CN110463762B - 一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉及其生产方法 - Google Patents

一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉及其生产方法。该方法包含将磷脂溶于油类原料中，然后通过均质使其分散于奶粉料液中的步骤，以及在喷雾干燥前通入压缩气体的步骤。本发明还提供了上述方法生产的快速消泡的婴幼儿配方奶粉。本发明生产的婴幼儿配方奶粉冲调溶解，剧烈摇晃后会产生很多的大气泡，而含有很少的小气泡。大气泡进一步融合，快速破裂，基本会在5‑30秒内全部消失，而相同条件下，普通婴幼儿配方粉的气泡放置30分钟，也仍然存在。

Description

一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉及其生产方法，属于婴幼儿配方奶粉生产技术领域。
背景技术
在婴幼儿通过奶瓶吸吮奶液时，长时间没换气或者吸吮速度过快时，会出现奶嘴变形的情况，导致婴幼儿无法再吸入液体。在婴幼儿持续吸吮情况下，奶瓶内的气体越来越少，造成奶瓶内外的压差逐渐增大，使得奶嘴更容易被吸瘪，当瓶内气压较低时，空气通过奶嘴底部的进气孔进入，通过奶瓶内的液体向瓶底空间释放，一般会产生很多的连续气泡。一部分气泡进入瓶内部无奶液的空间，一部分溶解到液体中，被婴幼儿吃进腹内。
其次，在冲调奶液时，家长往往由于冲调不当，将奶瓶上下剧烈摇晃，产生大量的气泡，而且长时间存在于奶瓶和奶液中，婴幼儿喝完奶液后，由于气泡存在，可能会误以为奶液存在，造成婴幼儿吸入奶瓶中空气。
由于婴幼儿调节横膈膜的植物神经发育尚未完善，当婴幼儿吸吮入含气泡的液体或吸入空气后，会出现打嗝现象。临床统计而言，婴幼儿吃进空气，会造成腹胀、腹痛等情况，这也是婴幼儿吃完奶必须要“拍嗝”的原因所在。
婴幼儿配方粉气泡的原因及变化过程
奶液中出现气泡主要是由于搅动或冲调时，奶液的溶液表面张力与粘度的变化造成的。其中，婴幼儿配方奶粉中产生气泡的主要成分是蛋白质，因为其中含有大量高蛋白质的全脂奶粉、乳清蛋白粉、脱脂奶粉等，很容易在冲调的过程中产生大量气泡。
泡沫的演化过程可分为以下三个过程：
1.由小气泡变为大气泡
由于泡膜的表面张力，使气泡中的压力大于外界压力，二者压差为：
ΔP＝气泡面的表面张力×校正系数(K)/气泡体积
＝γ·(4πR2)·K/(4/3·π·R3)
＝6γ·K/R
由上式可知，ΔP与气泡半径R成反比，小泡与大泡接触时，气体会不断地由小气泡高压区，经吸附、溶解、解析，扩散到大气泡中。
2.泡膜变薄
随着放置时间的延长，泡膜上部分液体汽化蒸发和受重力向下排放，泡膜将逐渐变薄。
3.泡膜破裂
一般当泡膜变薄至30纳米左右时，膜表面张力降低，排液更为迅速，使膜变脆的难以承受分子的热运动，此时气泡即可瞬时破裂。
影响蛋白起泡性的因素有许多，黏度对蛋白的稳定性影响很大，黏度大的物质有助于泡沫的形成和稳定。糖具有黏度以及有一定的化学稳定性，而在奶粉生产过程中加入了大量的乳糖，增强蛋白的起泡性。油脂的表面张力很大，而蛋白泡沫很薄，当油脂接触到蛋白气泡时，油脂的表面张力大于蛋白膜本身的延伸力而将蛋白膜拉断，气体从断口处逸散，气泡立即消失。pH对蛋白泡沫的形成和稳定影响很大。蛋白在pH为6.5-9.5时形成泡沫的能力很强但不稳定。搅打蛋白时加入酸或酸性物质，可调节蛋白的pH，偏离蛋白的等电点，使蛋白的溶解性和黏度增强，蛋白的起泡性和泡沫稳定性增强。
