乳组合物和制备方法
【专利说明】乳组合物和制备方法
[0001 ]本申请为分案申请，原申请的申请日为2 0 0 7年1 2月1 8日，申请号为 200780051490.6(PCT/US2007/087991 )，发明名称为"乳组合物和制备方法"。
[0002] 相关申请的交叉参考
[0003] 本申请为2002年8月27日提交的申请号10/229,462的部分继续申请。 发明领域
[0004] 本发明涉及从奶中分离组分的方法、用于将奶分离成单独组分的装置和由分离组 分制备的组合物。
[0005] 发明背景
[0006] 营养是健康、安宁和预防很多慢性疾病的基础之一。营养产品在这些领域起重要 作用，尝试给大众提供易得到且方便的营养产品已是近年来的主要焦点。为了保持健康，人 们必须接受必需营养素，它们对人的营养是不可缺少的。必需营养素包括大量营养素如脂 肪、糖类和蛋白质以及微量营养素如维生素和矿物质(包括痕量元素和电解质）。
[0007] 奶制品组成人总体饮食或卡路里消耗的重要部分。因此，奶制品在维持公众健康 中起主要作用。营养最佳的奶制品会对公众的营养和健康有积极影响。任何给定的奶制品 中大量营养素的浓度经常将取决于产品的性质和制造商开发的理想特性。
[0008] 例如，牛奶包含约87wt %水、约3wt %蛋白质、约0.65wt %乳清(可溶性蛋白质）、约 4.5-5. Owt %乳糖、3-4wt %乳脂、0.3-0.7wt %矿物盐加各种水溶性和脂溶性维生素、乳酸 和柠檬酸、尿素、游离氨基酸和多肽。可从奶中分离这些组分的一种或多种，然后可任选以 各种组合方式组合，制备各种掺混的组合物。例如，在松软干酪或酪蛋白的制备中，首先离 心分离乳脂(如乳酪），然后通过加入酸在其等电点使奶的酪蛋白流分沉淀。包含上面列出 的所有其他组分的原奶剩余物被称为乳清或奶清，即酪蛋白和大部分乳脂从其中除去的奶 被称为乳清或奶清。
[0009] 乳清(或奶清)又可进行过滤，产生渗余物和渗透物，它们可掺入食品如饮料或干 燥食品中。例如，将原料奶过滤，以得到基本上纯的乳水，乳水可掺入消费用的饮料或乳制 品中，乳水基本上是纯的，没有原始的原料奶中存在的主要营养组分。
[0010]期望通过将奶分离成其单独组分，来开发奶中存在的营养优势，并通过在食品中 使用这些单独组分制备适用于消耗的乳组合物。此外，乳工业中需要设计可符合人群的个 别团体营养要求的乳组合物，如运动员、哺乳期妇女、老人、儿童、乳糖不耐受群体和糖尿病 患者。
[0011] 发明概述
[0012] 本发明提供用于分离奶组分的方法，该方法包括涉及基于膜、色谱和基于密度分 离过程的连续步骤。
[0013] 本发明也提供从分级的奶组分制备乳组合物的方法。
[0014] 本发明还提供由分级的奶组分制备的乳组合物，该分级的奶组分通过本发明的方 法获得。
[0015] 附图简述
[0016] 图1阐述第一种方法，该方法包括依照本发明分离奶组分，随后将分离的流分混 合，并将产物处理。
[0017] 图2阐述第二种方法，该方法包括依照本发明分离奶组分，随后将分离的流分混 合，并将产物处理。
[0018] 图3阐述第三种方法，该方法包括依照本发明分离奶组分，随后将分离的流分混合 并将产物处理。
[0019] 虽然本发明可进行各种修改和替代形式，具体实施方案通过附图中的实例显示并 在本文中进行了详细描述。然而，应理解，本发明将不限于公开的特定形式。而是本发明包 括落入权利要求限定的本发明精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
[0020] 示例性实施方案的详述
[0021] 本发明涉及营养奶组合物和奶制品，它们被设计成包括奶的特定组分。本发明的 组合物可任选包括非必需但有营养功能的组分。本文使用的术语"奶的组分"或"奶组分"将 是指奶的单独组分，例如但不限于乳脂、乳蛋白、非蛋白氮、乳糖和矿物质。本文中表达的所 有百分比为重量百分比(wt%)，除非另外说明。
[0022] 本文使用的术语"乳制品"或"乳组合物"是指含一种或多种奶组分的产品或组合 物。
[0023] 本发明的全营养奶组合物可以以下方式提供：原味奶、调味奶、冰淇淋、酸奶、干 酪、特制奶粉或可从奶或奶组分制备的任何其他营养产品。
[0024] 本文使用的术语"奶"包括无脂奶、低脂奶、全脂奶、无乳糖奶(通过乳糖酶将乳糖 水解成葡萄糖和半乳糖制备，或者通过其他方法如纳米过滤、电渗析、离子交换色谱和离心 技术制备）、浓缩奶或奶粉。无脂奶为无脂或脱脂的奶制品。低脂奶一般定义为包含约1%至 约2%脂肪的奶。全脂奶通常包含约3.25%的脂肪。本文使用的术语"奶"也将包括来自动物 和植物来源的奶。奶的动物来源包括但不限于人、母牛、绵羊、山羊、水牛、骆驼、美洲驼、母 马和鹿。奶的植物来源包括但不限于从大豆提取的奶。此外，术语"奶"不仅是指全脂奶，也 是指脱脂奶或由其得到的任何液体组分。"乳清"或"奶清"是指在奶中含有的所有或大部分 乳脂和酪蛋白被除去之后剩余的奶组分。
