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膜技術在乳品工業中的應用

文字:[大][中][小] 2015-11-21    瀏覽次數:1962    

1、牛奶濃縮

脫脂奶粉的生產現在使用蒸發法。在生產冰淇淋,雪糕、酸奶等時,為調整固形物濃度,常添加脫脂奶粉。但在脫脂奶粉的生產過程中,蛋白質的變質是不可避免的。近年來,隨著消費者對奶制品質量、味覺要求的提高,生產廠家開始追求無蛋白質變質的牛奶濃縮法。膜分離的特征就是在低溫下操作,無相變,因而可在不使蛋白質變質的條件下實現牛奶濃縮。此外,牛奶極易腐敗,對處理過程的衛生要求很高,如必須設有加熱殺菌,設備易于清洗,極力減少設備中料液的殘留死角等等。日東電工開發的HG系列反滲透膜(商品名: Thermoplus)具有90℃熱殺菌時的耐熱性能、專用的膜壓力容器可使膜組件內不殘留料液,從而已經成功地用于牛奶濃縮生產中。

除原奶濃縮外,反滲透膜還用于相關的奶制品工業,如脫脂奶濃縮,乳清預備濃縮,稀薄奶回收,還原奶精制等工藝。



2、乳品行業

膜技術在乳品工業中有著廣泛的應用,具有簡化生產工藝,降低能耗,減少廢水污染,提高乳品綜合利用率等優勢。目前膜技術在乳品工業中的應用主要有:乳漿的濃縮,牛奶的濃縮,鮮奶酪生產,牛奶的標準化,蛋白質分餾,鹽水的過濾,乳清的脫鹽,乳制品的除菌等。在此應用領域中,美國KOCH濾膜擁有全球60%以上的市場占有率。

3、牛乳濃縮設備:

利用膜技術對食品組分進行濃縮與提純,能夠保留食品原有的風味物質,目前已廣泛應用于脫脂乳的濃縮上。利用納濾膜濃縮的牛乳可以制成高級冰淇淋,在一般的濃縮乳中,由于存于其中的鹽類也被濃縮,所制成的冰淇淋口感不佳。而經納濾膜濃縮的牛乳中鹽類減少,使制成的冰淇淋口感嫩滑,同時因為沒有被加熱,制品的奶味格外濃郁。

在奶酪生產中超濾濃縮已得到廣泛應用,采用不同的濃縮比對生產奶酪的原料乳進行濃縮,提高了原料乳的濃度,可節省發酵劑和凝乳酶的用量,減少后續工序中產生的乳清,從而減少了酪蛋白和乳清的損失,提高了奶酪的產率。

4、大豆乳清廢水

大豆分離蛋白(SPI) 經酸沉后產生的乳清廢水,通過絮凝離心處理,可以去除乳清中65 %左右的脂肪、90 %左右的懸浮固體。在絮凝離心處理后的乳清廢水進入MF 膜裝置,在蛋白質損失只有10 %左右的情況下,脂肪去除率高達90 %以上,懸浮固體可被全部去除。

4.1  回收蛋白、低聚糖

(1) UF/ (NF) RO 組合膜法。根據回收廢水的成分及回用水的要求,如圖1 所示[15 ] ,在合適的膜過程,可以回收到不同的高價值產品,如可溶性蛋白、低聚糖和純水。由于乳清蛋白分子量為2 000~20 000u、大豆低聚糖分子量為300~700 u ,因此采用UF 膜和NF 膜技術,可以將這2 種物質分離。研究表明,用UF 膜可回收乳清廢水中幾乎所有的蛋白質; 用NF 膜濃縮UF 透過液,對大豆低聚糖中功能性成分水蘇糖和棉子糖的回收率超過90 %。UF 濃縮液經雙效蒸發濃縮和噴霧干燥即可得到成品乳清蛋白粉。大豆乳清廢水經過粗過濾、脫色除鹽后,用PS的UF膜去除廢水中的雜蛋白,再用NF 或RO 濃縮提取低聚糖。結果表明,UF 有效地脫除了乳清廢水中的蛋白;選用的NF 膜和RO 膜都能把乳清液中的低聚糖100 %回收,低聚糖的濃度從起始的1 %提高到12 %。

用卷式PS 的UF 膜、卷式聚酰胺( PA) 復合的RO 膜處理大豆蛋白廢水的研究表明, UF 膜對乳清廢水中蛋白回收率為90 %~99 % ,RO 膜濃縮回收廢水中低聚糖 。將大豆加工廢水進行調pH 值、離心、預過濾、微濾和調溫等預處理;然后將預處理后的大豆加工廢水在一定壓力下通過UF 膜系統,以提取大豆乳清蛋白;再將UF 膜透過液送入NF 膜系統,以提取大豆低聚糖并將其進行脫色處理;最后對NF膜透過液進行后處理以得到可回用于生產的水或符合排放標準的水 。

(2) ED/ UF/ RO 組合膜法。大豆加工廢水先用板框過濾機初濾,濾液泵入UF 膜裝置,脫除蛋白等雜質后,得到干物質約3 %濃度的濃縮液,然后泵入RO 膜裝置濃縮成含干物質約15 %的濃糖漿,再經ED 脫鹽、減壓濃縮成含干物質約50 %的漿狀低聚糖產品,最后經噴霧干燥得到低聚糖粉[19 ] 。為了減少乳清廢水中無機鹽對NF 特別是RO過程的影響,經預處理的乳清廢水先進行ED 法除鹽,然后UF 法提取可溶性蛋白,RO 法濃縮低聚糖。

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