乳品加工业三大显著进展

无论是全新的产品还是可以减少损耗并提高纯度的系统，产品创新和工艺进步在北美的乳制品行业中都很活跃。

其中一个典型的例子就是安大略省最大的乳品合作社Gay Lea Foods，研发科学家在去年进行了大量的开发工作后，最终引入了三款杰出的产品：脱水奶酪，茅屋乳酪和椰子鲜奶油。

在乳制品品牌Ivanhoe旗下销售的一款名为“Nothing But Cheese”的产品，符合清洁标签和健康的零食口味。虽然通过近100%脱水得到货架稳定的奶酪是一种概念，但大多数消费者表示难以理解。因此，商家通过在店内提供大量小样的方式为消费者提供接触这类产品的机会。尽管消费者的接受度尚未完全跟上，但Nothing But Cheese仍然通过便利店和其他卖场进行销售，找到了自己的立足点。

蒙特里杰克奶酪和切达奶酪这两个品种在安大略省马多克市的合作工厂生产。今年夏天这里投入了EnWave公司100千瓦真空微波脱水系统。总部位于安大略省密西沙加市的合作研发副总裁Milena Corredig表示，在向市场推出之前，从台式设备到工业化生产经历了为期一年的开发过程。“这项技术非常新，”她指出，“当这是一个全新的过程时，需要很多人投入大量的精力来开发一个商业产品。”

在选中蒙特里杰克奶酪和切达奶酪之前，公司测试了多种奶酪以确定新工艺对颜色，质地和口味的影响。根据奶酪类型，去除总重量的35~50%（对于每千瓦额定值，机器每小时除去1公斤水。）与冷冻干燥相比，新工艺的半连续过程更简单，生产周期显著缩短，能耗也更低。

Gay Lea公司的Nordica Smooth茅屋奶酪正在申请专利。“这款产品经历了配方和工艺变更。”Corredig说道，通过设备改造和添加成分，将蛋白质水平提高到每份10克的水平。

货架稳定的Nothing But Cheese将乳制品推向健康零食类别。图：Gay Lea Foods

那些不喜欢白干酪以及被希腊酸奶所吸引的消费者都是Nordica Smooth的目标消费者。“cottage cheese是一款老式的产品，它所吸引的是那些喜欢凝乳，喜欢调味料的人。” Gay Lea公司觉察到。这些凝乳非常脆弱，生产商需要竭尽全力保持它们的完整性。Nordica Smooth不存在凝乳，在某些情况下，也没有脂肪。Gay Lea公司希望他们的价值主张可以吸引的用户是那些喜欢希腊酸奶营养价值，但又不想要脂肪的消费群体。

该公司完成的第三项创新是椰子鲜奶油，这款产品适合那些喜欢生奶油概念但可以接受不含乳脂产品的消费者。椰子油脂在室温下是固体，这样可以排除稳定剂的使用，但与传统生奶油相比，它的原料完全不同。椰子鲜奶油不含乳制品、麸质、胆固醇和乳糖。

无化学分离

酸性乳清在乳制品分离工艺中一直扮演着“问题儿童”的角色，因为它是希腊酸奶生产过程中的副产品，无可避免。低蛋白质含量是其问题的一部分，但是如果要回收具有商业价值的成分，酸性乳清也会提出过滤挑战。通过涂覆和收紧膜孔，不仅会延长处理时间，还会需要额外的维护。

离子交换和电渗析通常用于去除矿物质，同时分理出所需的成分。但Trish Choudhary却发现了这两种工艺的不足之处——前者在首道工序中使用了化学品，而后者则存在纯度水平不太理想的问题。

作为生物制药行业的研究科学家，Choudhary也有着自己的个人考量——她3岁的女儿患有严重的贫血症，不得不避免铁含量丰富的食物。乳清粉和高蛋白减肥饮料可以提供她所需的蛋白质，但它们却也含有高糖。其生产方法通常是传统的离子交换。“我觉得我能为婴幼儿配方奶粉和其他高纯度产品找到更好的解决方案。”E-Sep Technologies公司首席执行官Choudhary说，“四年后的今天，我准备好了。”

