专利名称：从牛奶中提取干酪素并联产乳酸饮料的清洁生产方法
技术领域：
本发明涉及一种干酪素的提取方法，尤其涉及一种从牛奶中提取干酪素 的方法，同时还涉及应用生成干酪素后剩余的副产品生产乳酸饮料的清洁方 法。
背景技术：
干酪素作为一种用途极为广泛的精细化工产品越来越被人们所重视，其 主要用于造纸工业、皮革工业、木材工业的粘合剂，乳酸工业、国防工业及 塑料、油漆、化妆品、中草药分析、水果保鲜等行业的添加剂。同时，干酪
素作为一种酪蛋白，而酪蛋白中含有人体必需的8种氨基酸，是一种全价蛋 白质，能够为生物体生长发育提供必需的氨基酸，因此在食品方面，干酪素 及其制品具有较高的营养价值，并可以促进人体对钙、铁的吸收。
随着我国食品与工业的快速发展，消费水平的进一歩提高，对食品级干 酪素以及工业用干酪素的需求量都越来越大，纯度要求越来越高，同时其价 格也在国际市场上一路攀升。而国内生产干酪素的厂家虽然较多，但大多是 生产成本太高、工艺条件落后，达到特级干酪素的厂家为数不多，因此，现 在国内进行的干酪素的改性研究，主要集中在降低成本方面。目前我国特级 品干酪素还主要依赖于进口 。
干酪素的提取方法有多种，如萃取法提取干酪素(张来新.萃取法制备干 酪素[J].贵州化工.2004， 29 (6) :20-21;张丽萍，王利，张久明.用不同碱性物 质生产可溶性干酪素的用量研究[J].黑龙江八一农垦大学学报.1997， 9 (3): 79-82.)、酸沉淀法提取干酪素(余群里，甘伯中，敏文祥等.牦牛"曲拉"精 制干酪素工艺研究[J].农业工程学报.2005， 21 (7): 140-144.)、发酵法提取干 酪素(侯永新，宋莲军，乔明武.发酵法生产干酪素工艺参数优化的研究.2006， 32 (4): 78-80)等，但均存在不足之处。萃取法生产过程复杂，有机溶剂用 量较大，工业化困难；酸沉淀法所用盐酸、硫酸量较大且产生的乳清排放造 成环境污染，相对成本较高；发酵法生产周期长，对环境有污染，生产成本 高且产率相对较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纯度高、生产过程简单、成本低 的从牛奶中提取干酪素的方法。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种应用上述方法提取的干酪 素后剩余的副产品生产乳酸饮料的清洁方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种从牛奶中提取千酪素的方法，包括 以下步骤
(1) 预处理将牛奶进行过滤、净化后加热至34 38"C;
(2) 脱脂对所述步骤a)所得的牛奶进行分离后，分别得到稀奶油和脱脂
乳；
(3) 杀菌将所述步骤(2)所得的脱脂乳进行保温杀菌或高温杀菌；
(4) 点酸将所述歩骤(3)所得的脱脂乳加热后，把乳酸或混合酸与水按l:
7 1: 10的体积比混合后加入到其中，并使其pH值达到4.5~4.7，即分别得
到干酪素沉淀物和乳清；
(5) 依次对所述步骤(4)所得的干酪素沉淀物进行洗涤、脱水、粉碎、烘干
后即可得到产品干酪素和洗涤水。
所述歩骤(3)中的保温杀菌是指保温温度为60 65°C，持续时间30 35分钟。
