專利名稱：奶粉的制造方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及含脂奶粉的制造方法。
對于制造奶粉，在能夠以經(jīng)濟的價格大量獲得鮮奶的地區(qū)進行濃縮生產(chǎn)是很合算的。因而，希望的是增加現(xiàn)有裝配的干燥設(shè)備、特別是噴霧干燥塔的容量，而不投資于新設(shè)備。實現(xiàn)這個目標的一個方法是將高濃縮奶引入干燥步驟。問題是，在處理高濃縮奶時會發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量惡化，這是高濃縮奶脂肪球簇集的結(jié)果，這主要發(fā)生在均化過程中。均化過程不能省略，因為非均化的牛奶制成的奶粉可溶性差。
US-A-5 518 751涉及再制淡煉乳濃縮物和奶粉的制造方法，其包括在蒸發(fā)的過程中將植物性脂肪引入液態(tài)濃縮物用于增加其不飽和脂肪酸含量。在一個制造奶粉的實施方案中，在蒸發(fā)器的最后一步引入脂肪后，將混合物在干燥前均化。
EP-A-0 627 169涉及液態(tài)淡煉乳的制造方法，其中預熱和蒸發(fā)步驟是在蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)部進行的，并且均化步驟在濃聚前進行。
EP-A-0 873 690涉及含脂食品的制造方法，其包括將脂相加入到水相中，所述加入和均化是在多個蒸發(fā)器步驟的兩個蒸發(fā)器之間進行的。這一步驟的目的是保護熱敏性油類。對于速溶奶粉而言，在蒸發(fā)前將脂肪從產(chǎn)品牛奶中分離是沒有意義的。
發(fā)明概述我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過主要噴霧干燥鮮奶可能顯著地提高制造奶粉的生產(chǎn)率，并且同時可能保持乃至改善奶粉品質(zhì)，這是因為均化在蒸發(fā)中途進行，即對多級蒸發(fā)器各級之間預濃縮物進行。本發(fā)明對均化的定位確定解決了濃縮物在均化中產(chǎn)生的粘度過高的問題。因此，控制了粘度就可以干燥固含量超過50重量％的濃縮物，同時不會對干燥后得到的奶粉質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。
因而，本發(fā)明的方法包括制備標準化乳，將制備的標準化乳送入具有至少一級的蒸發(fā)器，獲得預濃縮物，
均化預濃縮物，在具有至少一級的蒸發(fā)器中進一步蒸發(fā)該預濃縮物，獲得的濃縮物總固含量為至少50重量％，然后將該濃縮物噴霧干燥。
發(fā)明詳述本發(fā)明的要素是能夠?qū)懈哌_約63重量％的固體濃度的牛奶濃縮物進行噴霧干燥。
根據(jù)本發(fā)明，將新鮮全脂奶標準化到所希望的脂肪與非脂肪固體的比。通常通過在新鮮全脂奶中加入適當數(shù)量的脫脂奶來進行這一標準化。也可以通過將新鮮全脂奶、部分脫脂奶、奶油、乳脂、酪乳等組成適宜的奶液來進行。還可以從奶粉、脫脂奶粉、無水奶油或植物油用適量的水進行牛奶的復原。
然后，根據(jù)牛奶的品質(zhì)將如此標準化的奶任選通過離心作用進行澄清，為了在澄清過程中獲得最好的分離和凈化效率，優(yōu)選在加熱到約40-45℃后進行澄清。
然后將牛奶進行熱處理?？梢园磦鹘y(tǒng)方法分兩步進行熱處理，即先預熱然后維持加熱適當時間。
然后將熱處理過的牛奶送入蒸發(fā)器。當牛奶的總固含量為20-50重量％，優(yōu)選約35重量％時，將牛奶在蒸發(fā)過程完成前以一個或兩個分級、優(yōu)選以兩個分級進行均化。
當牛奶總固含量大于約50重量％時，顆粒、特別是酪蛋白膠束和脂肪滴對機械剪切力變得敏感。在牛奶固含量為約35重量％時進行牛奶均化會使利用高壓活塞均質(zhì)器進行的均化有效率。可以對總流量的一部分進行均化。在這種情況下重要的是，使牛奶的脂肪部分與非脂肪固體和水的適當部分完全均化。