“Here”是专为乳制品行业设计的无化学分离技术。Cottage cheese，奶粉浓缩物和乳清加工中留下的渗透物的商业价值有限，主要是因为盐和其他矿物质的残留。另一方面，高纯度乳糖、乳酸和其他组分的需求量很大，每磅的价格要高出10~20倍。

Choudhary组建了一支包括电气、机械和软件工程师在内的研发团队，开发了一种电气分离工艺，该工艺结合了离子交换和电渗析的最佳特性，并且没有化学品的缺点。

E-Sep将六个单元捆绑到每个模块中，该模块通常位于超滤或反渗透设备的下游。 根据所需的纯度水平，模块每小时大概能够连续处理200加仑。随着体积要求的增加，通过添加额外的模块即可实现。酸乳清的pH值约为4，无论原料流的酸度如何，渗透物在pH值达到5.5~5.8 时渗出。

每个单元都有自己的压印电路板来调节电压和电流，变压器能够将电压瞬时从0伏升至600伏。Choudhary说：“每个单元都具备独立控制并协同工作的能力。”

基于传感器反馈，模块的软件指定四个用于分离的单元，其中两个用水冲洗再生。每个装置上连接一个小型泵和油罐，在停机期间执行CIP。“目的保持薄膜的洁净。”她补充说，“每年更换膜的成本只占传统方式的一小部分。”

Choudhary表示，计划在2018年开设新工厂的三家乳制品公司正在进行试验，其中几家正在就2017年年初试运行的试点研究进行谈判。“我们并不打算加工每一加仑的渗透液。牛奶场的废液让我看到了为医药用途提供高纯度乳糖，为生物塑料提供乳酸的机会。而如果不是为了女儿，我根本不会关注乳制品行业。”她反映道。

更高效的清管流程

当开发人员无法提供完整的解决方案时，技术进步会受到影响。英国布里斯托尔大学开发的ice pigging技术，就是这样的一个例子。

Suez Advanced Solutions是一家位于伦敦的专门从事市政供水系统的公司。七年前，它授权于布里斯托尔Bristol的知识产权，并用机械系统对其进行补充，提供整体解决方案。从那时起，这项技术已经清除了长达5英里的水线中的石灰和其他沉积物。

直到最近，当Suez获得将ice pigging应用于其他行业的权利时，这项工艺的应用领域菜得到拓展。据该公司业务部门总监Matthew Stephenson说，ice pigging在一家英国冰淇淋工厂的应用是该技术第一次应用于非市政供水领域。Suez 正在与全球乳品生产商积极磋商，他们中的一些曾考虑应用该技术，但由于当时英国布里斯托尔大学无法提供工程解决方案，计划便搁置了。

“我们使用的冰是一种可泵送的泥浆，有点像饮料思乐冰（Slurpee）那种碎冰。”Stephenson说，“它会绕着管道流动，达到管线清洁工艺无法企及的效果。”通常使用盐作为添加剂，而这个例子中则是在乳制品中添加乳糖，达到降低冷冻温度，防止浆液凝固的效果。

奶制品通常使用工艺用水来清洗酸奶和其他产品在生产运行之间的灌装线，但当产品和水混合时就会造成浪费。他表示，而通过ice pigging工艺，回收率则通常能达到80%。

他补充道，制冰机的尺寸约为6×10英尺，并且“多数是即插即用的”，每年进行一次维护以检查R404A制冷剂或类似冷却剂的装料量。推压通常比工作压力高1~2bar（即14~29 psi）。 关键是冰在生产线上呈现的半固态，Stephenson说“这正是ice pigging工艺神奇的部分，其余的交给工程与机械就可以了。”

无论是有助于改善工艺还是创造出新型乳制品，工艺改善都还有很长的路要走。