制備干乳配方物的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)乳制品、優(yōu)選用于生產(chǎn)干乳配方物例如嬰兒乳配方物和其他 嬰兒營養(yǎng)產(chǎn)品的先進方法，還涉及可由所述方法獲得的中間產(chǎn)品、所述中間產(chǎn)品的用途以 及用于實施所述方法的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 人乳被認為是嬰兒營養(yǎng)的"黃金標準"。將動物乳，例如牛乳，加工為更類似于人乳 的組成，這在本領域中是已知的。這樣的加工在本領域中稱為"人源化"動物乳。人源化動 物乳的方法包括將動物乳中發(fā)現(xiàn)的酪蛋白：乳清蛋白的比例（例如，牛乳中約為80:20)改 變?yōu)槿巳橹邪l(fā)現(xiàn)的嬰兒營養(yǎng)所需的比例（優(yōu)選75:25至30:70)。此外，動物乳中的礦物質 含量通常高于人乳中所發(fā)現(xiàn)的含量。因此，人源化動物乳需要降低礦物質含量。
[0003] 制備適合用于嬰兒營養(yǎng)物的產(chǎn)品通常包括以適當?shù)谋壤旌细鞣N單獨純化的或 濕或干的成分。目前的生產(chǎn)工藝需要多種來自中間供應商的乳品原料，包括脫脂乳或其濃 縮物（包括脫脂乳粉）、去除礦物質的乳清或其濃縮物（包括去除礦物質的乳清粉）、乳清 蛋白濃縮物或分離物（通常為粉狀），以及純級乳糖（通常為粉狀形式），以配制營養(yǎng)均衡 的嬰兒配方物。
[0004] W0 96/08155描述了用于處理脫脂乳用于生產(chǎn)奶酪和乳粉的方法，其中通過微濾 和包括超濾的其他處理從脫脂乳中去除乳清蛋白。
[0005] US 5, 503, 865公開了用于處理脫脂乳的方法，其包括微濾或超濾。為了使其適合 用于嬰兒產(chǎn)品，可通過例如離子交換和/或電滲析去除其滲透物中的礦物質。
[0006] US 4497836公開了一種方法，其中對乳清進行超濾，并且對其滲透物進行電滲析 或離子交換。
[0007] W0 2001/93689公開了一種方法，其中對乳清進行超濾，并且對其滲透物進行滲 濾。將超濾截留物與滲濾截留物合并用于通過將合并的產(chǎn)物與乳粉混合而制備嬰兒乳配方 物。
[0008] EP 1133238描述了一種方法，其中通過孔隙率為0. 1-0. 2微米的膜對動物乳進 行微濾，然后通過電滲析去除含有乳清蛋白的微濾滲透物中的礦物質。經(jīng)過電滲析的微濾 滲透物中的礦物質含量非常低，隨后需要采用礦物質和微量元素進行強化以獲得嬰兒配方 物。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明人已設計了一種用于生產(chǎn)乳制品、特別是用于生產(chǎn)干（乳）粉、優(yōu)選用于嬰 兒營養(yǎng)配方的干（乳）粉的改進的方法，在此方法中更優(yōu)化的使用了過濾和分離技術。在 此方法中，首先通過超濾對包含以總蛋白計70-90重量％的酪蛋白和10-30重量％的乳清 蛋白的第一液體組合物（優(yōu)選為動物脫脂乳）和包含甜乳清和/或酸乳清的第二液體組合 物進行分離，從而降低對從含有酪蛋白和/或乳清蛋白的液體組合物中去除（大量的）多 價和/或單價離子的需求。因此，優(yōu)選地，本發(fā)明涉及用于處理動物脫脂乳和乳清的方法， 其包括對動物脫脂乳進行超濾和對乳清進行超濾的步驟，優(yōu)選與軟化富含乳糖的超濾滲透 物料流并從中去除單價離子相結合，并將所獲得的滲透物和截留物料流合并。
