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CN102131398A - 低乳糖和无乳糖的乳制品及其生产方法 - Google Patents

低乳糖和无乳糖的乳制品及其生产方法 Download PDF

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CN102131398A CN200980133324XA CN200980133324A CN102131398A CN 102131398 A CN102131398 A CN 102131398A CN 200980133324X A CN200980133324X A CN 200980133324XA CN 200980133324 A CN200980133324 A CN 200980133324A CN 102131398 A CN102131398 A CN 102131398A
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Abstract

本发明涉及低乳糖和无乳糖的乳制品及其生产方法。将乳原料中的乳糖水解，通过膜技术将蛋白质、矿物质和糖分离到不同的流分中，并由所述流分组成低乳糖或无乳糖的乳制品。本发明提供这样的乳制品：其中的水源自初始的乳原料。此外，所述方法产生有用的副产物。

Description

低乳糖和无乳糖的乳制品及其生产方法
技术领域
本发明涉及低乳糖和无乳糖的乳制品及其生产方法。将乳原料中的乳糖完全或部分水解，并将蛋白质、矿物质和糖分离到不同的流分中。本发明特别涉及膜过滤技术在蛋白质、矿物质和糖的分离中的应用。
背景技术
已知使用膜技术生产低乳糖和无乳糖乳的几种方法。常规的裂解乳糖的酶促法也是本领域中公知的，该方法包括这样的步骤：向乳中添加来自真菌或酵母菌的乳糖酶以使得超过80％的乳糖裂解成单糖(即，葡萄糖和半乳糖)。
已提出了几种膜过滤法解决方案来从乳原料中除去乳糖。通常使用的四种基本的膜过滤法是：反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)。其中，UF主要适合用于从乳中分离乳糖。反渗透通常用于浓缩，超滤和微滤通常用于分级，纳滤可用于浓缩和分级。例如在WO公报00/45643中描述了基于膜技术的乳糖去除法，其中通过超滤和渗滤除去乳糖。当使用过滤法时，通常产生的问题是生成副流分，如渗透物流分或乳糖流分。例如，已公布的美国申请2007/0166447公开了使用作为副流分产生的含乳糖的NF渗余物流分作为酸奶生产中的发酵原料。
近来的研究实际上集中于乳的膜过滤和经如此过滤的低碳水化合物乳在生产乳产品(如奶酪、冰淇淋和酸奶)中的应用。已知的包含数个不同工序的多步膜过滤法的共同点是，这些方法均包括另外添加并非源自乳原料的水，从而稀释乳成分并使含极少碳水化合物(即，乳糖)的乳制品获得适当甜度。在该领域中特别成问题的是含有并非完全源于初始乳原料的液体的制品并不能被称为乳。上述已知方法的另一个共同点是，在对乳原料进行膜过滤之前未除去残余乳糖。
本领域已知的是，与通常的膜技术相关的问题在于在超滤过程中，不仅将乳糖从乳中去除，还去除了一些对乳和由其制备的乳制品的味道至关重要的矿物质。控制矿物质含量在本领域中特别存在问题，已知方法导致了大量的矿物质损失，这就是经常必须返还或另外添加这些矿物质的原因。
例如，膜法通常还产生含糖和含矿物质的次生流，该次生流不能被有效利用，还增加了废水负荷，需要进一步的处理并增加了成本。
WO公报2005/074693公开了在无乳糖乳的生产中使用膜技术。该方法的特点是以水稀释超滤渗余物，使得乳糖含量为约3.0％。以酶法水解残余乳糖。
WO公报03/094623A1公开了下述方法：其中，对乳制品进行超滤、纳滤和反渗透浓缩，然后将超滤过程中除去的矿物质返还至UF渗余物。由此获得的低乳糖乳制品中的残余乳糖由乳糖酶水解为单糖，从而获得几乎不含乳糖的乳制品。通过该方法，去除了乳中的乳糖而不影响所制备的乳制品的感官特性。在生产乳制品的该方法中，添加了并非源自所述方法的任何步骤的水。并且，该方法产生含矿物质的次生流，其不能在此方法中得到利用，需要进行后处理。
