由鲜奶生产D90脱盐乳清液的工业化方法和它在制备D90脱盐乳清粉中的应用与流程

由鲜奶生产d90脱盐乳清液的工业化方法和它在制备d90脱盐乳清粉中的应用
技术领域
1.本发明属于乳制品加工领域，具体涉及一种由鲜奶生产d90脱盐乳清液的工业化方法和它在制备d90脱盐乳清粉中的应用。


背景技术：

2.乳清的主要来源是奶酪生产加工时产生的副产品，这种乳清一般称为甜乳清。其次是干酪素生产时产生的副产品，一般称为酸乳清。在奶酪主产国甜乳清产量非常大，随着技术的进步酸法干酪素已逐渐退出历史舞台，所以酸乳清也逐渐消失了。由于甜乳清中含有较多的盐分，干物中一般含有7-12％，12％以上的清蛋白，75％以上的乳糖，由于盐分很高需要脱除，所以就产生了乳清脱盐技术与装备。
3.甜乳清总盐分脱去90％就可以作为婴儿奶粉不可或缺的重要原料。仅一段婴儿奶粉，每吨就需要大约500kg这样脱盐乳清粉。我国每年生产的婴儿奶粉总量在25万吨以上，需要大量的脱盐乳清粉，而且需求量每年以20％以上的速度在增长。由于我国是一个基本不生产奶酪的国家，d90脱盐乳清粉几乎100％依赖进口，为打破现状，d90脱盐乳清粉的研发迫在眉睫。
4.脱盐的方法有离子交换法，电渗析法，离子交换与电渗析混合法，碳酸法等等。由于离子交换法耗酸、耗碱、耗水量很大，此法逐渐被淘汰，电渗析法可以克服离子交换法的上述缺点，但是电渗析法的脱盐率仅能达到70％左右，不适合d90脱盐乳清粉的需求，所以离子交换与电渗析的混合法应运而生，该方法既能节省酸碱用量，又提高了脱盐率，但依然没有脱离离子交换过程。为了不使用酸碱再生与清洗，又开发了碳酸法，但该方法存在设备造价高、体积庞大以及污染空气等缺点。因此近年来国际上乳品行业迫切渴望产生一种能够规避离子交换，造价合理的技术出现。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种由鲜奶生产d90脱盐乳清液的工业化方法和它在制备d90脱盐乳清粉中的应用。
6.本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：
7.本发明的目的之一是提供一种由鲜奶生产d90脱盐乳清液的工业化方法，所述方法按以下步骤进行：
8.s1：通过稀奶油分离对鲜奶进行脱脂，获得脱脂奶；
9.s2：采用微滤膜对脱脂奶进行酪蛋白分离，截留分子量控制在65000～85000u之间，得到含有小分子酪蛋白的甜乳清液；
10.s3：调节甜乳清液ph值至4.6～4.9，离心分离后过滤去掉酪蛋白，得到纯乳清液；
11.s4：将纯乳清液纳滤浓缩，得到浓缩乳清；
12.s5：采用4～8级非均相膜电渗析对浓缩乳清进行连续脱盐，并在末级电渗析前将
ph至调整为6～7再进入到末级电渗析脱盐，得到d90脱盐乳清液；
13.进一步限定，s1中鲜奶包括牛奶、羊奶、马奶、水牛奶、牦牛奶和骆驼奶。
14.进一步限定，s2中分离至酪蛋白液中乳糖含量≤0.5％。
15.进一步限定，s3中于200～400目下过滤。
16.进一步限定，s4中纳滤浓缩至固形物含量为15～25％。
17.本发明的目的之二在于提供一种按上述方法制得的d90脱盐乳清液。
18.本发明的目的之三在于提供一种按上述方法制得的d90脱盐乳清液在制备d90脱盐乳清粉中的应用。
19.本发明的目的之四在于提供一种d90脱盐乳清粉的制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：
20.向上述d90脱盐乳清粉的工业化制备方法s5得到的d90脱盐乳清液中加入食品级离子试剂，然后依次进行高温杀菌、浓缩、结晶、喷雾干燥，得到d90脱盐乳清粉。
21.进一步限定，食品级离子试剂包括naoh、koh、ca(oh)2、hcl、nacl、na3po4、h3po4、mg(oh)2、mg(cl)2。
22.进一步限定，食品级离子试剂添加量按d90脱盐乳清液中各元素含量计为：k为700～1100ppm，na为1700～3300ppm，ca为500～900ppm，mg为250～300ppm，p为800～1500ppm，cl为180～500ppm。
23.进一步限定，高温杀菌温度为65～118℃。
24.进一步限定，于冰水浴中搅拌1～48h结晶，停止结晶后升温至40～60℃。
25.进一步限定，于10～20mpa下喷雾干燥。
26.本发明的目的之五在于提供一种按上述方法制得的d90脱盐乳清粉在婴幼儿奶粉中的应用。
27.本发明与现有技术相比具有的显著效果：