所述步骤(3)中的高温杀菌是指温度为71 75。C，持续时间15 20秒。 所述步骤(4)中的混合酸为乳酸和柠檬酸，其体积比为l: 3~1: 4。 一种应用如上所述的从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的 副产品生产乳酸饮料的清洁方法，其特征在于该方法首先在所述步骤(4)所 得的乳清中依次加入所述步骤(2)所得的稀奶油、所述步骤(5)所得的洗涤水， 得到混合液，并将混合液加热到60 70°C，其中乳清、稀奶油和洗涤水的质 量比为17 20: 3 5: 14~16;然后在所述混合液中按乳酸饮料总质量依次加 入2 3.5%的甜味剂、0.1 0.5%的乳化剂、0.15 0.5%的增稠剂、0.02~0.05%的 防腐剂、0.02~0.08%的香精，经搅拌后再加入酸味剂，使其pH值达到4.8 5.2; 最后，经均质化处理、保温杀菌即可。
所述酸味剂为乳酸和柠檬酸的复合酸味剂，其体积比为4: 3 2: 1。 所述香精为桔子、柠檬、香蕉、菠萝、草莓香精中的任意一种。 所述甜味剂为葡萄糖和砂糖的混合糖，其中葡萄糖占总糖质量的10%。所述乳化剂为月桂酸单甘油酯；所述增稠剂为果胶；所述防腐剂为山梨酸。
本发明反应机理如下
干酪素为两性物质酪蛋白分子中氨基能离解出质子，使其显弱有机酸 的性质
.COOH /COO-
NH，
、NH2
酪蛋白分子中氨基能与质子结合，使其显弱碱性:
,COOH
、NH,
+ H+
,COCr 、NH3+
酪蛋白溶解于水时，因羧基离解出质子与其氨基结合，使酪蛋白分子呈
;子化态
,COOH 乂OO-
、NH2 、NH3+
酪蛋白与酸的反应
酪蛋白酸钙 Ca3(P04)2
—H
卡酪蛋白J + 2Ca(H2P04)2 + Ca2+
本发明所得产品干酪素的理化性质
物理性质干酪素为无毒、无臭、无味的白色至黄色粉末，相对密度为
1.25 1.31，熔点为280。C，几乎不溶于水、醇及醚。
化学性质干酪素，结构式为NH2-RCOOH，等电点为pH-4.6的两性蛋 白质。在牛奶中以磷酸二钙，磷酸三钙或两者的复合物形式存在，构造极为 复杂，分子量大约为57000 375000。溶于稀碱液、碱性碳酸盐溶液和浓酸， 在弱酸中沉淀。有吸湿性，干燥时稳定，潮湿时迅速变硬。毒性LD50(mg/kg)。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1、原子经济性高。
由于本发明采用乳酸作为沉淀剂提取干酪素并联产乳酸饮料，在提取工 艺中产生的稀奶油、脱脂乳以及洗涤水均被完全利用，因此原子经济利用率
6可达到100%。
2、产物纯度高。
将本发明提取的产品干酪素进行水分含量测定、酸度测定、脂肪含量测
定、灰分测定、感官测定等均已达到QB/T3781-1999规定的特级品干酪素的 标准要求。(参见表1、表2)
表1本发明产品与QB/T3781-1999规定的干酪素的感官指标比较
项目特级一级二级本发明产品
色泽白色或浅黄色， 均匀一致淡黄色到黄色，允 许存在5%以下的 深黄色颗粒浅黄色到淡黄色， 允许存在10%以 下的深黄色颗粒浅黄色，均匀一致
颗粒最大颗粒不超 过2毫米最大颗粒不超 过2毫米最大颗粒不超 过3毫米颗粒在一毫米以内
纯度不允许有杂质 存在不允许有杂质 存在允许有少量杂质 存在无杂质存在
表2本发明产品与QB/T3781-1999规定的干酪素的化学指标比较项目特级一级二级本发明产品
水分(％)《 12.0012.0012.004.97
脂肪(％)《 1.502.503.501.20
灰分(o/o)《 2.50 3.00 4.00 2.45
酸度(％)《 80 100 150 16.4
3、 洁净生产，无环境污染。
由于本发明以乳酸(或乳酸与柠檬酸的混合酸)为酸化剂，因此不会产 生如其它方法生产干酪素所排放的盐酸或硫酸对环境的污染，且反应物均为 无毒无害的物质；同时生产干酪素后的所有废料全部回收用于生产乳酸饮品， 使得整个生产过程达到了零排放。
