一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，本工艺是先将原料奶进行脱脂，得到脱脂牛奶和乳脂，然后将脱脂牛奶依次经过两道动态陶瓷膜系统得到浓缩液和透过液，实现酪蛋白、乳清蛋白的分离，然后再利用反渗透、纳滤或电渗析进行浓缩得到乳糖浓缩物，最终实现牛奶中酪蛋白、乳清蛋白、乳糖的分离。本方法采用全膜集成技术，避免各种化学试剂的添加，既绿色节能，又能保持牛奶中各种成分的天然风味和营养，整个工艺过程减少废物、废水的排放，实现各种有营养价值的成分回收，选用的陶瓷膜化学性质稳定易清洗，浓缩倍数高，不对牛奶中各成分产生影响，陶瓷膜系统高效节能，占地面积小。

A Membrane Integrated Processing Technology for Milk Protein Grading

The invention provides a membrane integrated treatment process for milk protein grading. The process first degreases raw milk to obtain skimmed milk and milk fat, then concentrates and penetrates skimmed milk through two dynamic ceramic membrane systems in turn, realizes the separation of casein and whey protein, and then uses reverse osmosis. The lactose concentrate was obtained by nanofiltration or electrodialysis, and the separation of casein, whey protein and lactose in milk was finally realized. This method adopts the whole membrane integration technology to avoid the addition of various chemical reagents, which is green and energy-saving, and can maintain the natural flavor and nutrition of various components in milk. The whole process reduces the discharge of waste and wastewater, realizes the recovery of various nutritious components, and the selected ceramic membrane is stable, easy to clean and dense in chemical properties. High shrinkage factor does not affect the composition of milk. Ceramic membrane system is efficient, energy-saving and occupies a small area.

【技术实现步骤摘要】
一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺
本专利技术涉及乳品分离
，尤其涉及一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺。
技术介绍
牛奶是人们日常生活中喜爱的饮食之一，牛奶的化学成分很复杂，主要由水、脂肪、蛋白质、乳糖、无机盐等物质组成，牛奶中含有丰富的钙、维生素等，包含人体生长发育所需的全部氨基酸，消化率高达98%，是其他食物无法比拟的。牛奶中含有脂肪，对一些高血压、高血脂、肥胖人群来说则是不需要的。脱脂牛奶对高血压、高血脂具有很好的稳定以及下降作用，用脱脂牛奶代替其他的鲜奶，还具有控制体重的作用。酪蛋白是一些含磷蛋白的混合物，占牛奶蛋白总量的80%。目前常用的酪蛋白分离方法是利用等电点时蛋白质溶解度最低的原理，在一定温度下用缓冲液将牛奶pH值调至等电点，酪蛋白发生沉淀，然后用水和有机溶剂洗涤共沉杂蛋白、乳糖，得到纯酪蛋白，实现分离。