如何避免婴幼儿配方奶粉的起泡是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉及其制备方法，在不改变奶粉配料的情况下，通过改变工艺技术，做到奶粉能够快速消泡。该奶粉能够保证奶液在婴幼儿吸吮的过程中，奶瓶中的气泡能够绝大部分消除，不会使宝宝吸入空气，造成打嗝等现象。
为达到上述目的，本发明提供了一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉的生产方法，其包含将磷脂溶于奶粉的油类原料中，然后通过均质使其分散于奶粉料液中的步骤，以及在喷雾干燥前通入压缩气体的步骤。
在本发明提供生产方法中，优选地，以配方奶粉的总重量计，所述磷脂的添加量为2-20kg/吨。
在本发明提供生产方法中，优选地，所述压缩气体是在料液浓缩之后、喷雾干燥之前加入。
本发明的新颖之处在于在生产时，将奶粉配料中的磷脂，通过溶解在脂溶性油脂(例如花生油、高油酸葵花籽油、棕榈油、椰子油、无水奶油、核桃油等)中，添加到料液中，经过高压均质(一级均质压力100-150bar，二级均质压力为30-50bar)形成微小的磷脂颗粒悬浮于奶液中；然后浓缩到喷雾干燥之前，向奶液中通入压缩气体，奶液中的压缩气体随着压力的突然变小，产生压缩气体突然“***”的效果，从而使奶液变成更为细小的液滴；随后经喷雾干燥形成粉体，不仅能形成极好的粉状颗粒，而且磷脂均匀分散在每一个奶粉颗粒之间，从而可以使奶粉冲泡之后能够快速消泡。只有在通入气体后，再进行喷雾干燥才能起到效果，否则，未被通入压缩空气的奶液，不会被炸裂，不会有消泡效果。
本发明在配方奶粉中加入磷脂(大豆磷脂)，将其加入到奶粉料液之中，促进溶解。冲调时，磷脂作为乳化剂，具有分散和最大程度降低奶液的界面张力，形成更多的大气泡，还能降低料液粘度，使得气泡进一步融合，快速破裂。
根据本发明的具体实施方案，优选地，该生产方法包括以下步骤：
将奶粉的粉类原料计量、储存；
将营养素计量、溶解、储存；
将油类原料计量、融化、储存；其中，磷脂与油类原料(优选无水奶油)一起融化，具体地可以是：在生产前用开蒸汽达到指定化油温度后，将各种油类原料以及磷脂融化，并通过油泵打入油储存罐；
将纯水打入湿混罐，加热，即按照生产需要将纯水经计量后打入湿混罐，加热温度可以根据需要进行控制；
当真空混料罐的温度、液位(加入纯水后的液位)、真空度达到设定值(设定值可以根据需要进行控制)后，将粉类原料、油类原料、磷脂吸入真空混料罐，营养素从湿混罐添加，物料在真空混料罐与湿混罐之间循环；配料结束后，料液从真空混料罐排空至湿混罐；
对料液进行均质，对均质后的料液进行浓缩，使料液的干物质含量达到43-53％；优选采用三效蒸发工艺进行浓缩；
向浓缩后的料液中注入压缩气体；
对注入了压缩气体的料液进行喷雾干燥，得到奶粉。喷雾干燥可以采用喷雾干燥塔进行，可以利用旋风分离器对细粉进行捕集，同时将捕集的细粉回送至喷雾干燥塔塔顶。
在上述生产方法中，优选地，所述均质的压力为110-150bar。
在上述生产方法中，优选地，所述压缩气体为二氧化碳或氮气，更优选为二氧化碳。二氧化碳能够部分溶解于水中，溶解后的二氧化碳在喷雾干燥产生的“***”的效果会使奶粉的消泡性能相对氮气略好。通入的压缩气体为无菌、洁净气体。
在上述生产方法中，优选地，所述压缩气体的压力为5-20bar，流速为0.2-5kg/h。
在上述生产方法中，优选地，所述喷雾干燥时的进风温度为160-190℃，排风温度为70-90℃，且进入喷雾干燥的料液温度为40-60℃。
