基于陶瓷膜技术的羊乳膜分离工艺研究

发布时间：2020-08-11 11:12

【摘要】：陶瓷膜分离是一个基于料液组分分子量大小的物理筛分过程。由于具有无化学物质掺入、节约资源、设备简单、无相态变化、处理温度低等特点,应用膜分离技术对乳品工业进行分级分离,不仅可很好地保留羊乳中组分的天然状态,还不会对各组分的功能特性造成影响。目前,关于牛乳的膜分离技术日益成熟,且已实现工业化生产(加拿大、新西兰等国家)。而对于羊乳的膜分离技术目前仍处于起步阶段。至今还没有引起人们的足够重视,且缺乏系统性资料。在一定程度上制约了羊乳工业的发展。本试验以羊乳的微滤工艺为主线,通过对不同膜孔径分离脱脂羊乳中乳蛋白效果的比较研究、不同膜孔径分离全脂羊乳中乳糖和其他组分分离效果的比较研究。为羊乳的膜分离工艺,功能性羊乳基料、无乳糖羊乳的开发提供了理论和应用基础。主要研究结果如下:(1)选取0.05μm陶瓷膜为脱脂羊乳中酪蛋白和其他组分分离的最佳膜材料,并对陶瓷膜分离乳蛋白效果进行了量化。结果表明:陶瓷膜平均膜通量维持在96.89L/(m~2·h),乳清蛋白的脱除率为96.17%,乳糖的脱除率为86.42%,灰分的脱除率为73.39%,钙的脱除率为34.90%,磷的脱除率为55%。稀释过滤完毕后膜的纯水膜通量衰减系数为55.57%。使用质量分数为2%氢氧化钠和1%的硝酸溶液进行清洗后,膜通量的恢复系数为99.21%,陶瓷膜得到良好的恢复。(2)将(1)中的截留液和透过液分别浓缩至固形物含量为35%和30%、再经过喷雾干燥后,成功制备了蛋白质含量分别高于84%的羊酪蛋白胶束粉和7%的羊乳清粉,其他各项指标均符合GB 11674-2010乳清粉和乳清蛋白粉和GB 31617-2014酪蛋白的规定。(3)选取0.1μm陶瓷膜为全脂羊乳中乳糖和其他组分分离的最佳膜材料。与0.2μm陶瓷膜相比,0.1μm陶瓷膜透过液呈透明黄绿色,而0.2μm陶瓷膜透过液呈白色浑浊黄绿色,说明0.1μm陶瓷膜能够对酪蛋白完全截留,增加了无乳糖羊乳的产量。(4)本试验成功制备了无乳糖羊奶。其中乳糖含量为0.18%,蛋白质含量为9.95%,脂肪含量为10.44%,钙含量为97.33 mg/100 mL,固形物含量为23.16%,均符合国家卫生和计划生育委员会通知印发的《食品营养声称和营养成分功能声称准则》要求。
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ028.8
【图文】：

（a）（b）图 2-1 工艺路线：(a) 脱脂羊乳膜分离操作工艺；(b) 全脂羊乳膜分离操作工艺Fig. 2-1 Technological route: (a) Process for microfiltration of skim goat milk; (b) Process formicrofiltration of whole goat milkT01.循环罐；TG01.温度计；EH01.电加热器；BV01.罐底阀；BV02.排污阀；BV03.旁通阀；BV04.回流阀；BV05.清洗排污阀；P01.循

19；TG01.温度计；EH01.电加热器；BV01.罐底阀；BV02.排污阀；BV03.旁通阀；BV04.回流阀；BV05.清洗排污01.列管换热器；PG01.进膜压力；MF01.陶瓷膜；PG02.出膜压力；FT01.电磁流量计；PG03.滤液压力；BV06.滤液图 2-2 陶瓷膜中试设备Fig. 2-2 Schemic of pilot scale ceramic membrane microfiltration

图 3-1 脱脂羊乳中的大分子粒径分布g. 3.1 The particle size distribution of macromolecular components in skim goat 3-1 所示，脱脂羊乳中粒径分布在两个范围，分别是 78 nm~531 nm~5560 nm（右侧），其中 78 nm~531 nm 粒子占到了总粒子数的 Richter[62]研究报道称羊乳中脂肪球的粒径范围是 730 nm~8580 nm为 188.5 nm，羊酪蛋白的粒径范围为 68.11~127.20 nm[63]，羊乳清 1 nm~6 nm。因为脱脂羊乳中含有大约 0.03%的脂肪，所以图 2-1余的脂肪球，左峰的组分为羊酪蛋白胶粒，此外，S3500 激光粒度0 nm，所以图 3-1 无乳清蛋白粒径分布。酪蛋白粒径范围为 68.11~127.20 nm，乳清蛋白的粒径范围为 3 n酪蛋白和羊乳清蛋白可以选用孔径为 6 nm~68 nm 的陶瓷膜；但是由于溶液浓差极化、蛋白质吸附和滤饼层的影响，会严重降低膜导致乳清蛋白的透过率降低。所以在实际试验中采用的膜孔径一 倍，即采用孔径 12 nm~340 nm 的膜。目前，国外在牛乳的膜分离

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本文编号：2788996