专利公报KR20040103818描述了生产低乳糖乳的方法，所述方法包括将经乳糖酶水解的乳纳滤以部分除去半乳糖和葡萄糖，并向纳滤渗余物中添加水以获得合适的甜度。Choi等(Asian-Aust.J.Anim.Sci.20(6)(2007)989-993)描述了生产乳糖已水解的乳的方法，其中以β-半乳糖酶(5000乳糖酶活性单位/g，Validase，Valley Research)部分(0.03％；4℃，24小时)或“完全”(0.1％，40小时)水解原乳，热处理以使酶失活(72℃，5分钟)，冷却至45℃～50℃，在约9巴～10巴的压力纳滤(130psi～140psi；浓缩系数1.6)。将水添加至NF渗余物中并在65℃进行30分钟热处理。所述专利文件中公开的方法包含水解步骤、酶的热处理、纳滤和水的添加，不适合用于生产不另外添加水的乳制品。该方法还包括另外的热处理，用于使酶失活并消除过滤步骤(即，暖环境中的NF过滤)中的微生物问题。乳加工的高卫生要求也使工业方法受到限制。在乳原料的工业加工和膜方法中，通常希望例如10℃的温度以消除微生物问题。
因此，理想的是提供这样的方法：该方法还用于控制工艺中的次生流和比当前方法更有效地将所述次生流回收，这还使得能够进行新型应用。因此，使得所述方法更高效。然而，获得具有完全无瑕疵的味道和结构、满足消费者对感官上可接受的乳制品的期望、能经济简便地生产而不另外添加水的产品是极具挑战性的。
现在，出人意料地发明了无需任何额外成本而生产在其感官特性方面完全无瑕疵的低乳糖和无乳糖乳制品的方法。与常规方法相比，本发明的方法使得可以更有效、更简便地控制乳成分，无需额外成本，并能将损失降至最低。在乳制品的生产中不需另外添加水。此外，本发明的方法不产生需要后处理的次生流，使得工艺更加高效。
发明内容
本发明提供了用于避免在生产低乳糖、无乳糖和低碳水化合物乳中和在生产富蛋白质乳制品和具有改变的蛋白质组成而要另外添加水的制品中产生的棘手要求以及与所述乳制品的感官特性(特别是味道)相关的问题的新解决方案，这通过下述方法而实现，在所述方法中，将乳原料中的乳糖水解，通过膜技术从获得的经水解的乳原料中将蛋白质、糖和矿物质分离到不同的流分中。可由分离出的各流分制出所需的乳制品而无需另外添加水。
本发明提供了生产低乳糖和无乳糖乳制品的方法，所述方法的特征在于如独立权利要求中所述。本发明还提供了由通过本发明的方法获得的不同流分制成的低乳糖和无乳糖乳制品。本发明的方法使得能够简化并改善低乳糖和无乳糖乳制品的生产，无需另外补充/添加水、盐和/或蛋白质，副产品特别适合用于同一生产工厂中的各种用途。
通过本发明的方法获得的所有副产品都是常见乳产品，并且工艺中产生的次生流可以在本发明的方法中进一步利用。所述方法不产生需要以特殊方式处理或分离的产物或次生流，这意味着废水负荷减至最小。
此外，无乳糖和低乳糖乳制品中特别典型的蛋白质和矿物质的损失得以避免，尤其是改善了该方法中产生的稀水溶液的回收。
本发明还提供了简便、经济、工业上可大规模应用并且不导致额外成本的方法。
出人意料地发现，通过膜过滤技术完全或部分水解乳原料中的乳糖能够有效控制工艺水以及矿物质与蛋白质的比例。因此，本发明提供了一种处理经水解的脱脂乳的乳原料中成分的方法，从而使得能够有效利用工艺中产生的液流(即，稀水溶液)而无需在工艺中另外添加水。
通过本发明的方法生产的乳制品具有所需的感官特性，仅含少量的碳水化合物，并且含有至少与正常乳相当量的营养成分。
具体实施方式
一方面，本发明涉及一种生产低乳糖或无乳糖乳制品的方法，所述方法包括：
a)水解乳原料中的乳糖，并对乳原料进行膜过滤，
b)通过膜技术对在步骤a)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行进一步处理，
c)如果需要，对在步骤a)和/或步骤b)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行蒸发和/或色谱分离，从而将蛋白质、糖和矿物质分离到不同的流分中，
d)由在步骤a)中获得的一种或多种流分、和/或在步骤b)中获得的一种或多种流分、和可能地在步骤c)中获得的一种或多种流分以及其他组分，来构成具有所需组成和甜度的乳制品，基本上不向构成的所述乳制品中添加水和乳糖酶来水解所述制品中的任何残余乳糖，
e)如果需要，将在步骤d)中获得的所述制品浓缩成浓缩物或粉末。
