一種利用氮氣保藏生乳的方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種向生乳中通入氮氣保藏生乳的方法，其具體步驟如下：利用空氣制備氮氣并將制得的氮氣凈化預處理；將生乳離心凈乳處理、預巴殺處理；利用氮氣排走生牛乳中溶解的氧氣的同時，充入氮氣，得到充氮氣牛乳。本發(fā)明保藏生乳的方法中使用氮氣，氮氣占空氣體積的78％，以單質的形式存在于空氣中，取之不盡，用之不盡，是無色、無毒、無味的惰性氣體，具有很好的安全性，并能很好地與原料乳混勻，還可根據加工產品的不同靈活調節(jié)通入量，方法簡單，易于操作，節(jié)約了保存和加工成本，提高了企業(yè)的生產效率；另外，本發(fā)明對設備的要求也不高，適于企業(yè)大規(guī)模生產的推廣。
【專利說明】一種利用氮氣保藏生乳的方法及系統
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于食品科學【技術領域】，涉及原料乳的保藏方法，尤其是一種利用氮氣保藏生乳的方法及系統。
【背景技術】
[0002]生乳是指從符合國家有關要求的健康奶畜乳房中，擠出的無任何成分改變的、未添加外源物質、未經過加工的常乳。以生乳為主要原料，經一系列加工工序可制成各種乳制品包括純牛奶、酸牛奶、乳飲料及奶粉等。乳及乳制品營養(yǎng)豐富，微生物污染等會嚴重降低原料乳的可加工性，破壞乳及乳制品的營養(yǎng)成分和品質。變質的乳制品失去食用價值，甚至容易引起食物中毒。長期以來人們?yōu)榱搜娱L乳及乳制品的貨架期，從原料乳質量、生產過程、產品質量、包裝材料和貯藏條件等方面做了大量工作，利用了各種技術和手段提高產品在運輸、貯藏和銷售過程的流通時間。
[0003]氮氣是一種惰性氣體，能控制化學反應，它是空氣的主要成分，約占78%。在同食物接觸過程中表現為中性，因此用于食物防腐。液氮用于冷卻、冷凍、深度冷凍，將蛋汁、液體調味品、醬油能夠加工成可自由流動并能倒出的顆粒狀冷凍食品。由于冷凍速度高，因此不損害原產品。一般來講，含二氧化碳的飲料，例如啤酒、香檳酒、軟飲料等均在使用二氧化碳的情況下運輸和充裝。但是，高碳酸型飲料，特別是充填了氮的用小麥制成的啤酒和香檳酒，比充填二氧化碳的飲料起的問題少。氮對于充裝無泡飲料乳酒和果汁也是很理想的。在乳品工業(yè)中，N2是僅有的幾種天然抑菌劑之一，可以添加到乳制品中。通常認為N2是安全的，目前還不需要把它列入成分表中。
[0004]我國的奶牛80%為一家一戶分散飼養(yǎng)，規(guī)模小、設備簡陋，缺乏冷卻條件，加上榨奶、送奶及奶站貯奶等衛(wèi)生條件差，導致牛乳中的菌數超標，很容易造成生鮮乳的酸敗。新國標GB19301-2010對生乳菌落總數的要求降低了，表明隨著生乳收購半徑的擴大和運輸、驗收時間的延長，現有生乳的含菌量比以前提高。生乳中細菌增殖迅速，菌落増加會產生酶，使奶的口感變差，如出現苦味，乳業(yè)加工單位就需要加入其他添加劑掩蓋苦味。熱殺菌是我國目前常用的殺菌方式，但高溫會破壞乳和乳制品的營養(yǎng)成分、風味，且能耗較高。生乳中總菌數(嗜冷菌和部分嗜溫菌)一旦增加，在儲藏、運輸途中可能產生毒素，即使通過超高溫殺菌(UHT)也很難完全殺死，結果不得不提高殺菌溫度、延長殺菌時間，進一步破壞營養(yǎng)、增加能耗。
