一种乳及乳制品的浓缩方法技术

本发明专利技术属于乳制品加工领域，具体涉及乳或乳制品的浓缩方法，其采用中压反渗透膜浓缩处理，其中膜最后一级的终端渗透压力保持在32‑42bar，工作温度控制在0‑20℃，且采用冷却装置将浓缩液出口温度控制在10‑14℃；其中所采用的中压反渗透膜浓缩设备，包括膜芯、膜室、浓缩级数、膜组，所述膜组包括一级或多级浓缩级数，浓缩级数包括一个或多个膜室，膜室包括一支或多支膜芯，即采用膜芯‑膜室‑浓缩级数‑膜组的从小到大的顺序组合连接方式。本发明专利技术方法进一步与杀菌方式组合，所制备得到的乳制品的浓缩液或产品，能够保持乳及乳制品原料液的原有活性敏感成分和气味，且不具有异味，效果十分明显，具有较高的应用价值。

A concentration method of milk and dairy products

【技术实现步骤摘要】
一种乳及乳制品的浓缩方法
本专利技术涉及一种液体的浓缩方法以及设备，尤其涉及采用反渗透技术对乳及乳制品进行浓缩的方法和工艺设备配置。
技术介绍
浓缩是提升溶液中溶质浓度和降低溶剂数量的过程，不涉及物质相变；浓缩技术是一项通用型技术，广泛应用于食品、化工、生物制药等领域。在乳及乳制品工业中，浓缩就是从乳或乳清及乳制品配置液体中除去水份的分离过程。通过浓缩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；进一步浓缩可作为干燥、结晶或完全脱水的预处理工艺过程；浓缩可以减少乳及乳制品直接从低浓度脱水成粉的过程能耗，极大的降低生产成本；同时改善产品质量，便于存放。因此，浓缩方法在乳及乳制品加工中是一项重要的技术。在乳及乳制品工业生产中，为了满足浓缩需求，目前采用如高温蒸发、低温蒸发、冷冻蒸发等多种方法。但是这些方法有的会消耗大量的能量来加热乳及乳制品，同时高温会对料液存在潜在的风险，例如，会破坏乳中的活性敏感成分，降低了乳及乳制品应用的效果，另外采用乳冷冻浓缩可实现活性敏感成分保护，但是技术冷冻浓缩复杂、成本极高，在应用成本方面受限。目前最常用的浓缩设备是热真空蒸发设备，原理是热乳进入到蒸发器中，蒸发器产生负压，使得蒸发器内的料液的水分汽化，同时不断排出，从而去除水分，使得乳及乳制品的浓度不断提高，达到目标浓度。但是这种设备是通过高温、负压的方法将料液中的水分去除，缺点在于：浓缩过程中，对乳及乳制品加热，加热的强度低浓缩效率低，强度过强活性敏感成分被破坏；另外一种浓缩设备是反渗透膜设备，反渗透膜设备由反渗透膜芯、膜室、泵、浓缩液管路、渗透水管路、辅助设施等组成的设备，实现乳及乳制品在反渗透膜设备中利用压力把乳及乳制品中水分利用反渗透膜分离出来，通过循环提升浓度，实现在低温下连续浓缩的设备，这种膜浓缩技术能够在浓缩步骤最大保留活性敏感成分；但是现有的反渗透膜浓缩技术主要集中在低压反渗透膜浓缩和高压反渗透膜浓缩方面，低压反渗透膜浓缩一般使用＜30bar以下的终端渗透压力，只能用于乳及乳制品浓度＜25％干物质的浓缩需求；高压反渗透膜浓缩一般采用＞50bar以上的终端渗透压力，同时采用＞7级以上多级浓缩方式实现，这样的高压浓缩使得能耗和成本增加、过多的机械力对乳及乳制品产品质量、口味产生影响；而中压反渗透膜浓缩通过技术优化，使终端渗透压力维持在32-42bar之间，可以将乳及乳制品的干物质浓缩到40％，同时具备成本可控、浓度可控、活性敏感成分保留的浓缩优势；同时通过选择反渗透膜的浓缩液导流道宽度、反渗透膜材料、承受压力、面积等实现成本有效降低和乳及乳制品浓缩液质量的大幅提升；一方面，通过中压反渗透膜浓缩可以使乳及乳制品料液中固形物含量增加，满足过程生产工艺需求；另一方面，通过低温浓缩减小乳及乳制品体积，降低蛋白、活性敏感成分的变性程度，满足营养保留需求；同时利用其他辅助工艺技术控制乳及乳制品微生物及生物化学指标，形成高效低成本高质量的浓缩目标产物。在乳及乳制品制粉工艺生产中，一般采用的是热浓缩工艺技术，巴氏热杀菌、热源真空干燥塔等关键工序达成全脂乳粉或脱脂乳粉或者浓缩乳及乳制品的产品生产，这种工艺步骤总体对乳及乳制品原料液中的原有活性敏感成分是一个综合效应的破坏过程，同时在工艺生产过程影响乳及乳制品口味变化、营养降低；而综合采用低温处理手段，如膜浓缩、低热能杀菌或冷杀菌、形成的乳及乳制品的浓缩液或产品，将对整体产品的质量在保持乳及乳制品原料液的原有活性敏感成分，气味保持等方面有积极的正面作用；同时对浓缩步骤、杀菌步骤组合实现乳及乳制品的浓缩，需要平衡各个技术的优劣势以进一步提高浓缩效果，所以技术组合手段是一项复杂的过程。