[0010]目前，干粉（嬰兒）營養(yǎng)組合物的制造商主要依賴于高度純化的成分例如純化的 乳糖、去除礦物質的乳清蛋白和酪蛋白的供應和使用，通過混合所述成分來生產(chǎn)所述組合 物。本發(fā)明人已設計了一種處理動物脫脂乳和乳清用于生產(chǎn)干（乳）粉的方法，其大大避 免了從第三方購買這種高等級的純的成分。本發(fā)明的方法相對于現(xiàn)有的這種生產(chǎn)干（乳） 粉的方法具有很多優(yōu)勢；例如，減少了乳糖在脫脂乳和乳清加工過程中的損失，減少了與膜 的污垢有關的問題，減少了（額外添加的）化學品的使用，并且在本方法中廢水在很大程度 上是回收利用的，因此總的來說本方法對環(huán)境的影響更小。更特別地，在用于生產(chǎn)營養(yǎng)粉的 常規(guī)純化方法中，乳糖產(chǎn)量在83-85 %左右，而在本發(fā)明的方法中產(chǎn)量可提高至90 %以上。 [0011] 更特別地，本發(fā)明涉及一種用于處理動物脫脂乳和乳清的方法，優(yōu)選用于生產(chǎn)干 粉，例如這樣的干粉：其可被進一步加工為嬰兒乳配方物和其他嬰兒營養(yǎng)產(chǎn)品。本方法包括 對動物脫脂乳進行超濾和對乳清進行超濾，然后將分別富含乳蛋白和乳清蛋白的超濾截留 物混合。向動物脫脂乳中添加乳清改變脫脂乳的蛋白質組成，使得將脫脂乳人源化為更類 似于人乳的蛋白質組成。動物脫脂乳和乳清通常都含有太高水平的多價離子，其含量需要 被降低以使動物脫脂乳成為可用于哺育人類嬰兒的合適的營養(yǎng)來源。
[0012] 本發(fā)明的方法采用超濾用于從動物脫脂乳和乳清中去除所述多價離子。因此，動 物脫脂乳和乳清都不需要被軟化至本領域通常軟化的程度。本發(fā)明的方法通過對動物脫脂 乳和乳清進行超濾，避免了對使用（顯著）軟化的和/或去除礦物質的乳清蛋白的需求， 所述乳清蛋白用于生產(chǎn)適于制備嬰兒營養(yǎng)物的干粉配方物。在一個尤其優(yōu)選的實施方案 中，作為超濾滲透物而從脫脂乳和乳清兩者中去除的乳糖被軟化或者甚至被去除礦物質， 意味著與進料物質相比，多價離子和單價離子的量降低，然后，通過在將超濾截留物混合之 前、之中或之后添加所述被去除礦物質的乳糖，而將所述滲透物用于增補得到的干粉配方 物。因此，所得配方物的礦物質含量足夠低從而能夠根據(jù)監(jiān)管機構的規(guī)定（例如歐盟導則 91/321/EEC或歐盟導則2006/141/EC，美國食品與藥品管理局21CFR Chi第107部分）制 備嬰兒營養(yǎng)物。
[0013] 更特別地，本發(fā)明涉及一種用于處理動物脫脂乳和甜乳清和/或酸乳清的方法， 其包括：
[0014] (a)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第一超濾膜上，使用1. 5-6的體積濃縮因 子，對包含動物脫脂乳的第一液體組合物進行超濾（UF1)，以獲得截留物（UFR1)和滲透物 (UFP1)，所述動物脫脂乳含有以總蛋白計70-90重量％的酪蛋白和10-30重量％的乳清蛋 白；
[0015] (b)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第二超濾膜上，使用2-15的體積濃縮因子，對 包含甜乳清和/或酸乳清的第二液體組合物進行超濾（UF2)，以獲得截留物（UFR2)和滲透 物（UFP2);以及
[0016] (c)將來自步驟（a)的UF截留物與來自步驟（b)的UF截留物混合，以獲得UF截 留物的混合物。
[0017] 替代地，本發(fā)明涉及一種用于處理動物脫脂乳和甜乳清和/或酸乳清的方法，其 包括：
