試論膜技術乳品工業(yè)中的應用
行業(yè)動態(tài)
利用人工或天然制備出具有選擇透過性膜，并借助化學位差或者外界的能量來作為推動力，分離、分級、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。該技術具有高效、簡單、易于操作、造價低、省能等特點，它完全可以取代傳統(tǒng)的膜分離技術。它是傳統(tǒng)的分離方法的重大變革，是20世紀末到21世紀中期極富發(fā)展?jié)摿π屡d技術之一。
1 膜分離技術的起源
在20 60年代末期，末分離技術逐漸用于食品工業(yè)，該項技術首先應用于啤酒的無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)無菌超濾、果汁生產(chǎn)和酒精濃縮等應用方面發(fā)展。西歐是 上膜技術應用較早的食品工業(yè)地區(qū)，自20世紀80年代以來，日、美、澳、加等國的膜技術也是相繼提高。膜技術的優(yōu)點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 膜分離技術優(yōu)點
由于膜具有較強的選擇性，它有選擇性的阻擋和透過部分物質(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)所分離的出來的顆粒小的可用納米來衡量，擁有高達三位數(shù)的分離系數(shù)，所以這是一個搞笑的物質(zhì)分離過程。
在物質(zhì)分離過程中未發(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，因此，我們又可將膜分離技術稱作省能技術。
膜分離技術的整個分離過程均是在密閉的系統(tǒng)中進行的，不需要加熱、也不產(chǎn)生化學變化，既避免了食物中的營養(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、分離富集和濃縮。
膜分離技術廣泛適用于有機物與無機物，該技術實現(xiàn)了從細菌、病毒至微粒的廣泛性分離范圍，同時，它也適用于多種溶液體系的相互分離，如無機鹽和溶液中的大分子的相分離等等。
3 膜技術在乳品工業(yè)中的具體應用
在乳品行業(yè)中膜技術已經(jīng)有了多年的實踐應用。膜技術在乳品加工中的應用是國外膜技術在食品工業(yè)中的較先應用之處。在乳品工業(yè)中應用膜技術，有利于簡化工業(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、乳品的標準化、乳清的加工和回收、乳品的滅菌和濃縮是乳品工業(yè)膜技術的主要應用方面。
3.1 乳品工業(yè)的微濾除菌
利用膜技術進行微濾除菌的系統(tǒng)包括:微孔過濾脫脂乳、高溫瞬時滅菌的濃縮相、乳脂分離和巴氏滅菌的混合乳等工業(yè)工藝過程。乳品界在過去幾年里，對加熱殺菌和微濾技術消除乳品中的細菌的辦法極為關注。膜技術應用的微菌過濾系統(tǒng)主要有以下兩個滅菌過程: ，將脫脂乳中的袍子與細菌通過微孔過濾的辦法截留下來，并對截留下來的過濾下來的蘊涵大量袍子和多種微生物，進行進一步的濃縮相和乳脂的 步分離、高溫瞬時滅菌。因這部分乳品物料中僅存微量的蛋白質(zhì)，因此，可使用強化高溫滅菌條件。但由于脂肪球和一般的乳品含有的細菌大小較為相似，因此脂肪球?qū)图毦餐亓粼诒Ａ粢褐?。所以在微濾之前首先要經(jīng)過脂肪分離這一工藝過程，這樣做的主要目的是為了避免乳品中脂肪在微孔過濾過程中和細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膜技術的運用進行提純和濃縮，該技術的應用有效的保留了食品中特有的風味物質(zhì)，而目前該技術在脫脂乳濃縮上的應用較為普遍。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80%的蛋白質(zhì)。而且可利用反滲透法實現(xiàn)原料乳的進一步濃縮，將其固形物的含量濃縮為原有的25%，并經(jīng)過真空蒸發(fā)使固形物的含量得到進一步的提高。經(jīng)過kelly和jevons等研究表明，在軟干酪和夸克干酪預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)過濾速度得到了提高，既可形成較好的濃縮比，又不會出現(xiàn)阻孔對流速造成嚴重影響。通過大量專業(yè)人士的多項研究表明微過濾除菌所生產(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鍵的，它能增加孢子和細菌的高度截留，使酪蛋白得以較大程度的保留。
3.3 標準化的乳品
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，必須通過一定的乳品加工工藝過程對原料乳質(zhì)量組成進行調(diào)整，實現(xiàn)牛乳的標準化。
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的選擇性的分離特點來實現(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)過超濾法一般分離為以下兩部分:一是不含蛋白質(zhì)的透過液與含有2到3倍的蛋白濃縮物截留液。借此可實現(xiàn)液態(tài)奶不同蛋白含量的調(diào)整。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，標準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和物理性質(zhì)，利用濕熱沉淀、等電點的凝結酸沉淀或是其它沉淀方法對其進行分離的，但這些方法會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)品的營養(yǎng)價值及功能特性。利用膜技術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 結束語
膜分離技術已經(jīng)普遍應用于發(fā)達 的乳品工業(yè)，并處于不斷的技術改進和規(guī)模擴大化的階段。在我國膜分離技術在乳品加工中應用還處于初級階段，這不僅與膜自身的部分缺點有關，同時我國人民的飲食習慣和消費水平等因素有著一定的關系。而在我國的人均生活水平的提高，人們對于乳品的需求和要求也會相應增加。因此，膜分離技術在乳品工業(yè)中具有廣闊的市場前景，應用范圍將會日益擴大。
