專利名稱：過濾乳的方法
技術領域：
本發明涉及用于增加乳中的蛋白質濃度，特別是增加乳中的蛋白質濃度并降低礦物質含量的工業規模的方法。
背景技術：
為制備營養組合物，優選以濃縮乳蛋白質的形式使用乳蛋白質。一般用超濾法制備所述濃縮乳蛋白質。優選通過降低磷和/或鈣的含量來改善濃縮乳蛋白質的質量。敏感人群的食物中高含量的磷會引發問題，例如腎臟問題或骨健康問題。在工業規模的方法中將滲透通量保持高水平以確保足夠的生產率非常重要。因此，超濾膜的污染特別不利。EP 0467482描述了通過超濾含有溶解的乳蛋白質的乳衍生物來制備乳蛋白質分離物的方法，所述方法包括在3至4的pH下超濾未預熱或至多低溫巴氏殺菌的脫脂乳或者脫脂乳與含乳清溶液的混合物，接著將滯留物進行滲濾，然后將PH升高至基本處于中性范圍內的值，在此PH值下繼續進行超濾直到滯留物中的固體含量為至少15%，特別是約 20%。St-Gelais et al. , J. Dairy Sci. 75，1167-1172 (1992)描述了溫度、酸化和滲濾對超濾過程中的脫脂乳滯留物和透過物的組分的組合作用。WO 00/51440描述了一種用于處理近似中性的液體乳組合物包括乳蛋白質濃縮物以及乳加添加的乳清的方法，所述方法是選擇一種堿將PH調高、加熱、冷卻，選擇一種酸將 PH調低，然后進行超濾，并且在更優選的方法中，再將處理過的組合物進行滲濾。
發明內容
本發明人找到一種用于過濾提供乳蛋白質的乳的方法，所述乳蛋白質可有利地用在醫用營養制品中。所得乳蛋白質制品在用在營養制品中時導致較小的粘度增加。低粘度非常符合需要，因為低粘度會增加所述營養制品的適應性和/或用戶接受度。此外，除了蛋白質的優良質量，本發明的方法還有利地降低了鈣和/或磷的濃度并且減少了對超濾膜的污染。本發明的過濾乳的方法包括以下步驟a.將乳的pH調節至5. 9至6. 3。b.孵育步驟a.得到的乳。c.調節步驟b.得到的乳的pH至6. 4至7. 0。d.將步驟C.得到的乳進行超濾處理。所述方法優選通過獲取或回收滯留物來完成。使用這種其中優選地僅在臨超濾前升高pH的方法提供了具有較低粘度、低鈣和/ 或磷含量并且不污染超濾膜的乳蛋白質濃縮物。不欲囿于任何理論，發明人相信通過超濾已在較低pH下孵育過的且具有較高pH 的乳，磷鹽例如磷酸鈣尚未重新形成，從而提高了磷和/或鈣的除去并且減少了膜的污染。
3同時，得到了具有低粘度所導致性質的乳蛋白質。
具體實施例方式在本發明的超濾(UF)法中，通過對乳施加壓力迫使水和低分子量組分(特別是礦物質和乳糖)穿過多孔膜過濾器同時保留高分子量組分(特別是蛋白質)來濃縮乳蛋白質。穿過膜的物質被稱作透過物而沒有穿過膜的物質被稱作滯留物。在本發明的過濾方法的一個優選實施方案中起始材料是脫脂乳，更優選牛脫脂乳。本發明具體地涉及一種用于制備乳蛋白質濃縮物的方法，所述方法包括以下步驟a.將乳的pH降低至5. 9至6. 3 ；b.將步驟a.得到的乳孵育1-20小時；c.將步驟b.得到的乳的pH升高至6. 4至7. 0 ；d.在2小時內將步驟c.得到的乳進行超濾處理；e.獲取滯留物。調節pH在本發明的方法中，將乳的pH降低至微酸性，即降低至5. 9至6. 3的pH值。重要的是不將PH降低至約3至4。如此低的pH導致不良作用，特別是當以工業規模處理乳時。 溶液的PH超過等電點——這可導致蛋白質凝結和對蛋白質結構的不合需要的修飾——從而導致粘性增加。優選地，用一種酸或者多種酸和/或其鹽的混合物降低PH。在一個實施方案中用至少一種選自以下的酸來降低pH 檸檬酸、蘋果酸、乳酸、乙酸、磷酸、葡糖酸、葡萄糖酸-S -內酯(glucono-delta-lactone)和/或鹽酸。pH降低至較低值例如3至4的另一個缺點是需要較大量的酸并且需要使用較大量的氫氧化物或弱酸的鹽來使PH升高到基本處于中性范圍內的值(如果需要的話)。這些步驟導致蛋白質制品在最終蛋白質濃縮物中含有不合需要的高水平的陽離子和陰離子。本發明的5. 9至6. 3的pH范圍被發現是最理想的，具體地是因為在高于6. 3的pH 下鈣和磷不能充分地溶解而在低于5. 9的pH下蛋白質的凝結變得可見并且在甚至更低的 PH下出現不可逆的粘性升高。孵育在下一步驟中，將具有低至約5. 