試論膜技術(shù)乳品工業(yè)中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
利用人工或天然制備出具有選擇透過(guò)性膜，并借助化學(xué)位差或者外界的能量來(lái)作為推動(dòng)力，分離、分級(jí)、提純并濃縮雙組分或雙組分溶質(zhì)與溶劑的方法被稱為膜分離技術(shù)。該技術(shù)具有高效、簡(jiǎn)單、易于操作、造價(jià)低、省能等特點(diǎn)，它完全可以取代傳統(tǒng)的膜分離技術(shù)。它是傳統(tǒng)的分離方法的重大變革，是20世紀(jì)末到21世紀(jì)中期極富發(fā)展?jié)摿π屡d技術(shù)之一。
1 膜分離技術(shù)的起源
在20 60年代末期，末分離技術(shù)逐漸用于食品工業(yè)，該項(xiàng)技術(shù)首先應(yīng)用于啤酒的無(wú)菌超濾和乳品加工上，而逐漸向酒類精制、酶制劑提純、料質(zhì)無(wú)菌超濾、果汁生產(chǎn)和酒精濃縮等應(yīng)用方面發(fā)展。西歐是 上膜技術(shù)應(yīng)用較早的食品工業(yè)地區(qū)，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，日、美、澳、加等國(guó)的膜技術(shù)也是相繼提高。膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)決定了其在廣闊的食品行業(yè)前景，該方法在工業(yè)中所受的重視越發(fā)的重要。
2 膜分離技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
由于膜具有較強(qiáng)的選擇性，它有選擇性的阻擋和透過(guò)部分物質(zhì)。膜的合理選用，有利于物質(zhì)的有效分離、濃縮及提純。物質(zhì)所分離的出來(lái)的顆粒小的可用納米來(lái)衡量，擁有高達(dá)三位數(shù)的分離系數(shù)，所以這是一個(gè)搞笑的物質(zhì)分離過(guò)程。
在物質(zhì)分離過(guò)程中未發(fā)生相的變化，與有相變化分離法及其他分離法相比較而言，它具有能耗低的特點(diǎn)，因此，我們又可將膜分離技術(shù)稱作省能技術(shù)。
膜分離技術(shù)的整個(gè)分離過(guò)程均是在密閉的系統(tǒng)中進(jìn)行的，不需要加熱、也不產(chǎn)生化學(xué)變化，既避免了食物中的營(yíng)養(yǎng)成分在加熱和氧化的情況下的流失，也保證了食品的的新鮮程度。所以對(duì)熱敏感的物質(zhì)均適用此方法:如藥品和果汁、藥品和酶的分級(jí)、分離富集和濃縮。
膜分離技術(shù)廣泛適用于有機(jī)物與無(wú)機(jī)物，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從細(xì)菌、病毒至微粒的廣泛性分離范圍，同時(shí)，它也適用于多種溶液體系的相互分離，如無(wú)機(jī)鹽和溶液中的大分子的相分離等等。
3 膜技術(shù)在乳品工業(yè)中的具體應(yīng)用
在乳品行業(yè)中膜技術(shù)已經(jīng)有了多年的實(shí)踐應(yīng)用。膜技術(shù)在乳品加工中的應(yīng)用是國(guó)外膜技術(shù)在食品工業(yè)中的較先應(yīng)用之處。在乳品工業(yè)中應(yīng)用膜技術(shù)，有利于簡(jiǎn)化工業(yè)生產(chǎn)工藝，減少工業(yè)廢水污染、降低能源消耗，并有效提高乳品的綜合利用率。乳蛋白濃縮、乳品的標(biāo)準(zhǔn)化、乳清的加工和回收、乳品的滅菌和濃縮是乳品工業(yè)膜技術(shù)的主要應(yīng)用方面。
3.1 乳品工業(yè)的微濾除菌
利用膜技術(shù)進(jìn)行微濾除菌的系統(tǒng)包括:微孔過(guò)濾脫脂乳、高溫瞬時(shí)滅菌的濃縮相、乳脂分離和巴氏滅菌的混合乳等工業(yè)工藝過(guò)程。乳品界在過(guò)去幾年里，對(duì)加熱殺菌和微濾技術(shù)消除乳品中的細(xì)菌的辦法極為關(guān)注。膜技術(shù)應(yīng)用的微菌過(guò)濾系統(tǒng)主要有以下兩個(gè)滅菌過(guò)程: ，將脫脂乳中的袍子與細(xì)菌通過(guò)微孔過(guò)濾的辦法截留下來(lái)，并對(duì)截留下來(lái)的過(guò)濾下來(lái)的蘊(yùn)涵大量袍子和多種微生物，進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮相和乳脂的 步分離、高溫瞬時(shí)滅菌。因這部分乳品物料中僅存微量的蛋白質(zhì)，因此，可使用強(qiáng)化高溫滅菌條件。但由于脂肪球和一般的乳品含有的細(xì)菌大小較為相似，因此脂肪球?qū)?huì)和細(xì)菌共同截留在保留液中。所以在微濾之前首先要經(jīng)過(guò)脂肪分離這一工藝過(guò)程，這樣做的主要目的是為了避免乳品中脂肪在微孔過(guò)濾過(guò)程中和細(xì)菌一同留在保留液中這一狀況的發(fā)生。
