一种酸奶及其制备方法和加工系统与流程

本发明涉及食品加工，尤其涉及一种高蛋白常温酸奶及其制备方法和加工系统。

背景技术：

1、近年来，常温储存酸奶因储存运输方便等优势而受到消费者的青睐；与此同时，高蛋白酸奶因蛋白含量较普通酸奶更高、营养价值更高等优势，其需求也逐渐增加。因此开发常温储存的高蛋白酸奶具有重要意义。

2、希腊酸奶是高蛋白酸奶中的一种，与普通酸奶相比，希腊酸奶的蛋白质含量大约是普通酸奶的2倍，钙含量是普通酸奶的3倍，然而钠含量却只是普通酸奶的1/2；而且希腊酸奶的质地相对比较浓稠，普通酸奶的质地较为稀薄。

3、目前，希腊酸奶通常采用如下几种工艺制备得到：第一种方法是通过添加乳清蛋白粉或浓缩牛乳蛋白配料的方式实现高蛋白质含量，然而，采用该方法加工的酸奶制品，一般口感较差，有颗粒感，细腻度差，加工过程的发酵时间长，酸甜比控制难度大；第二种方法是将生乳进行浓缩后杀菌，再添加菌种发酵，但该方法加工的希腊酸奶与第一种方法类似，产品口感较差，有颗粒感，细腻度较差，加工过程的发酵时间长，酸甜比控制难度大；第三种方法是将牛乳杀菌后添加菌种先发酵，后将发酵乳进行脱乳清，该方法加工产品口感细腻，顺滑。但是，以上三种制备高蛋白酸奶的方法制得的酸奶产品通常在低温条件下储存。

技术实现思路

1、本发明提供一种常温储存高蛋白酸奶及其制备方法和加工系统。

2、具体地，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种酸奶的制备方法，所述方法包括：将生牛乳经分离脂肪处理得到脱脂奶和稀奶油，将脱脂奶进行反渗透膜浓缩至保留液的蛋白质含量为6.0-8.0％，将所述保留液经第一杀菌处理后与发酵剂混合进行发酵得到发酵乳，将所述发酵乳经板框膜分离乳清至发酵乳中蛋白质含量为8.5-10.0％，得到第一原料。

4、本发明发现，先将生牛乳进行脂肪分离，再将脱脂奶依次在发酵前后进行反渗透(ro)膜浓缩和板框膜分离乳清不仅能够有效提高酸奶中的蛋白质含量，而且，与其他浓缩和过滤方法相比，反渗透膜浓缩和板框膜分离配合作用能够显著提升酸奶体系的稳定性和口感的稳定性。

5、优选地，将脱脂奶进行反渗透膜浓缩至保留液的蛋白质含量为6.0-7.0％。将所述发酵乳经板框膜分离乳清至发酵乳中蛋白质含量为9.0-10.0％。

6、上述方法中，所述分离脂肪为至所述脱脂奶中脂肪含量＜0.5％。

7、分离脂肪优选在40-50℃条件下进行。

8、上述分离脂肪制得的稀奶油单独储存于10-15℃条件下，低脂奶单独储存于0-7℃条件下。

9、上述方法中，所述反渗透膜浓缩的流量为12-18吨/小时，浓缩比为1.5-3倍。

10、所述第一杀菌处理的温度为115-121℃，时间为3-5s。

11、所述发酵的温度为40-42℃。

12、所述发酵的终点为至ph为4.15-4.35。

13、在发酵结束后，将发酵乳快速冷却至15-25℃，以防止酸化过快。

14、板框膜分离乳清优选采用分子量为18000-22000道尔顿的板框膜。

15、板框膜入口流量为13-18吨/小时，过膜压力为4-10bar，过膜温度为10-20℃，内循环时间为＜10分钟。

16、在进行板框膜分离乳清前，先将发酵乳热激处理，温度50-60℃，时间180-400s。

17、经板框膜分离乳清后的酸奶冷却到20-30℃储存。

18、板框膜分离后去除发酵乳中的乳清，使得脱除乳清的发酵乳中的蛋白含量达到8.5-10％，以此作为第一原料。

19、进一步优选地，所述方法还包括：将所述稀奶油经第二杀菌处理得到第二原料，将甜味剂、稳定剂与所述反渗透膜浓缩的渗透液混合后经第三杀菌处理得到第三原料，将所述第一原料、第二原料和第三原料混合得到混合酸奶基料。

