乳組合物和制備方法
【專利說明】乳組合物和制備方法
[0001 ]本申請為分案申請，原申請的申請日為2 0 0 7年1 2月1 8日，申請?zhí)枮?200780051490.6(PCT/US2007/087991 )，發(fā)明名稱為"乳組合物和制備方法"。
[0002] 相關申請的交叉參考
[0003] 本申請為2002年8月27日提交的申請?zhí)?0/229,462的部分繼續(xù)申請。 發(fā)明領域
[0004] 本發(fā)明涉及從奶中分離組分的方法、用于將奶分離成單獨組分的裝置和由分離組 分制備的組合物。
[0005] 發(fā)明背景
[0006] 營養(yǎng)是健康、安寧和預防很多慢性疾病的基礎之一。營養(yǎng)產(chǎn)品在這些領域起重要 作用，嘗試給大眾提供易得到且方便的營養(yǎng)產(chǎn)品已是近年來的主要焦點。為了保持健康，人 們必須接受必需營養(yǎng)素，它們對人的營養(yǎng)是不可缺少的。必需營養(yǎng)素包括大量營養(yǎng)素如脂 肪、糖類和蛋白質以及微量營養(yǎng)素如維生素和礦物質(包括痕量元素和電解質）。
[0007] 奶制品組成人總體飲食或卡路里消耗的重要部分。因此，奶制品在維持公眾健康 中起主要作用。營養(yǎng)最佳的奶制品會對公眾的營養(yǎng)和健康有積極影響。任何給定的奶制品 中大量營養(yǎng)素的濃度經(jīng)常將取決于產(chǎn)品的性質和制造商開發(fā)的理想特性。
[0008] 例如，牛奶包含約87wt %水、約3wt %蛋白質、約0.65wt %乳清(可溶性蛋白質）、約 4.5-5. Owt %乳糖、3-4wt %乳脂、0.3-0.7wt %礦物鹽加各種水溶性和脂溶性維生素、乳酸 和檸檬酸、尿素、游離氨基酸和多肽?？蓮哪讨蟹蛛x這些組分的一種或多種，然后可任選以 各種組合方式組合，制備各種摻混的組合物。例如，在松軟干酪或酪蛋白的制備中，首先離 心分離乳脂(如乳酪），然后通過加入酸在其等電點使奶的酪蛋白流分沉淀。包含上面列出 的所有其他組分的原奶剩余物被稱為乳清或奶清，即酪蛋白和大部分乳脂從其中除去的奶 被稱為乳清或奶清。
[0009] 乳清(或奶清)又可進行過濾，產(chǎn)生滲余物和滲透物，它們可摻入食品如飲料或干 燥食品中。例如，將原料奶過濾，以得到基本上純的乳水，乳水可摻入消費用的飲料或乳制 品中，乳水基本上是純的，沒有原始的原料奶中存在的主要營養(yǎng)組分。
[0010]期望通過將奶分離成其單獨組分，來開發(fā)奶中存在的營養(yǎng)優(yōu)勢，并通過在食品中 使用這些單獨組分制備適用于消耗的乳組合物。此外，乳工業(yè)中需要設計可符合人群的個 別團體營養(yǎng)要求的乳組合物，如運動員、哺乳期婦女、老人、兒童、乳糖不耐受群體和糖尿病 患者。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 本發(fā)明提供用于分離奶組分的方法，該方法包括涉及基于膜、色譜和基于密度分 離過程的連續(xù)步驟。
[0013] 本發(fā)明也提供從分級的奶組分制備乳組合物的方法。
[0014] 本發(fā)明還提供由分級的奶組分制備的乳組合物，該分級的奶組分通過本發(fā)明的方 法獲得。
[0015] 附圖簡述
[0016] 圖1闡述第一種方法，該方法包括依照本發(fā)明分離奶組分，隨后將分離的流分混 合，并將產(chǎn)物處理。
[0017] 圖2闡述第二種方法，該方法包括依照本發(fā)明分離奶組分，隨后將分離的流分混 合，并將產(chǎn)物處理。
