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膜技术在乳品工业中的应用

发布时间:2019-06-24 浏览次数:

1、牛奶浓缩

脱脂奶粉的生产现在使用蒸发法。在生产冰淇淋,雪糕、酸奶等时,为调整固形物浓度,常添加脱脂奶粉。但在脱脂奶粉的生产过程中,蛋白质的变质是不可避免的。近年来,随着消费者对奶制品质量、味觉要求的提高,生产厂家开始追求无蛋白质变质的牛奶浓缩法。膜分离的特征就是在低温下操作,无相变,因而可在不使蛋白质变质的条件下实现牛奶浓缩。此外,牛奶极易腐败,对处理过程的卫生要求很高,如必须设有加热杀菌,设备易于清洗,极力减少设备中料液的残留死角等等。日东电工开发的HG系列反渗透膜(商品名: Thermoplus)具有90℃热杀菌时的耐热性能、专用的膜压力容器可使膜组件内不残留料液,从而已经成功地用于牛奶浓缩生产中。

除原奶浓缩外,反渗透膜还用于相关的奶制品工业,如脱脂奶浓缩,乳清预备浓缩,稀薄奶回收,还原奶精制等工艺。

 

 

2、乳品行业

膜技术在乳品工业中有着广泛的应用,具有简化生产工艺,降低能耗,减少废水污染,提高乳品综合利用率等优势。目前膜技术在乳品工业中的应用主要有:乳浆的浓缩,牛奶的浓缩,鲜奶酪生产,牛奶的标准化,蛋白质分馏,盐水的过滤,乳清的脱盐,乳制品的除菌等。在此应用领域中,美国KOCH滤膜拥有全球60%以上的市场占有率。

3、牛乳浓缩设备:

利用膜技术对食品组分进行浓缩与提纯,能够保留食品原有的风味物质,目前已广泛应用于脱脂乳的浓缩上。利用纳滤膜浓缩的牛乳可以制成高级冰淇淋,在一般的浓缩乳中,由于存于其中的盐类也被浓缩,所制成的冰淇淋口感不佳。而经纳滤膜浓缩的牛乳中盐类减少,使制成的冰淇淋口感嫩滑,同时因为没有被加热,制品的奶味格外浓郁。

在奶酪生产中超滤浓缩已得到广泛应用,采用不同的浓缩比对生产奶酪的原料乳进行浓缩,提高了原料乳的浓度,可节省发酵剂和凝乳酶的用量,减少后续工序中产生的乳清,从而减少了酪蛋白和乳清的损失,提高了奶酪的产率。

4、大豆乳清废水

大豆分离蛋白(SPI) 经酸沉后产生的乳清废水,通过絮凝离心处理,可以去除乳清中65 %左右的脂肪、90 %左右的悬浮固体。在絮凝离心处理后的乳清废水进入MF 膜装置,在蛋白质损失只有10 %左右的情况下,脂肪去除率高达90 %以上,悬浮固体可被全部去除。

4.1  回收蛋白、低聚糖

(1) UF/ (NF) RO 组合膜法。根据回收废水的成分及回用水的要求,如图1 所示[15 ] ,在合适的膜过程,可以回收到不同的高价值产品,如可溶性蛋白、低聚糖和纯水。由于乳清蛋白分子量为2 000~20 000u、大豆低聚糖分子量为300~700 u ,因此采用UF 膜和NF 膜技术,可以将这2 种物质分离。研究表明,用UF 膜可回收乳清废水中几乎所有的蛋白质; 用NF 膜浓缩UF 透过液,对大豆低聚糖中功能性成分水苏糖和棉子糖的回收率超过90 %。UF 浓缩液经双效蒸发浓缩和喷雾干燥即可得到成品乳清蛋白粉。大豆乳清废水经过粗过滤、脱色除盐后,用PS的UF膜去除废水中的杂蛋白,再用NF 或RO 浓缩提取低聚糖。结果表明,UF 有效地脱除了乳清废水中的蛋白;选用的NF 膜和RO 膜都能把乳清液中的低聚糖100 %回收,低聚糖的浓度从起始的1 %提高到12 %。

用卷式PS 的UF 膜、卷式聚酰胺( PA) 复合的RO 膜处理大豆蛋白废水的研究表明, UF 膜对乳清废水中蛋白回收率为90 %~99 % ,RO 膜浓缩回收废水中低聚糖 。将大豆加工废水进行调pH 值、离心、预过滤、微滤和调温等预处理;然后将预处理后的大豆加工废水在一定压力下通过UF 膜系统,以提取大豆乳清蛋白;再将UF 膜透过液送入NF 膜系统,以提取大豆低聚糖并将其进行脱色处理;最后对NF膜透过液进行后处理以得到可回用于生产的水或符合排放标准的水 。

(2) ED/ UF/ RO 组合膜法。大豆加工废水先用板框过滤机初滤,滤液泵入UF 膜装置,脱除蛋白等杂质后,得到干物质约3 %浓度的浓缩液,然后泵入RO 膜装置浓缩成含干物质约15 %的浓糖浆,再经ED 脱盐、减压浓缩成含干物质约50 %的浆状低聚糖产品,最后经喷雾干燥得到低聚糖粉[19 ] 。为了减少乳清废水中无机盐对NF 特别是RO过程的影响,经预处理的乳清废水****行ED 法除盐,然后UF 法提取可溶性蛋白,RO 法浓缩低聚糖。