一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置与流程

本技术涉及乳制品加工，具体涉及一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置，更具体地，涉及母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉、制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置和方法。

背景技术：

1、液体原料动物乳中含有多种含量很低但营养价值丰富、并且母乳中也含有的生物活性物质，例如乳铁蛋白、乳氧化酶蛋白、β酪蛋白、κ酪蛋白、α乳白蛋白、乳脂球膜蛋白、骨桥蛋白、溶菌酶蛋白、乳氧化酶蛋白、粘蛋白、磷脂、核糖核酸酶、蛋白胨、无机矿物质、维生素等，具有极高的生物营养利用价值。但是现有技术中基于液体原料乳获得各类制品或是营养组分的方法中，部分操作手段会导致液体原料乳中部分生物活性物质(例如，无机矿物质、维生素等)被除掉或失活，因此获得的制品的营养价值仍有待提升。

2、液体原料乳与母乳的组分也存在较大差异，并且其还存在多种母乳中没有的组分，可能引起过敏反应。gb10766-2021食品安全国家标准较大婴儿配方食品及gb1076-2022食品安全国家标准婴儿配方食品中要求乳清蛋白占蛋白分别是大于等于40％和60％以上，而乳糖是占总碳水化合物(低聚糖不计)的大于等于90％，并且灰分要小于4％。所以完全不能直接单用奶粉，因为其乳清蛋白占比远小于40％，而且灰分大于5％，而乳清粉中没有酪蛋白做婴幼儿配方。

3、目前婴儿配方奶粉的生产制作都是在鲜牛奶的基础上按比例加入各种乳糖或含乳糖的脱盐乳清粉、奶粉及低聚糖，混合溶解均质后再去喷雾干燥成粉状。现有技术中制备婴幼儿奶粉或功能奶粉的方法主要包括干粉添加法。例如，直接在生鲜乳中添加过度加工制得的低灰分乳糖粉、脱盐乳清粉、奶粉、含糖巨肽的乳清蛋白粉、高纯度乳铁蛋白粉、α乳白蛋白粉及乳脂肪蛋白粉等，来调整酪蛋白、乳清蛋白以及乳糖在碳水化合物中的比例，并增加某些母乳组分的含量，制成婴幼儿奶粉。上述干粉均经过过度加工，并且在制备过程中采用多次高温喷雾干燥而损害或降低各组分的生物功能活性，制得的婴幼儿奶粉或功能奶粉的营养价值较低。并且由于各组分只能加入而不能排除，加入的干粉原料不是纯的单一组分，而是复合组分，含有非母乳组分(例如，糖巨肽、α酪蛋白以及β乳球蛋白等)。此外，为了从生鲜乳中提纯上述干粉原料令其作为干粉加入，往往需要很大的加工量以及复杂的操作步骤。以乳铁蛋白为例，乳铁蛋白在生鲜乳中的含量为：1kg生鲜乳中约含有0.07g乳铁蛋白，每一百吨生鲜乳中只有7kg乳铁蛋白，所以要提取95％纯度乳铁蛋白时，需要大量的树脂进行吸附处理以及大量的盐溶液进行脱附处理，还需要大规模的膜过程进行漂洗及浓缩，干燥成粉。提纯过程的含盐废水会造成环境污染，同时上述处理过程中及高温喷雾干燥也损失大量原料乳本身含有的其它生物活性组分。同理，即使是提取在牛奶中含量高至4％的乳糖，为了达到提取0.3-0.6％过度低灰分的要求，需要大量的膜分离、电渗析、离子交换树脂到最后浓缩结晶，从6-8％灰分的溶液中除去大量矿物质及水得到0.3％低灰分乳糖或脱盐乳清粉，同时也产生大量含cod(化学需氧量)极高的乳糖废液，造成环境污染。同样还需要大量能耗去干燥成粉剂。因此，如何最大程度保留与母乳相同的组分并将母乳中没有的组分减少或除掉，或制备营养价值高的母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉，还有待进一步探究。

4、因此，目前制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置仍有待改进。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种由蛋白及糖流体而不是喷雾干燥过的干粉制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法和装置，以至少在一定程度上缓解甚至解决上述背景技术中提出的问题中的至少之一。