[0018] 圖3闡述第三種方法，該方法包括依照本發(fā)明分離奶組分，隨后將分離的流分混合 并將產(chǎn)物處理。
[0019] 雖然本發(fā)明可進行各種修改和替代形式，具體實施方案通過附圖中的實例顯示并 在本文中進行了詳細描述。然而，應理解，本發(fā)明將不限于公開的特定形式。而是本發(fā)明包 括落入權利要求限定的本發(fā)明精神和范圍內的所有修改、等同形式和替代形式。
[0020] 示例性實施方案的詳述
[0021] 本發(fā)明涉及營養(yǎng)奶組合物和奶制品，它們被設計成包括奶的特定組分。本發(fā)明的 組合物可任選包括非必需但有營養(yǎng)功能的組分。本文使用的術語"奶的組分"或"奶組分"將 是指奶的單獨組分，例如但不限于乳脂、乳蛋白、非蛋白氮、乳糖和礦物質。本文中表達的所 有百分比為重量百分比(wt%)，除非另外說明。
[0022] 本文使用的術語"乳制品"或"乳組合物"是指含一種或多種奶組分的產(chǎn)品或組合 物。
[0023] 本發(fā)明的全營養(yǎng)奶組合物可以以下方式提供：原味奶、調味奶、冰淇淋、酸奶、干 酪、特制奶粉或可從奶或奶組分制備的任何其他營養(yǎng)產(chǎn)品。
[0024] 本文使用的術語"奶"包括無脂奶、低脂奶、全脂奶、無乳糖奶(通過乳糖酶將乳糖 水解成葡萄糖和半乳糖制備，或者通過其他方法如納米過濾、電滲析、離子交換色譜和離心 技術制備）、濃縮奶或奶粉。無脂奶為無脂或脫脂的奶制品。低脂奶一般定義為包含約1%至 約2%脂肪的奶。全脂奶通常包含約3.25%的脂肪。本文使用的術語"奶"也將包括來自動物 和植物來源的奶。奶的動物來源包括但不限于人、母牛、綿羊、山羊、水牛、駱駝、美洲駝、母 馬和鹿。奶的植物來源包括但不限于從大豆提取的奶。此外，術語"奶"不僅是指全脂奶，也 是指脫脂奶或由其得到的任何液體組分。"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組分。
[0025] 本發(fā)明實施方案提供以全脂奶為起始原料分離奶組分的方法。在進入膜過濾系統(tǒng) 之前，可任選將全脂奶通過機械分離機，以便從奶的剩余物中分離乳酪，或者經(jīng)微孔過濾 (MF)裝置除去脂肪。將分離的乳酪貯藏以備將來使用。在本發(fā)明的某些實施方案中，將全脂 奶直接通過膜系統(tǒng)，而沒有進行乳酪的前分離。
[0026]按照圖1，脫脂奶通過超濾(UF)膜裝置，得到UF滲透物組分和UF滲余物組分。在某 些實施方案中，于約45至約150Psi壓力下，使用具有約8-10KDa分子量截止值的膜過濾系統(tǒng) 進行超濾步驟。在圖1顯示的本發(fā)明實施方案中，UF滲透物通過納米過濾(NF)膜裝置，以得 到NF滲透物和NF滲余物。在本發(fā)明的某些方面，于約150至約600Psi壓力下，使用具有約 500-1000Da分子量截止值的膜過濾系統(tǒng)進行納米過濾步驟?？蓪F滲透物和NF滲余物貯藏 以備將來使用。
[0027]在本發(fā)明的某些實施方案中，微孔過濾(MF)步驟或者用超濾步驟替代，或者在超 濾步驟之前引入。于15-21Psi壓力下，使用具有IOKDa至200KDa分子量截止值的膜過濾系統(tǒng) 進行微孔過濾步驟。
[0028] 在超濾步驟之前引入微孔過濾步驟時，來自微孔過濾步驟的滲透物(MF滲透物)于 約45至約150Psi壓力下，使用具有約IOKDa分子量截止值的膜過濾系統(tǒng)進行超濾步驟。