在本发明的内容中，乳原料是指原样或浓缩物形式的乳、乳清以及乳和乳清的组合。乳原料可以补充有乳制品制备中常用的组分，例如脂肪、蛋白质或糖流分等。乳原料因此可以是，例如全脂乳、奶油、低脂肪乳或脱脂乳、超滤乳、渗滤乳、微滤乳、经蛋白酶处理的乳、由奶粉调制的乳、有机乳或这些乳的组合、或者这些乳中任一种的稀释物。优选的是，乳原料是脱脂乳。
在本发明的方法的步骤a)中，如本领域所公知，将乳原料中的乳糖水解为单糖。在本发明的一个实施方式中，乳糖水解步骤和用以分离乳成分的膜过滤步骤彼此同时开始。在本发明的另一实施方式中，乳糖水解在膜过滤步骤之前开始。在本发明的再一实施方式中，在膜过滤步骤之前使水解进行完全(完全水解)。在本发明的方法的另一实施方式中，在过滤步骤之前水解部分进行，然后经部分水解的乳原料中的乳糖水解继续与所述经部分水解的乳原料的过滤(即，乳成分的分离)同时进行。乳糖水解可继续进行直至乳糖酶失活，例如可通过对由本发明中接收的各流分在后一阶段组成的乳制品进行热处理而使乳糖酶失活。根据本发明的一个实施方式，步骤a)中的膜过滤是超滤(UF)。
完全水解意味着经水解的乳原料是无乳糖的，乳糖含量不高于0.5％。部分水解意味着经水解的乳原料中的乳糖含量为＞0.5％。
在本发明的方法的步骤b)中，对来自步骤a)的含乳糖酶的乳原料进一步进行膜过滤以将蛋白质、糖和矿物质分离到不同的流分中。步骤b)可包含数个连续的膜过滤步骤。在本发明的一个实施方式中，通过改变膜过滤技术、工艺条件和/或不同的膜类型来进行步骤b)。待改变的条件可以是例如过滤温度、过滤压力、渗滤步骤的加入和/或过滤的浓缩系数。可以改变一个或多个变量的条件。用于进一步处理的合适的膜技术例如是纳滤(NE)和反渗透(RO)，特别是纳滤。如果需要，可将两种以上的由膜过滤获得的渗余物和渗透物流分合并用于后续的膜过滤步骤。
根据本发明的方法的步骤c)，如果需要，通过蒸发和/或色谱对步骤a)和/或步骤b)中获得的一种或多种渗余物和渗透物流分的至少一部分进行进一步处理，从而进一步改善蛋白质、糖和矿物质的分离。本发明关键的一点是，所述进一步处理可无需添加水而进行。
也可在一个或多个步骤中，以所需的方式将不同的分离方法组合。
在本发明的一个实施方式中，将经水解的乳原料在纳滤中获得的NF渗透物用作本发明的方法中的渗滤(DF)的渗滤水(diawater)。根据本发明获得的NF渗透物不仅可用在本发明的方法中，还可用在其他膜过滤方法中。在本发明的一个具体实施方式中，NF渗透物源自经水解的乳原料的UF渗透物的纳滤。
在本发明的方法的实施方式中，将在步骤a)中获得的超滤渗余物和由超滤渗透物的纳滤获得的纳滤渗透物回收至将在步骤a)中处理的乳原料中。
通过膜技术，优选在其中渗余物中的糖滞留较少的条件下在第一步骤中通过超滤来分离经水解的乳原料的蛋白质、糖和矿物质。
合适的超滤膜包括，例如HFK-131(Koch membrane systems，Inc.，USA)。合适的纳滤膜包括，例如Desal 5DL(GE Osmonics，USA)、Desal 5DK(GE Osmonics，USA)、
Figure BDA0000048026030000051
SR3(Koch membrane systems，Inc.，USA)、FILMTECTM NF(Dow，USA)。合适的反渗透膜包括：例如，
Figure BDA0000048026030000052
HR(Koch membrane systems，Inc.，USA)和FILMTECFT30(Dow，USA)。
浓缩系数(K)是指供给到过滤中的液体与渗余物之间的重量比，其以下述方式确定：
K＝供给物(kg)/渗余物(kg)
在本发明的方法中，超滤优选以浓缩系数K＝1～10进行，更优选为2～6，纳滤优选以浓缩系数K＝1～10进行，更优选为K＝2～6。如果采用渗滤，则浓缩系数可以大很多。
根据本发明的方法的步骤d)，由经水解的乳原料的膜过滤获得的一种或多种流分，如果需要，还由通过蒸发和/或色谱分离而进一步处理获得的一种或多种流分，来构成具有所需组成和甜度的无乳糖或低乳糖乳制品。也可将所述流分构成低碳水化合物和富蛋白质乳制品以及具有改良的蛋白质组成的乳制品。也可将其他组分添加到所述制品中。基本上不添加水而组成所述乳制品，此时将由本发明的方法获得的经水解的乳原料的一种或多种流分用作组成所述制品所需的液体。作为所添加的液体，可以具体举出RO渗透物、NF渗透物或在经水解的乳原料的浓缩或蒸发中产生的冷凝水。在本发明的一个实施方式中，NF渗透物源自经水解的乳原料的UF渗透物的纳滤。
