试论膜技术乳品工业中的应用

　　摘要：本文对膜分离技术的分离方法、技术特点以及分离原理进行简要叙述，并以此为基础阐述了膜分离技术在乳品工业中的具体应用。通过对膜分离技术的分析研究，发现了其中的问题，做出了膜技术前景展望。

　　关键词：膜分离,发展前景,乳品工业

　　前言：利用人工或天然制备出具有选择透过性膜，并借助化学位差或者外界的能量来作为推动力，分离、分级、提纯并浓缩双组分或双组分溶质与溶剂的方法被称为膜分离技术。该技术具有高效、简单、易于操作、造价低、省能等特点，它完全可以取代传统的膜分离技术。它是传统的分离方法的重大变革，是20世纪末到21世纪中期最富发展潜力新兴技术之一。

　　1膜分离技术的起源

　　在20世界60年代末期，末分离技术逐渐用于食品工业，该项技术首先应用于啤酒的无菌超滤和乳品加工上，而逐渐向酒类精制、酶制剂提纯、料质无菌超滤、果汁生产和酒精浓缩等应用方面发展。西欧是世界上膜技术应用最早的食品工业地区，自20世纪80年代以来，日、美、澳、加等国的膜技术也是相继提高。膜技术的优点决定了其在广阔的食品行业前景，该方法在工业中所受的重视越发的重要。

　　2膜分离技术优点

　　由于膜具有较强的选择性，它有选择性的阻挡和透过部分物质。膜的合理选用，有利于物质的有效分离、浓缩及提纯。物质所分离的出来的颗粒小的可用纳米来衡量，拥有高达三位数的分离系数，所以这是一个搞笑的物质分离过程。

　　在物质分离过程中未发生相的变化，与有相变化分离法及其他分离法相比较而言，它具有能耗低的特点，因此，我们又可将膜分离技术称作省能技术。

　　膜分离技术的整个分离过程均是在密闭的系统中进行的，不需要加热、也不产生化学变化，既避免了食物中的营养成分在加热和氧化的情况下的流失，也保证了食品的的新鲜程度。所以对热敏感的物质均适用此方法：如药品和果汁、药品和酶的分级、分离富集和浓缩。

　　膜分离技术广泛适用于有机物与无机物，该技术实现了从细菌、病毒至微粒的广泛性分离范围，同时，它也适用于多种溶液体系的相互分离，如无机盐和溶液中的大分子的相分离等等。

　　3膜技术在乳品工业中的具体应用

　　在乳品行业中膜技术已经有了多年的实践应用。膜技术在乳品加工中的应用是国外膜技术在食品工业中的最先应用之处。在乳品工业中应用膜技术，有利于简化工业生产工艺，减少工业废水污染、降低能源消耗，并有效提高乳品的综合利用率。乳蛋白浓缩、乳品的标准化、乳清的加工和回收、乳品的灭菌和浓缩是乳品工业膜技术的主要应用方面。

　　3.1乳品工业的微滤除菌

　　利用膜技术进行微滤除菌的系统包括：微孔过滤脱脂乳、高温瞬时灭菌的浓缩相、乳脂分离和巴氏灭菌的混合乳等工业工艺过程。乳品界在过去几年里，对加热杀菌和微滤技术消除乳品中的细菌的办法极为关注。膜技术应用的微菌过滤系统主要有以下两个灭菌过程：第一，将脱脂乳中的袍子与细菌通过微孔过滤的办法截留下来，并对截留下来的过滤下来的蕴涵大量袍子和多种微生物，进行进一步的浓缩相和乳脂的第一步分离、高温瞬时灭菌。因这部分乳品物料中仅存微量的蛋白质，因此，可使用强化高温灭菌条件。

　　但由于脂肪球和一般的乳品含有的细菌大小较为相似，因此脂肪球将会和细菌共同截留在保留液中。所以在微滤之前首先要经过脂肪分离这一工艺过程，这样做的主要目的是为了避免乳品中脂肪在微孔过滤过程中和细菌一同留在保留液中这一状况的发生。