[0025] 本发明实施方案提供以全脂奶为起始原料分离奶组分的方法。在进入膜过滤系统 之前，可任选将全脂奶通过机械分离机，以便从奶的剩余物中分离乳酪，或者经微孔过滤 (MF)装置除去脂肪。将分离的乳酪贮藏以备将来使用。在本发明的某些实施方案中，将全脂 奶直接通过膜系统，而没有进行乳酪的前分离。
[0026]按照图1，脱脂奶通过超滤(UF)膜装置，得到UF渗透物组分和UF渗余物组分。在某 些实施方案中，于约45至约150Psi压力下，使用具有约8-10KDa分子量截止值的膜过滤系统 进行超滤步骤。在图1显示的本发明实施方案中，UF渗透物通过纳米过滤(NF)膜装置，以得 到NF渗透物和NF渗余物。在本发明的某些方面，于约150至约600Psi压力下，使用具有约 500-1000Da分子量截止值的膜过滤系统进行纳米过滤步骤。可将NF渗透物和NF渗余物贮藏 以备将来使用。
[0027]在本发明的某些实施方案中，微孔过滤(MF)步骤或者用超滤步骤替代，或者在超 滤步骤之前引入。于15-21Psi压力下，使用具有IOKDa至200KDa分子量截止值的膜过滤系统 进行微孔过滤步骤。
[0028] 在超滤步骤之前引入微孔过滤步骤时，来自微孔过滤步骤的渗透物(MF渗透物)于 约45至约150Psi压力下，使用具有约IOKDa分子量截止值的膜过滤系统进行超滤步骤。
[0029] 在图2描述的本发明实施方案中，如以上讨论将全脂奶分离成脱脂奶和乳酪，脱脂 奶进行UF步骤和NF步骤。在NF步骤之后，使NF渗透物通过反渗透系统，以得到RO渗余物和RO 渗透物。RO步骤采用膜过滤系统，该膜过滤系统于约450至约1500Psi压力下，具有约IOODa 的分子量截止值。将RO渗透物和RO渗余物贮藏以备将来使用。
[0030] 在本发明的某些实施方案中，为了进一步除去乳糖，可将渗滤与超滤结合，采用RO 渗透物或水和/或NF渗透物的注入。如图3中所描述，将UF渗余物与水和/或NF渗透物混合， 通过渗滤(DF)膜装置，以得到DF渗透物和DF渗余物。渗滤步骤帮助进一步除去乳糖，并采用 于约45至约150Psi压力下具有约IOKDa分子量截止值的膜过滤系统。将DF渗透物和DF渗余 物贮藏，以备将来使用。在某些实施方案中，在加入NF渗透物或RO渗透物就立即或之后，使 DF渗透物进行另外的渗滤步骤。
[0031 ]本发明实施方案提供通过以下方法制备乳组合物的方法:首先从奶中分离奶的单 独组份，接着随后以所需组合和比例，将分离的组分混合。
[0032] 本发明一方面提供具有不同范围的脂肪、蛋白质、乳糖和矿物质的乳组合物。换句 话说，本发明的目的是提供组合物，该组合物具有来自各种奶组分的不同范围的脂肪、蛋白 质、乳糖和矿物质。
[0033] 配制本发明组合物，使它们通过将各种组分组合得到，所述组分通过要求保护的 发明方法从奶中分离。
[0034] 在本发明的实施方案中，将一种或多种奶组分组合得到本发明组合物。本发明有 几个实施方案，它们包括但不限于以下讨论的组合物。
[0035] 本发明实施方案提供由一种或多种奶组分制备的组合物，所述奶组分选自乳酪、 脱脂奶、UF渗透物、UF渗余物、DF渗透物、DF渗余物、NF渗余物、NF渗透物、MF渗透物、MF渗余 物、RO渗透物和RO渗余物。通过本发明方法产生的不同预定量的各流分可组合得到组合物， 该组合物含期望范围的奶组分，如乳糖、脂肪、蛋白质和矿物质。
[0036]在本发明的示例性实施方案中，如图1中所示，将NF渗余物、DF渗余物和NF渗透物 流分组合，并于146 °F下热处理30分钟(或任何其他等同的时间和温度组合），然后将组合物 冷却至42°F以下。在冷却处理之后，于42°F至45°F下，用乳糖酶处理组合物6-10小时。为了 贮藏、包装和运输，将酶处理的流分冷却至小于40°F。在本发明的某些实施方案中，所述组 合物任选包含已从全脂奶分离的乳酪流分。
[0037]在本发明的另一个实施方案中，如图2中所示，将NF渗透物、UF渗余物和RO渗余物 流分组合，并于146°F下热处理30分钟，然后将组合物冷却至42°F以下。在冷却处理之后，于 42°F至45°F下用乳糖酶处理组合物6-10小时。为了贮藏和运输，将酶处理的流分冷却至小 于40°F。在本发明的某些实施方案中，所述组合物任选包含已从全脂奶分离的乳酪流分。 [0038]在乳糖水解完全之后，在包装在零售容器中之前将无乳糖奶巴氏灭菌、超高温巴 氏灭菌或灭菌。将无乳糖奶进行微孔过滤以除去细菌、孢子和乳糖酶，然后巴氏灭菌。这些 过程确保所得产品将具有延长的保存期限。
[0039]为了制备低脂或全脂的无乳糖奶，于200_212°F下，将乳糖水解的乳酪分别加热1 分钟，并加入至脱脂的无乳糖奶中，其中细菌和乳糖酶已经微孔过滤除去。将热处