作为所述液体，也可以部分使用自来水。在本发明的内容中，术语“基本上不添加水”是指以由本发明的方法获得的流分替代至少50％的自来水。
如果需要，可将由本发明的方法生产的低乳糖或无乳糖乳制品浓缩成乳浓缩物或奶粉。
本发明的乳制品是低乳糖或无乳糖的。在本发明中，术语低乳糖是指乳制品的乳糖含量不高于1％。术语无乳糖是指乳制品的乳糖含量为0.5g/份(例如，对于液体奶是0.5g/244g，乳糖含量至多为0.21％)，但不高于0.5％。根据本发明，也可以生产具有无瑕疵的感官特性的含极少碳水化合物的乳饮料。此外，将乳原料中所含的蛋白质的损失降至最低，并无需另外补充/添加矿物质和/或蛋白质。
本发明的方法简单且适于大规模生产。
本发明的方法可应用于间歇生产和连续生产。优选的是，本发明的方法以间歇法实施。
第二方面，本发明提供包含由经水解的乳原料的一次或多次膜过滤获得的所述经水解的乳原料的一种或多种流分的无乳糖、低乳糖乳制品。在本发明的一个实施方式中，所述无乳糖或低乳糖乳制品包含UF渗余物、UF渗透物、NF渗余物、NF渗透物、DF渗余物、DF渗透物、RO渗余物和RO渗透物这些流分中的至少一种。在本发明的一个具体实施方式中，本发明的乳制品以DF渗余物的形式获得，富含蛋白质。
一方面，本发明还涉及通过包括下述步骤的方法生产的无乳糖或低乳糖乳制品：
a)水解乳原料中的乳糖，并对乳原料进行膜过滤，
b)通过膜技术对在步骤a)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行进一步处理，
c)如果需要，对在步骤a)和/或步骤b)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行蒸发和/或色谱分离，从而将蛋白质、糖和矿物质分离到不同的流分中，
d)由在步骤a)中获得的一种或多种流分、和/或在步骤b)中获得的一种或多种流分、和可能地在步骤c)中获得的一种或多种流分以及其他成分，来构成具有所需组成和甜度的乳制品，基本上不向构成的所述乳制品中添加水和乳糖酶来水解所述制品中的任何残余乳糖，
e)如果需要，将在步骤d)中获得的所述制品浓缩成浓缩物或粉末。
如上所述，可将由经水解的乳原料在纳滤中获得的NF渗透物用作膜过滤工序中的渗滤水。所述NF渗透物可特别用在本发明的方法的(一次或多次)渗滤中。在本发明的一个实施方式中，NF渗透物源自经水解的乳原料的UF渗透物的纳滤。
可将经水解的乳原料在膜过滤中获得的含葡萄糖和半乳糖的糖流分用作甜味剂或例如用在生产酸奶制品的发酵工序中。所述糖流分可作为在经水解的乳原料的超滤中获得的UF渗透物而获得，或者作为纳滤中获得的NF渗余物而获得。所述糖流分可特别作为由经水解的乳原料的超滤渗透物的纳滤获得的NF渗余物而获得。与含乳糖流分相比，由水解获得的所述含葡萄糖和半乳糖的流分可更容易且更直接地用于例如酸奶制品生产中的起始物。因此，由本发明的方法获得的含葡萄糖和半乳糖的流分可用作发酵工序中的发酵糖。
下述实施例用于说明本发明，而并非将本发明仅局限于所述实施方式。
实施例1.经水解的脱脂乳在凉条件下的超滤(K＝1.9)
以0.15％剂量的Godo YNL2乳糖酶(Godo Shusei Company，日本)对脱脂乳(40L)进行水解(6℃，18小时)。并于9℃～19℃的温度和4.5巴～5.0巴的压力以HFK-131膜(Koch Membrane Systems Inc.，USA)对完全水解的脱脂乳进行超滤。渗透物流为3.81/m2h～6.51/m2h。继续进行超滤，直至浓缩系数为1.9，即，UF渗余物体积为21L，UF渗透物体积为19L。
从供给物(经水解的脱脂乳)、UF渗余物和UF渗透物中取样，由其测定蛋白质、干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分(表1)。
UF渗余物用于组成乳饮料(实施例9；表10和表11)。
表1：经水解的脱脂乳的超滤的供给物、渗余物和渗透物的组成
  组成   供给物(经水解的脱脂乳)   UF渗余物   UF渗透物
  蛋白质(％)   3.61   6.34   -
  灰分(％)   0.78   0.99   0.45