[0029] 在圖2描述的本發(fā)明實施方案中，如以上討論將全脂奶分離成脫脂奶和乳酪，脫脂 奶進行UF步驟和NF步驟。在NF步驟之后，使NF滲透物通過反滲透系統(tǒng)，以得到RO滲余物和RO 滲透物。RO步驟采用膜過濾系統(tǒng)，該膜過濾系統(tǒng)于約450至約1500Psi壓力下，具有約IOODa 的分子量截止值。將RO滲透物和RO滲余物貯藏以備將來使用。
[0030] 在本發(fā)明的某些實施方案中，為了進一步除去乳糖，可將滲濾與超濾結合，采用RO 滲透物或水和/或NF滲透物的注入。如圖3中所描述，將UF滲余物與水和/或NF滲透物混合， 通過滲濾(DF)膜裝置，以得到DF滲透物和DF滲余物。滲濾步驟幫助進一步除去乳糖，并采用 于約45至約150Psi壓力下具有約IOKDa分子量截止值的膜過濾系統(tǒng)。將DF滲透物和DF滲余 物貯藏，以備將來使用。在某些實施方案中，在加入NF滲透物或RO滲透物就立即或之后，使 DF滲透物進行另外的滲濾步驟。
[0031 ]本發(fā)明實施方案提供通過以下方法制備乳組合物的方法:首先從奶中分離奶的單 獨組份，接著隨后以所需組合和比例，將分離的組分混合。
[0032] 本發(fā)明一方面提供具有不同范圍的脂肪、蛋白質、乳糖和礦物質的乳組合物。換句 話說，本發(fā)明的目的是提供組合物，該組合物具有來自各種奶組分的不同范圍的脂肪、蛋白 質、乳糖和礦物質。
[0033] 配制本發(fā)明組合物，使它們通過將各種組分組合得到，所述組分通過要求保護的 發(fā)明方法從奶中分離。
[0034] 在本發(fā)明的實施方案中，將一種或多種奶組分組合得到本發(fā)明組合物。本發(fā)明有 幾個實施方案，它們包括但不限于以下討論的組合物。
[0035] 本發(fā)明實施方案提供由一種或多種奶組分制備的組合物，所述奶組分選自乳酪、 脫脂奶、UF滲透物、UF滲余物、DF滲透物、DF滲余物、NF滲余物、NF滲透物、MF滲透物、MF滲余 物、RO滲透物和RO滲余物。通過本發(fā)明方法產(chǎn)生的不同預定量的各流分可組合得到組合物， 該組合物含期望范圍的奶組分，如乳糖、脂肪、蛋白質和礦物質。
[0036]在本發(fā)明的示例性實施方案中，如圖1中所示，將NF滲余物、DF滲余物和NF滲透物 流分組合，并于146 °F下熱處理30分鐘(或任何其他等同的時間和溫度組合），然后將組合物 冷卻至42°F以下。在冷卻處理之后，于42°F至45°F下，用乳糖酶處理組合物6-10小時。為了 貯藏、包裝和運輸，將酶處理的流分冷卻至小于40°F。在本發(fā)明的某些實施方案中，所述組 合物任選包含已從全脂奶分離的乳酪流分。
[0037]在本發(fā)明的另一個實施方案中，如圖2中所示，將NF滲透物、UF滲余物和RO滲余物 流分組合，并于146°F下熱處理30分鐘，然后將組合物冷卻至42°F以下。在冷卻處理之后，于 42°F至45°F下用乳糖酶處理組合物6-10小時。為了貯藏和運輸，將酶處理的流分冷卻至小 于40°F。在本發(fā)明的某些實施方案中，所述組合物任選包含已從全脂奶分離的乳酪流分。 [0038]在乳糖水解完全之后，在包裝在零售容器中之前將無乳糖奶巴氏滅菌、超高溫巴 氏滅菌或滅菌。將無乳糖奶進行微孔過濾以除去細菌、孢子和乳糖酶，然后巴氏滅菌。這些 過程確保所得產(chǎn)品將具有延長的保存期限。
[0039]為了制備低脂或全脂的無乳糖奶，于200_212°F下，將乳糖水解的乳酪分別加熱1 分鐘，并加入至脫脂的無乳糖奶中，其中細菌和乳糖酶已經(jīng)微孔過濾除去。將熱處