膜分离技术在乳品中的应用

脱脂牛奶是把正常牛奶的脂肪去掉一部分，使脂肪含量降到 0.5%以下，还不到普通牛奶脂肪量的1/7。这里的脱脂牛奶指的是全脱脂牛奶，是相对于全脂奶而言的，介于两者之间的还有低脂牛奶。这种牛奶的产生满足了现代人追求"高蛋白，低脂肪"的营养需求。脱脂牛奶的产生，缘于人们对膳食健康的特殊需求。无论是患有心血管疾病的人、中老年人，还是想瘦身的女性，都将其视为既保证营养又能有效控制脂肪摄入的“理想食品”。目前，我国乳与乳制品的生产品种有巴氏杀菌乳、灭菌乳、酸乳、乳饮料、乳粉、炼乳、干酪、冰激凌，还有奶油、乳清粉、乳糖、干酪素等，但生产量很少。巴氏杀菌在牛乳生产过程中主要是减少微生物和可能出现在原乳中的致病菌在人体健康造成的危害。但巴氏杀菌不可能杀死所有的细菌，它可能将细菌的数量降低到对人体不会造成危害的水平。

所谓过滤，通常是指让液体通过多孔介质，同时分离掉其中所含固体物质的一种单元操作。膜过滤技术，是在无相变的情况下，依靠一定的操作压力（一般为 0.1-0.7MPa） 和表面流速，在半透膜的表面进行大分子物质或固相颗粒与小分子物质或液体的物理性分离，从而达到料液分离目的。直径较大的粒子微生物等，在过滤过程中被截留。因此该技术具有澄清、无菌、能连续作业、无需添加助滤剂、产品不受污染等优点。生产中得到的滤液光亮度好，色泽纯正，保持了鲜乳中原有的色、香、味物质，感官指标较好。膜微滤技术可以代替巴氏杀菌和化学防腐剂，有效地截留乳品中的细菌、酵母菌和霉菌等，而使乳品中的有效成分透过，具有冷杀菌优势。新鲜牛乳脱脂，脱脂乳经过微滤膜过滤，Zui后将经过过滤除菌的脱脂乳在 80℃/6s 消毒，使乳中的酶失去活性，避免在储存时分解蛋白质而引起牛乳变质，采用该工艺加工的牛乳在常温下可以保鲜，而且味道与消毒鲜奶相同。

这种将膜技术与其他技术相结合的复合灭菌系统降低了对牛乳的热处理强度，在保证了灭菌效果的同时，还可以保持鲜奶原有的风味和避免蛋白质的热变性，有效地提高了产品的质量和货架期；在国际上乳业发达地区，将微滤膜过滤技术和巴氏消毒或高温杀菌结合生产 ESL 牛乳的过程已实现工业化，因此膜微滤技术在乳品工业中的应用具有重要意义。

在乳品生产中，传统的浓缩工艺是采用蒸发浓缩技术，如三效（四效）蒸发器、离心蒸发器等，采用此法虽具有蒸发效率高的优点，但在高温条件下，产品的香味物质损失较大，滋味和色泽有劣变，有效及营养成分也有损失，难以保持乳品原有的风味和口感，生产周期较长，能耗较高。采用膜浓缩技术进行浓缩，由于在常温状态下，无相变，能耗低，设备简单易操作，无须配套热源和抽真空系统，占地面积小，可有效避免高温浓缩的缺点， Zui大限度地保持了乳品中的分子活性及原有香醇、滑润口感。

牛乳经脱脂、除菌过滤后，进入工艺循环罐中，通过泵的输送至系统中，同时开启膜设备的循环泵，以保持一定的操作压力及流速，进行浓缩过滤。牛乳在压力的作用下，其中无效成分的水溶液透过膜而被收集至清液罐；没透过膜的牛乳被浓缩后进入循环罐，料液不断得到浓缩。当浓缩到设定指标后停机，将浓缩液转入浓缩液罐进入下一道工序。

工艺特点

乳品分级加工工艺路线的特点主要体现在：利用微滤和超滤的集成技术实现对乳品的除菌和净化，为后工序创造较好的工作环境，从而达到较高的浓缩效果，Zui大限度地保持了乳品中原有的色香味品质。

一级微滤除菌脱脂过滤阶段：即有效去除乳品中的细菌、酵母菌和霉菌等；

二级超滤酪蛋白分离阶段：即酪蛋白与乳清蛋白的分离；

三级超滤乳清蛋白分离阶段：即乳清蛋白与乳糖的分离；

四级纳滤浓缩与脱盐阶段：即乳糖纯化，脱盐；

五级反渗透浓缩和水排放阶段：脱盐水浓缩，废水排放。

总结

实践证明，脱脂原料乳经过滤后，能很好的起到去除细菌的效果，细菌的截流比(浓缩液细菌数/滤出液细菌数)≥5.2x104，即细菌的去除效率大于 99%。对截留液与滤出液中 的主要成分进行比较，膜对脂肪成分的截留比Zui高。从滤出液中脂肪的平均量和起始脱脂 乳脂肪几乎相等，蛋白质也是如此，对乳糖没有任何影响。

膜分离工艺过程即使在低温下也能使乳品目标产物达到预期的目的。鲜奶及牛初乳的 分离、浓缩、脱脂乳的分级处理，设备（UF、NF、RO)运行的有效生产时间得以掌控，运行较为稳定，大大降低了能耗及奶制品口感的损失。