4、 反应简单易行，能耗小。由于本发明不需要特殊的仪器和设备，整个处理过程只需一些加热处理、 分离和搅拌设备，因此，本发明不但操作简单易行，而且与其他制备工艺相 比反应时间大幅縮短，能耗也较小。
5、成本低。
由于本发明采用以牛奶、乳酸为基本原料，以及一些常规的乳品配方辅 料，而这些原辅料价廉易得，且反应过程原料均被充分利用，因此，使得整 个生产过程成本低廉。
具体实施例方式
实施例l一种从牛奶中提取干酪素的方法，包括以下歩骤
(1) 预处理将2500ml新鲜牛奶通过纱布过滤以除去乳中的尘埃等杂质， 然后置于烧瓶中在常州国华电器有限公司生产的DF-1型集热式磁力搅拌器 中加热至34"C。
(2) 脱脂向青海农牧机械制造有限公司生产的9ND50型牛奶分离机的盛 奶盘内加入三分之一盆容积、温度为85 10(TC的沸水，在1 2分钟内加速到 9700转/分钟，对分离机进行预热处理，然后将步骤(l)所得的牛奶加入到牛奶 分离机中以9700转/分钟的额定转速进行离心分离，在分离过程中，应保持 盛奶盆中牛奶不少于半盆，经离心分离后分别得到396g稀奶油和1925g脱脂 乳。
(3) 杀菌将步骤(2)所得的脱脂乳置于集热式磁力搅拌器中进行保温杀菌。 即将脱脂乳加热到60°C，持续时间35分钟。
(4) 点酸将步骤(3)所得的脱脂乳置于集热式磁力搅拌器中，并加热到 38 39°C;然后把乳酸与水按l: 7的体积比混合后，在40 45转/分钟的搅拌 速度下慢慢加入，加入时间不得小于5分钟，并随时用上海精密科学仪器有 限公司生产的PHS-3C型精密pH计测定pH值，使其pH值达到4.5，室温下 静置5 10分钟后，用纱布过滤即分别得到121.5g干酪素沉淀物和1806g乳 清。
(5) 首先，将对步骤(4)所得的干酪素沉淀物置于烧杯中，加入与脱脂乳等 量、温度为25 35'C的温水洗涤一次后，加入少量温度为8 1(TC的冷水洗涤 两次，以尽量排除乳清，同时得到洗涤水。
然后，用纱布对干酪素沉淀物进行压榨脱水，使得脱水后的干酪素含水量为40 50%。
其次，经脱水后的干酪素置于20目的筛板上用刮板使干酪素通过筛孔而 粉碎。
最后，将粉碎后的干酪素置于上海-恒科学仪器有限公司生产的
DHG-卯75A型电热恒温鼓风干燥箱中，在5(TC下干燥4.5h，用20目的筛子 进行筛选，得到58.6g产品干酪素。
一种应用从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产 乳酸饮料的清洁方法，是指
首先在歩骤(4)所得的乳清中依次加入歩骤(2)所得的稀奶油、歩骤(5)所得
的洗涤水，得到混合液，其中乳清、稀奶油和洗涤水的质量比为17: 3: 14;
将混合液置于集热式磁力搅拌器中，并加热到6crc。
然后在混合液中按乳酸饮料总质量依次加入2%的甜味剂、0.1%的乳化 剂、0.15%的增稠剂、0.02%的防腐剂、0.02%的香精，经搅拌均匀后再加入 酸味剂，使其pH值达到4.8。
最后，将上述乳酸液加入到上海金鹏分析仪器有限公司生产的 GYB30-6D型高压均质机中，在均质压力为20 22Mpa、温度为60 70。C下进 行均质化处理，使脂肪球变细且均匀分布于乳中，并同时使其液滴微细化， 提高料液黏度，抑制粒子的沉淀，并增强稳定剂的稳定效果；再将均质后的 乳酸液加热至75。C，进行10分钟的保温杀菌，即可得到乳酸饮料。
酸味剂为乳酸和柠檬酸的复合酸味剂，其体积比为4: 3。
香精为桔子。
甜味剂为葡萄糖和砂糖的混合糖，其中葡萄糖占总糖质量的10%。 乳化剂为月桂酸单甘油酯；增稠剂为果胶；防腐剂为山梨酸。 实施例2 —种从牛奶中提取干酪素的方法，其中 步骤(l)的预处理中加热温度为36°C。
步骤(3)的杀菌采用保温杀菌，即将脱脂乳加热到63°C，持续时间33分钟。