  葡萄糖(％)   2.49   2.50   2.62
  半乳糖(％)   2.24   2.34   2.40
  干物质(％)   9.07   11.8   5.59
实施例2.经水解的脱脂乳在暖条件下的超滤(K＝4)
以0.15％剂量的Godo YNL2乳糖酶(Godo Shusei Company，日本)对脱脂乳(40L)进行水解(6℃，22小时)。并于45℃～50℃的温度和1巴～3.5巴的压力以HFK-131膜(Koch Membrane Systems Inc.，USA)对完全水解的脱脂乳进行超滤。渗透物流为7.81/m2h～10.31/m2h。继续进行超滤，直至浓缩系数为4，即，UF渗余物体积为10L，UF渗透物体积为30L。
从供给物(经水解的脱脂乳)、UF渗余物和UF渗透物中取样，由其测定蛋白质、干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分(表2)。
UF渗余物用于组成乳饮料(实施例9；表12)、组成风味乳饮料(实施例10；表13)和组成含乳清蛋白质的乳饮料(实施例11；表15)。
通过纳滤对UF渗透物进行进一步处理(实施例3)。
表2：经水解的脱脂乳的超滤的供给物、渗余物和渗透物的组成
  组成   供给物(经水解的脱脂乳)   UF渗余物   UF渗透物
  蛋白质(％)   3.64   12.5   -
  灰分(％)   0.78   1.50   0.44
  葡萄糖(％)   2.50   2.17   2.63
  半乳糖(％)   2.20   2.08   2.46
  干物质(％)   9.05   18.4   5.88
实施例3.经水解的脱脂乳的超滤渗透物的纳滤
继续实施例2的实验，于10℃～16℃的过滤温度以Filmtec NF膜(Dow，USA)将超滤渗透物纳滤至浓缩系数为2。渗透物流为101/m2h，压力为11巴～17巴。供给物为29.5升，NF渗余物为14.5升，NF渗透物为15升。
由供给物、NF渗余物和NF渗透物测定干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分。结果示于表3。
NF渗透物用于实施例5中的渗滤步骤。
NF渗透物还用于组成乳饮料(实施例9；表10和表12)。
表3.经水解的脱脂乳的UF渗透物的纳滤。供给物、渗余物和渗透物的组成。
Figure BDA0000048026030000091
实施例4.经水解的乳的超滤渗透物的两步纳滤(K＝4，K＝4)
以Desal 5DL膜将经水解的乳的超滤渗透物纳滤至浓缩系数为4。过滤温度为44℃～47℃，渗透物流为101/m2h，压力为3巴～6巴。供给物为40升，NF渗余物I为10升，NF渗透物I为30升。
由供给物、NF渗余物I和NF渗透物I测定干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分。结果示于表4。
表4.经水解的乳的超滤渗透物的纳滤。供给物、渗余物和渗透物的组成。
  组成   供给物(经水解的UF渗透物)   NF渗余物I   NF渗透物I
  灰分(％)   0.46   0.87   0.31
  葡萄糖(％)   2.51   3.21   2.32
  半乳糖(％)   2.33   3.05   2.19
  干物质(％)   5.67   8.03   4.83
在第二步骤中，以Filmtec NF膜对第一纳滤的渗透物(NF渗透物I)进行纳滤，直至浓缩系数为4。过滤温度为10℃～24℃，渗透物流为11l/m2h～3.2l/m2h，压力为11巴～24巴。供给物为28.5升，NF渗余物为II为6升，NF渗透物II为22.5升。
由供给物、NF渗余物II和NF渗透物II测定干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分。结果示于表5。
表5.经水解的乳的UF渗透物的NF渗透物I的纳滤。供给物、渗余物和渗透物的组成。
  组成   供给物(NF渗透物I)   NF渗余物II   NF渗透物II
  灰分(％)   0.29   0.51   0.19
  葡萄糖(％)   2.28   7.56   0.20
  半乳糖(％)   2.11   6.75   0.18