[0018] (a)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第一超濾膜上，對包含動物脫脂乳的第一液 體組合物進行超濾（UF1)，以獲得包含以干重計35-65重量％蛋白質和20-50重量％乳糖的 截留物（UFR1)，和包含以干重計0-5重量％蛋白質和70-98重量％乳糖的滲透物（UFP1)， 所述動物脫脂乳含有以總蛋白計70-90重量％的酪蛋白和10-30重量％的乳清蛋白；
[0019] (b)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第二超濾膜上，對包含甜乳清和/或酸乳清 的第二液體組合物進行超濾（UF2)，以獲得包含以干重計15-55重量％蛋白質和35-65重 量％乳糖的截留物（UFR2)，和包含以干重計0-5重量％蛋白質和70-98重量％乳糖的滲透 物（UFP2);以及
[0020] (C)將來自步驟（a)的UF截留物與來自步驟（b)的UF截留物混合，以獲得UF截 留物的混合物。
[0021] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法還包括：
[0022] (d)從來自步驟（a)的UF滲透物，和/或來自步驟（b)的UF滲透物，或來自步驟 (a) 和（b)的UF滲透物的混合物中去除多價離子，以獲得軟化的UF滲透物，以及
[0023] (e)將來自（d)的軟化的UF滲透物與來自步驟（a)的UF截留物，和/或來自步驟 (b) 的UF截留物，或來自步驟（c)的UF截留物的混合物混合，優(yōu)選與來自步驟（c)的UF截 留物的混合物混合。優(yōu)選地，通過一個多價離子去除步驟獲得UF滲透物，其中鈣、鎂和磷酸 鹽被去除，優(yōu)選在很大程度上被去除。優(yōu)選通過納濾、鹽沉淀、超濾和電滲析的組合去除多 價離子，最優(yōu)選按納濾、鹽沉淀、超濾和電滲析的順序進行。
[0024] 在一個優(yōu)選的實施方案中，將來自步驟（a)的UF滲透物和來自步驟（b)的UF滲 透物以10:1至1:20、優(yōu)選5:1至1:15、更優(yōu)選1:1至1:10、最優(yōu)選1:2至1:6的體積比合 并或混合。所述合并或混合可在軟化之前或之后進行，但優(yōu)選在軟化之前進行。
[0025] 在一個優(yōu)選的實施方案中，步驟（c)中的混合包括將UFR1和UFR2以20:1至1:20、 優(yōu)選10:1至1:10、更優(yōu)選6:1至1:6、最優(yōu)選3:1至1:3的體積比混合，或其中將濃縮的 UFR1 (來自步驟jl))與濃縮的UFR2(來自步驟（jl))以20:1至1:20、優(yōu)選10:1至1:10、 更優(yōu)選6:1至1:6、最優(yōu)選3:1至1:3的體積比合并或混合。
[0026] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法還包括：
[0027] (f)從步驟（d)的至少一種軟化的UF滲透物中去除單價離子，優(yōu)選在步驟（e)中 的混合之前進行。優(yōu)選地，對軟化的UF滲透物進行最多一個或最多兩個單價離子去除步 驟，其中鈉、氯和鉀被去除，優(yōu)選在很大程度上被去除。優(yōu)選地，對所有（d)的軟化的UF滲 透物進行單價離子的去除。最優(yōu)選地，首先將步驟（a)和（b)的UF滲透物混合為單一的UF 滲透物組合物，然后對所述組合物進行軟化和單價離子的去除。
[0028] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法還包括：
[0029] (g)對（d)的至少一種軟化的UF滲透物進行濃縮步驟，優(yōu)選通過反滲透和/或納 濾進行，優(yōu)選在步驟（e)中的混合之前進行。優(yōu)選地，對所述UF滲透物進行最多一個或最 多兩個濃縮步驟。
