乳清产品工艺

蛋白质种类
天然支链氨基酸 亮氨酸
分离乳清蛋白（WPI）
26%
14%
酪蛋白
23%
10%
乳蛋白
21%
10%
卵蛋白
20%
9%
大豆蛋白
18%
8%
小麦蛋白
15%
7%
表 1 各种蛋白质中天然支链氨基酸和亮氨酸的含量
最佳健身伴侣 研究显示摄入乳清蛋白，并配合阻力训练可以明显的增人体肌肉组织的增长，而肌肉组织的增加可以改善 人体构成。事实上，摄入乳清蛋白结合阻力训练可以达到最好的健身效果，比单独摄入乳清蛋白或单独进 行阻力训练而只摄入碳水化合物饮料都要有效。
图 1 乳清处理工厂
（2）乳清被转移到制粉车间，通过除去一部分水分和矿物质，乳清被浓缩到总固体含量 16%。这个工艺叫 “纳滤”，该工艺根据矿物质粒子的大小来进行分离。
（3）随后，乳清在蒸发器中继续浓缩，这里乳清处于几乎真空的状态。低气压降低了液体的沸点，通过蒸 发水分，乳清被浓缩到总固体含量 52%。
图 1 乳清电渗析法脱盐示意图
浓缩乳清蛋白 生产浓缩乳清蛋白（WPC）采用超滤技术，这也是一种膜分离技术。与电渗析不同的是，超滤分离分子级 别大小的微粒，而且是在压力作用下完成分离。超滤分离能够滞留任何不可溶的物质和分子量大于 20000Da 的溶解质。超滤膜截留下来的物质术语上称为“滞留物”（retentate）；而在压力作用下通过超滤膜的物质被 称为“渗透物”（permeate）。渗透物中含有乳清大部分的乳糖、矿物质和水分。滞留物约占原料乳清体积的 1-4%，根据需要可以将滞留物喷雾干燥制成蛋白质含量 35-85%的浓缩乳清蛋白粉。浓缩乳清蛋白粉是采用 中低温工艺喷雾干燥，因此保持了蛋白质的天然形式，具有极好的溶解性能。目前，新西兰是世界上最大 的浓缩乳清蛋白粉生产国，拥有面积达数十平方公里的超滤膜。浓缩乳清蛋白广泛用于食品加工业，比如 火腿、乳蛋糕（custards）、糖果、蟹肉棒、蛋糕、婴儿配方奶粉、运动饮料、配方营养饲料等。
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源自文库
图 2 乳清粉的包装
乳清产品生产实例
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乳清产品生产实例
卡伯特乳品厂的乳清加工案例分析 编译：童梦
把一种通常被认为是副产品的原料加工成具有高附加值的产品，是食品工业中令人激动不已的创举。首先 进行这种尝试的公司能够改善公司经济模式，并在激烈的市场竞争中占据明显优势。
上述这些产品广泛用于食品工业和制药业。
乳清是生产奶酪和干酪素的副产品。大体上说，100L 牛奶可以生产 12kg 奶酪或 3kg 干酪素，约剩余 87L 乳 清。
新西兰每年产生约 4×109L 的乳清。很多年来，新西兰的乳清被当作猪饲料或者废弃物，有时会作为液体肥 料来灌溉农田。大约 1970 年后，新西兰的乳品厂开始利用乳清生产一系列产品，一方面提高牛奶的经济效 益，另一方面降低对环境的影响。将小型乳品厂整合成为大型乳品厂也促进了乳清处理的商业化运行。
一般来说，浓缩乳清蛋白的蛋白质含量仅仅被提高到 35%，然而这依然会产生大量生物需氧量较高的废弃 物。因此，在那些环境保护法规严厉的地区，奶酪制造商会寻求更加有效的处理方式。
美国佛蒙特州的卡伯特乳品厂（Cabot Creamery）就是一个极佳的案例，卡伯特乳品厂是 Agri‐Mark 股份有 限公司的一个部门。卡伯特乳品厂是全世界范围内为数不多的几家具有从乳清里提取乳铁蛋白（lactoferrin） 技术的乳品厂之一。卡伯特乳品厂下属的 Middlebury 工厂从 1997 年就开始从乳清里提取乳铁蛋白，乳铁蛋 白可以作为婴儿配方奶粉及其他功能性食品的配料。最近的研究显示乳铁蛋白还可以作用肉类制品中的天 然抗菌剂。
图 1 研究显示摄入乳清蛋白结合阻力训练可以达到最佳的健身效果
上图显示，当摄入乳清蛋白并配合阻力训练时，身体中蛋白质的增加最多。
获取乳清蛋白 仅仅摄入 20g 的乳清蛋白就能促进人体合成蛋白质。一份能量条（energy bar）中含有 8-25g 乳清蛋白。可能 含有乳清蛋白的食品包括含乳饮料、酸奶、奶粉、能量条或营养条等等。
表 1 牛奶、奶酪乳清与干酪素乳清的成分对比
