浓缩方法以及设备技术

本发明专利技术涉及一种浓缩方法以及设备，尤其涉及采用反渗透技术对乳制品进行浓缩的浓缩方法以及设备。所述浓缩方法，包括使用反渗透膜对生乳进行反渗透浓缩处理的步骤；所述反渗透浓缩处理包括低压反渗透膜浓缩处理和高压反渗透膜浓缩处理；其中，所述低压反渗透膜浓缩处理采用第一预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述高压反渗透膜浓缩处理采用第二预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述第一预定压力小于所述第二预定压力。所述浓缩设备，包括：暂存单元，均质单元，以及相应的浓缩单元；通过设置低压反渗透膜处理单元和高压反渗透膜处理单元，可以快速和高效地对料液进行浓缩。

Concentration method and equipment

【技术实现步骤摘要】
浓缩方法以及设备
本专利技术涉及一种浓缩方法以及设备，尤其涉及采用反渗透技术对乳制品进行浓缩的浓缩方法以及相应的浓缩设备。
技术介绍
浓缩是使溶液中溶剂蒸发溶液浓度增大的过程；其广泛应用于化学、食品、生物制药等工业中。在食品工业中，浓缩就是从溶液中除去部分溶剂(通常是水)的操作过程，也是溶质和溶剂均匀混合液的部分分离过程。通过浓缩可除去食品中大量的水分，减少质量和体积，降低食品包装、贮存和运输费用；浓缩可以提高制品浓度，增大渗透压，降低水分活度，抑制微生物生长，延长保质期；浓缩可作为干燥、结晶或完全脱水的预处理过程；通过浓缩可以降低食品脱水过程中的能耗，降低生产成本；浓缩还可以有效除去不理想的挥发性物质和不良风味，改善产品质量。但是物料在浓缩过程中会丧失某些风味或营养物质，因此，选择合理的浓缩方法和适宜的条件是非常重要的。在食品工业的大规模生产中，存在多种料液需要浓缩的需求。通过浓缩可以将料液中的水分去除，由此增加料液中特定成分的含量；或者通过浓缩可以使得料液处于适于长期存放的状态。为了满足这些需求，提出了多种浓缩方法，例如采用高温蒸发的方法。但是这种方法会消耗大量的能量来加热料液，并且高温会对料液存在潜在的风险，例如，会破坏料液中的某些成分，由此使得料液失去应用的效用。目前常用的浓缩加工设备通常是蒸发设备和常规反渗透设备，蒸发设备通常是将料液加入到蒸发釜中，加热蒸发釜，使得蒸发釜内的料液的温度达到沸点并使得料液汽化，并将汽化时产生的二次蒸汽不断排出，从而去除水分，使得料液的浓度不断提高，直至达到预定浓度。但是这种设备是通过高温、高压的方法将料液中的水分去除，存在缺点在于：一、能耗成本高，过程需要加热以产生大量蒸汽，能源消耗大；二、在浓缩过程中，这种传统蒸发设备需要对料液实施加热，加热的强度低会导致蒸发效率低，强度过强则会导致某些料液中有可能包含的活性物质和部分营养物质被破坏；三、通过蒸发设备只能去除10％的水分，往往达不到企业对于比较高的浓缩度的要求，因此这种浓缩设备的效率较低。另外一种浓缩设备是常规反渗透设备，反渗透设备由料液疏导网、纯水疏导网、反渗透膜、泵等构成，使得处理过的料液通过预定的流道，料液中的水分子透过反渗透膜而被采集到中央集水管，而最终得到浓缩的料液。但是这种浓缩设备的缺点在于：一、能耗较高，随着浓缩的进行料液中的总固形物含量逐渐升高，为了克服更高的渗透压需要提供系统备用的运行泵的功率增大，故而能耗增高；二、受到常规反渗透技术、膜芯及设备最高压力的限制，使得浓缩技术所能实现的浓缩倍数低，约为2倍左右，不能满足较高的浓缩要求。尤其是在乳制品行业中，对牛乳进行浓缩会带来诸多的益处。一方面，通过浓缩可以使得乳制品中牛乳固形物含量增加，满足消费者的营养需求；另一方面，通过浓缩，可以减小牛奶的体积，增加牛乳的保存性，使得保存牛乳的成本降低并提高了运输的便利性，由此克服了奶源季节性和地域性差异的问题。但是，对于牛乳这种料液，除了上面常规浓缩方法带来的问题，还需要考虑的是，牛乳是一种热敏性物质，热处理对于牛乳的各种理化、微生物及生物化学指标都有较大的影响。所以从营养的角度看，热处理程度越低对于产品的品质影响越小。并且，防止牛乳在浓缩处理过程中微生物和细菌过渡繁殖也是必须考虑的一个问题。