膜技術(shù)在乳制品工業(yè)中的應(yīng)用

膜技術(shù)在乳制品工業(yè)中的應(yīng)用

“膜技術(shù)”是一種特定的半透膜檢測器，允許選擇性地通過某些化合物通過，阻止其他化合物通過，并將液體濃縮或分解成兩種不同成分的液體。能通過膜的液體稱為“滲透液”，保留的液體稱為“濃縮液”。膜的效率在很大程度上取決于跨膜的靜水壓力梯度和液體的濃度梯度，而在少數(shù)情況下電勢起重要作用（膜過濾技術(shù)的使用為消費者和生產(chǎn)者提供了廣泛優(yōu)勢。膜技術(shù)是一種新型的非熱環(huán)境友好型綠色技術(shù)，具有極大的發(fā)展?jié)摿?，可以最大限度地減少溫度對產(chǎn)物的相位變化、蛋白質(zhì)變性和感官屬性變化等不利影響。膜可去除對產(chǎn)品質(zhì)量有負面影響的有害成分，如微生物、藥物或沉淀物，使最終產(chǎn)品在質(zhì)地上更具吸引力，并延長其保質(zhì)期。膜的選擇性非常高，這是由于其獨特的作用機制，如離子交換、溶液擴散等。由于其緊湊的設(shè)計和極低的維護成本，該膜適用于不同類型的工廠。同時膜的操作也非常簡單，具有競爭力，不需要任何專業(yè)知識來處理或操作它們。1．2.2壓力微濾是一種膜分離過程，類似于超濾，但膜孔更大，允許0.2～2μm的顆粒通過，其所使用的壓力一般低于超濾。微濾膜尤其適合分離0.1～10.0μm的尺寸，而1～100nm的超濾膜用來提供高保留蛋白質(zhì)和其他大分子（2膜分離技術(shù)的原理在現(xiàn)代乳品加工中，膜在牛奶澄清、提高所選組分的濃度及從牛奶或乳制品副產(chǎn)品中分離出特定的有價值組分等方面起重要作用。膜分離技術(shù)似乎是牛奶分餾的合理選擇，因為許多牛奶成分可以按尺寸分離。在加工乳清過程中已經(jīng)建立了良好的膜，并在其他乳制品應(yīng)用中越來越受歡迎。膜技術(shù)通過降低生產(chǎn)成本和產(chǎn)生新的收入來提高乳制品的經(jīng)濟效益。在乳品工業(yè)中，膜技術(shù)被證明是一種經(jīng)濟的替代方法，可以替代許多重要的牛奶加工階段，如離心、除菌、蒸發(fā)、乳清脫礦等（2.1對微生物的安全性延長貨架期奶制品是一種經(jīng)過特殊處理以減少微生物數(shù)量的產(chǎn)品，在極端的衛(wèi)生條件下包裝，在冷藏條件下延長貨架期。微濾是一種替代熱處理的方法，可以減少細菌數(shù)量，提高乳制品的微生物安全性，同時對保持口感方面具有重要的作用。它是一種非熱的方法，可以清除牛奶、乳清和奶酪鹵水中的細菌和孢子，延長貨架期，而不損害感官屬性。低溫微濾還可以減少微生物對膜的污染，阻止嗜熱孢子的萌發(fā)。通過對膜結(jié)構(gòu)、設(shè)計和組成的適當(dāng)修改，有可能使牛奶不含細菌。在延長貨架期牛奶的生產(chǎn)過程中涉及熱處理或熱處理與膜過濾的結(jié)合（Fristch和Moraru,2008）。體細胞計數(shù)在患有乳腺炎的哺乳期奶牛的牛奶中增加，嚴重影響牛奶組成和質(zhì)量。采用微濾和高熱處理相結(jié)合的方法可以使體細胞數(shù)量減少100%(2.2膜技術(shù)在乳清產(chǎn)品中的應(yīng)用乳清是一種乳制品的副產(chǎn)品，是在乳制品制備過程中產(chǎn)生的，即奶酪、奶酪糊和酪蛋白。在發(fā)展中國家乳清被簡單地抽干，導(dǎo)致寶貴的營養(yǎng)物質(zhì)大量流失，并造成環(huán)境污染。