20、本发明发现，与将生牛乳分离的脂肪(稀奶油)与脱脂奶进行共发酵相比，将脱脂奶单独进行发酵后，再将不经发酵的稀奶油经杀菌后添加至发酵乳中，能够明显提升酸奶体系的稳定性，尤其对于高粘度和蛋白质的稳定性具有明显的促进作用。

21、其中，所述第二杀菌处理的温度为95-115℃，时间为10-20s。

22、稀奶油经上述杀菌后冷却到10-20℃于18-22℃条件下储存。

23、在甜味剂、稳定剂与反渗透膜浓缩的渗透液混合前，优选先将渗透液升温至40-50℃，再与甜味剂、稳定剂混合。在甜味剂、稳定剂添加与渗透液混合过程中优选不再进行循环加热，以减少稳定剂的剪切。

24、甜味剂、稳定剂与反渗透膜浓缩的渗透液混合可采用在线混合的方式(例如真空高效在线混料机)。

25、在上述混合后，将混合物料冷却至18-22℃后再进行第三杀菌处理。

26、所述第三杀菌处理的温度为115-121℃，时间为3-5s。

27、在第三杀菌后将第三原料冷却至18-22℃后再与第一原料、第二原料混合。

28、第一、第二、第三原料的混合优选采用无菌在线混合方法。

29、进一步优选地，所述方法还包括：将所述混合酸奶基料进行动态平滑处理后，再进行第四杀菌处理。

30、其中，所述动态平滑处理优选采用动态平滑泵进行，所述动态平滑泵的频率为30-60赫兹。经上述动态平滑处理能够利用高剪切、高压将酸奶体系混合均匀。

31、所述第四杀菌处理的温度为55-65℃，时间为40-60s。第四杀菌处理采用上述低温长时间杀菌方法更有利于保证酸奶的体系稳定性和口感的顺滑度。

32、在第四杀菌后，将酸奶冷却后可进行灌装处理。

33、上述方法中，所述酸奶的原料包括如下重量份的组分：生牛乳900-1100份，甜味剂50-70份，稳定剂6-10份。

34、优选地，所述稳定剂包括质量比为(4-5.5)：3的物理变性淀粉和高脂果胶。本发明发现，与现有技术中通常使用的包含高质量比的变性淀粉和果胶的稳定剂相比，采用质量比为(4-5.5)：3的物理变性淀粉和高脂果胶能够更好地保护酸奶中的蛋白质，减少蛋白质在酸奶加工过程中发生变性，更有利于提高高蛋白酸奶体系的稳定性，在储存期内更好地保证酸奶的高粘度，减少析水。

35、在本发明的一些实施方式中，所述稳定剂由质量比为(4-5.5)：3的物理变性淀粉和高脂果胶组成。

36、采用物理变性淀粉还可达到清洁标签的目的。

37、上述方法中，所述甜味剂优选包括质量比为3：(0.5-0.9)的蔗糖和甜菊糖苷。采用该甜味剂能够在达到降糖目的的同时，更好地保证适宜的甜度。

38、所述发酵剂包括保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。

39、优选地，所述发酵剂中，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的活菌数之比为(0.5-2)：1。