　　3.2浓缩的牛乳

　　食品的组分可以通过膜技术的运用进行提纯和浓缩，该技术的应用有效的保留了食品中特有的风味物质，而目前该技术在脱脂乳浓缩上的应用较为普遍。一般去除水分的反渗透法仅能除去60%的水分，而利用超滤法得到的脱脂乳却富含高达80%的蛋白质。而且可利用反渗透法实现原料乳的进一步浓缩，将其固形物的含量浓缩为原有的25%，并经过真空蒸发使固形物的含量得到进一步的提高。

　　经过Kelly和Jevons等研究表明，在软干酪和夸克干酪预浓缩中可使用超滤法与反渗透法，这样可有效增加干酪的生产产量。对于生产干酪原料乳可采用不同的乳品浓缩比，增加原料乳浓度，降低了酪蛋白与乳的膜堵塞现象发生的可能性，并使蛋白质过滤速度得到了提高，既可形成较好的浓缩比，又不会出现阻孔对流速造成严重影响。通过大量专业人士的多项研究表明微过滤除菌所生产的乳品是卫生合格产品，但为了保证高效分离效率，选择膜孔的尺寸是极为关键的，它能增加孢子和细菌的高度截留，使酪蛋白得以最大程度的保留。

　　3.3标准化的乳品

　　牛乳——是基本的乳品工业原料，但其易受环境和季节等众多因素的影响，造成质量组成的高低差异。为了使产品质量稳定一致得到保证，必须通过一定的乳品加工工艺过程对原料乳质量组成进行调整，实现牛乳的标准化。

　　牛乳中各组质量比的分配、合适的浓缩控制可利用膜技术的选择性的分离特点来实现。经超滤浓缩后的牛乳中的蛋白质与乳脂含量得到明显的提高，并保证稳定的灰分和乳糖含量，因此超滤法可实现大范围的牛奶脂肪和蛋白质含量或是奶油的调整。脱脂乳经过超滤法一般分离为以下两部分：一是不含蛋白质的透过液与含有2到3倍的蛋白浓缩物截留液。借此可实现液态奶不同蛋白含量的调整。经研究发现，标准化后的牛奶具有良好的色泽、粘度和感官性状。

　　3.4浓缩乳蛋白

　　乳蛋白浓缩物又称乳浓缩蛋白，在传统的乳制品中，均是利用不同的化学和物理性质，利用湿热沉淀、等电点的凝结酸沉淀或是其它沉淀方法对其进行分离的，但这些方法会造成乳蛋白的原始天然状态的混乱，从一定程度上影响了产品的营养价值及功能特性。利用膜技术的工艺分离和部分浓缩，是由于蛋白质与其它的乳中成分分子量的不同而产生的分离，因此不会打乱乳蛋白原始状态。并且由于其工艺参数是具有选择性的，它可将蛋白浓缩物形成损失降至最低，分子量截留孔的设定可提高蛋白质的分离效率，超滤法的采用也保证了原始天然的乳蛋白状态。

　　结束语：

　　膜分离技术已经普遍应用于发达国家的乳品工业，并处于不断的技术改进和规模扩大化的阶段。在我国膜分离技术在乳品加工中应用还处于初级阶段，这不仅与膜自身的部分缺点有关，同时我国人民的饮食习惯和消费水平等因素有着一定的关系。而在我国的人均生活水平的提高，人们对于乳品的需求和要求也会相应增加。因此，膜分离技术在乳品工业中具有广阔的市场前景，应用范围将会日益扩大。

　　参考文献：

　　[1]昌盛.膜技术在乳品工业中应用的最新进展.食品与机械，1997,9~11

　　[2]卢蓉蓉，许时婴，王璋等.超滤法分离初乳中乳铁蛋白的数学模型.食品科学，2002,24

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