乳清液多为乳酪生产的副产品，其中含有丰富的优质乳清蛋白，易于婴幼儿吸收，但是乳清液中盐含量较高，对婴幼儿身体容易产生不良影响，因此，需要进行脱盐、脱乳糖处理。由于乳糖不溶于乙醇，当乙醇混入水溶液中，乳糖会结晶出来，实现分离，常用此法进行分离。目前，在牛奶分离工艺中，可通过过滤分离方法得到不同乳制品以满足人们的各种需求。常用方法主要有等电沉积、凝胶过滤层析、有机溶剂沉淀和膜过滤分离等方法。在分离过程中添加化学试剂不仅会增加生产成本，还会对牛奶中的成分造成损害，影响营养价值和口味。常用的膜过滤分离方法虽然可简化工艺，降低能耗，避免化学试剂的添加，但是现在牛奶分离工艺中主要使用有机膜进行过滤分离，有机膜容易污染，不易清洗，在高温高压和强酸强碱清洗过程中容易破裂，影响使用寿命。有鉴于此，有必要对现有技术中乳品分离工艺予以改进，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，选用不同过滤精度的陶瓷膜对牛奶中不同成分实现过滤分离，再使用反渗透和纳滤或者电渗析的方法浓缩乳糖和脱盐，实现废水回收，减少废物排放。为实现上述目的，本专利技术提供了一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，包括以下步骤：步骤一：将原料奶进行脱脂，得到脱脂牛奶和乳脂；步骤二：将脱脂牛奶经过第一陶瓷膜得到第一浓缩液和第一透过液，其中第一浓缩液中含有酪蛋白，第一透过液中含有乳清蛋白和乳糖；步骤三：将第一透过液经过第二陶瓷膜得到第二浓缩液和第二透过液，其中第二浓缩液中含有乳清蛋白，第二透过液中含有乳糖和无机盐；步骤四：将第二透过液先经过反渗透膜脱水后，得到反渗透浓缩物，再利用纳滤或电渗析进行浓缩得到乳糖浓缩物或将第二透过液通过纳滤或电渗析先进行乳糖浓缩，再利用反渗透脱盐处理。在一些实施方式中，所述步骤一中将原料奶进行脱脂可以采用离心脱脂或者膜分离脱脂，脱脂温度为40～55℃，脱脂牛奶脂肪含量低于0.5%。在一些实施方式中，所述第一陶瓷膜孔径为0.08～0.2μm，所述第一浓缩液可浓缩至40～70%，所述第一透过液中酪蛋白含量低于5%。在一些实施方式中，所述第二陶瓷膜孔径为0.01～0.06μm，所述第二透过液中乳糖含量高于10%。在一些实施方式中，所述步骤三中第二浓缩液通过低温喷雾干燥得到乳清蛋白粉，所述低温喷雾干燥温度低于75℃。在一些实施方式中，所述步骤四中纳滤所用纳滤膜截留分子量为150～200Da。在一些实施方式中，所述第一陶瓷膜的转速为500～1500rpm，压力为0.05～0.16MPa。在一些实施方式中，所述第二陶瓷膜的转速为300～1000rpm，压力为0.1～0.25MPa。在一些实施方式中，所述步骤二和步骤三还包括交替进行的反冲洗工艺和在线清洗工艺，反冲洗压力为0.25～0.3MPa，反冲洗时间为5～20s，反冲洗周期为10～30min，在线清洗选用碱液或酸液，所述碱液和酸液浓度均为1～2%，在线清洗温度为50～70℃，在线清洗时间为0.5～2h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、采用膜集成技术，避免各种化学试剂的添加，既绿色节能，又能保持牛奶中各种成分的天然风味和营养；2、减少废物、废水的排放，实现各种有营养价值的成分回收，降低生产成本；3、选用的陶瓷膜化学性质稳定易清洗，浓缩倍数高，不对牛奶中各成分产生影响，陶瓷膜系统高效节能，占地面积小。附图说明图1为一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺工艺1图；图2为一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺工艺2图。具体实施方式下面结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。