2、在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，所述方法包括：

3、对液体原料乳进行第一分离处理，得到稀奶油以及第一蛋白流体；

4、对所述第一蛋白流体进行第二分离处理，得到乳脂肪球膜蛋白流体以及第二蛋白流体；

5、对所述第二蛋白流体进行第三分离处理，得到原生抗菌蛋白流体及第三蛋白流体；

6、对所述第三蛋白流体进行第四分离处理，得到核糖核酸酶-骨桥蛋白流体以及第四蛋白流体；

7、对所述第四蛋白流体进行第一酸处理，以分离得到含β乳球蛋白的上清液，和含奶蛋白沉淀；

8、对所述含奶蛋白沉淀进行复溶处理，以获得脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体；

9、对所述上清液进行膜过滤处理，以分离得到β乳球蛋白流体、唾液酸-乳糖流体、乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体以及矿物盐流体中的至少之一；

10、对至少部分所述脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体进行第二酸处理，以分离得到α乳白蛋白流体和酪蛋白沉淀；

11、对所述酪蛋白沉淀进行第二复溶处理，以得到酪蛋白流体；

12、对至少部分所述酪蛋白流体进行分离处理，以得到α酪蛋白流体以及β酪蛋白流体；

13、基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，将所述脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体、β乳球蛋白流体、乳脂肪球膜蛋白流体、抗菌蛋白流体、核糖核酸酶-骨桥蛋白流体、乳糖流体、唾液酸-乳糖流体、低聚半乳糖-唾液酸流体、矿物盐流体、α乳白蛋白流体、酪蛋白流体、α酪蛋白流体、β酪蛋白流体以及所述液体原料乳中的至少之一与重新混合干燥成粉。

14、进一步地，所述液体原料乳包括乳、乳制品或其组合；所述乳包括生鲜乳；所述乳制品包括乳清液、全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清粉、乳清蛋白粉或其组合；所述生鲜乳包括牛乳、羊乳、驼乳、马乳、驴乳、牦牛乳或其组合。

15、进一步地，所述重新混合干燥成粉包括：根据母乳组成及比例进行母乳化配方计算模型计算，重新混合干燥成母乳化的婴幼儿配方奶粉，或者根据功能奶粉组成及比例进行功能化配方计算模型计算，重新混合干燥成功能奶粉；其中，所述干燥包括真空冷冻干燥、喷雾干燥或其组合。

16、进一步地，所述方法进一步包括向重新混合得到的混合流体中加入功能性组分，再干燥成粉。

17、更进一步地，所述功能性组分包括植物油、dha、ara或其组合。

18、进一步地，所述第一分离处理包括脱脂处理。

19、进一步地，所述第二分离处理包括使用截留分子量为500kd-0.2μm的滤膜进行处理。

20、进一步地，所述第三分离处理包括采用阳离子树脂对含抗菌蛋白流体进行梯度吸附以及洗脱处理以获得原生抗菌蛋白流体。

21、更进一步地，所述含抗菌蛋白流体包括所述液体原料乳、第一蛋白流体、第二蛋白流体、脱β乳球蛋白及零糖的奶蛋白流体中的至少之一。

22、更进一步地，所述原生抗菌蛋白流体含有抗菌蛋白溶菌酶、氧化酶、乳铁、igg中的至少之一。

23、进一步地，所述第四分离处理包括采用阴离子树脂进行吸附以及洗脱处理。

24、进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述上清液进行第一过滤处理，以分离得到乳脂肪球膜蛋白组分截留液和含β乳球蛋白滤液，所述第一过滤处理的滤膜具有500kd-0.2μm的截留分子量。

25、进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含β乳球蛋白滤液进行第二过滤处理，以分离得到β乳球蛋白流体以及含乳糖滤液，所述第二过滤处理的滤膜具有500d-10kd的截留分子量。

26、进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含乳糖滤液进行第三过滤处理，以分离得到唾液酸-乳糖流体以及含乳糖及矿物盐滤液，所述第三过滤处理的滤膜具有400d-600d的截留分子量。

27、进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含乳糖及矿物盐滤液进行第四过滤处理，以分离得到乳糖流体以及含矿物盐滤液，所述第四过滤处理的滤膜具有150d-350d的截留分子量。

28、进一步地，所述膜过滤处理包括：对所述含矿物盐滤液进行反渗透处理，以分离获得矿物盐流体以及净化水。

29、进一步地，所述方法进一步包括将部分乳糖-唾液酸流体转化为低聚半乳糖-唾液酸流体的步骤。

30、进一步地，所述基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算确定混合比例包括：

31、确定各流体的第一组分物质的含量，以及第二组分物质含量，所述第一组分物质包括总固体、总氮蛋白、脂肪、灰分以及总糖中的至少之一，所述第二组分物质包括酪蛋白、乳清蛋白、乳糖、低聚半乳糖、牛原生低聚糖、唾液酸、磷脂以及甘油酯中的至少之一；