技术实现思路
本专利技术是针对现有采用乳及乳制品作为原料生产乳及乳制品浓缩液或产品所做出的改进的浓缩方法。首先是采用中压反渗透膜对乳或乳制品进行反渗透浓缩处理中通过反渗透系统调整渗透压、改善流动性、工作温度、工作面积及进行精确控制，减少了对其敏感成分的影响。进一步将中压反渗透膜处理与低热能或冷杀菌或除菌技术等组合，实现保持乳及乳制品原料液中的原有活性敏感成分，气味等优势同时达到除菌或杀菌的目的，为达到更优的效果，在每个环节实施步骤采用有效精确流量匹配，参数匹配。最终实现乳及乳制品浓缩液或产品，可用于后续的加工或产品储存。所述乳及乳制品可以是牛乳、羊乳、驴乳、马乳、骆驼乳，同时也可以是通过上述乳原料经过分离、组合、其他配料所形成的乳及乳制品的原液，同时也可以适用于于其他如动物、植物功能性提取物的料液制粉原料；所述的乳及乳制品浓缩液或产品，包括并不限于可用于后续加工的无菌浓缩液，冷冻浓缩乳、冰淇淋浆料、乳及乳制品粉、功能性乳及乳制品浓缩液等。本专利技术所述的乳及乳制品浓缩液或产品的营养和微生物、气味的优选指标具体包括浓缩乳总固含量＞40％，蛋白质含量10％，脂肪含量＞12％，乳糖＞15％，钙含量＞250mg/L，细菌总数cfu/ml＜50000，色泽描述，口感描述，气味指标数据己酸阈值0.9ug/L，气味指标数据丁酸阈值2.5ug/L，气味指标数据庚酸阈值0.9ug/L，复原为原液指标后，指标稳定，无脂肪上浮，煮沸后无沙砾化和沉淀现象，平均粒径(激光粒径分析)＜6μm，稳定性指指数＜阈值0.5，乳清蛋白变性率(VPN指数)＜10％，乳铁蛋白含保存率＞40％，糠胺酸含量＜80mg/100g蛋白质，β-乳球蛋白＞1.0mg/L，免疫球蛋白IgG＞100mg/100g蛋白质，维生素VB2＞0.100mg/100g蛋白质。首先本专利技术所述的浓缩方法中提供的中压反渗透浓缩方法，包括：使用中压反渗透膜对生乳进行反渗透浓缩处理的步骤；所述中压反渗透浓缩处理是通过反渗透系统调整渗透压、改善流动性、工作温度、工作面积所做出的精确控制，形成对乳及乳制品的浓缩处理步骤。所述中压反渗透浓缩处理采用膜最后一级的终端渗透压力在32-42bar之间运行，精确适应浓缩乳及乳制品的渗透压力，降低高压力＞42bar所带来的能耗增加，同时能够降低高压产生的机械影响带来的口味变化。一方面，其中膜最后一级的终端渗透压力采用精准控制。优选地，所述中压反渗透膜处理中压力控制在32-42bar，依据乳及乳制品的干物质浓度值在40％以下时，自由匹配渗透压力梯度，同时实现用最小压力提高干物质浓度目标到达40％，中压反渗透还可降低以往使用高压设备的制作成本。一方面，中压反渗透膜处理中工作温度可精确调整在0-20℃，工作温度过高会影响浓缩过程的营养变化，同时温度也会影响反渗透膜的过滤效率从而影响成本。优选地，本专利技术中采用的是低温浓缩，采用冷却装置将浓缩液出口温度控制在10-14℃，有效控制成本同时完整保留活性敏感成分。其次，所述的组合式浓缩方法中提供的中压反渗透浓缩设备：包括进料、循环、分级加压、RO浓缩、控制、RO水回收、出料，冷却、清洗、防漏测试等功能；一方面，中压反渗透膜处理中选择合理的膜材料和膜芯。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乳或乳制品的浓缩方法，其特征在于，其采用中压反渗透膜浓缩处理，其中膜最后一级的终端渗透压力保持在32-42bar，工作温度控制在0-20℃，且采用冷却装置将浓缩液出口温度控制在10-14℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种乳或乳制品的浓缩方法，其特征在于，其采用中压反渗透膜浓缩处理，其中膜最后一级的终端渗透压力保持在32-42bar，工作温度控制在0-20℃，且采用冷却装置将浓缩液出口温度控制在10-14℃。


