入系统100中，在生乳管102中至分离器104。分离器104可以是离心分离器，其布置成将生乳rm分离成馈送入主乳脂管106中的乳脂c和馈送入主脱脂乳管108中的脱脂乳sm。

乳脂c的蛋白质含量可以通过布置在主乳脂管106中的乳脂蛋白质含量测量装置110来确定。乳脂蛋白质含量测量装置110可以是质量-流量变送器或任何其他适合用来确定蛋白质含量的传感器。确定蛋白质含量本身可以根据常规技术进行。

为了调节主乳脂管106中的乳脂c的流量，可以在主乳脂管106中设置主乳脂阀112。除了调节流量之外，主乳脂阀106还可以用于：确保主乳脂阀112上游的主乳脂管106中的压力在分离器104的工作压力范围内。

乳脂c被分为过剩乳脂部分sc和乳脂再混合部分cr，所述过剩乳脂部分sc被进一步馈送到主乳脂管106中。可以通过使用过剩乳脂阀114来调节过剩乳脂部分sc的流量，并且可以通过使用乳脂再混合阀115来调节乳脂再混合部分cr的流量。过剩乳脂阀114可以放置在过剩乳脂管116中并且乳脂再混合部分阀115可以放置在乳脂混合管118中。

脱脂乳sm被分为第一脱脂乳部分sm1和第二脱脂乳部分sm2。第一脱脂乳部分sm1的流量可以通过使用第一脱脂乳阀120来调节，并且第一脱脂乳部分sm1的流量可以由第一脱脂乳流量变送器122来监控。第一脱脂乳部分sm1被馈送入第一脱脂乳管124并且第二脱脂乳部分sm2被馈送入第二脱脂乳管126。第一脱脂乳管124绕过过滤装置128，该过滤装置可以是超滤装置，而第二脱脂乳部分sm2被馈送入过滤装置128并进行过滤。过滤装置128可以是能够将乳蛋白质过滤到滞留物进料中的任何常规类型的过滤器，以使得通过过滤装置128的渗透物进料基本上不含蛋白质和脂肪，即，滞留物基本上容纳所有存在于第二脱脂乳部分sm2中的蛋白质和脂肪。

在过滤过程中，形成滞留物r和渗透物p。将滞留物r馈送入滞留物管130，将渗透物p馈送入渗透物管132。过滤的效果是，滞留物r具有比渗透物p更高的蛋白质含量。如所示，可以确定滞留物r基本上容纳存在于第二脱脂乳部分sm2中的所有蛋白质和脂肪，即渗透物p基本上不包含(小于0.05重量％)蛋白质并且基本上不包含(小于0.05重量％)脂肪。此处，wt％是指重量百分比。

为了确定滞留物r和渗透物p的蛋白质含量，可以在滞留物管130和渗透物管132上设置蛋白质含量测量装置。或者，如图1所示，由于可以为过滤装置128的给定输入确定滞留物r和渗透物p的蛋白质含量，可以通过放置在主脱脂乳管108中的脱脂乳蛋白质测量装置133确定脱脂乳sm的蛋白质含量，并将其提供给数据处理装置134，所述数据处理装置134被配置为基于滞留物r和渗透物p的流量以及脱脂乳sm的蛋白质含量来确定滞留物r和渗透物p的蛋白质含量。例如，如果滞留物r和渗透物p的流量相等，并且脱脂乳sm的蛋白质含量为3.5wt％，那么如果滞留物r的蛋白质含量可以确定为7wt％，而渗透物p的蛋白质含量可以确定为0wt％。

滞留物管130可以设置有流量变送器135，使得可以测量滞留物r的流量。此外，在滞留物r要从系统100转移的情况下，可以提供过剩的滞留物sr管136。过剩的滞留物sr阀137可以设置在过剩的滞留物管136中，以便控制多余过剩的滞留物流量。此外，滞留管130可以设置有用于调节滞留流量的滞留阀138。这样做的优点是过剩的富含蛋白质的滞留物可以从系统100转移并用于其他产品。

渗透管132可以设置有用于测量渗透物p的流量的渗透流变送器140。此外，渗透管132可以设置有过剩渗透sp管142，其配备有过剩渗透阀143以控制过剩的渗透物sp的流量。此外，渗透管132可设置有用于调节渗透流量的渗透阀144。这样做的优点是过剩的富含糖的渗透物可以从系统100转移并用于其他产品。