  干物质(％)   4.56   15.5   0.52
两步纳滤产生了更纯净的糖浓缩物NF渗余物II，其具有更低的灰分含量。特别是二价矿物质钙和镁的80％仍保留在NF渗余物I中。
NF渗余物II用作风味乳饮料中的甜味剂(实施例10；表13和表14)。
通过反渗透进一步浓缩NF渗透物II，所获得的RO渗透物用于组成可可乳饮料(实施例10；表14)。
实施例5.与渗滤结合的经水解的脱脂乳的超滤(K＝2.2)
以0.15％剂量的Godo YNL2乳糖酶(Godo Shusei Company，日本)对脱脂乳(40L)进行水解(6℃，18小时)。并于8℃～13℃的温度和3.5巴～4.0巴的压力以HFK-131膜(Koch Membrane Systems Inc.，USA)对完全水解的脱脂乳进行超滤。渗透物流为5.31/m2h～7.51/m2h。将脱脂乳浓缩至系数为2.2，即，UF渗余物体积为18L，UF渗透物体积为22L。然后，将14升实施例3的NF渗透物逐渐添加至UF渗余物中。渗滤步骤后，DF渗余物的体积为24升，由渗滤和超滤获得的渗透物的体积之和为30升。进行本实施例后，将合并的UF和DF渗透物称为渗透物。
从供给物(经水解的脱脂乳)、DF渗余物和渗透物中取样，由其测定蛋白质、干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分(表6)。
表6：经水解的脱脂乳的超滤和渗滤的供给物、渗余物和渗透物的组成
  组成   供给物(经水解的脱脂乳)   DF渗余物   渗透物
  蛋白质(％)   3.58   5.51   -
  灰分(％)   0.77   0.79   0.46
  葡萄糖(％)   2.45   1.38   2.36
  半乳糖(％)   2.38   1.37   2.35
  干物质(％)   8.95   8.76   5.27
将实施例3的超滤渗透物的纳滤渗透物循环回超滤渗余物，由此以DF渗余物获得富蛋白质的无乳糖乳饮料。还对DF渗余物进行了感官评价，发现其具有良好且完全的味道。
实施例6.经部分水解的脱脂乳的超滤和过滤过程中的水解(K＝2.2)
以0.18％剂量的Lactoles L3乳糖酶(Biocon Ltd.，日本)对脱脂乳(40L)进行水解(50℃，1小时)。以HFK-131膜(Koch Membrane Systems Inc.，USA)对经部分水解的脱脂乳进行超滤，温度为43℃～45℃，压力为1.0巴～3.5巴。渗透物流为101/m2h。将脱脂乳浓缩至系数为2.2，即，UF渗余物体积为18L，UF渗透物体积为22L。然后，将UF渗透物循环回UF渗余物中。在浓缩和循环过程中观测水解进展。过滤继续进行2小时。过滤开始时，所述乳的乳糖含量为0.57％，过滤结束时为不高于0.01％。
从供给物(经水解的脱脂乳)、过滤后的UF渗余物和UF渗透物中取样，由其测定蛋白质、干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分(表7)。
表7：经水解的脱脂乳的超滤的供给物、渗余物和渗透物的组成
  组成   供给物(经水解的脱脂乳)   UF渗余物   UF渗透物
  蛋白质(％)   3.53   7.11   -
  灰分(％)   0.77   1.08   0.48
  葡萄糖(％)   2.32   2.58   2.59
  半乳糖(％)   2.13   2.50   2.47
  乳糖(％)   0.57   ＜0.01   -
  干物质(％)   8.95   12.5   5.72
结果显示乳糖的水解可在过滤过程中继续进行。
实施例7.通过同时水解和过滤来生产无乳糖乳饮料
将0.2％的Godo YNL2乳糖酶(Godo Shusei Company，日本)添加到脱脂乳(100L)中。添加酶后立即开始乳的过滤。同时进行超滤和纳滤，使得UF渗余物和NF渗透物循环回纳滤供给物。以HFK-131膜(Koch Membrane Systems Inc.，USA)于6℃的温度和3.5巴～4.0巴的压力进行超滤。渗透物流为51/m2h。在纳滤中，使用FilmtecNF膜(Dow，USA)和6℃的过滤温度。渗透物流为7.51/m2h，压力为18巴～22巴。超滤浓缩系数为1.9，纳滤的浓缩系数为4。持续进行过滤，直至从过滤器的供料塔中形成的最终产物中除去期望量的碳水化合物。过滤结束时，乳的乳糖浓度为0.09％。100L脱脂乳得到88L产品，理论上其中52.5L是UF渗余物，35.5L是NF渗透物。所形成的NF渗余物的量为12L。