[0030] 在一個優(yōu)選的實施方案中，通過電滲析、離子交換和/或鹽沉淀實現(xiàn)多價離子的 去除，并通過納濾或滲濾實現(xiàn)單價離子的去除。更優(yōu)選地，通過納濾、鹽沉淀、超濾和電滲析 的組合去除多價離子，最優(yōu)選地，按納濾、鹽沉淀、超濾和電滲析的順序進行。
[0031] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法還包括：
[0032] (h)對來自步驟（a)的UF截留物、來自步驟（b)的UF截留物或來自步驟（c)的 UF截留物的混合物進行干燥，以獲得干粉，所述干燥優(yōu)選在與步驟（a)中的軟化的UF滲透 物混合之后進行。優(yōu)選地，在干燥之前，對來自步驟（a)和/或（b)或（c)的UF截留物進 行濃縮步驟和/或單價離子去除步驟。該干燥步驟優(yōu)選在與軟化的UFP1滲透物（可對其 進行單價離子去除步驟）、軟化的UFP2滲透物（可對其進行單價離子去除步驟）或軟化的 UFP1/UFP2合并的滲透物（可對其進行單價離子去除步驟）混合之后進行，以獲得干粉。在 一個優(yōu)選的實施方案中，步驟h)的干燥發(fā)生在混合步驟（e)之后。
[0033] 在一個優(yōu)選的實施方案中，所述干燥發(fā)生在混合步驟（c)之后。更優(yōu)選地，干燥包 括對來自步驟（a)和（b)的軟化的UF滲透物組合物進行干燥，所述組合物與來自（c)的UF 截留物混合，其中對所述UF截留物進行單價離子去除和/或濃縮步驟。最優(yōu)選地，在將它 們混合之前，對UF截留物進行單價離子去除和/或濃縮步驟，然后與來自步驟（a)和（b) 的軟化的UF滲透物組合物混合。
[0034] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法還包括：
[0035] (i)對來自步驟（c)的UF截留物的混合物進行加熱滅菌或巴氏滅菌步驟，優(yōu)選在 步驟（e)之后且在步驟（h)之前進行。優(yōu)選地，所述加熱滅菌包括直接蒸汽注入（DSI)步 驟。
[0036] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法還包括：
[0037] (jl)在步驟（c)、（e)或（h)之前，對來自步驟（a)的UF截留物和/或來自步驟 (b)的UF截留物進行單價離子去除和/或濃縮，優(yōu)選通過反滲透和/或納濾進行；或
[0038] (j2)在步驟（h)之前，對來自步驟（c)的UF截留物的混合物進行單價離子去除和 /或濃縮，優(yōu)選通過反滲透和/或納濾進行。優(yōu)選地，對步驟（jl)或（j2)的至少一種或優(yōu) 選所有的UF截留物進行最多一個或最多兩個單價離子和/或濃縮步驟。
[0039] 在一個優(yōu)選的實施方案中，將來自步驟（c)的UF截留物的混合物進一步加工為為 嬰兒提供營養(yǎng)的營養(yǎng)產(chǎn)品。在另一個優(yōu)選的實施方案中，在步驟（c)之前、之后或之中，或 在步驟（e)之前、之后或之中，或在步驟（h)之前、之后或之中加入其他成分。所述其他成 分優(yōu)選包括（合適量的）油、維生素、礦物質、碳水化合物（例如乳糖或麥芽糖糊精，在需要 時）、膳食纖維（例如低聚半乳糖和/或低聚果糖）。
[0040] 在一個優(yōu)選的實施方案中，在步驟（C)中將一定量的來自步驟（b)的UF截留物與 來自步驟（b)的UF截留物混合，使得來自步驟（c)的UF截留物的混合物的特征是，酪蛋白 和乳清蛋白的重量比為75:25至30:70。優(yōu)選地，此比率為70:30至36:64,更優(yōu)選地，為 65:35 至 45:55。