2.如权利要求1所述的浓缩方法，其特征在于，其中所采用的中压反渗透膜浓缩设备，包括膜芯、膜室、浓缩级数、膜组，所述膜组包括一级或多级浓缩级数，浓缩级数包括一个或多个膜室，膜室包括一支或多支膜芯，即采用膜芯-膜室-浓缩级数-膜组的从小到大的顺序组合连接方式。


3.如权利要求2所述的浓缩方法，其特征在于，所述组合连接方式为膜芯串联-膜室并联-浓缩级数串联-膜组串联的顺序组合连接方式，更优选地，其是4支膜芯串联-6～8个膜室并联-5～6级浓缩级数串联-3-4组膜组串联的顺序组合连接方式；进一步优选地，6级浓缩级每级设置1个循环泵，3段组合膜组中，第一段前3个浓缩级设置1个加压泵，中间2个浓缩级设置1个加压泵，最后1个浓缩级单独设置1个加压泵。


4.如权利要求1至3任一项所述的浓缩方法，其特征在于，所述中压反渗透膜通量控制在运行8小时后仍然维持2L/m2/h---8L/m2/h的水平。


5.如权利要求1至3任一项所述的浓缩方法，其特征在于，所述乳或乳制品是牛乳、羊乳、驴乳、马乳、或骆驼乳，或者通过上述乳原料经过分离、组合、与配料所形成的乳或乳制品的原液。


6.如权利要求1至3任一项所述的浓缩方法，其特征在于，在进行中压反渗透膜浓缩处理之前或之处，进行杀菌处理，优选除菌温度40-50℃。


7.如权利要求6所述的浓缩方法，其特征在于，在浓缩步骤前或后采用离心除菌步骤，并组合低热能或冷杀菌或除菌步骤；优选地，所述低热能或冷杀菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀荣，
申请(专利权)人：刘秀荣，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15