纳滤技术浓缩原料乳生产酸奶工艺

　　近年来,酸奶产品主要通过使用食品添加剂,而不是工艺创新达到改变酸奶感官状态的目的,导致酸奶产品更新缓慢。该研究将膜过滤技术引入酸奶生产,以期开发一种纳滤浓缩酸奶的新工艺,能够在不使用添加剂的情况下,生产黏性、咀嚼性及黏弹性较高,且抗管道运输能力较强的酸奶产品。考察浓缩时,均质及不同的温度及压力下,牛乳对纳滤膜通量的影响,以及乳成分的变化对酸奶质构及流变学参数的影响。结果表明,均质后,在65℃,1.6 MPa的条件下进行浓缩时平均膜通量约为7.5 L/(m2·h),浓缩时间约为35 min,能够应用到实际酸奶生产中。此时,一价离子钠，钾,氯的截留率分别是40.8%,46.5%,及17.8%;二价离子,钙、镁的截留率分别为94.2%,95.7%;其他乳成分,乳糖、蛋白质的截留率分别是92.4%和94.8%。非脂乳干物质增加1.24倍,脂肪增加1.3倍。浓缩工艺生产酸奶的黏度为27.8 Pa·s,无浓缩工艺生产酸奶的黏度为16 Pa·s。经质构(texture profile analysis,TPA)测定发现,浓缩工艺生产的酸奶的硬度、胶黏性、胶着性、咀嚼性分别为0.4605 N,-0.6492 N·s,0.3253 N·s,0.2987 N·s,这些质构及流变学参数分别是无浓缩工艺生产的酸奶的4.18,1.36,4.87,5.08倍,可以用来生产具有较高管道耐受的、黏度及咀嚼性较高的酸奶产品。研究结果为采用纳滤技术生产新型酸奶产品提供参考。

    酸奶是国内消费量较大的液态乳制品。近年来通过改进酸奶发酵工艺、添加食品配料或食品添加等措施，开发出一系列新产品，形成诸如添加果料的酸奶、凝固型酸奶和某些具有特殊口感的酸奶产品，老酸奶及乳酪酸奶等。但是，随着新产品的不断丰富，采用这种途径进行开发的潜力愈来愈小，且通过在增加添加剂品类的措施与消费者希望获得天然健康产品的期望背道而驰。因此，需要开辟新的思路进行产品发，本研究将膜过滤技术引入酸奶生产，对原料牛乳进行纳滤浓缩，以期开发一种黏度、咀嚼性及黏弹性较高，抗管道运输能力较强的高档酸奶产品，减少牛乳发酵前的杀菌强度，减少食品添加剂在酸奶产品中的应用。

    纳滤膜（Nanofiltration）过滤技术是膜过滤技术的一种，简称纳滤，介于传统分离范围超滤和反渗透之间的一种分子级的膜分离技术。纳滤能选择性地有效去除去离子性颗粒。在制药、环境废水处理等方面已经得到较大规模的应用。食品工业上，纳滤在蛋白质的分离纯化及果汁、饮料及低聚糖方面国内已有研究和应用。在乳品工业方面，国外已成熟用于乳清除盐的工艺和乳粉干燥前的浓缩，并开始进行乳品废水的处理方面的研究。国内也较为系统地研究了纳滤技术对乳清脱盐性能的影响及其工艺。目前，国内外尚未见纳滤浓缩原料乳生产酸奶的研究报道。通过已有纳滤技术用于乳清脱盐和处理品生产废水的研究可以发现，纳滤乳糖的截留率高，除非蛋白氮外，小分子蛋白质及肽损失截留率也较高；与酸奶凝胶结构形成相关的钙、镁离子保留比较好。这说明，纳滤有可能实现对酸奶原料乳的浓缩。本研究主要目的是利用纳滤膜浓缩原料乳，增加牛乳中蛋白、脂肪及固形物浓度，实现不用增稠剂稳定酸奶质构的目的，并减少酸奶生产中的热处理对蛋白质的影响，从而生产新型的酸奶产品。

    通过流变学和质构测定，能够发现，虽然经过纳滤膜浓缩改变了牛乳的成分，但是对后期酸奶凝胶形成完全没有影响，而且黏度、咀嚼性、胶着性、硬度及剪切应力增加，无乳清析出，所形成的酸奶产品在质构和流变方面，65℃，浓缩生产的酸奶比15℃的高，且二者均显著（P<0.05）高于未采用浓缩工艺生产的产品，能够用来开发黏度及黏弹性较65℃是乳品企业常用的巴氏杀菌温度，也是常用的均质预热温度。使用65℃纳滤浓缩，浓缩设备可以使用均质后的牛乳，工艺管线改造较为容易。使用15℃浓缩，浓缩时间长，且需要增加冷却工段，增加设备投资，管线改造复杂。因此选择65℃进行浓缩更为合理。在压力选择上，纳滤设备虽然可以工作在2.0 MPa 下，但高压力运行增加设备损耗，且二者浓缩时间差异不大，因此选择1.6 MPa 作为浓缩压力。

   经纳滤膜浓缩后，牛乳中一价离子截留率40%～55%，二价离子截留率94.2%～95.5%，蛋白截留率为95%—97%，乳糖的截留率在90%以上。同一温区内，温度对膜通量无显著性影响（P>0.05），过膜压力对膜通量具有显著性影响（P<0.05）。65℃，1.6 MPa 纳滤浓缩后生产的酸奶，在黏度、咀嚼性、胶着度、硬度及剪切速率在0.1～50 s-1范围的剪切应力及黏性，比15℃，2.0 MPa 生产的酸奶高，且均比未采用纳滤浓缩工艺生产的酸奶的高（P<0.01），适用于开发黏度较高、具有一定黏弹性的酸奶产品。考虑设备投资、工艺改造等方面，65℃，1.6 MPa 更适合在生产中使用。

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