根据本发明的具体实施方案，优选地，上述婴幼儿配方奶粉的配方可以是任意的婴幼儿奶粉配方，其各种原料可以是本领域常用的原料。
在上述生产方法中，优选地，所述粉类原料包括全脂奶粉、脱脂奶粉、脱盐乳清粉D90、乳糖、乳清蛋白粉、大豆油、花生油、低聚半乳糖浆和低聚果糖粉等中的一种或几种的组合。
在上述生产方法中，优选地，所述营养素包括L-抗坏血酸、牛磺酸、乳糖、dl-α-醋酸生育酚、醋酸视黄酯、烟酰胺、胆钙化醇、D-泛酸钙、植物甲萘醌、叶黄素、硝酸硫胺素、盐酸吡哆醇、核黄素、叶酸、D-生物素、氰钴胺、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、***钠、硫酸锰、碘化钾、氯化钾、氯化镁和氯化胆碱等中的一种或几种的组合。
在上述生产方法中，优选地，所述油类原料(即脂溶性油脂)包括花生油、高油酸葵花籽油、棕榈油、椰子油、无水奶油和核桃油等中的一种或几种的组合。
本发明还提供了上述生产方法生产的婴幼儿配方奶粉。
实质上婴幼儿配方粉产生气泡是一种高品质的象征，但是，本发明在不改变奶粉品质的情况下，通过物理方法，使婴幼儿配方粉产生大量气泡的同时，能够快速融合成大气泡，且快速消泡的方法。保证奶液在婴幼儿吸吮的过程中，奶瓶中的气泡能够绝大部分消除。不会使宝宝吸入空气，造成打嗝等现象。
本发明生产的婴幼儿配方奶粉冲调溶解，剧烈摇晃后会产生很多的大气泡，而含有很少的小气泡，大气泡进一步融合，快速破裂，基本会在5-30秒内全部消失，而相同条件下，普通婴幼儿配方粉的气泡放置30分钟，也仍然存在。
附图说明
图1为不同进气速度对于消泡效果的影响测试中冲调奶粉的初始气泡高度。
图2为不同进气速度对于消泡效果的影响测试中冲调奶粉静置30秒后的气泡高度。
图3为不同进气速度对于消泡效果的影响测试中冲调奶粉的静置30分钟后的气泡高度。
图4为不同气体对于消泡效果的影响测试中冲调奶粉的初始气泡高度。
图5为不同气体对于消泡效果的影响测试中冲调奶粉静置30秒后的气泡高度。
图6为不同气体对于消泡效果的影响测试中冲调奶粉的静置30分钟后的气泡高度。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
为了达到对比效果，除了油类原料之外，所有奶粉配方均用统一配方(以奶粉的总重量计)，具体如表1所示。
表1
Figure BDA0001655816280000051
Figure BDA0001655816280000061
实施例1
本实施例提供了一种快速消泡的配方奶粉的生产方法，该配方奶粉的油类原料包括23kg大豆油、80kg高油酸葵花籽油、25kg玉米油和1kg的无水奶油，其他原料如表1所示。该生产方法包括如下步骤：
(1)前处理工段正常配料，将20kg磷脂(大豆磷脂)和10kg大豆油经过70℃水浴溶解，加入到其他油类原料的混合物中，经过混匀后，加入到料液中。
(2)料液经过一级均质100bar，二级均质30bar。
(3)将预浓缩器中的料液温度调整为50℃，进行一级浓缩、二级浓缩和三级浓缩，三级浓缩时，将料液输送到真空浓缩器中，真空浓缩至料液为原料液体积的1/4，乳干物质为47wt％，得到浓缩后的料液；
(4)在浓缩缸与喷雾干燥喷枪之间，在物料管线连接二氧化碳添加***。减压阀调节二氧化碳输出压力10bar，二氧化碳的进料速度为5kg/h。将浓缩后的料液输送到喷雾干燥塔进行干燥，料液温度60℃，喷雾干燥时的进风温度为190℃，排风温度为90℃，并利用旋风分离器对细粉进行捕集，同时将捕集的细粉回送至喷雾干燥塔塔顶，得到奶粉产品。