40、所述发酵剂的接种量为1×1011-1×1013cfu/100g生牛乳。

41、上述酸奶制备原料配合上述制备方法能够显著提高高蛋白酸奶的体系稳定性，同时更好地保证口感的顺滑度和口感稳定性。

42、第二方面，本发明提供采用上述酸奶制备方法制备得到的酸奶。

43、在本发明的一些实施方式中，所述酸奶为常温储存的高蛋白酸奶。

44、在本发明的一些实施方式中，所述酸奶为可常温储存的希腊酸奶。

45、优选地，采用上述酸奶制备方法制备得到的酸奶的蛋白质的含量为5-10g/100ml(优选为6.0-10.0g/100ml)。

46、优选地，采用上述酸奶制备方法制备得到的酸奶，利用流变仪，在20℃下、cc27探头、升降速75倒秒条件下测得粘度为800-900mpa.s，粘度明显高于普通酸奶。

47、第三方面，本发明提供一种酸奶加工系统，用以解决现有技术中原料溶解呈酸性(高脂果胶在生乳中溶解，会造成生乳ph值下降)造成牛乳蛋白变性，导致酸奶产品蛋白含量较低的缺陷，将影响发酵的高脂果胶使用膜装置浓缩生乳分离出的渗透液进行配料，在酸奶基料发酵好后再将高脂果胶溶液混合均匀后杀菌，从而解决了ph值显酸性原料对原奶蛋白变性影响。

48、具体而言，本发明提供一种酸奶加工系统，包括：

49、第一膜装置，用于将生乳分离成为渗透液和保留液；

50、配料装置，所述配料装置与所述第一膜装置连接，用于对所述渗透液进行配料；

51、第一杀菌装置，所述第一杀菌装置与所述配料装置连接，用于对配料后的所述渗透液进行杀菌以形成第一料液，所述第一杀菌装置还与所述第一膜装置连接，用于对所述保留液进行杀菌；

52、发酵装置，所述发酵装置与所述第一杀菌装置连接，用于对杀菌后的所述保留液进行发酵，以形成第二料液；

53、第二膜装置，所述第二膜装置与所述发酵装置连接，用于对所述第二料液进行浓缩，以形成第三料液；

54、混合器，所述混合器分别与所述第二膜装置和所述第一杀菌装置连接，用于将所述第三料液与所述第一料液进行混合。

55、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，还包括：

56、第二杀菌装置，所述第二杀菌装置与所述混合器连接，用于对混合后的料液进行杀菌；

57、动态平滑泵，所述动态平滑泵与所述第二杀菌装置连接，用于对杀菌后的料液进行蛋白破碎、分散。

58、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，所述混合器包括：

59、静态混合器，所述静态混合器分别与所述第二膜装置和所述第一杀菌装置连接；

60、动态混合器，所述动态混合器连接于所述静态混合器与所述第二杀菌装置之间。

61、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，所述配料装置包括依次连接的加热器、混料机、双联过滤器和第一冷却器，所述混料机设有辅料添加口；其中，