32、基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第一预设参数，以及所述各流体的第一组分物质的含量，确定各流体的第一混合比例；

33、基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第二预设参数，以及所述各流体的第二组分物质含量，对所述第一混合比例进行修正，以确定所述混合比例。

34、进一步地，所述基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算确定混合比例进一步包括：

35、确定各流体的第三组分物质的含量，所述第三组分物质包括溶菌酶、乳铁蛋白、乳氧化酶、骨桥蛋白、转钴胺素-结合咕啉、核糖糖酸酶、β乳球蛋白、α乳白蛋白、乳免疫球蛋白、血清蛋白、蛋白胨、糖巨肽、乳脂球膜蛋白、α酪蛋白、β酪蛋白、κ酪蛋白、其他酪蛋白、铁、钙、钠、磷以及钾中的至少之一；

36、基于所述母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的第三预设参数，以及所述各流体的第三组分物质的含量，对所述第一混合比例进行进一步修正，以确定所述混合比例。

37、在本发明的另一方面，本发明提供了一种母乳化的婴幼儿配方奶粉，所述母乳化的婴幼儿配方奶粉是利用上述方法制备的。

38、在本发明的又一方面，本发明提供了一种功能奶粉，所述功能奶粉是利用上述方法制备的，并且包括婴幼儿奶粉、孕妇奶粉、中老年奶粉、运动员奶粉中的至少之一。

39、在本发明的再一方面，本发明提供了一种制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置，所述装置包括分离单元、控制单元、混合单元、干燥单元以及流体储存单元；所述分离单元与所述流体储存单元相连；所述流体储存单元、所述混合单元以及干燥单元依次相连，所述控制单元和所述流体储存单元相连。

40、进一步地，所述分离单元包括液体乳入口以及分离产物出口，所述分离产物出口与所述流体储存单元相连。

41、进一步地，所述流体储存单元包括多个流体储罐，并且所述流体储存单元与所述控制单元电连接；其中，所述流体储罐包括分离产物入口以及流体出口。

42、进一步地，所述混合单元包括流体入口以及混合产物出口；所述流体入口与所述流体储罐相连，所述混合产物出口与所述干燥单元相连。

43、进一步地，所述干燥单元包括混合产物入口以及奶粉出口；并且所述干燥单元包括喷雾干燥元件、真空冷冻干燥元件或其组合。

44、进一步地，所述分离单元进一步包括第一分离部件、第二分离部件、第三分离部件、第四分离部件、第一酸处理部件、膜过滤处理部件、复溶部件、第二酸处理部件以及沉淀产物处理部件。

45、更进一步地，所述第一分离部件、第二分离部件、第三分离部件以及第四分离部件依次相连。

46、更进一步地，所述第一酸处理部件分别与第四分离部件、膜过滤处理部件以及复溶部件相连。

47、更进一步地，所述复溶部件与所述第二酸处理部件相连。

48、更进一步地，所述第二酸处理部件与所述沉淀产物处理部件相连。

49、总的来说，本发明至少具有以下有益效果的至少之一：

50、1、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，对液体原料乳组分进行排除式分离提取，可获得多种经济价值较高的流体组分，提高液体原料乳的利用率，并在提取过程中充分保留各种组分的生物活性；

51、2、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，分离得到的各流体组分不需过度加工，可直接用于制备奶粉，提高生产效率并提升奶粉的营养价值；

52、3、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的方法，基于分离得到的流体组分中营养物质的含量，采用配方计算模型来确定各流体组分的混合比例，通过一次干燥喷雾干燥即可制成奶粉，最大程度的保留各种组分的生物功能活性，减少过度加工喷雾干燥造成微量蛋白及其它营养组分的生物功能活性的损失，提高效率，降低成本；

53、4、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置，提高了液体原料乳的利用率，并直接利用分离得到的流体组分制备奶粉，降低了生产成本，连续化操作方便，适合于工业化生产；

54、5、本发明的制备母乳化的婴幼儿配方奶粉及功能奶粉的装置以及方法，对液体原料乳进行充分分离，并基于分离得到的流体中的组分物质含量，计算并确定混合比例，使其母乳化或功能化，通过一次喷雾干燥制成奶粉，保留各种组分的生物功能活性，减少加工次数，降低生产成本，节能环保，无三废产生。

55、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。