实施例2
本实施例提供了一种快速消泡的配方奶粉的生产方法，该配方奶粉的油类原料包括50kg大豆油、80kg高油酸葵花籽油、1kg无水奶油和20kg玉米油，其他原料如表1所示。该生产方法包括如下步骤：
(1)前处理工段正常配料，将2kg磷脂(大豆磷脂)和1kg的无水奶油经过65℃水浴溶解，混匀后，加入到其他油类原料的混合物中，经过混匀后，加入到料液中。
(2)料液经过一级均质110bar，二级均质35bar。
(3)将预浓缩器中的料液温度调整为40℃，进行一级浓缩、二级浓缩和三级浓缩，三级浓缩时，将料液输送到真空浓缩器中，真空浓缩至料液为原料液体积的1/4，乳干物质为50wt％，得到浓缩后的料液；
(4)在浓缩缸与喷雾干燥喷枪之间，在物料管线连接二氧化碳添加***。减压阀调节二氧化碳输出压力5bar，二氧化碳的进料速度为0.2kg/h。将浓缩后的料液输送到喷雾干燥塔进行干燥，料液温度65℃，喷雾干燥时的进风温度为180℃，排风温度为80℃，并利用旋风分离器对细粉进行捕集，同时将捕集的细粉回送至喷雾干燥塔塔顶，得到奶粉产品。
实施例3
本实施例提供了一种快速消泡的配方奶粉的生产方法，该配方奶粉的油类原料包括45kg大豆油、80kg高油酸葵花籽油、1kg无水奶油和25kg玉米油，其他原料如表1所示。该生产方法包括如下步骤：
(1)前处理工段正常配料，将10kg的磷脂(大豆磷脂)和5kg玉米油经过65℃水浴溶解，加入到其他油类原料的混合物中，经过混匀后，加入到料液中。
(2)料液经过一级均质110bar，二级均质35bar。
(3)将预浓缩器中的料液温度调整为40℃，进行一级浓缩、二级浓缩和三级浓缩，三级浓缩时，将料液输送到真空浓缩器中，真空浓缩至料液为原料液体积的1/4，乳干物质为50wt％，得到浓缩后的料液；
(4)在浓缩缸与喷雾干燥喷枪之间，在物料管线连接二氧化碳添加***。减压阀调节二氧化碳输出压力20bar，二氧化碳的进料速度为2kg/h。将浓缩后的料液输送到喷雾干燥塔进行干燥，料液温度65℃，喷雾干燥时的进风温度为180℃，排风温度为80℃，并利用旋风分离器对细粉进行捕集，同时将捕集的细粉回送至喷雾干燥塔塔顶，得到奶粉产品。
实施例4
本实施例提供了一种快速消泡的配方奶粉的生产方法，该配方奶粉的油类原料包括45kg玉米油、80kg高油酸葵花籽油、2kg无水奶油和25kg大豆油，其他原料如表1所示。该生产方法包括如下步骤：
(1)前处理工段正常配料，将10kg磷脂(大豆磷脂)、2kg无水奶油和3kg大豆油经过65℃水浴溶解，加入到其他油类原料的混合物中，经过混匀后，加入到料液中。
(2)料液经过一级均质110bar，二级均质35bar。
(3)将预浓缩器中的料液温度调整为40℃，进行一级浓缩、二级浓缩和三级浓缩，三级浓缩时，将料液输送到真空浓缩器中，真空浓缩至料液为原料液体积的1/4，乳干物质为50wt％，得到浓缩后的料液；
(4)在浓缩缸与喷雾干燥喷枪之间，在物料管线连接氮气添加***。减压阀调节氮气输出压力10bar，氮气的进料速度为2kg/h。将浓缩后的料液输送到喷雾干燥塔进行干燥，料液温度65℃，喷雾干燥时的进风温度为180℃，排风温度为80℃，并利用旋风分离器对细粉进行捕集，同时将捕集的细粉回送至喷雾干燥塔塔顶，得到奶粉产品。
实施例5奶瓶冲***况测试
测试不同进气速度对于消泡效果的影响：