9至6. 3的pH的乳孵育約30分鐘至約20小時，優選約1小時至約12小時。可將乳靜置或輕微攪動，例如搖動或攪拌。在一個實施方案中在室溫下進行孵育。但是優選避免在適于致病細菌在乳中生長的溫度下孵育，例如優選避免在25°C至37°C的溫度下孵育。因此優選在低于25°C或高于37°C的溫度下進行孵育。在一個優選的實施方案中進行孵育的溫度為約40°C或高于約40°C，或者約45°C或高于約45°C， 或者約50°C或高于約50°C，或者甚至更高的溫度例如約55°C或約60°C。優選約50°C的溫度。在另一個優選的實施方案中進行孵育的溫度低于室溫，例如約20°C或低于約20°C，或者約15°C或低于約15°C，或者約10°C或低于約10°C。優選約8°C或低于8°C的溫度。因此孵育步驟優選在1至10°C或40°C至60°C的溫度下進行。升高pH降低pH和孵育之后，將pH升高至6. 4至7.0。優選在臨超濾前升高pH。為進一步減少膜污染，優選將PH升高至6. 6至7. 0。然后優選在升高pH后的2小時內，更優選1 小時內對乳進行超濾步驟處理。理想的是使升高PH和將乳進行超濾步驟之間處理的時間較短，因為這樣會提高鈣和/或磷的除去。在一個實施方案中，在步驟c.中通過加入選自以下的物質升高PH 水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉和碳酸氫鉀。超濾在升高pH之后，對乳進行超濾(UF)步驟處理。用于本發明的UF步驟的多孔膜過濾器優選具有低于100000道爾頓，更優選在5000至30000道爾頓之間，最優選在15000至 25000道爾頓之間的分子量截止值。這與本發明的pH范圍相結合共同保證了最佳的流動、 最佳的鈣和/或磷濃度降低，同時提供了充分的蛋白質回收。如已述及的，在UF步驟中乳蛋白被濃縮。優選通過本發明的UF將乳蛋白質濃縮至濃度為起始乳的2至6倍。在一個優選的實施方案中在限制致病細菌生長的溫度下進行UF步驟。因此優選在1至10°C之間或40至60°C之間的溫度下進行UF步驟。在一個優選的實施方案中，在相同的溫度下進行孵育步驟和UF步驟。在一個優選的實施方案中先將本發明的方法使用的乳進行稀釋，然后再進行超濾。稀釋會提高鈣、磷和/或乳糖水平的降低。優選用15-120重量％的水性溶液稀釋乳，例如在一個優選的實施方案中使用水、優選自來水稀釋乳，然后進行超濾，其中所述重量％基于乳的總重量計。進行UF處理的乳優選具有lg/100ml至3.6g/100ml的蛋白質濃度。在一個優選的實施方案中，稀釋與本發明方法的升高PH的步驟c.同時進行。在一個實施方案中，超濾步驟包括滲濾步驟。滲濾(DF)是與UF相似的過濾過程。 在本發明的背景下，滲濾被認為是一種特殊類型的超濾。在DF步驟中，以與移除透過物相同或大致相同的速率向濃縮的滯留物中加入水或其他稀釋劑。因此，在滲濾的過程中滯留物的體積可不變化太多，但是持續地將滯留物中的低分子量物質從高分子量物質中移除。 納入滲濾步驟會提高磷、鈣和/或乳糖的除去。后續處理在一個實施方案中本發明的方法還包括巴氏殺菌、蒸發濃縮、噴霧干燥和/或轉鼓式干燥步驟中一個或多個。使用本發明的方法得到的組合物——滯留物尤其適用于制備營養組合物，優選具有高蛋白質含量的營養組合物，更優選用于制備每IOOml含有3至12克蛋白質并含有碳水化合物和脂肪的組合物。這些營養組合物會因使用通過本發明方法制備的蛋白質濃縮物而受益于低粘度。在一個實施方案中，將由本發明的方法獲得的組合物——具體而言是滯留物—— 噴霧干燥。蛋白質組合物由本發明的方法得到的組合物——具體而言是滯留物——包含的乳蛋白質的濃度優選為 8g/100ml 至 24g/100ml,更優選 10g/100ml 至 20g/100ml,最優選 15g/100ml 至 17g/100ml。由本發明的方法得到的組合物——具體而言是滯留物——優選包含少于1. 40g 磷/IOOg蛋白質，更優選包含1. 00至1. 30g磷/IOOg蛋白質。由本發明的方法得到的組合物——具體而言是滯留物——優選包含少于2. 30g鈣/IOOg蛋白質，更優選包含1. 20至 2. IOg鈣/IOOg蛋白質。