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术中的上述问题做出，并且提供了一种浓缩方法，所述浓缩方法包括：一种乳制品的浓缩方法，包括使用反渗透膜对生乳进行反渗透浓缩处理的步骤；所述反渗透浓缩处理包括低压反渗透膜浓缩处理和高压反渗透膜浓缩处理。其中，所述低压反渗透膜浓缩处理采用第一预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述高压反渗透膜浓缩处理采用第二预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述第一预定压力小于所述第二预定压力。一方面，其中，所述低压反渗透膜处理包括多级浓缩处理(优选1-14级浓缩处理，更优选6-11级浓缩处理)。优选地，每级低压反渗透膜处理采用一个或多个膜组件。更优选地，每个膜组件包括一支或多支膜，所述多支膜之间串联、并联或串联和并联结合。另一方面，其中，所述低压反渗透膜处理的多级浓缩处理中各级所采用的压力不同。优选地，所述低压反渗透膜处理中，前3级所采用的压力为1-50bar(优选1-40bar，更优选25-35bar)。优选地，所述低压反渗透膜处理中，第4级及以后级所采用的压力为30-60bar(优选40-50bar，更优选43-47bar)。一方面，其中，所述高压反渗透膜处理包括多级浓缩处理(优选1-6浓缩处理，更优选2-4级浓缩处理)。优选地，每级高压反渗透膜处理采用一个或多个膜组件。更优选地，每个膜组件包括一支或多支膜，所述多支膜之间串联、并联或串联和并联结合。另一方面，其中，所述高压反渗透膜处理的多级浓缩处理中各级所采用的压力不同。优选地，所述高压反渗透膜处理中，所采用的压力为50-200bar(优选60-80bar，更优选60-65bar)。一方面，所述浓缩方法中被浓缩的料液温度为20℃以下(优选0-15℃，更优选7-15℃)。优选地，通过高压散热器使被浓缩的料液温度保持在15℃以下；更优选地，保持在10-14℃所述高压散热器设置在预定级的高压反渗透膜处理单元的进料口或出料口。一方面，在所述反渗透浓缩处理步骤前，还包括：i)暂存步骤；ii)预处理步骤；和/或iii)均质步骤。一方面，其中，所述暂存步骤包括对生乳进行过滤；优选地，所述过滤为两级过滤；更优选地，第一级过滤的过滤孔径为0.990mm-1.165mm，第二级过滤的孔径为0.495mm-0.589mm。一方面，其中，所述预处理步骤包括低温除菌分离处理；优选地，所述低温除菌分离采用两级过滤；优选地，除菌分离的温度控制在45-50℃。一方面，其中，所述均质步骤采用两级均质；优选地，所述均质步骤的工作温度保持在10-30℃(更优选15-20℃)；更优选地，第一级均质的压力为100-140bar(更优选120bar)，而第二级均质的压力40-60bar(更优选50bar)。另一方面，在所述反渗透浓缩处理步骤后，还包括：v)打冷步骤；vi)灌装步骤；vii)冷冻步骤；和/或viii)清洗步骤。一方面，所述打冷步骤采用两段打冷。优选地，第一段打冷用冰水作为冷媒；优选地，第二段打冷用乙二醇水溶液作为冷媒。另一方面，优选地，第一段打冷的温度保持在2-10℃(更优选4-7℃)；优选地，第二段打冷的温度保持在-1至-4℃(更优选-2至-3℃)。另一方面，所述灌装步骤的灌装温度保持在1至-4℃，更优选-2至-3℃。另一方面，所述冷冻步骤的冷冻温度保持在-10至-24℃，更优选-18至-22℃。如上所述的浓缩方法所制备的浓缩乳制品，其中总固含量为30-50％，优选为35-45％，更优选为40-45％。优选地，所述浓缩乳制品按浓缩比例稀释到生奶总固形物含量水平后，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乳制品的浓缩方法，包括使用反渗透膜对生乳进行反渗透浓缩处理的步骤；所述反渗透浓缩处理包括低压反渗透膜浓缩处理和高压反渗透膜浓缩处理；/n其中，所述低压反渗透膜浓缩处理采用第一预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述高压反渗透膜浓缩处理采用第二预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述第一预定压力小于所述第二预定压力。/n

