膜分離技術(shù)在乳品中的應(yīng)用

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1、膜分離技術(shù)在乳品中的應(yīng)用一、膜分離技術(shù)概述近年來膜分離技術(shù)發(fā)展迅速，已廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。特別是在乳制品的加工中，其在濃縮、分離除菌等方面顯示出傳統(tǒng)工藝無法比擬的優(yōu)勢，尤其是其廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益以及環(huán)保節(jié)能的特性，必將成為二十一世紀(jì)的高新技術(shù)之一。膜分離技術(shù)是應(yīng)用天然或人工合成的高分子膜，以界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組份或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級、提純和濃縮的方法。按分離原理進(jìn)行分類（如下圖所示）：膜的種類膜的功能分離驅(qū)動力透過物質(zhì)被截留物質(zhì)微濾多孔膜、溶液的微濾、脫微粒子壓力差水、溶液、

2、溶解物懸浮物、細(xì)菌類、微粒子超濾脫除溶液中的膠體、各類大分子壓力差溶劑、離子和小分子蛋白質(zhì)、各類酶、細(xì)菌、病毒、乳膠、微粒子反滲透和納濾脫除溶液中的鹽類及低分子物壓力差水、溶劑無機(jī)鹽、糖類、氨基酸、BOD、COD等透析脫除溶液中的鹽類及低分子物濃度差離子低分子物、酸、堿無機(jī)鹽、尿素、尿酸、糖類、氨基酸電滲析脫除溶液中的離子電位差離子無機(jī)鹽、有機(jī)離子滲透汽化溶液中的低分子及溶劑間的分離壓力差濃度差蒸汽液體、無機(jī)鹽、乙醇溶液氣體分離氣體、氣體與蒸汽分離濃度差易透過氣體不易透過氣體備注：BOD：生物需氧量或生化耗

3、氧量，表示水中有機(jī)物等需氧污染物質(zhì)含量的一個綜合指標(biāo)，說明水中有機(jī)物由于微生物的生化作用進(jìn)行氧化分解，使之無機(jī)化或氣體化時所消耗水中溶解氧的總數(shù)量。COD：是在一定的條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量，表示的是水中還原性物質(zhì)多少的一個指標(biāo)。目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的膜按形態(tài)又可分為固膜、液膜和氣膜三類，其中大規(guī)模應(yīng)用的為固膜，液膜也有規(guī)模性的試用，而氣膜尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。乳制品中也是以固膜應(yīng)用為主，其中固膜以高分子合成膜為主，其材料主要有醋酸纖維素類、硝酸纖維素類、聚酰胺類、聚砜類、聚酯類及

4、含氮雜環(huán)高聚物類等，它們都是有機(jī)膜，是以有機(jī)材料作為基礎(chǔ)加工合成的。目前還有一種無機(jī)膜，其雖然發(fā)展較有機(jī)膜晚，但是后期發(fā)展迅速，前景十分廣闊。無機(jī)膜按材質(zhì)分主要有金屬膜和陶瓷膜兩大類，與有機(jī)高聚物膜相比，無機(jī)膜有許多優(yōu)點(diǎn)：1、熱穩(wěn)定性好，適用于高溫高壓體系2、化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿，pH適用范圍寬3、抗微生物能力強(qiáng)，與一般微生物不發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)4、無機(jī)膜組件機(jī)械強(qiáng)度大，不易脫落、破裂。5、清潔狀態(tài)好，本身無毒，易清洗。6、無機(jī)膜的孔分布窄，分離性能好。但其也有一定缺點(diǎn)，那就是沒有彈性，比較脆；不易加工；可用

5、于制造無機(jī)膜的材料比較稀少；成本比較高昂；強(qiáng)堿條件下容易受到污染和侵蝕。但是隨著近幾年的迅速發(fā)展，這些劣勢越來越小。一、膜分離技術(shù)在乳品中的應(yīng)用（1）、乳品的微濾除菌膜分離技術(shù)通過微孔對細(xì)菌及孢子的截留來實(shí)現(xiàn)乳品除菌，具有冷殺菌優(yōu)勢。微濾除菌效果明顯，延長了貯存期，簡化了貯藏條件，降低了貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用，同時還保持了乳中原有的理化平衡，尤其是營養(yǎng)和風(fēng)味賦予產(chǎn)品更好的口感。其中陶瓷膜微濾菌的咋就能截留率99.94﹪，芽孢截留率99.86﹪，體細(xì)胞除去率達(dá)99﹪以上，除菌效果非常好，有著熱殺菌無法相比的優(yōu)勢。（2

6、）、乳的標(biāo)準(zhǔn)化由于奶牛的品種、喂養(yǎng)環(huán)境和季節(jié)條件等的不同造成牛乳質(zhì)量不一，為了生產(chǎn)的便利，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，必須對原乳進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。目前一般就是對乳中的脂肪和蛋白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，乳脂肪的標(biāo)準(zhǔn)化很早就就利用離心的原理解決了，而乳中蛋白的標(biāo)準(zhǔn)化還是在出現(xiàn)膜技術(shù)以后變得方便可行的。我們一般采用超濾和微濾配合對乳蛋白進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，它既不影響蛋白質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，也不影響牛乳的結(jié)構(gòu)和成分。有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)脫脂乳通過微濾經(jīng)過6倍濃縮，在保留液中乳蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可從原來的3.75﹪升高至20﹪，其他成分如乳糖和鹽類則保持原來的5﹪和

7、1.25﹪不變，而水分則由原來的90降至73.35﹪。（3）、牛乳濃縮利用膜技術(shù)對牛乳濃縮，可更好的保持牛乳中的營養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)。目前已廣泛的應(yīng)用于乳品生產(chǎn)當(dāng)中。傳統(tǒng)的乳粉生產(chǎn)首先利用加熱揮發(fā)除去大部分水分，然后再利用噴霧干燥，制得乳粉。而引入膜分離技術(shù)，改用超濾除去乳中的水份，而后再經(jīng)濃縮后進(jìn)行噴霧干燥。相比之下，無論是在設(shè)備投資還是運(yùn)行費(fèi)用上來講，后一種都很有優(yōu)勢。（4）、乳蛋白的分離提純應(yīng)用膜分離技術(shù)對乳蛋白進(jìn)行分離和提純，效果非常好。各種乳蛋白具有不同的功能特性和用途，應(yīng)用膜分離技術(shù)從脫脂的乳清蛋白濃

8、縮物中可以制備純的β-乳球蛋白和β-乳白蛋白。在低pH適度熱處理（55℃，30min）的條件下，β-乳白蛋白會可逆的聚合并與除β-乳球蛋白之外的大部分其他乳清蛋白結(jié)合，從而可以用微濾或離心的方法分理出乳球蛋白。此β-乳球蛋白可利用超濾結(jié)合電滲析進(jìn)一步提純。（5）乳清脫鹽脫鹽是指通過超級滲析濾膜將物料中的鹽分脫去的過程，生產(chǎn)乳酪所產(chǎn)生的咸乳清含鹽量極高，很難和甜乳清同樣進(jìn)行處理，必須先脫鹽后才能回收、蒸發(fā)和干燥。下