[0005]通過檢索，發(fā)現張懷軍于2012年發(fā)表的兩篇專利:可在常溫條件下長期保存的奇異果果蔬羊奶及其制備方法，和可在常溫條件下長期保存的水蜜桃果蔬羊奶及其制備方法。是將果蔬奶按一定配方配置好后，通入氮氣保藏。
[0006]發(fā)現，天津科技大學在2012年發(fā)表的專利:一種利用碳酸水保藏生乳的方法及系統(專利號ZL201210355095.X，授權號:CN102907492B)，其主要內容為充入碳酸水，利用其厭氧和酸性條件抑制菌類的生長，來保藏生乳。
[0007]通過技術對比，此專利所述是充入氮氣，排走原料乳中的氧氣，抑制了需氧微生物的生長和有氧參與的酶促反應，降低了氧化反應速度，從而起到延長生乳貯藏期的效果。通過檢索并進行對比后，本發(fā)明專利申請與上述公開文獻存在本質不同。
【發(fā)明內容】
[0008]本發(fā)明的目的在于克服現有生乳保藏技術的不足之處，提供一種簡單有效、成本低、保存期更長、易于使用，而且節(jié)約生乳的保存和加工成本的利用氮氣保藏生乳的方法及系統。
[0009]本發(fā)明實現目的的技術方案是:
[0010]一種利用氮氣保藏生乳的方法，具體步驟如下:
[0011]⑴氮氣制備及預處理:通過變壓吸附法制氮，并將制得的氮氣凈化處理；
[0012]⑵生乳預處理:生乳離心凈乳、預巴氏殺菌；
[0013]⑶制備充氮氣生乳:利用步驟⑴中制備的氮氣排走步驟⑵中生牛乳中溶解的氧氣并充入氮氣，得到充氮氣生乳，且該氮氣生乳中氮氣含量為3mL?6mL/100mL。
[0014]而且，所述步驟⑴中氮氣凈化處理為:通過變壓吸附法制氮，通入氮氣凈化設備完成氮氣的凈化。
[0015]而且，所述步驟⑵中離心凈乳的凈化量為1000?3000L/小時，轉速為6000?7000轉/分。
[0016]而且，所述步驟⑵中預巴殺處理的條件為:溫度60?65°C、時間13?17秒。
[0017]而且，所述步驟⑶中充入氮氣的混合條件為:氮氣壓力為0.03?0.06MPa、溫度為4?8°C、氮氣流量為8?12mL/100mL牛乳。
[0018]實施如上所述的利用氮氣保藏生乳的方法的系統，所述系統包括奶槽車、制氮系統、預巴殺系統、混合系統及冷排處理系統和貯奶塔，所述奶槽車與預巴殺系統的輸入端相連接，預巴殺系統的輸出端與制氮系統的輸出端分別與混合系統及冷排處理系統的輸入端相連接，混合系統及冷排處理系統的輸出端與貯奶塔的輸入端相連接，在貯奶塔上安裝有安全閥及攪拌器。
[0019]而且，所述制氮系統包括變壓吸附制氮機、氮氣凈化器，所述變壓吸附制氮機的輸出端與氮氣凈化器的輸入端相連接，氮氣凈化器的輸出端與混合系統及冷排處理系統的輸入端相連接；加熱系統包括分離凈乳器、板式熱交換器，所述分離凈乳器的輸入端與奶槽車相連接，分離凈乳器的輸出端與板式熱交換器的輸入端相連接，板式熱交換器的輸出端與混合系統及冷排處理系統的輸入端相連接。
[0020]而且，所述混合系統及冷排處理系統包括外殼、生乳分配槽、浮球閥、水冷卻裝置、冰水輸送管道、氮氣輸送管道、支撐架體和底端收集槽，所述外殼內的頂部橫向設置一生乳分配槽，在生乳分配槽中設置浮球閥，該生乳分配槽的橫向側的外殼上與生乳分配槽連通制有生乳入口，該生乳分配槽底面上均布間隔制有數個篩孔；該生乳入口的下底面上均布間隔制有數個篩孔；在生乳分配槽下方的外殼內沿豎直方向平行設置多排橫向且均布間隔設置的冰水輸送管道，最頂層的冰水輸送管道設置于生乳分配槽的下底面，冰水輸送管道與設置于外殼外的水冷卻裝置相連接；所述冰水輸送管道之間沿水平方向均布間隔設置多排、迂回的氮氣輸送管道，氮氣輸送管道上均布間隔制有數個氣孔，在最下層的氮氣輸送管道下方的外殼內橫向設有一底端收集槽，在底端收集槽的一側連通制有生乳出口，在底端收集槽的下底面上設置支撐架體；在外殼頂端與氮氣輸送管道相連通制有氮氣入口，在外殼底端與氮氣輸送管道相連通制有氮氣出口 ；在外殼頂端與冰水輸送管道相連通制有冰水入口，在外殼底端與冰水輸送管道相連通制有冰水出口。