按照实施例2和实施例3进行样品试产，收集试产粉，分别对正常生产奶粉、通入0.2kg/h CO2生产的奶粉(实施例2)和通入2kg/h CO2组的奶粉(实施例3)进行冲调，测量奶液和泡沫接触面到泡沫上层的距离，取四组数值的平均值计。根据冲调结果发现，正常生产奶粉含有大量的泡沫，而且不易破裂，经过半小时静置，仍然含有大量小泡沫。静置30秒后，2kg/h CO2组气泡迅速破裂，0.2kg/h CO2组则破裂稍慢，但是破裂速度也要远快于正常对照组。经过30分钟静置，对照组仍然存在大量气泡，且不破裂。测量奶液和泡沫接触面到泡沫上层的距离，取四组数值的平均值计。对照组仍然有42mm的气泡，而且属于不易破裂的小气泡。0.2kg/h CO2组则有14mm的小气泡，也长时间存在，不易破裂。2kg/h CO2组则只有奶液周围存在约2mm的小气泡，其余地方已经没有气泡出现，已经能够满足快速消除气泡的要求。奶粉冲调后泡沫高度如表2和图1-3所示，图1为初始气泡高度，图2为静置30秒后的气泡高度，图3为静置30分钟后的气泡高度。
表2
Figure BDA0001655816280000081
由表2的数据可以看出，对照组/0.2kg CO2组的初始高度比值为2.28，30秒后，比值变为2.61，30分钟后，比值变为3。可见，0.2kg CO2组气泡破裂的速率更快，虽然是进气速度的下限，但是效果仍旧很好，消泡效果已经非常明显了。如果提高制备过程中的进气速度，消泡效果会更好。
正常对照组的配方与实施例的配方一致，其制备过程如下：
(1)前处理工段正常配料，经过30分钟混匀后，进入到暂存罐中。
(2)料液经过一级均质120bar，二级均质32bar。
(3)将预浓缩器中的料液温度调整为40℃，进行一级浓缩、二级浓缩和三级浓缩，三级浓缩时，将料液输送到真空浓缩器中，真空浓缩至料液为原料液体积的1/4，乳干物质49wt％，得到浓缩后的料液；
(4)将浓缩后的料液输送到喷雾干燥塔进行干燥，料液温度65℃，喷雾干燥时的进风温度为180℃，排风温度为80℃，且进入喷雾干燥的液体温度为60℃，并利用旋风分离器对细粉进行捕集，同时将捕集的细粉回送至喷雾干燥塔塔顶；
(5)将从干燥塔出来的粉经流化床二次干燥冷却；卵磷脂与无水奶油加热至60℃左右，打入到喷涂缸，在压缩空气作用下，均匀喷涂在静态和动态流化床之间的粉体表面，得到奶粉产品。
测试不同气体对于消泡效果的影响：
分别对实施例3和实施例4进行试产，收集试产粉，并对正常奶粉、通入2kg/h N2生产的奶粉(实施例4)和通入2kg/h CO2生产的奶粉(实施例3)进行冲调，测量奶液和泡沫接触面到泡沫上层的距离，取四组数值的平均值计。对照组奶液含有大量的小泡沫，而且不易破裂。经过30分钟静置，对照组气泡高度仍然有35mm，下降幅度较小。2kg/h CO2组奶液初始气泡较多，且气泡较大，静置30秒后，2kg/h CO2组气泡迅速破裂，静置30分钟后，只剩约2mm的小气泡围绕在奶瓶周围。其余地方已经没有气泡出现，已经能够满足快速消除气泡的要求。而2kg/h N2组则初始气泡高度稍高，破裂较快，但是形成的基本都是较小的气泡，破裂速度要远快于对照组。初始气泡高度仅为25mm，30秒后迅速下降到9mm，半小时后，仅有3mm的小气泡，完全不会对婴幼儿身体产生影响。奶粉冲调后泡沫高度如表3和图4-6所示，图4为初始气泡高度，图5为静置30秒后的气泡高度，图6为静置30分钟后的气泡高度。
表3
Figure BDA0001655816280000091