为了形成具有预定蛋白质含量和预定脂肪含量的标准化乳制品smp，可以将第一脱脂乳部分sm1、渗透物p和可选的滞留物r组合成脱脂乳组合物。这可以通过第一脱脂乳管124、滞留物管130和渗透管132馈送到脱脂乳组合物管146中来实现。

脱脂乳组合物管146可以继而与乳脂混合管118一起馈入乳脂和脱脂乳组合物管148。通过调节乳脂混合管118中的乳脂混合物cr的乳脂混合流量，可以调节乳脂和脱脂乳组合物管148中的乳脂和脱脂乳组合物的脂肪含量。由于乳脂混合物cr还包含蛋白质，因此可以分别调节第一脱脂乳部分sm1、渗透物p和可选的滞留物r的流量和蛋白质含量，以使乳脂和脱脂乳管148中的乳脂和脱脂乳组合物满足预定的蛋白质含量和脂肪含量。为了测量乳脂混合物cr的流量，可以在乳脂混合管118上设置流量变送器150。

任选地，可以经由添加剂管152将诸如可可、维生素等的添加剂添加至乳脂和脱脂乳组合中。其优点在于，可以在过滤已经发生之后添加可能受到过滤不利影响的添加剂。

可选地，返工物(例如，与在冲洗操作之前冲洗系统100相关联而捕获的产品残留物)可以通过返修管154添加到乳脂和脱脂乳组合中。这样做的优点是可以减少产品损失。

乳脂和脱脂乳组合管148中的标准化奶制品smp可以直接馈送到热处理设备156中，即没有缓冲罐。热处理设备156可以是超高温(uht)处理设备，其被布置为对标准化乳制品smp进行热处理并且将热处理过的标准化乳制品smp'馈送出。以热处理的标准化乳制品smp'的wt％计的蛋白质含量是形成标准化乳制品smp'的所有组分(即至少第一脱脂乳部分sm1、渗透物p和乳脂再混合部分cr)的蛋白质(以重量计)之和，除以这些组分的总重量。

为了控制流量，以实现具有预定脂肪和蛋白质含量的标准化乳制品smp，可以使用控制装置158。控制装置158可以被配置为基于包括至少第一脱脂乳部分sm1、乳脂再混合部分cr和渗透物p的蛋白质含量的输入数据160，计算出第一脱脂乳部分sm1、乳脂再混合部分cr和渗透物p所需的流量qsm1、qcr、qp，以获得第一脱脂乳部分sm1、乳脂再混合部分cr和渗透物p的混合物的预定蛋白质含量，也称为作为标准化奶制品smp。此外，控制装置可以配置成通过控制信号162控制一系列阀112、114、115、120、138、144，例如主乳脂阀112、过剩乳脂阀114，乳脂再混合阀115、第一脱脂乳阀120、滞留阀138和/或渗透阀144，它们被布置成调节第一脱脂乳部分sm1、乳脂再混合部分cr和渗透物p的流量，使得获得所计算的流量qsm1、qcr、qp。数据处理设备134可以集成为控制装置158中的组件。

系统100的优点在于，可以首先在不需要加热生乳rm的温度间隔下对生乳rm进行分离、过滤以及脂肪和蛋白质标准化，这具有降低设备成本和要求占地面积更少的积极效果。

另一个优点是，当进入分离器104时，不必加热生乳rm，即生乳rm的温度可以在3-25摄氏度或6-12摄氏度的范围内。与热奶分离相比，这可以降低细菌滋生的风险，进而可以延长运行时间，这对运营成本产生了积极影响。

系统100的另一个优点是仅第二脱脂乳sm2被过滤。这是有利的，在于较少的奶经过过滤，对运行成本产生积极影响。

另一个优点是，通过有可能转移过剩的滞留物sr，可以从系统100转移对于满足标准化乳制品smp的预定蛋白质含量而言不是必需的有价值的蛋白质，从而其可以用在其他产品中。