3.2 濃縮的牛乳
食品的組分可以通過(guò)膜技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行提純和濃縮，該技術(shù)的應(yīng)用有效的保留了食品中特有的風(fēng)味物質(zhì)，而目前該技術(shù)在脫脂乳濃縮上的應(yīng)用較為普遍。一般去除水分的反滲透法僅能除去60%的水分，而利用超濾法得到的脫脂乳卻富含高達(dá)80%的蛋白質(zhì)。而且可利用反滲透法實(shí)現(xiàn)原料乳的進(jìn)一步濃縮，將其固形物的含量濃縮為原有的25%，并經(jīng)過(guò)真空蒸發(fā)使固形物的含量得到進(jìn)一步的提高。經(jīng)過(guò)kelly和jevons等研究表明，在軟干酪和夸克干酪預(yù)濃縮中可使用超濾法與反滲透法，這樣可有效增加干酪的生產(chǎn)產(chǎn)量。對(duì)于生產(chǎn)干酪原料乳可采用不同的乳品濃縮比，增加原料乳濃度，降低了酪蛋白與乳的膜堵塞現(xiàn)象發(fā)生的可能性，并使蛋白質(zhì)過(guò)濾速度得到了提高，既可形成較好的濃縮比，又不會(huì)出現(xiàn)阻孔對(duì)流速造成嚴(yán)重影響。通過(guò)大量專業(yè)人士的多項(xiàng)研究表明微過(guò)濾除菌所生產(chǎn)的乳品是衛(wèi)生合格產(chǎn)品，但為了保證高效分離效率，選擇膜孔的尺寸是極為關(guān)鍵的，它能增加孢子和細(xì)菌的高度截留，使酪蛋白得以較大程度的保留。
3.3 標(biāo)準(zhǔn)化的乳品
牛乳——是基本的乳品工業(yè)原料，但其易受環(huán)境和季節(jié)等眾多因素的影響，造成質(zhì)量組成的高低差異。為了使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定一致得到保證，必須通過(guò)一定的乳品加工工藝過(guò)程對(duì)原料乳質(zhì)量組成進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)牛乳的標(biāo)準(zhǔn)化。
牛乳中各組質(zhì)量比的分配、合適的濃縮控制可利用膜技術(shù)的選擇性的分離特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)超濾濃縮后的牛乳中的蛋白質(zhì)與乳脂含量得到明顯的提高，并保證穩(wěn)定的灰分和乳糖含量，因此超濾法可實(shí)現(xiàn)大范圍的牛奶脂肪和蛋白質(zhì)含量或是奶油的調(diào)整。脫脂乳經(jīng)過(guò)超濾法一般分離為以下兩部分:一是不含蛋白質(zhì)的透過(guò)液與含有2到3倍的蛋白濃縮物截留液。借此可實(shí)現(xiàn)液態(tài)奶不同蛋白含量的調(diào)整。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化后的牛奶具有良好的色澤、粘度和感官性狀。
3.4 濃縮乳蛋白
乳蛋白濃縮物又稱乳濃縮蛋白，在傳統(tǒng)的乳制品中，均是利用不同的化學(xué)和物理性質(zhì)，利用濕熱沉淀、等電點(diǎn)的凝結(jié)酸沉淀或是其它沉淀方法對(duì)其進(jìn)行分離的，但這些方法會(huì)造成乳蛋白的原始天然狀態(tài)的混亂，從一定程度上影響了產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功能特性。利用膜技術(shù)的工藝分離和部分濃縮，是由于蛋白質(zhì)與其它的乳中成分分子量的不同而產(chǎn)生的分離，因此不會(huì)打亂乳蛋白原始狀態(tài)。并且由于其工藝參數(shù)是具有選擇性的，它可將蛋白濃縮物形成損失降至極低，分子量截留孔的設(shè)定可提高蛋白質(zhì)的分離效率，超濾法的采用也保證了原始天然的乳蛋白狀態(tài)。
4 結(jié)束語(yǔ)
膜分離技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于發(fā)達(dá) 的乳品工業(yè)，并處于不斷的技術(shù)改進(jìn)和規(guī)模擴(kuò)大化的階段。在我國(guó)膜分離技術(shù)在乳品加工中應(yīng)用還處于初級(jí)階段，這不僅與膜自身的部分缺點(diǎn)有關(guān)，同時(shí)我國(guó)人民的飲食習(xí)慣和消費(fèi)水平等因素有著一定的關(guān)系。而在我國(guó)的人均生活水平的提高，人們對(duì)于乳品的需求和要求也會(huì)相應(yīng)增加。因此，膜分離技術(shù)在乳品工業(yè)中具有廣闊的市場(chǎng)前景，應(yīng)用范圍將會(huì)日益擴(kuò)大。