[0021]而且,所述篩孔的直徑為0.4cm?0.8cm ;所述氣孔直徑為0.8?1.3mm。
[0022]而且，所述氮氣輸送管道的直徑為冰水輸送管道的1/2。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0024]1、本發(fā)明保藏生乳的方法利用空氣中普遍存在的氮氣結合低溫對生乳進行保藏，屬于冷抑菌技術，使得生乳運輸和保藏過程中能有效地控制微生物增殖，不破壞生乳的成分、風味，成本低，能耗低，安全無害，簡便高效，不僅不會破壞生乳品質，而且延長了生乳的保存時間。
[0025]2、本發(fā)明保藏生乳的方法中使用氮氣，氮氣占空氣體積的78%，以單質的形式存在于空氣中，取之不盡，用之不盡，是無色、無毒、無味的惰性氣體，具有很好的安全性，還可根據加工產品的不同靈活調節(jié)加入量，而且方法簡單，易于操作，節(jié)約了保存和加工成本，提高了企業(yè)的生產效率；另外，本發(fā)明對設備的要求也不高，適于企業(yè)大規(guī)模生產的推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的系統結構連接示意圖；
[0027]圖2為圖1中混合系統及冷排處理系統的結構連接示意圖；
[0028]圖3為圖2的內部結構連接示意圖；
[0029]圖4為圖3的A-A向截面剖視圖。
【具體實施方式】
[0030]下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0031]本發(fā)明中所使用的方法如無特殊說明，均為本領域的常規(guī)方法；本發(fā)明中所使用的試劑，如無特殊說明，均為本領域的常規(guī)市售產品。
[0032]實施例1:
[0033]一種利用氮氣保藏生乳的方法，具體步驟如下:
[0034]⑴前處理:通過變壓吸附制氮(PSA)，通入JHa氮氣凈化設備，以完成氮氣的凈化；
[0035]⑵生乳預處理:收集鮮生牛乳后，使用密閉式離心凈乳機進行分離凈化，凈化量為1000?3000L/小時，分離缽轉速為6000轉/分，預巴殺(即巴氏殺菌)63°C、15秒處理；
[0036]⑶制備充氮氣生乳:利用步驟⑴中氮氣排走步驟⑵中生牛乳中溶解的氧氣并充入氮氣，得到保存期更長的氮氣牛乳，其中氮氣流量約為lOmL/lOOmL牛乳，混合時保持氮氣壓力為0.03?0.06MPa，溫度為6_8°C，即得利用氮氣保藏方法所制備的充氮氣牛乳，且該氮氣生乳中氮氣含量為3mL?6mL/100mL ；
[0037]⑷閃蒸處理:將步驟⑶中所得利用氮氣保藏方法所制備的生乳進行閃蒸處理，閃蒸的真空度為-0.06?-0.07MPa,蒸發(fā)溫度為50?70°C，時間為0.5?I秒，然后經過20MPa均質，再通過137°C，保持3秒的UHT殺菌，即可得UHT乳。[0038]實施例2:
[0039]一種利用氮氣保藏生乳的方法，具體步驟如下:
[0040]⑴前處理:通過變壓吸附制氮(PSA)，通入JHa氮氣凈化設備，以完成氮氣的凈化；
[0041]⑵生乳預處理:收集鮮生牛乳后，使用密閉式離心凈乳機進行分離凈化，凈化量為1000?3000L/小時，分離缽轉速為6000轉/分，預巴殺(即巴氏殺菌)63°C、15秒處理；
[0042]⑶制備充氮氣生乳:利用步驟⑴中氮氣排走步驟⑵中生牛乳中溶解的氧氣并充入氮氣，得到保存期更長的氮氣牛乳，其中氮氣流量約為lOmL/lOOmL牛乳，混合時保持氮氣壓力為0.03?0.06MPa，溫度為6_8°C，即得利用氮氣保藏方法所制備的充氮氣牛乳，且該氮氣生乳中氮氣含量為3mL?6mL/100mL ；
[0043]⑷閃蒸處理:將步驟⑶中所得利用氮氣保藏方法所制備的生乳進行閃蒸處理，閃蒸的真空度為-0.06?-0.07MPa,蒸發(fā)溫度為50?70°C，時間為0.5?I秒，經過20MPa的均質，75 0C，20秒的殺菌處理，即可得巴氏殺菌乳。
[0044]實施例3:
[0045]一種利用氮氣保藏生乳的方法，具體步驟如下:
[0046]⑴前處理:通過變壓吸附制氮(PSA)，通入JHa氮氣凈化設備，以完成氮氣的凈化；
[0047]⑵生乳預處理:收集鮮生牛乳后，使用密閉式離心凈乳機進行分離凈化，凈化量為1000?3000L/小時，分離缽轉速為6000轉/分，預巴殺(即巴氏殺菌)63°C、15秒處理；
[0048]⑶制備充氮氣生乳:利用步驟⑴中氮氣排走步驟⑵中生牛乳中溶解的氧氣并充入氮氣，得到保存期更長的氮氣牛乳，其中氮氣流量約為lOmL/lOOmL牛乳，混合時保持氮氣壓力為0.03?0.06MPa，溫度為6_8°C，即得利用氮氣保藏方法所制備的充氮氣生乳，且該氮氣生乳中氮氣含量為3mL?6mL/100mL ；
[0049]實施例4:
[0050]一種利用氮氣保藏生乳的方法，具體步驟如下:
[0051]⑴前處理:通過變壓吸附制氮(PSA)，通入JHa氮氣凈化設備，以完成氮氣的凈化；
[0052]⑵生乳預處理:收集鮮生牛乳后，使用密閉式離心凈乳機進行分離凈化，凈化量為1000?3000L/小時，分離缽轉速為6000轉/分，預巴殺(即巴氏殺菌)63°C、15秒處理；
[0053]⑶制備充氮氣生乳:利用步驟⑴中氮氣排走步驟⑵中生牛乳中溶解的氧氣并充入氮氣，得到保存期更長的氮氣牛乳，其中氮氣流量約為lOmL/lOOmL牛乳，混合時保持氮氣壓力為0.03?0.06MPa，溫度為6_8°C，即得利用氮氣保藏方法所制備的充氮氣生乳，且該氮氣生乳中氮氣含量為3mL?6mL/100mL ；
[0054]⑷閃蒸處理:將步驟⑶中所得利用氮氣保藏方法所制備的生乳進行閃蒸處理，閃蒸的真空度為-0.06?-0.07MPa,蒸發(fā)溫度為50?70°C，時間為0.5?I秒，然后經過95°C，保溫300秒的殺菌，冷卻至43°C時接種發(fā)酵劑菌種，經過4?6小時的發(fā)酵，即可得發(fā)酵乳。
[0055]本發(fā)明方法制備得到的充氮氣生乳與對照組(未添加氮氣生乳)按照國標進行操作的結果對照請見表I。[0056]表1原料乳在4°C貯奶槽中添加氮氣組和對照組的試驗結果
[0057]
【權利要求】
1.一種利用氮氣保藏生乳的方法，其特征在于:具體步驟如下: ⑴氮氣制備及預處理:通過變壓吸附法制氮，并將制得的氮氣凈化處理； ⑵生乳預處理:生乳離心凈乳、預巴氏殺菌； ⑶制備充氮氣生乳:利用步驟⑴中制備的氮氣排走步驟⑵中生牛乳中溶解的氧氣并充入氮氣，得到充氮氣生乳，且該氮氣生乳中氮氣含量為3mL~6mL/100mL。