[0041] 在一個優(yōu)選的實施方案中，將來自濃縮步驟的水或來自步驟（a)的UF滲透物和/ 或來自步驟（b)的UF滲透物或軟化的UF滲透物的水加入第一液體組合物和/或第二液體 組合物中，優(yōu)選地，所述來自濃縮步驟的水是通過對來自步驟（a)的UF截留物、來自步驟 (b)的UF截留物、來自步驟（c)的UF截留物的混合物進行反滲透和/或納濾得到的。這樣 將來自濃縮步驟的水循環(huán)利用降低了對添加外部供水的需求。例如，所述獲得自濃縮步驟 的水可用于將動物脫脂乳和/或乳清粉復原為液體組合物，隨后可對所述液體組合物進行 本發(fā)明的超濾。
[0042] 在一個優(yōu)選的實施方案中，步驟（b)的第二液體組合物包含總乳清以總重量計至 少50重量％的甜乳清，優(yōu)選至少60重量％，更優(yōu)選至少70重量％或80重量％，最優(yōu)選至 少90重量％。
[0043] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明涉及一種用于處理動物脫脂乳和動物乳清用于 生產(chǎn)乳制品的方法，所述乳制品優(yōu)選為干配方物，更優(yōu)選干嬰兒乳粉和其他嬰兒營養(yǎng)產(chǎn)品。
[0044] 在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法優(yōu)選每小時進料干物質為500_2500kg、 更優(yōu)選800-1800kg、最優(yōu)選1000-1400kg的第一液體組合物、優(yōu)選動物脫脂乳。本發(fā)明的 方法優(yōu)選每小時進料干物質為1500-5000kg、更優(yōu)選2200-4000kg、最優(yōu)選2600-3000kg 的第二液體組合物、優(yōu)選動物乳清。本發(fā)明的方法優(yōu)選每小時處理750-4000kg、更優(yōu) 選1000-3000kg、最優(yōu)選1500-2000kg UF截留物，所述UF截留物獲自兩種合并的進料 物流的超濾。本發(fā)明的方法優(yōu)選每小時處理1000_5000kg、更優(yōu)選1500-4000kg、最優(yōu)選 2000-2500kg UF滲透物，所述UF滲透物獲自兩種合并的進料物流的超濾。
【具體實施方式】
[0045] 本發(fā)明的方法
[0046] 本發(fā)明涉及一種用于處理動物脫脂乳和甜乳清和/或酸乳清的方法，其包括：
[0047] (a)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第一超濾膜上，使用1. 5-6的體積濃縮因 子，對包含動物脫脂乳的第一液體組合物進行超濾（UF1)，以獲得截留物（UFR1)和滲透物 (UFP1)，所述動物脫脂乳含有以總蛋白計70-90重量％的酪蛋白和10-30重量％的乳清蛋 白；
[0048] (b)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第二超濾膜上，使用2-15的體積濃縮因子，對 包含甜乳清和/或酸乳清的第二液體組合物進行超濾（UF2)，以獲得截留物（UFR2)和滲透 物（UFP2);以及
[0049] (c)將來自步驟（a)的UF截留物與來自步驟（b)的UF截留物混合，以獲得UF截 留物的混合物。
[0050] 替代地，本發(fā)明涉及一種用于處理動物脫脂乳和甜乳清和/或酸乳清的方法，其 包括：
[0051] (a)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第一超濾膜上，對包含動物脫脂乳的第一液 體組合物進行超濾（UF1)，以獲得包含以干重計35-65重量％蛋白質和20-50重量％乳糖的 截留物（UFR1)，和包含以干重計0-5重量％蛋白質和70-98重量％乳糖的滲透物（UFP1)， 所述動物脫脂乳含有以總蛋白計70-90重量％的酪蛋白和10-30重量％的乳清蛋白；