原則上，牛奶可以在低于臨界濃度(約50重量％)的任何濃度進行均化。對于工業(yè)制造水平，人們愿意在盡可能高的濃度進行均化，因為這可以減小均質(zhì)器的尺寸并因此降低生產(chǎn)成本。因此，優(yōu)選在蒸發(fā)器的中途進行均化。特定的蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)顯示進行均化的最好的固含量(TS，固體總量)。
可以在一個或兩個分級中進行均化。均質(zhì)器第一個分級的壓力為約50-250巴。優(yōu)選，其壓力為約140-150巴。均質(zhì)器第二個分級的壓力為0-約150巴。優(yōu)選，其壓力為約20-60巴。均質(zhì)器總壓力為約140-250巴。均質(zhì)器總壓力優(yōu)選為約160-210巴。
令人驚訝地是，對中等濃度水平的牛奶預濃縮物進行均化會避免粘度大幅增加(如果對固體濃度高于50重量％的牛奶進行均化時會出現(xiàn)這種情況)，并且會使后來的噴霧干燥在優(yōu)選的約55-高達約60重量％的總固含量下進行。以前不可能在這樣的高總固含量下進行噴霧干燥，因為濃縮物的結(jié)構(gòu)在均化期間被破壞。例如，當在60重量％的濃度下均化牛奶時，60重量％固體的牛奶濃縮物的粘度與在蒸發(fā)中途附近均化的牛奶粘度相比高出約一個數(shù)量級(10x)。


下圖用來舉例說明本發(fā)明，其中的份和百分比都是按重量計算。
圖1給出了蒸發(fā)后均化固體物質(zhì)中有28％的脂肪的牛奶濃縮物的表觀動態(tài)粘度狀況(mPa.s)，圖中畫出其在不同固含量(全脂奶50、55和60重量％的固體總量，TS)對均化壓力(巴)的曲線，該圖起參考作用，用50％和55％TS的脫脂奶作對比，以及圖2給出在本發(fā)明濃縮中途均化固體物質(zhì)中有28％的脂肪的牛奶預濃縮物的表觀動態(tài)粘度(mPa.s)狀況，圖中畫出其在不同均化條件下(不均化和在80+20、120+30以及200+50巴下均化)對固體濃度(％)的曲線。
在圖中，線上的牛奶粘度如下測量1.基本原理在層流中(雷諾數(shù)小于約2100)，對長l、半徑為r、以直徑為D的管軸為中心的循環(huán)管中流動的不可壓縮流體應(yīng)用牛頓第二定律、納維埃-斯托克斯方程、能量方程或者因次分析，得到哈根-泊肅葉方程(Munson等人，流體力學基礎(chǔ)，John Wiley & Sons，1990年)，其將表觀粘度(η，Pa.s)與壓差(ΔP，Pa)聯(lián)系起來η=π·ΔP·D4128·Q·l]]>
其中Q是流速(m3.s-1)，D是管徑而l是管的長度(m)。因為所得結(jié)果只限于牛頓液體的層流(Re數(shù)＜約2100)，所以認為它們不是絕對值，而是相對值而且以相比較的方式使用這些值。
2.實驗根據(jù)實驗條件使用兩個管模件，其包括若干各種長度的管段并且通過水循環(huán)進行熱校準(50+/-3℃)。將這些模件裝配在蒸發(fā)元件后，下面的表1給出了它們的特征表1

在10分鐘的運轉(zhuǎn)過程中收集DP和Q值，然后求平均值。從上述方程式演算出粘度值。
如圖1所示，均化固體濃度高于50重量％(TS)的濃縮全脂奶(固體物質(zhì)中28％的脂肪)會使其表觀動態(tài)粘度大大增加，而對脫脂奶不會有這種情況。
在圖2中，均化濃縮中途的牛奶(固體物質(zhì)中28％的脂肪)會使固體濃度高于50重量％的牛奶完成濃縮后粘度適中，并且均化壓力的作用適中。
均化后，將牛奶濃縮物再次送入蒸發(fā)器進行最后的濃縮。
一完成蒸發(fā)就可以進行牛奶濃縮物的噴霧干燥，優(yōu)選用在干燥塔中處于熱空氣流中的高壓旋流噴嘴進行噴霧干燥。霧化壓力為約80-250巴，優(yōu)選約140-150巴。優(yōu)選，濃縮物的霧化溫度為約72℃。