62、所述加热器与所述第一膜装置连接，所述第一冷却器与所述第一杀菌装置连接。

63、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，还包括：

64、第一贮存罐，所述第一贮存罐设于所述第一膜装置与所述配料装置之间，用于储存所述渗透液；

65、第二贮存罐，所述第二贮存罐设于所述第一膜装置与所述第一杀菌装置之间，用于储存所述保留液；

66、第三贮存罐，所述第三贮存罐与所述第一杀菌装置连接，用于储存所述第一料液；

67、第四贮存罐，所述第四贮存罐与所述第二膜装置连接，用于储存所述第三料液。

68、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，还包括：

69、第一单向阀，所述第一单向阀连接于所述第一杀菌装置与所述发酵装置之间；

70、第二单向阀，所述第二单向阀连接于所述第一杀菌装置与所述第三贮存罐之间。

71、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，还包括：

72、第一螺杆泵，所述第一螺杆泵设于所述第四贮存罐与所述混合器之间；

73、第二螺杆泵，所述第二螺杆泵设于所述第三贮存罐与所述混合器之间；

74、所述第一螺杆泵和所述第二螺杆泵用于调节所述第三料液与所述第一料液的混合比。

75、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，还包括：

76、第一离心泵，所述第一离心泵设于所述第一膜装置与所述第一贮存罐之间；

77、第二离心泵，所述第二离心泵设于所述第一膜装置与所述第二贮存罐之间；

78、第三离心泵，所述第三离心泵设于所述第一贮存罐与所述加热器之间；

79、第四离心泵，所述第四离心泵设于所述第二贮存罐与所述第一杀菌装置之间；

80、第五离心泵，所述第五离心泵设于所述双联过滤器和所述第一冷却器之间；

81、第六离心泵，所述第六离心泵设于所述第一冷却器与所述第一杀菌装置之间。

82、根据本发明提供的一种酸奶加工系统，还包括：

83、第一流量计，所述第一流量计设于所述第一离心泵与所述第一贮存罐之间；

84、第二流量计，所述第二流量计设于所述第二离心泵与所述第二贮存罐之间；

85、第三流量计，所述第三流量计设于所述第三离心泵与所述加热器之间；

86、第四流量计，所述第四流量计设于所述第四离心泵与所述第一杀菌装置之间；

87、第五流量计，所述第五流量计设于所述第一杀菌装置的出口处；

88、第六流量计，所述第六流量计设于所述第四贮存罐与所述混合器之间；

89、第七流量计，所述第七流量计设于所述第三贮存罐与所述混合器之间。

90、优选地，所述第一膜装置包括反渗透膜单元，所述第二膜装置包括板框膜单元。

91、下面结合图1描述本发明的一种酸奶加工系统。该酸奶加工系统主要包括：第一膜装置1、配料装置、第一杀菌装置31、发酵装置37、第二膜装置39和混合器；该酸奶加工系统还包括各个步骤中的离心泵、单向阀、流量计、贮存罐、无菌储罐62、温度传感器、过滤器、螺杆泵、控制系统和连接管线等。

92、其中，第一膜装置1用于将生乳分离成为渗透液和保留液；配料装置与第一膜装置1连接，用于对渗透液进行配料；第一杀菌装置31与配料装置连接，用于对配料后的渗透液进行杀菌以形成第一料液，第一杀菌装置31还与第一膜装置1连接，用于对保留液进行杀菌；发酵装置37与第一杀菌装置31连接，用于对杀菌后的保留液进行发酵，以形成第二料液；第二膜装置39与发酵装置37连接，用于对第二料液进行浓缩，以形成第三料液；混合器分别与第二膜装置39和第一杀菌装置31连接，用于将第三料液与第一料液进行混合。

93、具体来说，本发明实施例中的第一膜装置1包括反渗透膜单元，第二膜装置39包括板框膜单元，即本实施例的第一膜装置1采用反渗透膜(即ro膜)装置，第二膜装置39采用板框膜装置，具体本实施例可采用超滤板框膜(即uf板框膜)装置；本发明实施例中的第一杀菌装置31可采用超巴氏杀菌机；发酵装置37可采用发酵罐的形式，可向发酵罐内添加发酵剂进行发酵。

94、本发明实施例的提供的酸奶加工系统的加工过程包括：

95、s1、生乳按照二八原则通过第一膜装置1，浓缩出80％的浓缩生乳，20％的渗透液；

96、s2、将浓缩生乳杀菌，加入发酵剂进行发酵(即形成第二料液)；

97、s3、利用生乳浓缩时分离的渗透液加糖、稳定剂等进行溶解后，杀菌备用(即形成第一料液)；

98、s4、待第二料液发酵结束后经第二膜装置39分离浓缩，提高发酵乳蛋白，在线与备用的第一料液进行混合均匀(需配置静态混合器54、动态混合器56，两种设备串联满足高粘物料混合)；

99、s5、对步骤s4混合好的物料进行巴氏杀菌，在巴氏杀菌后通入动态平滑泵60，最后进行灌装。

100、本发明使用膜技术将牛乳中的自由水部分分离，用来对其它如糖、稳定剂等原料的溶解并单独杀菌，可更大限度降低影响发酵因素，确保产品安全；第一料液与第三料液在线混合，可更大程度避免因巴氏杀菌造成的蛋白变性问题。