实施例1如图1所示本实施例提供了一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，包括以下步骤：步骤一：先将原料奶进行预热处理，预热温度为45℃，然后采用离心脱脂或者膜分离的方法先将原料奶进行脱脂，本实施例优选离心脱脂方法，离心转速为5000r/min，离心时间为25min，离心脱脂温度为40℃，得到脱脂牛奶和乳脂，乳脂分离之后储存备用，可用于黄油或者奶油的原料，脱脂牛奶中脂肪含量低于0.5%；步骤二：将脱脂牛奶经过第一陶瓷膜分离后得到第一浓缩液和第一透过液，其中第一浓缩液中含有酪蛋白，第一透过液中含有乳清蛋白和乳糖，第一陶瓷膜选用动态陶瓷膜系统，陶瓷膜的转速控制在300rpm，系统压力为0.05MPa，选用的陶瓷膜孔径为0.08μm，过滤精度是微滤级别，第一陶瓷膜可以高倍浓缩酪蛋白，将酪蛋白浓缩液浓缩至40%，第一透过液中酪蛋白的含量低于5%；步骤三：将第一透过液经过第二陶瓷膜分离后得到第二浓缩液和第二透过液，其中第二浓缩液中含有乳清蛋白，第二透过液中含有乳糖，第二陶瓷膜同样选用动态陶瓷膜系统，陶瓷膜的转速控制在500rpm，，系统压力为0.1MPa，选用的陶瓷膜孔径为0.06μm，过滤精度是超滤级别，第二透过液中乳糖含量高于10%，第二浓缩液中乳糖含量低于1.5%，基本实现乳清蛋白和乳糖的完全分离，第二浓缩液内的乳清蛋白浓缩物通过低温喷雾干燥的方法得到乳清蛋白粉，低温喷雾干燥温度控制在60℃，进料速度为5.8mL/min，得到的乳清蛋白粉蛋白含量可达85%；步骤四：将第二透过液先经过反渗透膜脱水，反渗透系统压力为1.4MPa，温度为40℃，得到反渗透浓缩物，再利用纳滤膜进一步浓缩，浓缩倍数为4倍，得到乳糖浓缩物，乳糖浓缩物通过低温喷雾干燥方法制备优质乳糖，其中所用的纳滤膜截留分离量为150Da，反渗透处理后的纯水回流至工艺中反复使用。此外，步骤二和步骤三中还包括交替进行的反冲洗工艺和在线清洗工艺，反冲洗压力为0.25MPa，反冲洗时间为5s，反冲洗周期为10min，在线清洗选用碱液，所述碱液浓度为1%，在线清洗温度为50℃，在线清洗时间为0.5h，清洗之后的陶瓷膜可反复使用。经过本实施例的工艺步骤分离后的牛奶各成分含量如下表，（其中“—”表示未标出数值）：实施例2如图1所示本实施例提供了一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，包括以下步骤：步骤一：先将原料奶进行预热处理，预热温度为50℃，然后采用离心脱脂的方法先将原料奶进行脱脂，离心转速为4800r/min，离心时间为30min，离心脱脂温度为50℃，得到脱脂牛奶和乳脂，乳脂分离之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将原料奶进行脱脂，得到脱脂牛奶和乳脂；步骤二：将脱脂牛奶经过第一陶瓷膜得到第一浓缩液和第一透过液，其中第一浓缩液中含有酪蛋白，第一透过液中含有乳清蛋白和乳糖；步骤三：将第一透过液经过第二陶瓷膜得到第二浓缩液和第二透过液，其中第二浓缩液中含有乳清蛋白，第二透过液中含有乳糖和无机盐；步骤四：将第二透过液先经过反渗透膜脱水后，得到反渗透浓缩物，再利用纳滤或电渗析进行浓缩得到乳糖浓缩物或将第二透过液通过纳滤或电渗析先进行乳糖浓缩，再利用反渗透脱盐处理。

【技术特征摘要】
1.一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将原料奶进行脱脂，得到脱脂牛奶和乳脂；步骤二：将脱脂牛奶经过第一陶瓷膜得到第一浓缩液和第一透过液，其中第一浓缩液中含有酪蛋白，第一透过液中含有乳清蛋白和乳糖；步骤三：将第一透过液经过第二陶瓷膜得到第二浓缩液和第二透过液，其中第二浓缩液中含有乳清蛋白，第二透过液中含有乳糖和无机盐；步骤四：将第二透过液先经过反渗透膜脱水后，得到反渗透浓缩物，再利用纳滤或电渗析进行浓缩得到乳糖浓缩物或将第二透过液通过纳滤或电渗析先进行乳糖浓缩，再利用反渗透脱盐处理。2.根据权利要求1所述的一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，其特征在于，所述步骤一中将原料奶进行脱脂可以采用离心脱脂或者膜分离脱脂，脱脂温度为40～55℃，脱脂牛奶脂肪含量低于0.5%。3.根据权利要求1所述的一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，其特征在于，所述第一陶瓷膜孔径为0.08～0.2μm，所述第一浓缩液可浓缩至40～70%，所述第一透过液中酪蛋白含量低于5%。4.根据权利要求1所述的一种牛奶蛋白分级的膜集成处理工艺，其特征在于，所述第二陶瓷膜孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志高，何向阳，崔鹏，
申请(专利权)人：飞潮无锡过滤技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32