為了使奶粉能夠速溶，可以在干燥器中隨著循環(huán)粉末的結(jié)塊進行卵磷脂處理(lecithination)，或者可以不在干燥塔中而在一個后干燥器如流化床中進行卵磷脂處理。
然后根據(jù)本領(lǐng)域?qū)＜宜臉藴释瓿伸F化步驟后的奶粉加工，其包括后干燥、再冷卻、貯存、裝填入罐中或盒中以及放氣。
現(xiàn)在僅通過實施例來描述本發(fā)明的實施方案。在下文實施例中，除非另有說明份和百分比均按重量計算。
實施例1將4255kg未經(jīng)處理的含有4.08％脂肪和8.55％非脂乳固體的全脂奶與711kg含有0.1％脂肪和8.9％非脂固體的脫脂奶在罐中混合，形成4966kg含有3.5％脂肪和8.6％非脂固體的標準化乳。
用離心泵將該混合物通過板式換熱器，在此將其預熱到40-45℃，然后將其在離心分離器中澄清。首先在板式換熱器中于最高85℃下、在保持時間為50s或在該溫度下較短的時間中間接加熱，隨后在最低為105℃、保持時間為最短5s下直接注射蒸汽，這樣對澄清過的混合物進行巴氏殺菌。
然后將巴氏殺菌過的液體送到多效降膜式蒸發(fā)器的第一級中，得到固含量為35％的預濃縮物。在第一級的分離器排出管中的牛奶蒸汽溫度高達72℃。
將預濃縮物在板式換熱器中加熱到60-75℃后將其通過均質(zhì)器，在均質(zhì)器中分兩級將其均化，首先在120巴的壓力下均化然后在30巴的壓力下均化。
然后用泵將均化后的混合物傳送到降膜式蒸發(fā)器的最后一級，在此將其最后濃縮到干物質(zhì)含量為55％。然后用高壓泵將其吸上來并通過高壓旋流噴嘴在干燥塔中于140巴的壓力和72℃的溫度下將其噴霧干燥。將其結(jié)塊并用卵磷脂處理以得到速溶性，干燥后、冷卻后將其裝填入包裝中并放氣。
該奶粉具有極好的復原特性和物理化學特性。與從蒸發(fā)器由固含量為49％的濃縮物生產(chǎn)的傳統(tǒng)全脂奶粉相比，該奶粉結(jié)構(gòu)更粗糙，尺寸小于100微米的粉末更少。在下面表2中，利用不同的試驗給出實施例1的奶粉(蒸發(fā)后濃縮物的TS為55％)的消費者可覺察的復原性質(zhì)與參考物(蒸發(fā)后濃縮物的TS為50-51％)的比較。如下進行試驗Wet這是一個根據(jù)IDF-標準871979進行的試驗，通過測量20℃(Wett20)以及40℃(Wett40)時奶粉下沉進入水中的下沉時間(單位為s.)來評價奶粉可潤濕性。
Misc也被稱作淤渣試驗，它是通過對在20℃(Misc20)以及40℃(Misc40)下將奶粉復原并將懸浮液傾倒通過一個預先稱重的篩子(在排水并除去所有液體殘余物后再稱量)后的未溶解奶粉(塊)量進行視覺評價來評估奶粉的溶混性(J.Pisecky，奶粉制造手冊，Niro A/S DK-2860 Soeborg，丹麥)。結(jié)果用0(最好)到5的等級值表示。
SOD溶解的狀態(tài)，也被稱作緩慢可分散的顆粒(SDP)試驗，其測定了奶粉復原后牛奶中未溶解的小顆粒的量。這一試驗與淤渣測定(上述Misc)同時進行，它使用篩子過濾所得的液體并且將試管壁上的膜與試驗指數(shù)標準照片的膜相比較。SOD 20和SOD 40分別表示試驗分別在20℃、40℃下進行。結(jié)果用0(最好)到5的等級值表示。
W.S.白斑試驗，也被稱作白斑數(shù)(IDF標準1741995，J.Pisecky，奶粉制造手冊，Niro A/S DK-2860 Soeborg，丹麥)，這用以評價白斑，即漂浮在復原溶液中的微小絮片。放置幾分鐘后，絮片升到表面形成一個薄層，可視覺確定。結(jié)果用0(最好)到5的等級值表示。
表2裝填30天后的奶粉樣品的復原性質(zhì)數(shù)小時后Wett20Wett40 Misc20 Misc40 SOD20 SOD40 W.S.