用傳統(tǒng)方法分離或濃縮乳清營養(yǎng)物質(zhì)既繁瑣又費時，而通過應(yīng)用不同膜過濾技術(shù)，對具有營養(yǎng)物質(zhì)的乳清進行濃縮，可以純化到有價值的產(chǎn)品，如乳清濃縮蛋白。通過應(yīng)用超濾和滲透，乳清濃縮蛋白的蛋白質(zhì)含量可以增加35%～85%的總固體量，而通過微濾可以消除細菌和脂肪，使乳清分離蛋白的蛋白質(zhì)含量可以增加90%的總固體含量（細菌和孢子的膜分離可產(chǎn)生高質(zhì)量的乳清蛋白濃縮物和乳清蛋白分離物，它們具有乳清固有的功能特性，因為它避免了乳清或蛋白的變性。這些乳清蛋白因其較高的生物學(xué)價值和改善食品功能特性（乳化、發(fā)泡和凝膠化）的能力而被用于食品工業(yè)。利用高效的膜功能從乳清中去除盡可能多的脂質(zhì)，生產(chǎn)出具有良好保質(zhì)性的乳清蛋白濃縮物。目前，超濾膜已在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用，但膜的污染仍然是一個值得關(guān)注的問題。在這些乳清產(chǎn)品中，由于脂質(zhì)雜質(zhì)導(dǎo)致酸敗而產(chǎn)生的異味仍然是人們關(guān)注的主要問題。有研究表明，通過熱鈣沉淀去除乳清中的殘余脂肪，在50℃下將磷脂通過鈣進行熱處理8min，然后用微濾和反滲透去除沉淀（2.3提高了牛奶的質(zhì)量反滲透技術(shù)在奶酪加工中是高回報的，因為它將牛奶濃縮1.2～2.0倍，并增加了酪蛋白與蛋白質(zhì)比例，減少了對加工設(shè)備的要求，提高了奶酪的成分和質(zhì)量控制，提高了奶酪產(chǎn)量（2.4不同微生物指標對酸奶的影響由于微濾技術(shù)對酪蛋白濃縮乳在去除牛奶中的細菌和孢子后所獲得的優(yōu)良的微生物質(zhì)量，以及對牛奶中不同主要成分的優(yōu)化，因此非常適合各種奶酪的制備。奶酪牛奶的微濾預(yù)處理可以提高凝乳的硬度，加速成熟，減少添加劑如氯化鈣的數(shù)量，促進高溫耐受性（3膜技術(shù)在乳蛋白和乳液加工中的應(yīng)用3.1%超濾蛋白強化牛奶品質(zhì)牛奶蛋白尤其是酪蛋白在牛奶的白色渾濁外觀和黏度中起重要作用。應(yīng)用超濾技術(shù)在不添加任何外來蛋白源的情況下，通過去除水分來調(diào)整牛奶中的蛋白質(zhì)含量，保持牛奶的成分、營養(yǎng)價值、理化性質(zhì)和感官屬性。在脫脂牛奶中加入1%超濾蛋白強化牛奶可改善其黏度和感官特性，與全脂牛奶相似。利用膜技術(shù)從牛奶中分離出不同大小的各種牛奶成分，將使乳品行業(yè)非常高效，也提升了乳品的經(jīng)濟價值。3.2向中間移動傳統(tǒng)上，奶油和全脂牛奶通過能量密集型離心分離，其中較輕的脂肪球向中心移動，較重的脫脂牛奶在離心力作用下向外圍移動。通過節(jié)能膜分離技術(shù)，在不損傷脂肪球狀膜的前提下，生產(chǎn)出貯存質(zhì)量好、感官性狀優(yōu)良的脫脂乳。4膜分離和再生纖維素的含量增加膜技術(shù)在乳品科學(xué)中的引入不僅對乳品行業(yè)，而且對膜行業(yè)都產(chǎn)生了互惠互利的現(xiàn)象。膜技術(shù)的應(yīng)用不僅使現(xiàn)有的高產(chǎn)乳制品在營養(yǎng)品質(zhì)和感官屬性上有了顯著提高，而且使幾種新型乳制品的開發(fā)成為可能。但目前乳品生產(chǎn)過程中由于污染引起的