101、本发明提供的一种酸奶加工系统，生乳通过第一膜装置1分离出渗透液和保留液，然后利用分离出来的渗透液进行配料、杀菌形成第一料液，保留液直接杀菌发酵后采用第二膜装置39进一步浓缩提升发酵乳蛋白加工形成第三料液，将第一料液与第三料液混合，加工形成酸奶制品。本发明的酸奶加工系统，可在酸奶基料发酵好后再将高脂果胶溶液混合均匀、杀菌，利用第一膜装置1和第二膜装置39骤解决了原料溶解呈酸性造成牛乳蛋白变性的问题，该系统减少了其它物料对发酵的影响，提高了酸奶制品的蛋白含量。

102、在本发明的其中一个实施例中，该酸奶加工系统还包括第二杀菌装置58，第二杀菌装置58与混合器(即动态混合器56)连接，用于对混合后的料液进行杀菌。具体来说，该第二杀菌装置58可采用巴氏杀菌机。

103、在本发明的其中一个实施例中，该酸奶加工系统还包括动态平滑泵60，动态平滑泵60与第二杀菌装置58连接，用于对杀菌后的混合料液进行蛋白破碎、分散。在本实施例中，将混合均匀体系稳定的高蛋白发酵乳再(通过第二杀菌装置58)进行巴氏杀菌及(动态平滑泵60的)平滑处理后进行灌装，通过动态平滑泵60可将巴氏杀菌时造成的蛋白聚集进行处理，即对蛋白进行破碎、分散，使得发酵乳更细腻、顺滑，提升酸奶口感。

104、具体来说，上述的动态平滑泵60包括以下三个作用的至少之一，1)细化颗粒直径，提升酸奶口感；2)降低产品的粘度，使酸奶粘度更符合饮用型酸奶的口感要求；3)保证料液混合体系的融合，防止二次杀菌产品出现体系失稳的问题。由此，根据本发明实施例的方法获得的酸奶口感好、粘度适中、稳定性高。

105、在本发明的其中一个实施例中，上述动态平滑泵60采用定子和转子的结构，转子可进行更换，实现转子与定子之间间距可调，从而实现动态调节，当料液从定子和转子之间的间隙通过时，转子转动与定子之间形成的剪切力减小料液的粒径。进一步地，本实施例中的动态平滑泵60可适当提高其工作频率，但频率不应超过93％。由此，通过动态平滑泵60的酸奶口感更好、粘度更适中、稳定性更高。在本发明的其中一个实施例中，根据产品口感和体系稳定选择动态平滑泵的其他合适的参数，例如单级6层剪切头，功率：13-16kw/h。

106、在本发明的其中一个实施例中，混合器包括静态混合器54和动态混合器56；静态混合器54分别与第二膜装置39和第一杀菌装置31连接；动态混合器56连接于静态混合器54与第二杀菌装置58之间。本发明实施例中的混合器可采用静态混合器54和动态混合器56结合的方式，即第一料液和第三料液先经静态混合器54混合，之后再进入动态混合器56做进一步混合，之后进入第二杀菌装置进行杀菌。

107、在本发明的其中一个实施例中，配料装置包括依次连接的加热器13、混料机15、过滤器和第一冷却器24，混料机15设有辅料添加口；加热器13与第一膜装置1连接，第一冷却器24与第一杀菌装置31连接。具体来说，加热器13可采用加热板换，第一冷却器24可采用冷却板换，混料机15采用高剪切混料机，过滤器采用双联过滤器17。其具体的配料过程包括：利用加热板换在线加热渗透液到要求温度后，进入高剪切混料机，将糖、稳定剂等辅料通过高剪切混料机的辅料添加口添加于渗透液并在线混合，混合后之后经双联过滤器17，进入第一配料罐18；将第一配料罐18混合好的料液采用倒罐打冷方式，通过冷却板换冷却到工艺要求温度后，进入第二配料罐27贮存。上述的倒罐打冷较传统循环降温，具有缩短打冷时间，提高配料效率的优势。

