膜分离技术在乳品中的应用

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1、膜分离技术在乳品中的应用一、膜分离技术概述近年来膜分离技术发展迅速，已广泛的应用于各行各业。特别是在乳制品的加工中，其在浓缩、分离除菌等方面显示出传统工艺无法比拟的优势，尤其是其广泛的经济效益和社会效益以及环保节能的特性，必将成为二十一世纪的高新技术之一。膜分离技术是应用天然或人工合成的高分子膜，以界能量或化学位差为推动力，对双组份或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。按分离原理进行分类（如下图所示）：膜的种类膜的功能分离驱动力透过物质被截留物质微滤多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶液、

2、溶解物悬浮物、细菌类、微粒子超滤脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子反渗透和纳滤脱除溶液中的盐类及低分子物压力差水、溶剂无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD等透析脱除溶液中的盐类及低分子物浓度差离子低分子物、酸、碱无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机盐、有机离子渗透汽化溶液中的低分子及溶剂间的分离压力差浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过气体备注：BOD：生物需氧量或生化耗

3、氧量，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标，说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。COD：是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，表示的是水中还原性物质多少的一个指标。目前工业上广泛应用的膜按形态又可分为固膜、液膜和气膜三类，其中大规模应用的为固膜，液膜也有规模性的试用，而气膜尚处于实验研究阶段。乳制品中也是以固膜应用为主，其中固膜以高分子合成膜为主，其材料主要有醋酸纤维素类、硝酸纤维素类、聚酰胺类、聚砜类、聚酯类及

4、含氮杂环高聚物类等，它们都是有机膜，是以有机材料作为基础加工合成的。目前还有一种无机膜，其虽然发展较有机膜晚，但是后期发展迅速，前景十分广阔。无机膜按材质分主要有金属膜和陶瓷膜两大类，与有机高聚物膜相比，无机膜有许多优点：1、热稳定性好，适用于高温高压体系2、化学稳定性好，耐酸碱，pH适用范围宽3、抗微生物能力强，与一般微生物不发生生物化学反应4、无机膜组件机械强度大，不易脱落、破裂。5、清洁状态好，本身无毒，易清洗。6、无机膜的孔分布窄，分离性能好。但其也有一定缺点，那就是没有弹性，比较脆；不易加工；可用

5、于制造无机膜的材料比较稀少；成本比较高昂；强碱条件下容易受到污染和侵蚀。但是随着近几年的迅速发展，这些劣势越来越小。一、膜分离技术在乳品中的应用（1）、乳品的微滤除菌膜分离技术通过微孔对细菌及孢子的截留来实现乳品除菌，具有冷杀菌优势。微滤除菌效果明显，延长了贮存期，简化了贮藏条件，降低了贮藏和运输费用，同时还保持了乳中原有的理化平衡，尤其是营养和风味赋予产品更好的口感。其中陶瓷膜微滤菌的咋就能截留率99.94﹪，芽孢截留率99.86﹪，体细胞除去率达99﹪以上，除菌效果非常好，有着热杀菌无法相比的优势。（2

6、）、乳的标准化由于奶牛的品种、喂养环境和季节条件等的不同造成牛乳质量不一，为了生产的便利，产品质量的稳定，必须对原乳进行标准化。目前一般就是对乳中的脂肪和蛋白质进行标准化，乳脂肪的标准化很早就就利用离心的原理解决了，而乳中蛋白的标准化还是在出现膜技术以后变得方便可行的。我们一般采用超滤和微滤配合对乳蛋白进行标准化，它既不影响蛋白质的性质和结构，也不影响牛乳的结构和成分。有数据表明，当脱脂乳通过微滤经过6倍浓缩，在保留液中乳蛋白的质量分数可从原来的3.75﹪升高至20﹪，其他成分如乳糖和盐类则保持原来的5﹪和

7、1.25﹪不变，而水分则由原来的90降至73.35﹪。（3）、牛乳浓缩利用膜技术对牛乳浓缩，可更好的保持牛乳中的营养和风味物质。目前已广泛的应用于乳品生产当中。传统的乳粉生产首先利用加热挥发除去大部分水分，然后再利用喷雾干燥，制得乳粉。而引入膜分离技术，改用超滤除去乳中的水份，而后再经浓缩后进行喷雾干燥。相比之下，无论是在设备投资还是运行费用上来讲，后一种都很有优势。（4）、乳蛋白的分离提纯应用膜分离技术对乳蛋白进行分离和提纯，效果非常好。各种乳蛋白具有不同的功能特性和用途，应用膜分离技术从脱脂的乳清蛋白浓

8、缩物中可以制备纯的β-乳球蛋白和β-乳白蛋白。在低pH适度热处理（55℃，30min）的条件下，β-乳白蛋白会可逆的聚合并与除β-乳球蛋白之外的大部分其他乳清蛋白结合，从而可以用微滤或离心的方法分理出乳球蛋白。此β-乳球蛋白可利用超滤结合电渗析进一步提纯。（5）乳清脱盐脱盐是指通过超级渗析滤膜将物料中的盐分脱去的过程，生产乳酪所产生的咸乳清含盐量极高，很难和甜乳清同样进行处理，必须先脱盐后才能回收、蒸发和干燥。下