28.本发明以满足工业化生产为目的，提供了一种由鲜奶直接生产d90脱盐乳清液的高效方法，同时还提供了一种可以直接用于生产婴幼儿奶粉的高温度稳定性d90脱盐乳清粉生产工艺，具体优点如下：
29.(1)本发明采用微滤法分离酪蛋白，解决了酶法和酸法工艺复杂、投资大、周期长、能耗高、水、酸、碱、酶等试剂消耗量大、环境污染严重以及得到的酪蛋白都是变性蛋白，后续无法利用的问题。与此同时，本发明通过对微滤膜截留分子量进行限定，得到含少量小分子酪蛋白的甜乳清液，既能最大限度的提高乳清提取量，提高分离效率，又减小了膜设备的工作压力。
30.(2)本发明通过乳清酸化去除乳清中含有的少量小分子酪蛋白，解决了超滤成品得率低、浪费大的问题，具体是通过无机酸或者有机酸调整乳清ph值到4.8左右，使小分子酪蛋白颗粒充分凝固沉淀，然后通过离心机除去沉淀颗粒，再通过200～400目过滤网过滤，从而获得洁净的甜乳清溶液(固形物在3～6％之间)，显著提高了整体制备效率。
31.(3)本发明通过纳滤膜机组对洁净甜乳清液进行浓缩，同时脱去大量的水分和一价离子，浓缩的浓度达到15～25％，同时也可以脱去20～50％的一价盐离子。
32.(4)本发明以非均相膜进行电渗析脱盐，单级脱盐效率低，容易极化，采用10级以上在经济上得不偿失，而本发明采用4～8级电渗析，加上每一级部分回流，部分去往下一
级，设计经济合理，同时，本技术以酸性乳清液进行多级电渗析连续脱盐，并在末级电渗析前使用氢氧化钠或者氢氧化钾修订ph值至中性，脱盐率可实现90％，满足脱盐需求，解决了直接以中性乳清液进行电渗析导致电渗析无法工作的问题。
33.(5)本发明在喷雾生产d90脱盐乳清粉前，先对初步d90脱盐乳清液进行了离子平衡，有效提高了耐热稳定性，所得d90脱盐乳清液(粉)可以直接用于生产婴幼儿奶粉生产。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
36.下述实施例中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
37.当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。在本技术说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
38.本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
39.本发明所述“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
40.在发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
41.实施例1：
42.本实施例的d90脱盐乳清粉的制备方法按以下步骤进行：
43.s1：取100kg鲜牛奶(脂肪3.7wt.％，蛋白质3.2wt.％，乳糖5.1wt.％，灰分0.8wt.％)经过小型奶油分离机分离，分离出稀奶油9.17kg，得到90.83kg脱脂；
44.s2：采用微滤膜(普朗膜技术有限公司的pl－g(t)*4－1000微滤机)对45℃的脱脂
奶进行酪蛋白分离，截留分子量控制在70000u，分离50wt.％后加入ro水20kg继续分离，分离至酪蛋白液中乳糖含量≤0.5％，得到含酪蛋白的甜乳清液95kg；
45.s3：采用10％的hcl溶液调节甜乳清液ph值至4.8，充分搅拌沉淀凝固，经过小型奶油分离机净乳除杂，然后300目过滤，得到纯乳清液95kg(乳清浓度为6wt.％)；
46.s4：采用普朗膜技术有限公司的pl－d3－4040纳滤机将纯乳清液纳滤浓缩脱水脱一价盐，得到浓度为20.7wt.％的浓缩乳清27kg(其中固形物灰分6.9wt.％)；
47.s5：采用5级非均相膜电渗析(黑龙江忠诚生物科技有限公司的rq-4+1(200x400))对浓缩乳清进行连续脱盐，其中，1-4级在ph值为4.8下进行，脱去固形物灰分至1.24wt.％，然后将ph至调整为6.5，再进行第5级电渗析，固形物灰分降至0.96wt.％，得到d90脱盐乳清液32kg，固形物含量为17.4％；
48.s6：经检测，s5所得d90脱盐乳清液中各离子含量为k为760ppm，na为1500ppm，ca为630ppm，mg为270ppm，p为970ppm，cl为430ppm，添加1.67克食品级naoh(300ppm)；
