[发明专利]一种基于正渗透原理的乳制品制备方法

说明书

本申请涉及一种基于正渗透原理的乳制品制备方法。本申请首次将正渗透膜浓缩规模化地应用到食品加工行业(特别是乳制品加工行业)中，通过控制正渗透膜两侧溶液的渗透压差，实现了目标溶液的多倍浓缩；同时不引入任何热源或强外压，保持了目标溶液的主要营养素含量及营养素比例。与反渗透膜浓缩和冷冻浓缩相比，本申请的正渗透膜浓缩技术可大大提升乳制品的浓缩倍数，同时降低了单位能耗，节约了运行成本。本申请还涉及上述制备方法所制备的浓缩乳制品，以及应用在乳制品浓缩领域的连续式正渗透膜系统，实现了乳制品浓缩的规模化处理。同时保证了产品的微生物指标、理化指标、营养指标都达到相关标准的要求。

技术领域

本申请涉及一种基于正渗透原理的乳制品制备方法，特别涉及一种基于正渗透原理的加工优质全脂浓缩乳制品和/或脱脂浓缩乳制品的工艺。本申请还涉及所述乳制品制备方法所制备的浓缩乳制品，以及应用在乳制品浓缩领域的连续式正渗透膜系统。

背景技术

牛乳是一个十分复杂的液态食品体系，含有约3％的蛋白质、约4％的脂肪、约4％的乳糖以及各种营养活性物质。目前消费者对乳制品的营养及质量要求不断提升，所以牛乳加工时需特别注意牛乳体系稳定的保持及其对牛乳营养的影响。牛乳浓缩是牛乳加工行业中极其重要的加工工艺，在奶源调控、产品品质提升、原料调节等重要的领域发挥着不可取代的作用。传统的牛乳浓缩方法，一般都是通过加热将牛乳中的水分移除，但由于高温处理，此操作对牛乳本身的营养素存量以及风味造成很大的破坏，带来了比如颜色变黄、蒸煮味很重等不良后果，严重影响了乳制品的产品品质。并且，传统浓缩方法中蒸发工艺的能耗相对较大。在传统的牛乳热浓缩方法中，降膜浓缩是比较前沿的浓缩工艺，但即使采用降膜浓缩，依然是依靠蒸发来实现水分子的移除，对最终产品的营养素依然有着不可忽视的影响。尤其是目前，在消费者对营养素要求日益苛刻的条件下，热浓缩包括降膜浓缩对乳铁蛋白的破坏已经逐渐变得不被接受。

正渗透膜浓缩是成熟应用于环境科学的新型膜浓缩技术，但是在食品加工行业中，无论国际范围还是国内范围，正渗透膜浓缩都属于非常前沿的加工技术，几乎没有在规模化的加工方法中使用。该技术通过控制正渗透膜两端溶液的渗透压差，来实现目标溶液的浓缩，而不引入任何热源或强烈外压，从而保持了目标溶液的主要营养素及营养素比例，对目标溶液风味的影响也较传统浓缩方式低很多。

乳制品加工行业中不同于传统热浓缩方法的浓缩方法，还包括反渗透膜浓缩方法和冷冻浓缩方法。在反渗透膜浓缩方法中，反渗透膜也可以实现物料一定程度的浓缩，但是其能达到的浓缩倍数较低，比正渗透膜的浓缩方法要低很多。另一种可选的浓缩技术为冷冻浓缩，其利用纯水和牛乳冰点的差异来将牛乳浓缩，但是众所周知，冷冻是一个非常消耗能源的操作，而且有可能对产品的性质造成不可逆的破坏。

相比于以上两种浓缩方法，正渗透膜浓缩技术可大大提升乳制品的浓缩倍数，同时，降低能耗节约成本，为开创乳制品产品的新品类提供了技术支持。另外，正渗透浓缩技术的设备维护成本以及运行成本也要大幅优于反渗透浓缩技术及传统热浓缩技术。

市面上的浓缩乳通常是采用蒸发、降膜浓缩等工艺来制得，其中，具体的产品有Burra Foods浓缩乳等。但是，不论国内还是国际上，尚未有任何一家公司实现了利用正渗透原理来规模化连续生产浓缩乳。

另外，商业化的连续式正渗透系统此前也从未被利用在牛乳浓缩领域，并且，由于牛乳作为一种营养丰富而且对加工过程十分敏感的物料，传统在水处理行业使用的正渗透膜系统无法直接使用在牛乳制品领域上。目前无论在国内还是国际，都没有专为牛乳浓缩设计的连续式正渗透膜系统。要保证牛乳浓缩后产品的微生物指标、理化指标、营养指标可以达到相关标准的要求，难度非常大；因此，本申请中专为牛乳设计的连续式正渗透商业化浓缩系统具有极其重要的意义。

发明内容