【技术特征摘要】
20191023 CN 20191101486331.一种乳制品的浓缩方法，包括使用反渗透膜对生乳进行反渗透浓缩处理的步骤；所述反渗透浓缩处理包括低压反渗透膜浓缩处理和高压反渗透膜浓缩处理；
其中，所述低压反渗透膜浓缩处理采用第一预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述高压反渗透膜浓缩处理采用第二预定压力对进料进行反渗透浓缩处理，所述第一预定压力小于所述第二预定压力。


2.如权利要求1所述的浓缩方法，其中，所述低压反渗透膜处理包括多级浓缩处理(优选1-14级浓缩处理，更优选6-11级浓缩处理)；优选地，每级低压反渗透膜处理采用一个或多个膜组件；更优选地，每个膜组件包括一支或多支膜，所述多支膜之间串联、并联或串联和并联结合。


3.如权利要求2所述的浓缩方法，其中，所述低压反渗透膜处理的多级浓缩处理中各级所采用的压力不同；优选地，所述低压反渗透膜处理中，前3级所采用的压力为1-50bar(优选1-40bar，更优选25-35bar)；优选地，所述低压反渗透膜处理中，第4级及以后级所采用的压力为30-60bar(优选40-50bar，更优选43-47bar)。


4.如权利要求1-3中任一项所述的浓缩方法，其中，所述高压反渗透膜处理包括多级浓缩处理(优选1-6级浓缩处理，更优选2-4级浓缩处理)；优选地，每级高压反渗透膜处理采用一个或多个膜组件；更优选地，每个膜组件包括一支或多支膜，所述多支膜之间串联、并联或串联和并联结合。


5.如权利要求4所述的浓缩方法，其中，所述高压反渗透膜处理的多级浓缩处理中各级所采用的压力不同；优选地，所述高压反渗透膜处理中，所采用的压力为50-200bar(优选60-80bar，更优选60-65bar)。


6.如权利要求1-5中任一项所述的浓缩方法，所述浓缩方法中被浓缩的料液温度为20℃以下(优选0-15℃，更优选7-15℃)；
优选地，通过高压散热器使被浓缩的料液温度保持在15℃以下(更优选地，保持在10-14℃)；优选地，所述高压散热器设置在预定级的高压反渗透膜处理单元的进料口或出料口。


7.如权利要求1-6中任一项所述的浓缩方法，在所述反渗透浓缩处理步骤前，还包括：i)暂存步骤；ii)预处理步骤；和/或iii)均质步骤。


8.如权利要求7所述的浓缩方法，其中，所述暂存步骤包括对生乳进行过滤；优选地，所述过滤为两级过滤；更优选地，第一级过滤的过滤孔径为0.990mm-1.165mm，第二级过滤的孔径为0.495mm-0.589mm。


9.如权利要求7所述的浓缩方法，其中，所述预处理步骤包括低温除菌分离处理；优选地，所述低温除菌分离采用两级过滤；优选地，除菌分离的温度控制在45-50℃。


10.如权利要求7所述的浓缩方法，其中，所述均质步骤采用两级均质；优选地，所述均质步骤的工作温度保持在10-30℃(更优选15-20℃)；更优选地，第一级均质的压力为100-140bar(更优选120bar)，而第二级均质的压力40-60bar(更优选50bar)。


11.如权利要求1-10中任一项所述的浓缩方法，在所述反渗透浓缩处理步骤后，还包括：v)打冷步骤；vi)灌装步骤；vii)冷冻步骤；和/或viii)清洗步骤。


12.如权利要求11所述的浓缩方法，所述打冷步骤采用两段打冷。优选地，第一段打冷用冰水作为冷媒；优选地，第二段打冷用乙二醇水溶液作为冷媒。


13.如权利要求11所述的浓缩方法，优选地，第一段打冷的温度保持在2-10℃(更优选4-7℃)；优选地，第二段打冷的温度保持在-1至-4℃(更优选-2至-3℃)。


14.如权利要求11所述的浓缩方法，所述灌装步骤的灌装温度保持在1至-4℃，更优选-2至-3℃。


15....

【专利技术属性】
技术研发人员：于声波，俞伟祖，张杰，樊梦原，董和谦，任宪峰，王慧，石红丽，白茹，
申请(专利权)人：内蒙古蒙牛乳业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15