[0052] (b)在分子量截留值為2. 5_25kDa的第二超濾膜上，對包含甜乳清和/或酸乳清 的第二液體組合物進行超濾（UF2)，以獲得包含以干重計15-55重量％蛋白質和35-65重 量％乳糖的截留物（UFR2)，和包含以干重計0-5重量％蛋白質和70-98重量％乳糖的滲透 物（UFP2);以及
[0053] (c)將來自步驟（a)的UF截留物與來自步驟（b)的UF截留物混合，以獲得UF截 留物的混合物。
[0054] 本發(fā)明的方法使用至少兩種來源的蛋白質；第一種是包含具有以總蛋白計70-90 重量％酪蛋白和10-30重量％乳清蛋白的動物脫脂乳的第一液體組合物。優(yōu)選地，所述第 一液體組合物包含或是酪蛋白和乳清蛋白的含量比為80:20的動物脫脂乳。優(yōu)選地，所述 第二液體組合物包含或是甜乳清和/或酸乳清。更優(yōu)選地，所述第二液體組合物包含或是 甜乳清。
[0055] 在本發(fā)明的方法中，對第一液體組合物和第二液體組合物各自進行超濾（UF，步驟 (a)和（b))，以獲得兩種UF截留物（UFR1和UFR2)和兩種UF滲透物（UFP1和UFP2)。在一 個優(yōu)選的實施方案中，在獲得最終的乳制品之前，可對第一液體組合物、第二液體組合物和 來自第一和第二液體組合物的UF的UF截留物的混合物進行多個加工步驟。
[0056] 在一個優(yōu)選的實施方案中，在進行步驟（d)中的多價離子去除之前，首先將來自 步驟（a)的UFP1滲透物與來自步驟（b)的UFP2滲透物混合（例如通過在單個收集器/儲 罐中收集）。隨后將軟化的UFP1/UFP2合并的滲透物（即來自UF1/UF2步驟的混合的UFP1/ UFP2滲透物，其包含降低的多價離子水平）與來自UF1的UFR1截留物、來自UF2的UFR2截 留物、或優(yōu)選與步驟（c)的UF截留物的混合物混合。在一個更優(yōu)選的選擇中，首先對來自 (a)的UFR1截留物、來自（b)的UFR2截留物、或優(yōu)選步驟（c)的UF截留物的混合物進行濃 縮步驟，優(yōu)選通過反滲透或納濾進行，之后，將這些更濃的液體組合物與軟化的UFP1/UFP2 合并的滲透物合并。首先將來自UF1的UFP1滲透物與來自UF2的UFP2滲透物混合的優(yōu)勢 在于從單個液體組合物（即所述UFP1/UFP2滲透物混合物）中去除多價離子，而不是從兩 個單獨的液體組合物中去除多價離子。
[0057] 在又一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法包括步驟（jl)或（j2)。本文優(yōu)選在步 驟（c)、（e)或（h)之前，對來自步驟（a)的UF截留物和/或來自步驟（b)的UF截留物進 行單價離子去除和/或濃縮步驟，優(yōu)選通過反滲透和/或納濾進行。優(yōu)選地，單獨地對所述 UF截留物進行所述步驟?；蛘?，在步驟（h)之前，對來自步驟（c)的UF截留物的混合物進 行單價離子去除和/或濃縮，優(yōu)選通過反滲透和/或納濾進行。優(yōu)選地，對步驟（a)和（b) 的至少一種或兩種UF截留物或步驟（c)的UF截留物進行最多一個或最多兩個單價離子和 /或濃縮步驟。
[0058] 在另一個優(yōu)選的實施方案中，來自UF1的UFR1截留物富含酪蛋白和乳清蛋白，來 自UF2的UFR2截留物富含乳清蛋白，步驟（c)的UF截留物的混合物富含酪蛋白和乳清蛋 白，分別來自UF1和UF2的UFP1和UFP2滲透物富含乳糖。此外，步驟（c)的UF截留物的 混合物的特征是，酪蛋白：乳清蛋白的比率，從在牛脫脂乳中觀察到的80:20的重量比向更 高乳清蛋白水平的方向轉變。優(yōu)選地，其