步骤(4)中乳酸的稀释体积比为1: 8; pH值为4.6。 其它同实施例l。
一种应用从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产
乳酸饮料的清洁方法，其中乳清、稀奶油和洗涤水的质量比为19: 4: 15。 混合液加热温度为65°C。
甜味剂为2.5%、乳化剂为0.3%、增稠剂为0.25%、防腐剂为0.03%、香 精为0.04%， pH值达到5.0。
香精为柠檬。
酸味剂为乳酸和柠檬酸的复合酸味剂，其体积比为3: 2。 其它同实施例l。
实施例3—种从牛奶中提取干酪素的方法，其中
歩骤(l)的预处理中加热温度为38°C。
歩骤(3)的杀菌采用保温杀菌，即将脱脂乳加热到65°C，持续时间30分钟。
步骤(4)中乳酸的稀释体积比为1: 10; pH值为4.7。 其它同实施例l。
一种应用从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产
乳酸饮料的清洁方法，其中
乳清、稀奶油和洗涤水的质量比为20: 5: 16。 混合液加热温度为65°C。
甜味剂为3.0%、乳化剂为0.5%、增稠剂为0.35%、防腐剂为0.05%、香 精为0.06%， pH值达到5.2。
香精为香蕉。
酸味剂为乳酸和柠檬酸的复合酸味剂，其体积比为2: 1。 其它同实施例l。
实施例4 一种从牛奶中提取干酪素的方法，其中
步骤(3)的杀菌采用高温杀菌，即将脱脂乳加热到7rC，持续时间20秒。 步骤(4)中的酸为乳酸和柠檬酸的混合酸，并且乳酸和柠檬酸的体积比为
1: 3;酸与水的稀释体积比为l: 7， pH值为4.5。
其它同实施例l。
一种应用从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产
乳酸饮料的清洁方法，其中
乳清、稀奶油和洗涤水的质量比为18: 4: 15。
混合液加热温度为70°C。甜味剂为3.5%、乳化剂为0.5%、增稠剂为0.5%、防腐剂为0.05%、香 精为0.08%， pH值达到5.2。 香精为菠萝。 其它同实施例l。
实施例5—种从牛奶中提取干酪素的方法，其中
步骤(3)的杀菌采用高温杀菌，即将脱脂乳加热到73'C，持续时间18秒。 步骤(4)中的酸为乳酸和柠檬酸的混合酸，并且乳酸和柠檬酸的体积比为
1: 3.5;酸与水的稀释体积比为l: 8; pH值为4.6。
其它同实施例l。
一种应用从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产
乳酸饮料的清洁方法，其中
乳清、稀奶油和洗涤水的质量比为19: 4: 15。
甜味剂为3.5%、乳化剂为0.5%、增稠剂为0.5%、防腐剂为0.05%、香 精为0.08%， pH值达到5.2。 香精为草莓。 其它同实施例l。
实施例6—种从牛奶中提取干酪素的方法，其中
步骤(3)的杀菌采用高温杀菌，即将脱脂乳加热到75X:，持续时间15秒。 步骤(4)中的酸为乳酸和柠檬酸的混合酸，并且乳酸和柠檬酸的体积比为 1: 4;酸与水的稀释体积比为l: 10; pH值为4.7。
其它同实施例l。
一种应用从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产
乳酸饮料的清洁方法，其中
乳清、稀奶油和洗涤水的质量比为18: 4: 15。
甜味剂为3.5%、乳化剂为0.4%、增稠剂为0.4%、防腐剂为0.05%、香 精为0.08%， pH值达到5.2。 其它同实施例l。
ii
权利要求