49.s7：采用郑州长城科工贸有限公司生产的r-10202000旋蒸蒸发仪对离子平衡后的d90脱盐乳清液进行杀菌和浓缩，杀菌条件为90℃杀菌5min，浓缩至固形物含量为58wt.％；
50.s8：将浓缩后的乳清液转移至冰水槽中冷却并缓慢搅拌，直至乳糖结晶停止，然后升温至45℃备用。
51.s9：干燥塔采用上海华玺a4-3 huaxi-3l实验型喷雾干燥塔进行在10mpa下进行喷雾干燥，最终得到d90脱盐乳清粉4.3kg。
52.理化检验：经过黑龙江分子乳品科技有限公司检验中心分析结果与对比如表1所示。
53.表1
[0054][0055]
从表1可以看出，本发明生产的脱盐乳清粉灰分检测结果为1.1％，完全符合婴幼儿配方乳粉生产许可审查细则(2022版)的规定(0～6月配方粉中乳清粉灰分应≤1.5％)，达到了d90脱盐乳清粉的标准。并且，本发明生产的脱盐乳清粉各种离子浓度完全符合进口d90脱盐乳清粉要求。此外，本发明生产的脱盐乳清粉可以达到13％/95℃/15分钟无蛋白质变性/溶液无分层，在乳清蛋白质耐热方面优于进口指标。
[0056]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：
1.一种由鲜奶生产d90脱盐乳清液的工业化方法，其特征在于，按以下步骤进行：s1：通过稀奶油分离对鲜奶进行脱脂，获得脱脂奶；s2：采用微滤膜对脱脂奶进行酪蛋白分离，截留分子量控制在65000～85000u之间，得到含有小分子酪蛋白的甜乳清液；s3：调节甜乳清液ph值至4.6～4.9，离心分离后过滤去掉酪蛋白，得到纯乳清液；s4：将纯乳清液纳滤浓缩，得到浓缩乳清；s5：采用4～8级非均相膜电渗析对浓缩乳清进行连续脱盐，并在末级电渗析前将ph至调整为6～7再进入到末级电渗析脱盐，得到d90脱盐乳清液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中鲜奶包括牛奶、羊奶、马奶、水牛奶、牦牛奶和骆驼奶。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中分离至酪蛋白液中乳糖含量≤0.5％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4中纳滤浓缩至固形物含量为15～25％。5.权利要求1-4任一项所述的方法制得的d90脱盐乳清液。6.权利要求1-4任一项所述的方法制得的d90脱盐乳清液在制备d90脱盐乳清粉中的应用。7.一种d90脱盐乳清粉的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：向权利要求1-4任一项所述的方法得到的d90脱盐乳清液中加入食品级离子试剂，然后依次进行高温杀菌、浓缩、结晶、喷雾干燥，得到d90脱盐乳清粉。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，食品级离子试剂包括naoh、koh、ca(oh)2、hcl、nacl、na3po4、h3po4、mg(oh)2、mg(cl)2，食品级离子试剂添加量按d90脱盐乳清液中各元素含量计为：k为700～1100ppm，na为1700～3300ppm，ca为500～900ppm，mg为250～300ppm，p为800～1500ppm，cl为180～500ppm。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，高温杀菌温度为65～118℃，冰水浴中搅拌1～48h结晶，停止结晶后升温至40～60℃，于10～20mpa下喷雾干燥。10.权利要求7-10所述的方法制得的d90脱盐乳清粉在婴幼儿奶粉中的应用。

技术总结
由鲜奶生产D90脱盐乳清液的工业化方法和它在制备D90脱盐乳清粉中的应用。本发明属于乳制品加工领域。本发明以满足工业化生产为目的，提供了一种由鲜奶直接生产D90脱盐乳清液的高效方法，同时还提供了一种可以直接用于生产婴幼儿奶粉的D90脱盐乳清粉生产工艺。具体是以鲜奶为原料，首先通过奶油分离机分离出稀奶油，得到脱脂乳，再用微滤膜设备将脱脂奶分离出酪蛋白溶液，剩余部分为甜乳清液，然后采用纳滤浓缩和多级电渗析，最后进行调整离子平衡后用于制备D90脱盐乳清粉，所述乳清粉可直接用于婴幼儿奶粉领域。接用于婴幼儿奶粉领域。


技术研发人员：刘伟奇 孔祥瑞 王淼 丁龙 孙倩倩 鄂志强 解庆刚
受保护的技术使用者：黑龙江飞鹤乳业有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/21