2.根據權利要求1所述的利用氮氣保藏生乳的方法，其特征在于:所述步驟⑴中氮氣凈化處理為:通過變壓吸附法制氮，通入氮氣凈化設備完成氮氣的凈化。
3.根據權利要求1所述的利用氮氣保藏生乳的方法，其特征在于:所述步驟⑵中離心凈乳的凈化量為1000~3000L/小時，轉速為6000~7000轉/分。
4.根據權利要求1所述的利用氮氣保藏生乳的方法，其特征在于:所述步驟⑵中預巴殺處理的條件為:溫度60~65°C、時間13~17秒。
5.根據權利要求1所述的利用氮氣保藏生乳的方法，其特征在于:所述步驟⑶中充入氮氣的混合條件為:氮氣壓力為0.03~0.06MPa、溫度為4~8 °C、氮氣流量為8~12mL/100mL 牛乳。
6.一種實施如權利要求1至5任一項所述的利用氮氣保藏生乳的方法的系統，所述系統包括奶槽車、制氮系統、預巴殺系統、混合系統及冷排處理系統和貯奶塔，其特征在于:所述奶槽車與預巴殺系統的輸入端相連接，預巴殺系統的輸出端與制氮系統的輸出端分別與混合系統及冷排處理系統的輸入端相連接，混合系統及冷排處理系統的輸出端與貯奶塔的輸入端相連接，在貯奶塔上安裝有安全閥及攪拌器。
7.根據權利要求6所述的利用氮氣保藏生乳的方法的系統，其特征在于:所述制氮系統包括變壓吸附制氮機、氮氣凈化器，所述變壓吸附制氮機的輸出端與氮氣凈化器的輸入端相連接，氮氣凈化器的輸出端與混合系統及冷排處理系統的輸入端相連接；加熱系統包括分離凈乳器、板式熱交換器，所述分離凈乳器的輸入端與奶槽車相連接，分離凈乳器的輸出端與板式熱交換器的輸入端相連接，板式熱交換器的輸出端與混合系統及冷排處理系統的輸入端相連接。
8.根據權利要求6所述的利用氮氣保藏生乳的方法的系統，其特征在于:所述混合系統及冷排處理系統包括外殼、生乳分配槽、浮球閥、水冷卻裝置、冰水輸送管道、氮氣輸送管道、支撐架體和底端收集槽，所述外殼內的頂部橫向設置一生乳分配槽，在生乳分配槽中設置浮球閥，該生乳分配槽的橫向側的外殼上與生乳分配槽連通制有生乳入口，該生乳入口的下底面上均布間隔制有數個篩孔；在生乳分配槽下方的外殼內沿豎直方向平行設置多排橫向且均布間隔設置的冰水輸送管道，最頂層的冰水輸送管道設置于生乳分配槽的下底面，冰水輸送管道與設置于外殼外的水冷卻裝置相連接；所述冰水輸送管道之間沿水平方向均布間隔設置多排、迂回的氮氣輸送管道，氮氣輸送管道上均布間隔制有數個氣孔，在最下層的氮氣輸送管道下方的外殼內橫向設有一底端收集槽，在底端收集槽的一側連通制有生乳出口，在底端收集槽的下底面上設置支撐架體；在外殼頂端與氮氣輸送管道相連通制有氮氣入口，在外殼底端與氮氣輸送管道相連通制有氮氣出口 ；在外殼頂端與冰水輸送管道相連通制有冰水入口，在外殼底端與冰水輸送管道相連通制有冰水出口。
9.根據權利要求8所述的利用氮氣保藏生乳的方法的系統，其特征在于:所述篩孔的直徑為0.4~0.8cm ;所述氣孔的直徑為0.8~1.3mm。
10.根據權利要求8所述的利用氮氣保藏生乳的方法的系統，其特征在于:所述氮氣輸送管道的直徑為冰水輸送管道的1/2。
【文檔編號】A23C3/00GK103988901SQ201410168166
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權日:2014年4月24日
【發(fā)明者】劉會平, 張晨萍, 趙范, 楊曉興, 徐嬌嬌, 劉曉慶, 王宇 申請人:天津科技大學