乳清蛋白分离脱盐及乳糖浓缩

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乳清蛋白分离脱盐及乳糖浓缩 2019-04-10T12:44:07+00:00

Project Description

膜技术在乳清加工中的应用

在利用鲜牛奶生产干酪素的过程中,会产生乳清,而多年来生产企业一直将其作为废水排放,这不仅浪费资源,还会造成严重的环境污染。目前世界范围内,每年排放的乳清大约有1.5亿立方米,其中干物质接近900万吨。然后,乳清蛋白粉可作为婴儿配方乳粉或其他食品的配料,市场前景非常好。将膜分离技术应用于乳清废水的处理,则为充分开发利用乳清资源提供了一种行之有效的方法。

乳清加工的主要目的,是回收乳清中的蛋白。与传统的蒸发浓缩相比,膜技术不仅能减少加热引起的蛋白质变性,还在产品提纯方面具有明显的优势。传统工艺直接将乳清喷干制成全干乳清或乳清蛋白粉,但这种脱水干燥的方法得到的全干粉中乳糖含量高达73%,矿物质约12%,蛋白质只有12%,这种乳清粉的营养比例明显不合理,限制了其在食品工业中的应用。目前,在乳清蛋白的回收中,最普遍采用的工艺是利用超滤对乳清进行浓缩分离。通过超滤分离可获得蛋白质含量在35-85%的乳清蛋白粉。借助于对浓缩液不断稀释的全过滤,可获得蛋白质含量更高的乳清蛋白粉。
另外,采用微滤技术澄清除菌处理,超滤和反渗透组合技术,可以首先去除乳清中的细菌和脂物质等,然后可以在浓缩乳清蛋白的同时,从膜的透过液中除掉乳糖和灰分等,这样就大大扩大了全干乳清的应用范围。与传统工艺生产所得的产品相比,蛋白质含量提高了近4倍甚至更高(35%、50%乃至80%),乳糖含量下降约40%,灰分大大降低,乳清蛋白的质量明显提高。

脱脂干奶粉、传统热浓缩全干乳清和超滤全干乳清中主要成分的含量对比

主要成分 蛋白质/% 乳糖/% 灰分/% 脂肪/% 水/%
脱脂干奶粉 36.0 52.0 8.0 0.7 4.0
传统热浓缩全干乳清 13.0 72.0 8.0 1.0 4.5
超滤全干乳清 50.0 42.0 3.0 1.0 4.0

以上数据说明,膜分离技术使得全干乳清产品中的蛋白质含量比传统热浓缩法提高近4倍。

RO浓缩与蒸发浓缩成本比较:

物料及处理能力 工艺 浓缩物总固/% 投资/% 总费用 占地面积/%
新鲜乳清 RO 28 100 100 150
总固6%/10m³ RO+三效蒸发器 30 87 94 470
五效蒸发器 33 53 124 380
新鲜乳清 RO 28 100 100 280
总固6%/25m³ RO+三效蒸发器 32 69 78 570
五效蒸发器 30 72 113 800

RO技术浓缩乳清的成本与传统的单一蒸发浓缩乳清相比,经济效益显著,RO和蒸发浓缩组合使用时,成本最低。

膜技术在乳清脱盐中的应用 
脱盐是指通过电渗析或离子交换,将物料中的盐分脱去的过程。在干酪生产中,乳清脱盐是纳滤膜做重要的应用。生产切达干酪和其他硬质干酪所产生的的咸乳清(盐含量极高),乳清中含有4%-6%的NaCl和约6%的乳清固形物以及高达45mg/L的BOD,很难和甜乳清同样进行处理,必须先脱盐然后才能回收、蒸发、干燥。纳滤膜可以使单价金属离子和氯离子通过,而对二价离子及大多数其他组分都有一定程度的截留,蛋白质则100%截留。实践证明,用纳滤膜能有效地除去杂味和盐味,并且不破坏牛奶的风味和营养价值。纳滤对乳清脱盐可取代电渗析,并且减少设备投资,节省能耗和运行费用。

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