此外，如上所述，作为系统100如何布置的效果，减少了对缓冲罐的需求。

图2是示出用于加工奶的方法200的步骤的流程图。该方法可以在例如结合图1所描述的系统100上执行。

在方法200的第一步骤202中，可以将生乳rm分离成乳脂c和脱脂乳sm。如图1所示，这可以通过使用分离器104来进行。

在第二步骤204中，可以确定脱脂乳sm的蛋白质含量。这可以通过使用脱脂乳蛋白质含量测量装置133来实现。

在第三步骤206中，可以确定乳脂c的蛋白质含量。这可以通过使用乳脂蛋白质含量测量装置110来实现。

在第四步骤208中，乳脂c可以被分为乳脂再混合部分cr和过剩乳脂部分sc。

在第五步骤210中，可将脱脂乳sm分为第一脱脂乳部分sm1和第二脱脂乳部分sm2。

在第六步骤212中，第二脱脂乳部分sm2可以被过滤，使得形成渗透物p和滞留物r。

在第七步骤214中，可以确定渗透物p中的蛋白质含量。这可以通过使用渗透物蛋白质测量装置来进行，但是也可以基于如上所述经过过滤的脱脂乳sm的蛋白质含量来确定。实际上，由于可用的过滤装置是如此有效以至于可以忽略通过过滤装置的任何蛋白质，因此可以在不执行任何计算或测量的情况下将渗透物p中的蛋白质含量确定(估计)为零。而且，过滤装置128基本上将所有的脂肪过滤至滞留物，即，渗透物的脂肪含量可以确定为零。

在第八步骤216中，可以计算要为一系列阀112、114、115、120、138、144设置的流量。更具体地，为了计算第一脱脂乳部分sm1、乳脂再混合部分cr和渗透物p所需的流量qsm1、qcr、qp，以实现具有预定脂肪和蛋白质含量的标准化乳制品smp，至少第一脱脂乳部分sm1、乳脂混合部分cr和渗透物p的蛋白质含量可以用作输入数据。

在第九步骤218中，布置成调节第一脱脂乳部分sm1、乳脂再混合部分cr和渗透物p的流量的一系列阀112、114、115、120、138、144被控制使得获得所计算的流量qsm1、qcr、qp。

在第十步骤220中，至少第一脱脂乳部分sm1、渗透物p和乳脂再混合部分cr被组合成标准化乳制品smp。

可选地，在第十一步骤222中，过剩滞留物sr可以被从系统100转移。

可选地，在第十二步骤224中，过剩渗透物sp可以被从系统100转移。

可选地，第十步骤220可以包括子步骤226。在子步骤226中，为了调节标准化乳制品smp的蛋白质含量，滞留物r的至少一部分可以与第一脱脂乳部分sm1、渗透物p和乳脂再混合部分cr组合。

可选地，在第十三步骤228中，将标准化乳制品smp馈送入热处理设备156。

可选地，在第十四步骤230中，可以确定乳脂c的脂肪含量，并且在第十五步骤232中，可以确定脱脂乳sm的脂肪含量。具有该信息，在第八步骤216中的计算还可以基于乳脂c的脂肪含量和脱脂乳sm的脂肪含量，以便还获得标准化乳制品smp的预定脂肪含量。

图3更详细地示意性地示出了控制装置158。控制装置158可以包括数据接收器300，该数据接收器300被配置为接收与乳脂c的蛋白质含量、脱脂乳sm的蛋白质含量以及渗透物p的蛋白质含量有关的输入数据160。可以提供配置为确定一系列阀112、114、115、120、138、144的控制信号162的数据处理器302。可以通过至少基于脱脂乳sm、乳脂混合部分cr和渗透物p的蛋白质含量，计算第一脱脂乳部分sm1、乳脂混合部分cr和渗透物p所需的流量qsm1、qcr、qp，来确定控制信号162，以获得第一脱脂乳部分sm1、乳脂混合部分cr和渗透物p的混合物的预定蛋白质含量，也称为标准化乳制品smp。

另外，可以提供控制信号输出装置304。这可以被配置成将控制信号162输出到一系列阀112、114、115、120、138、144，该组阀112、114、115、120、138、144被设置为调节第一脱脂乳部分sm1、乳脂混合部分cr和渗透物p的流量，从而获得所计算的流量qsm1、qcr、qp。

根据以上描述，尽管已经描述和示出了本发明的各种实施方式，但是本发明不限于此，还可以在所附权利要求书所限定的主题的范围内以其他方式实施。