脱盐乳清粉 脱盐乳清粉的生产设备与奶粉相似。首先，乳清要经过电渗析和/或离子交换，使矿物质含量降低 90%。脱 盐后的乳清被蒸发浓缩到总固体含量 58%，随后迅速冷却，以使尽可能多的乳糖转化成为精细的晶体。冷 却后的乳清浓缩物被喷雾干燥，不过，由于喷雾干燥的过程太快，乳清浓缩物中的乳糖没有足够的时间结 晶，而以吸湿状态被干燥。最终产品里含有 75%的乳糖，因此结晶不足将导致脱盐乳清粉在潮湿条件下变 得发粘。解决办法之一就是先让尽可能多的乳糖以α单水合物形式结晶，这种晶体不吸湿。脱盐乳清粉主要 用于婴儿配方奶粉的生产。
浓缩乳清蛋白（WPC，whey protein concentrate）就是一个典型例子。奶酪制造业每年都会产生大量的乳清， 处理乳清的高昂费用已经使一些奶酪厂被迫倒闭。欧洲的乳品制造商利用乳清生产浓缩乳清蛋白已有许多 年的历史，由于食品工业对乳清产品的需求，美国的乳品制造商，尤其是奶酪制造商也在迅速发展乳清加 工业。
乙醇 可以通过发酵技术将乳清转变成一系列产物，比如乳酸、乙醇以及各种风味物质等等。在新西兰，有三家 工厂利用酵母发酵乳糖生产乙醇。乳糖的来源包括乳清超滤渗透物，以及生产乳白蛋白后剩余的乳清成分。 乙醇要经过蒸馏，浓缩到合适的浓度，便于工业利用。
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乳清概述
乳清蛋白的益处 编译：童梦
不平等的蛋白质 不同来源的蛋白质含有不同比例的氨基酸，氨基酸是蛋白质的结构单元。高品质蛋白质含有人体必需氨基 酸，就是人体只能从食物中获得的氨基酸。摄入高品质氨基酸，例如乳清蛋白，有利于人体健康。
蛋白质的品质 乳清蛋白是一种高品质蛋白，含有所有的人体必需氨基酸，这些氨基酸对人体器官的修复和保持肌肉水平 是必需的。摄入乳清蛋白能够增加人体肌肉蛋白的合成，因为乳清蛋白是天然支链氨基酸，例如亮氨酸， 的最佳来源之一。天然支链氨基酸被证明可以独立的增加肌肉蛋白的合成。
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乳清概述
乳清中的蛋白质，乳清蛋白在高温作用下变性，凝结成细小的颗粒。随后，可以通过离心将这些颗粒与液 相分离，再进行漂洗和干燥。乳白蛋白营养价值极高，主要用于烘焙业。但是，由于乳白蛋白不不可溶的， 因此无法用来凝胶、发泡和粘结。
水解乳清蛋白 水解乳清蛋白（whey protein hydrolysates）是蛋白酶水解浓缩乳清蛋白或乳白蛋白的产物，酶促反应在一定 的温度和 pH 值条件下进行，随后，水解产物经过过滤和喷雾干燥即得到最后的成品。水解乳清蛋白可以用 于特种营养食物，比如通过管道给病人供给的流质食物或特殊膳食增补剂等等。适当水解过的蛋白质失去 了引发人体过敏的能力，因此水解乳清蛋白还可以用于低过敏原婴儿配方奶粉。
大部分浓缩乳清蛋白粉含有 5-7%的乳脂，这些乳脂是奶油分离机无法去除的。因此，最先进的浓缩乳清蛋 白生产工艺在超滤之前采用微滤（滞留分子量大于 200000Da 的微粒）分离乳脂，制得几乎不含乳脂的浓缩 乳清蛋白。这种高品质蛋白质非常适合于配制运动饮料，比如健身者饮用的饮料。
乳白蛋白 乳白蛋白（Lactalbumin）即不可溶的浓缩乳清蛋白。与浓缩乳清蛋白不同，乳白蛋白是采用加热酸凝法凝固
乳清产品市场 1987‐2007 年美国乳清粉制品生产情况……17 1988‐2008 年美国乳糖及乳清渗透物价格走势……18 2000‐2008 年美国市场乳清制品价格走势……19 2003‐2008 年美国浓缩乳清蛋白生产情况……20
新闻与信息……21 附录 I 美国 RELCO 公司乳清处理设备
资料来源：National Dairy Council
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乳清产品生产实例
澳大利亚 Bega 奶酪公司乳清粉生产概况 编译：童梦
Bega 奶酪公司是澳大利亚一家著名的奶酪生产企业，拥有 100 余年的历史。下面介绍一下该公司乳清粉的 生产情况。
（1）在奶酪生产车间，乳清被从凝乳中排出。随后，这些乳清被运输到乳清处理工厂，首先经过净化，将 奶酪碎屑除去，然后通过分离出去乳脂，再进行巴氏杀菌。
乳盐 乳盐（milk mineral）富含天然乳成分中的钙和磷，对骨质疏松症有良好的预防作用。乳清的超滤渗透物在一 定浓度、温度、pH 值条件下，经过一定的时间沉淀，便得到了乳盐，主要成分是磷酸钙。乳盐可以作为天 然钙质增补剂，添加于许多食品中，包括液态奶、酸奶、奶粉、糖果和健康食品。