(s) (s)(等級(等級(等級 (等級 (等級0-5) 0-5) 0-5)0-5) 0-5)實施例11 2620 1.5 0.5 2.5 1 14 3958 2 0.5 2.5 0.5 18 3322 2.5 1 2.5 1.51.512 58 120 1.5 1 2.5 1.51.516 4421 0.5 1.5 2 1 120 3641 1.5 1 2.5 1.51.522 3519 1 0.5 2.5 1 1.5平均值 3943 1.5 0.9 2.4 1.11.3參考物111618 1.5 22 1 1812017 3 1.5 2.5 1.51.516 7117 32 2.5 1 124 3516 11 2.5 1 0.532 7015 2.5 1.5 2.5 1 0.5平均值 8617 2.1 1.6 2.4 1.11.0如上述表2所示，本發(fā)明方法的復原奶粉的消費者可察覺性質(zhì)與參考物相仿乃至更好。
在下面表3中，利用不同的試驗給出本發(fā)明方法的奶粉的其它特征與參考物(蒸發(fā)后濃縮物的TS為50-51％)的比較。如下進行試驗游離脂肪通過將己烷在20℃下緩慢地倒入與噴水真空泵相連的盛有奶粉的過濾裝置(結(jié)果溶劑靠重力通過該過濾器)而對奶粉進行冷萃取，這樣來測定速溶奶粉中的游離脂肪含量。將濾液濃縮到干燥并稱重游離脂肪。結(jié)果用游離脂肪在奶粉中的重量百分率來表示。
均化度和沉淀率由對干物質(zhì)含量為13重量％的溶液進行離心作用前后的脂肪含量來計算均化(均)度，將其表示為重量％(F.Kiermeier等人，“Milch und Milcherzeugnisse，Verlag”Paul Parey，Berlin，314頁(1973年))。通過用重力法測量離心作用后的沉淀來測定復原奶粉的沉淀率，將其表示為奶粉的重量％。
粘度利用Haake RS100/Plate-cone/35mm/4°粘度計在25℃下以100s-1的剪切速率來測定復原奶粉的粘度，用mPa.s表示。
表3裝填的奶粉樣品的游離脂肪、均化度和沉淀率數(shù)小時后游離脂肪均化度沉淀率復原奶粉(g/100g) (g/100g) 的粘度(g/100g)(mPa.s)實施例11 1.65 80.3 0.28 1244 1.77 78.9 0.33 1308 1.59 81.4 0.32 16912 1.56 81.9 0.34 12216 1.52 82.6 0.28 14420 1.54 82.0 0.28 11922 1.56 81.4 0.27 112平均值1.60 81.2 0.30 131參考物1 1.54 85.2 0.26 1118 1.70 88.0 0.28 11916 1.45 88.9 0.31 11524 1.46 88.9 0.25 11832 1.39 89.5 0.28 116平均值1.51 88.1 0.28 116
如上述表3所示，本發(fā)明方法的奶粉另外的性質(zhì)類似于參考物。
實施例2按實施例1的方法進行，區(qū)別是進行中等均化，即對預濃縮物的均化在第一分級的壓力為150巴而且在第二分級的壓力為30巴。
所得奶粉的品質(zhì)比得上實施例1中得到的那些奶粉。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)含脂奶粉的方法，該方法包括制備標準化乳，將制備的標準化乳送入具有至少一級的蒸發(fā)器，獲得預濃縮物，均化預濃縮物，在具有至少一級的蒸發(fā)器中進一步蒸發(fā)該預濃縮物，獲得的濃縮物總固體含量為至少50重量％，然后將該濃縮物噴霧干燥。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述預濃縮物在總固體含量為20-50重量％時進行均化。
3.權(quán)利要求1的方法，其中對預濃縮物進一步蒸發(fā)后的濃縮物總固體含量為55-60重量％。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在兩個分級中對所述預濃縮物進行均化。
5.權(quán)利要求4的方法，其中均質(zhì)器第一個分級的壓力是約50-250巴，優(yōu)選約140-150巴。
6.權(quán)利要求4的方法，其中均質(zhì)器第二個分級的壓力高達150巴，優(yōu)選約20-60巴。
7.權(quán)利要求1的方法，其中預濃縮的均質(zhì)器的總壓力是約140-250巴，優(yōu)選約160-210巴。
8.權(quán)利要求1的方法，其中使用高壓噴嘴對所述牛奶濃縮物進行噴霧干燥，優(yōu)選使用高壓旋流噴嘴。
9.權(quán)利要求8的方法，其中在約140巴下對所述牛奶濃縮物進行噴霧干燥。
10.權(quán)利要求1-9之一的方法，其中所述噴霧干燥過的牛奶通過卵磷脂處理而結(jié)塊并能速溶，將奶粉干燥后、冷卻后裝填入包裝并排氣。
11.權(quán)利要求1-10之一的方法，其中從奶粉、脫脂奶粉、無水奶油或植物油用適量的水復原得到液態(tài)奶。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)含脂奶粉的方法，該方法包括制備液態(tài)奶；將制備的液態(tài)奶送入具有至少一級的蒸發(fā)器，獲得預濃縮物；均化預濃縮物；在具有至少一級的蒸發(fā)器中進一步蒸發(fā)該預濃縮物，獲得的濃縮物總固體含量為至少50％；然后將該濃縮物噴霧干燥。
文檔編號A23C1/05GK1404362SQ01805279
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者S·波登斯塔布 申請人:雀巢制品公司