1、一种从牛奶中提取干酪素的方法，包括以下步骤(1)预处理将牛奶进行过滤、净化后加热至34～38℃；(2)脱脂对所述步骤(1)所得的牛奶进行分离后，分别得到稀奶油和脱脂乳；(3)杀菌将所述步骤(2)所得的脱脂乳进行保温杀菌或高温杀菌；(4)点酸将所述步骤(3)所得的脱脂乳加热后，把乳酸或混合酸与水按1∶7～1∶10的体积比混合后加入到其中，并使其pH值达到4.5～4.7，即分别得到干酪素沉淀物和乳清；(5)依次对所述步骤(4)所得的干酪素沉淀物进行洗涤、脱水、粉碎、烘干后即可得到产品干酪素和洗涤水。
2、 如权利要求l所述的从牛奶中提取干酪素的方法，其特征在于所述步骤(3)中的保温杀菌是指保温温度为60 65°C，持续时间30 35分钟。
3、 如权利要求l所述的从牛奶中提取干酪素的方法，其特征在于所述歩骤(3)中的高温杀菌是指温度为71 75X:，持续时间15 20秒。
4、 如权利要求1所述的从牛奶中提取干酪素的方法，其特征在于所述步骤(4)中的混合酸为乳酸和柠檬酸，其体积比为1: 3 1: 4。
5、 一种应用如权利要求1所述的从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产乳酸饮料的清洁方法，其特征在于该方法首先在所述歩骤(4)所得的乳清中依次加入所述步骤(2)所得的稀奶油、所述步骤(5)所得的洗涤水，得到混合液，并将混合液加热到60 70°C，其中乳清、稀奶油和洗涤水的质量比为17~20: 3 5: 14 16;然后在所述混合液中按乳酸饮料总质量依次加入2~3.5%的甜味剂、0.1~0.5%的乳化剂、0.15 0.5%的增稠剂、0.02~0.05%的防腐剂、0.02 0.08%的香精，经搅拌后再加入酸味剂，使其pH值达到4.8 5.2;最后，经均质化处理、保温杀菌即可。
6、 如权利要求5所述的一种应用如权利要求1所述的从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产乳酸饮料的清洁方法，其特征在于所述酸味剂为乳酸和柠檬酸的复合酸味剂，其体积比为4: 3 2: 1。
7、 如权利要求5所述的一种应用如权利要求1所述的从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产乳酸饮料的清洁方法，其特征在于所述香精为桔子、柠檬、香蕉、菠萝、草莓香精中的任意一种。
8、 如权利要求5所述的一种应用如权利要求1所述的从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产乳酸饮料的清洁方法，其特征在于所述甜味剂为葡萄糖和砂糖的混合糖，其中葡萄糖占总糖质量的10%。
9、 如权利要求5所述的一种应用如权利要求1所述的从牛奶中提取干酪素的方法提取的干酪素后剩余的副产品生产乳酸饮料的清洁方法，其特征在于所述乳化剂为月桂酸单甘油酯；所述增稠剂为果胶；所述防腐剂为山梨酸。
全文摘要
本发明涉及一种从牛奶中提取干酪素的方法，该方法首先对牛奶进行预处理，然后通过分离脱脂得到稀奶油和脱脂乳；对脱脂乳经杀菌、点酸后得到干酪素沉淀物和乳清；最后对干酪素沉淀物进行洗涤、脱水、粉碎、烘干后即可得到产品干酪素。同时本发明还提供了一种利用生产干酪素得到的稀奶油通过表面活性剂分散到乳清中，再加入各种添加剂制成乳酸饮料的方法。本发明具有反应简单易行、耗能小、成本价廉，其提取的干酪素纯度高等特点。
文档编号C07K14/435GK101665535SQ20091011745
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者飞 查, 许云峰, 郭效军, 陈浩斌 申请人:西北师范大学