108、在本发明的其中一个实施例中，该酸奶加工系统还包括：第一贮存罐5，第一贮存罐5设于第一膜装置1与配料装置(的加热器13)之间，用于储存渗透液；第二贮存罐9，第二贮存罐9设于第一膜装置1与第一杀菌装置31之间，用于储存保留液；第三贮存罐50，第三贮存罐50与第一杀菌装置31连接，用于储存第一料液；第四贮存罐44，第四贮存罐44与第二膜装置39连接，用于储存第三料液。

109、在本发明的其中一个实施例中，该酸奶加工系统还包括：第一单向阀35，第一单向阀35连接于第一杀菌装置31与发酵装置37之间；第二单向阀48，第二单向阀48连接于第一杀菌装置31与第三贮存罐50之间。

110、在本发明的其中一个实施例中，该酸奶加工系统还包括：第一螺杆泵45，第一螺杆泵45设于第四贮存罐44与混合器(即静态混合器54)之间；第二螺杆泵51，第二螺杆泵51设于第三贮存罐50与混合器(即静态混合器54)之间；第一螺杆泵45和第二螺杆泵51用于调节第三料液与第一料液的混合比。

111、在本发明的其中一个实施例中，该酸奶加工系统还包括：第一离心泵2，第一离心泵2设于第一膜装置1与第一贮存罐5之间；第二离心泵6，第二离心泵6设于第一膜装置1与第二贮存罐9之间；第三离心泵10，第三离心泵10设于第一贮存罐5与加热器13之间；第四离心泵19，第四离心泵19设于第二贮存罐9与第一杀菌装置31之间；第五离心泵23，第五离心泵23设于双联过滤器17和第一冷却器24之间，其具体是连接在第一配料罐18与第一冷却器24之间的；第六离心泵28，第六离心泵28设于第一冷却器24与第一杀菌装置31之间，其具体是连接在第二配料罐27与第一杀菌装置31之间的。在本实施例中，通过离心泵对料液进行离心。

112、在本发明的其中一个实施例中，该酸奶加工系统还包括：第一流量计4，第一流量计4设于第一离心泵2与第一贮存罐5之间；第二流量计8，第二流量计8设于第二离心泵6与第二贮存罐9之间；第三流量计12，第三流量计12设于第三离心泵10与加热器13之间；第四流量计21，第四流量计21设于第四离心泵19与第一杀菌装置31之间；第五流量计33，第五流量计33设于第一杀菌装置的出口处；第六流量计46，第六流量计46设于第四贮存罐44与混合器之间，其具体是连接在第一螺杆泵45与静态混合器54之间的；第七流量计52，第七流量计52设于第三贮存罐50与混合器之间，其具体是连接在第二螺杆泵51与静态混合器54之间的。在本实施例中，通过对应的流量计对各个管线中的料液流量进行监控，以便进行流量调整。

113、本发明的有益效果在于：

114、本发明提供一种酸奶的制备方法，利用该方法制得的酸奶具有高蛋白质含量和高粘度，堆积感强，口感细腻顺滑，风味优良，在常温条件下储存具有较高的稳定性，能够维持较高的粘度，很少产生析水，口感和风味稳定。

115、本发明还提供一种可常温储存的高蛋白酸奶，该酸奶产品的蛋白质含量高、粘度高、堆积感强，口感细腻顺滑，风味优良，在常温条件下储存具有较高的稳定性，能够维持较高的粘度，很少产生析水，口感和风味稳定。

116、本发明提供的酸奶加工系统，生乳通过第一膜装置分离出渗透液和保留液，然后利用分离出来的渗透液进行配料、杀菌形成第一料液，保留液直接杀菌发酵后采用第二膜装置进一步浓缩提升发酵乳蛋白加工形成第三料液，将第一料液与第三料液混合，加工形成酸奶制品。本发明的酸奶加工系统，可在酸奶基料发酵好后再将高脂果胶溶液混合均匀、杀菌，利用第一膜装置和第二膜装置骤解决了原料溶解呈酸性造成牛乳蛋白变性的问题，该系统减少了其它物料对发酵的影响，提高了酸奶制品的蛋白含量。