脱盐乳清渗透物粉 脱盐乳清渗透物粉（demineralised permeate powders）与脱盐乳清粉的制作工艺十分相似，但是原材料是乳清 的超滤渗透物，而不是乳清。喷雾干燥后的脱盐乳清渗透物粉含有 95%的乳糖。
离子交换设备包括两个装满带电荷树脂的罐子，第一个罐子装有阳离子交换树脂，第二个罐子装有阴离子，
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乳清概述
乳清被泵入，依次经过这两个离子交换罐。阳离子交换树脂被磺酸基包裹，磺酸基在 pH 值大于 2 的情况下 带负电，因此磺酸基会结合乳清中的金属离子，并释放出氢离子。阴离子交换树脂被季铵基团包裹，带有 强正电荷，能够结合氯离子、硫酸根离子、磷酸根离子、柠檬酸根离子、硝酸根离子等阴离子，并释放出 氢氧根离子。阳离子交换树脂经过硫酸溶液洗涤后可以再次使用，阳离子交换树脂经过 NaOH 溶液洗涤后 可以再次使用。
尽管如此，牛奶中乳铁蛋白的含量远不足 1%。以生产切达奶酪为例，牛奶重量的 10%被制作成奶酪，还有 1%在分离乳清中奶油时被分离出来，加工成黄油。这样算来，仅 Middlebury 工厂一家每年就要接收 150 万 磅牛奶，除了生产切达奶酪和黄油之外，即使提取出全部的乳铁蛋白，还有 130 多万磅的牛奶成分需要处 理。1999 年，佛蒙特州乳清处理厂倒闭，使得该州的奶酪制造商面临巨大的挑战。卡伯特乳品厂不得不将 乳清运输到肯塔基州进行处理，公司为此支付了高额的运费。
电渗析利用电极间的若干层渗析膜来减少乳清中的矿物质，乳清被注入两层渗析膜之间形成的腔，而腔之 间注入水。在电压的作用下，乳清中的阳离子穿过渗析膜向阴极移动，而阴离子则穿过渗析膜向阳极移动。 相邻的渗析膜分别带有正负电荷，带有正电荷的渗析膜只允许阴离子通过，反之亦然，这样从渗析膜腔流 出的离子就不会再次进入渗析膜腔。
（4）浓缩乳清在结晶槽中放置 12 小时，使其中的乳糖结晶。接下来，乳清被泵入 Niro 喷雾干燥器（Niro Spray Dryer），制得水分含量 2%的脱盐乳清粉（Demineralized Whey Powder）。最后的成品被装入 25kg 或 1 吨规格 的袋子。
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©2008 中国奶业协会信息网 网址：www.dac.org.cn 编辑/排版：童梦 撰稿/翻译：童梦 Email：bean476@yahoo.com.cn
乳清概述
乳清产品概述 原作者：Dr. R H Archer 编译：童梦
·生产奶酪或干酪素（酪蛋白）时剩余的乳成分，含有 96%水分，但是含有一些优质蛋白质，大量乳糖和 各种矿物质。 ·多年前，乳清被直接排放，由于造成污染，如今，乳清被制成多种乳制品。 ·脱盐乳清粉（demineralised whey powder）：除去溶解的矿物质及水分。 ·浓缩乳清蛋白（whey protein concentrate）：超滤技术浓缩乳清中蛋白质，然后干燥制得可溶性粉末。 ·水解乳清蛋白（whey protein hydrolysates）：利用蛋白酶水解浓缩的乳清蛋白，再干燥成粉末。 ·乳盐（milk mineral）：富含钙，从乳清中提取，然后干燥。 ·乳糖（lactose）：从乳清渗透物中，采用结晶技术提取。
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乳清概述
如何识别乳清蛋白 仔细阅读产品的配料表，如果上面注明含有浓缩乳清蛋白（whey protein concentrate）、分离乳清蛋白（whey protein isolate）或水解乳清蛋白（hydrolyzed whey protein），那么都意味着这种食物含有乳清蛋白。
世界奶业交流
2008.8 No.2
乳清产品专题
编辑：童梦 ©2008 中国奶业协会信息网
目录
概述 乳清产品概述……1 乳清蛋白的益处……4
乳清产品生产实例 澳大利亚 Bega 奶酪公司乳清粉生产概况……6 卡伯特乳品厂的乳清加工案例分析……8 变废为宝——Joseph Heler 公司的乳清利用……13