通过横向对比相同时间内气泡高度发现，正常对照组气泡高度明显高于其他两组，要比2kg/h N2组高出1倍多，比2kg/h CO2组高出1.5倍。30秒后，对照组气泡已经分别为2kg/h N2组和2kg/h CO2组的5倍和4倍。静置30min后，2kg/h N2组和2kg/h CO2组基本接近无气泡存在，而对照组仍含有大量气泡。这表明采用本发明的工艺后，奶粉的自消泡能力明显提高。

Claims (11)

1.一种快速消泡的婴幼儿配方奶粉的生产方法，其包含将磷脂溶于油类原料中，然后通过均质使其分散于奶粉料液中的步骤，以及在喷雾干燥前通入压缩气体的步骤；
其中，所述压缩气体为二氧化碳或氮气；
所述压缩气体的流速为0.2-5kg/h；
该生产方法包括对均质后的料液进行浓缩，使料液的干物质含量达到43-53%。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其中，以婴幼儿配方奶粉的总重量计，所述磷脂的添加量为2-20kg/吨。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其中，所述压缩气体是在料液浓缩之后、喷雾干燥之前加入。
4.根据权利要求1-3任一项所述的生产方法，其包括以下步骤：
将粉类原料计量、储存；
将营养素计量、用水溶解、储存；
将油类原料计量、融化、储存；其中，磷脂与油类原料一起融化；
将纯水打入湿混罐，加热；
当真空混料罐的温度、液位、真空度达到设定值后，将粉类原料、油类原料、磷脂吸入真空混料罐，营养素从湿混罐添加，物料在真空混料罐与湿混罐之间循环；配料结束后，料液从真空混料罐排空至湿混罐；
对料液进行均质，对均质后的料液进行浓缩，使料液的干物质含量达到43-53%；
向浓缩后的料液中注入压缩气体；
对注入了压缩气体的料液进行喷雾干燥，得到奶粉。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其中，所述均质的压力为110-150bar。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其中，所述压缩气体为二氧化碳。
7.根据权利要求1或6任一项所述的生产方法，其中，所述压缩气体的压力为5-20bar。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其中，所述喷雾干燥时的进风温度为160-190℃，排风温度为70-90℃，且进入喷雾干燥的料液温度为40-60℃。
9.根据权利要求4所述的生产方法，其中，所述粉类原料包括全脂奶粉、脱脂奶粉、脱盐乳清粉D90、乳糖、乳清蛋白粉、大豆油、花生油、低聚半乳糖浆和低聚果糖粉中的一种或几种的组合；
所述营养素包括L-抗坏血酸、牛磺酸、乳糖、dl-α-醋酸生育酚、醋酸视黄酯、烟酰胺、胆钙化醇、D-泛酸钙、植物甲萘醌、叶黄素、硝酸硫胺素、盐酸吡哆醇、核黄素、叶酸、D-生物素、氰钴胺、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、***钠、硫酸锰、碘化钾、氯化钾、氯化镁和氯化胆碱中的一种或几种的组合；
所述油类原料包括花生油、高油酸葵花籽油、棕榈油、椰子油、无水奶油和核桃油中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求4所述的生产方法，其中，磷脂与无水奶油一起融化。
11.根据权利要求1所述的生产方法，其中，所述浓缩采用三效蒸发工艺进行浓缩。
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