由本發明的方法得到的組合物——具體而言是滯留物——優選包含5至15g乳糖/IOOg蛋白質，更優選包含10至13g乳糖/IOOg蛋白質。本發明的蛋白質組合物的粘度低于酪蛋白酸鹽或酪蛋白酸鹽/乳清溶液的粘度。 蛋白質濃度為16. 5g/100g的本發明蛋白質組合物的粘度優選為50至IOOmPa. s (在20°C 和IOOiT1下測定)。如前所述，本發明組合物的蛋白質濃度優選為8g/100ml至Mg/100ml。 為測定其濃度為16. 5克/升的本發明組合物的粘度，通常需要將本發明的組合物稀釋或濃縮。稀釋可適當地用水進行。濃縮可適當地通過超濾進行。實施例實施例1通過加入檸檬酸和檸檬酸鈉的混合物將一批脫脂乳(7°C下)的pH降至6. 2。然后將得到的乳孵育1小時并且在1小時期間加熱至50°C。在降低PH后兩小時向乳中加入 120% (重量/重量)的50°C的自來水。這導致pH升高至約6. 4。然后將具有經調節的pH 的稀釋脫脂乳用一組20000D超濾膜濃縮至蛋白質濃度為18g/100g。所得滯留物含有1. 8g Ca/lOOg蛋白質、1.3g P/100g蛋白質和12g乳糖/IOOg蛋白質。當稀釋為16. 5重量％的蛋白質濃縮物時，粘度為60mPa. s (在20°C和IOOiT1剪切速率下測定)。實施例2通過加入檸檬酸和檸檬酸鈉的混合物將一批脫脂乳下)的pH降至6. 2。然后將得到的乳孵育8小時。然后通過加入KOH使pH升高至6. 4。在30分鐘內將得到的乳泵入具有孔徑為20000D的膜的超濾(UF)系統中。在UF系統前，線上(in-line)將80重量％的水與乳混合并且將混合物加熱至50°C。在UF系統中乳在用40重量％的水滲濾期間被濃縮至16. 5重量％的蛋白質。由于加入了自來水，在超濾和滲濾過程中PH升高至6. 6。 所得蛋白質濃縮物包含2. Ig Ca/lOOg蛋白質、1.35g P/100g蛋白質和12g乳糖/IOOg蛋白質。所述16. 5重量％的蛋白質濃縮物的粘度為70mPa. s (在20°C和IOOiT1剪切速率下測定)。
權利要求
1.一種用于制備乳蛋白濃縮物的方法，包括以下步驟a.將乳的pH降低至5.9至6. 3 ；b.將步驟a.得到的乳孵育1-20小時；c.將步驟b得到的乳的pH升高至6.4至7. 0 ；d.在2小時內對步驟c.得到的乳進行超濾步驟處理；e.獲得滯留物。
2.權利要求1的方法，其中在步驟a.中使用的乳是脫脂乳。
3.權利要求1或2的方法，其中孵育步驟b.和/或超濾步驟d.是在1至10°C之間或 40°C至60°C之間的溫度下對乳進行。
4.權利要求1-3任一項的方法，其中在步驟a.中用至少一種選自以下的酸降低pH:檸檬酸、蘋果酸、乳酸、乙酸、磷酸、葡糖酸、葡萄糖酸_ δ -內酯和/或鹽酸。
5.權利要求1-4任一項的方法，其中在步驟c.中通過加入一種或多種選自以下的物質升高PH 水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉和碳酸氫鉀。
6.權利要求1-5任一項的方法，其中先用15-120重量％的水稀釋所述乳，然后再進行超濾步驟d.。
7.權利要求1-6任一項的方法，其中所述超濾步驟d.包括滲濾。
8.權利要求1-7任一項的方法，還包括一個或多個巴氏殺菌、蒸發濃縮、噴霧干燥和/ 或轉鼓式干燥的步驟。
9.一種組合物，包括⑴乳蛋白質，濃度為8g/100ml至24g/100ml( )磷，濃度低于1.40g磷/IOOg蛋白質；(iii)鈣，濃度低于2.30g鈣/IOOg蛋白質；(iv)乳糖，濃度低于5至15g乳糖/IOOg蛋白質；并且(ν)在16. 5g/100ml的蛋白質濃度下粘度為50至IOOmPa. S。
10.通過權利要求1-8任一項的方法可得到的組合物用于制備每IOOml包含3_12克蛋白質的營養組合物的用途。
全文摘要
本發明涉及增加乳中的蛋白質濃度，特別是增加乳中的蛋白質濃度并降低礦物質含量的工業規模的方法。
文檔編號A23C9/142GK102159097SQ200980137270
公開日2011年8月17日 申請日期2009年7月23日 優先權日2008年7月23日
發明者I·H·哈思曼 申請人:N.V.努特里奇亞