测定所述产品的蛋白质、干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分(表8)。
表8.无乳糖脱脂乳饮料的组成
  组成   无乳糖脱脂乳饮料
  蛋白质(％)   4.0
  葡萄糖(％)   1.6
  半乳糖(％)   1.5
  灰分(％)   0.7
  干物质(％)   7.9
实施例8.经水解的乳清的纳滤(K＝7)
以0.1％剂量的Godo YNL2乳糖酶(Godo Shusei Company，日本)对经脱脂、离心的乳清(40L)进行水解(9℃，20小时)。以Desal 5DL膜(GE Osmonics，USA)对完全水解的乳清进行纳滤，温度为46℃～51℃，压力为3巴～6.5巴。渗透物流为10.0l/m2h～13.5l/m2h。继续进行纳滤，直至浓缩系数为7，即，NF渗余物体积为5.5L，NF渗透物体积为34.5L。
从供给物(经水解的乳清)、NF渗余物和NF渗透物中取样，由其测定蛋白质、干物质、葡萄糖、半乳糖和灰分(表9)。
表9.经水解的乳清的纳滤的供给物、渗余物和渗透物的组成
  组成   供给物(经水解的乳清)   NF渗余物   NF渗透物
  蛋白质(％)   0.61   4.59   -
  灰分(％)   0.34   1.52   0.28
  葡萄糖(％)   2.05   2.69   1.97
  半乳糖(％)   1.90   2.68   1.84
  干物质(％)   5.02   10.20   4.10
由经水解的乳清分离出的NF渗透物的组成与在相应条件下由乳的超滤渗透物分离出的NF渗透物I(实施例4；表4)能很好地对应。如果需要，可以以与实施例4所述相同的方式在第二步骤中继续进行乳清的纳滤。
NF渗余物用于组成含乳清蛋白质的乳饮料(实施例11；表15)。
实施例9.由经水解的脱脂乳的超滤渗余物以及超滤渗透物的纳滤渗透物组成乳饮料
由实施例1的经水解的脱脂乳的超滤渗余物以及实施例3的超滤渗透物的纳滤渗透物组成无乳糖乳饮料1。在无乳糖乳饮料2中，将超滤渗透物的纳滤渗透物替换为水。由经水解的脱脂乳的超滤渗余物、实施例3的超滤渗透物的纳滤渗透物以及脱脂乳组成无乳糖的乳饮料3。此外，将根据EP公报EP1061811B1获得的乳矿物质粉用于上述组合物中。
各流分的组成、其在共混物中的比例和无乳糖乳饮料的组成示于表10～表12中。除碳水化合物外，无乳糖脱脂乳饮料的组成与正常乳相当。可由超滤渗透物的纳滤渗透物来代替所述饮料中需要的所有水和需要添加的乳矿物质粉的一部分。
表10.由经水解的脱脂乳的超滤渗余物以及超滤渗透物的纳滤渗透物组成无乳糖脱脂乳饮料1
Figure BDA0000048026030000121
表11.由经水解的脱脂乳的超滤渗余物和水组成无乳糖脱脂乳饮料2
Figure BDA0000048026030000131
表12.由经水解的脱脂乳的超滤渗余物以及超滤渗透物的纳滤渗透物组成无乳糖脱脂乳饮料3
Figure BDA0000048026030000132
实施例10.使用超滤渗透物的纳滤渗余物作为可可乳饮料中的甜味剂
由无乳糖乳(脂肪含量1％)、实施例4的纳滤渗余物II、实施例2的经水解的脱脂乳的超滤渗余物、蔗糖、低乳糖奶油和可可粉组成无乳糖可可乳饮料。由实施例4的RO渗透物、实施例4的纳滤渗余物II、低乳糖脱脂奶粉、蔗糖、无乳糖奶油和可可粉组成低乳糖可可乳饮料。各流分的组成、其在饮料中的比例以及可可乳饮料的组成示于表13和表14中。
两种可可乳饮料的感官特性均良好且完全。在无乳糖可可乳饮料中，所需蔗糖的30％可替换为实施例4的纳滤渗余物II，低乳糖饮料中可替换25％。
表13.组成无乳糖可可乳饮料
Figure BDA0000048026030000141
表14.组成低乳糖可可乳饮料
Figure BDA0000048026030000142
实施例11.由经水解的乳清的膜过滤流分和脱脂乳组成无乳糖、含乳清蛋白质的乳饮料
由实施例8的经水解的乳清的NF渗余物、经水解的脱脂乳、水和实施例2的经水解的脱脂乳的UF渗余物组成无乳糖、含乳清蛋白质的乳饮料。各流分的组成、其在共混物中的比例以及无乳糖、含乳清蛋白质的乳饮料的组成示于表15中。与正常乳相比，无乳糖、含乳清蛋白质的乳饮料含有更少的碳水化合物和更多的乳清蛋白质，乳清蛋白质在饮料的蛋白质中的比例为50％。
表15.由纳滤流分和脱脂乳组成无乳糖、含乳清蛋白质的脱脂乳饮料
Figure BDA0000048026030000143

Claims (14)

1.一种生产无乳糖或低乳糖乳制品的方法，所述方法包括：
a)水解乳原料中的乳糖，并对乳原料进行膜过滤，
b)通过膜技术对在步骤a)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行进一步处理，
c)如果需要，对在步骤a)和/或步骤b)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行蒸发和/或色谱分离，从而将蛋白质、糖和矿物质分离到不同的流分中，
d)由在步骤a)中获得的一种或多种流分、和/或在步骤b)中获得的一种或多种流分、和可能地在步骤c)中获得的一种或多种流分以及其他成分，来构成具有所需组成和甜度的乳制品，基本上不向构成的所述乳制品中添加水和乳糖酶来水解所述制品中的任何残余乳糖，
e)如果需要，将在步骤d)中获得的所述制品浓缩成浓缩物或粉末。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述乳原料中的乳糖部分水解。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在通过所述膜技术将经部分水解的乳原料分离成含蛋白质、糖和矿物质的多个流分的同时，所述经部分水解的乳原料中的乳糖水解继续进行。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，步骤a)中的所述膜过滤是超滤。
5.如权利要求4所述的方法，其中，将所述超滤中获得的UF渗透物通过纳滤进一步处理，获得NF渗余物和NF渗透物。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述NF渗透物作为渗滤的渗滤水用在步骤a)和/或步骤b)中。
7.如权利要求5所述的方法，其中，将所述超滤中获得的UF渗余物和所述NF渗透物回收至将在步骤a)中处理的所述乳原料中。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基本上不添加水而在步骤d)中组成所述制品。
9.如权利要求8所述的方法，其中，将经水解的乳原料在一个或多个膜过滤步骤中获得的RO渗透物或NF渗透物、或所述经水解的乳原料在所述蒸发中获得的冷凝水用作组成所述乳制品的液体。
10.如权利要求9所述的方法，其中，将所述经水解的乳原料的所述超滤渗透物经纳滤而得到的NF渗透物用作所述液体。
11.一种无乳糖或低乳糖的乳制品，所述乳制品包含通过经水解的乳原料的一次或多次膜过滤而获得的所述经水解的乳原料的一种或多种流分。
12.如权利要求11所述的乳制品，所述乳制品包含下述流分中的至少一种：UF渗余物、UF渗透物、NF渗余物、NF渗透物、DF渗余物、DF渗透物、RO渗余物和RO渗透物。
13.如权利要求12所述的乳制品，所述乳制品包含DF渗余物。
14.一种无乳糖或低乳糖的乳制品，所述乳制品通过包含下述步骤的方法生产：
a)水解乳原料中的乳糖，并对乳原料进行膜过滤，
b)通过膜技术对在步骤a)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行进一步处理，
c)如果需要，对在步骤a)和/或步骤b)中获得的一种或多种流分的至少一部分进行蒸发和/或色谱分离，从而将蛋白质、糖和矿物质分离到不同的流分中，
d)由在步骤a)中获得的一种或多种流分、和/或在步骤b)中获得的一种或多种流分、和可能地在步骤c)中获得的一种或多种流分以及其他成分，来构成具有所需组成和甜度的乳制品，基本上不向构成的所述乳制品中添加水和乳糖酶来水解所述制品中的任何残余乳糖，
e)如果需要，将在步骤d)中获得的所述制品浓缩成浓缩物或粉末。
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