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陶瓷膜在食品工业上的应用举例合肥格云流体技术有限公司 发布时间:2020-05-11   点击浏览:1116次

陶瓷膜在食品工业上的应用有以下几个方面:

(一)应用于乳品的浓缩和除菌:

无机膜最初应用于乳品制造工业上是在上世纪七十年代。首先是应用在奶酪的制作上,后扩展到乳清蛋白的浓缩、奶粉和凝乳的制造以及蛋白和肽的分离等领域。尽管可以用对应的膜分离技术来分离提取各种尺寸大小不同的组分,但因牛乳成分较为复杂,各种成分的尺寸跨度还大,所以进行膜分离处理的时候很容易造成膜污染、膜通量急速下降等问题。无机陶瓷膜在乳品工业中的应用主要集中在微滤脱脂乳除菌、牛乳分离脂肪、回收乳白蛋白、浓缩酪蛋白、处理洗涤废水等。

图1.陶瓷膜过滤设备

①除菌:传统用于牛乳的杀菌方法是热杀菌,以巴氏杀菌和超高温瞬时杀菌(UHT)为主。而用无机陶瓷膜的微滤除菌时,在不影响牛乳风味的同时还可以延长产品的货架期,这种除菌方式可称为冷杀菌。

②酪蛋白浓缩:用无机陶瓷膜对酪蛋白进行浓缩,可以获取酪蛋白浓缩液和透过液。酪蛋白浓缩液和稀奶油重新组合可以用来生产各种奶酪,还可以用于牛乳标准化生产使用的干酪蛋白。与奶酪清相比,用膜浓缩酪蛋白得到透过液,更适合提纯乳白蛋白。

③乳白蛋白回收:在工业上乳白蛋白主要是从乳清提取,所以乳白蛋白也常称为乳清蛋白。超滤回收乳白蛋白的原理是选择合适的膜,超滤乳清溶液,使大分子的乳白蛋白被截留浓缩,小分子的矿物质则透过膜除去。有研究结果表明,无机陶瓷膜同有机膜相比更易清洗,且不易被微生物污染。

④分离脂肪:牛乳中的脂肪球直径一般在0.1~15μm之间,平均直径为3.4μm。用适当孔径的微滤膜可对全脂牛乳进行脂肪分离。

⑤奶酪生产:在奶酪生产中应用膜工艺包含利用各种牛奶生产新鲜、软、硬和半硬品种的奶酪。超滤在生产新鲜奶酪品种上应用甚广,随着陶瓷膜的出现,增加了超滤在酸性条件下进行的可能。

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图2.利用陶瓷膜生产D90乳清粉工艺流程图

(二)应用于果汁浓缩和茶饮料的澄清:

陶瓷膜技术应用到果汁生产中可以使加工过程里产生的大量细菌用较为绿色、科学的方法得以解决。与传统方法相比,陶瓷膜技术能使果汁的浑浊度以及细菌总数明显减少,且操作过程简单、环保。超滤还可以浓缩果汁,除去茶饮料中的大分子物质,不改变其原有风味的同时使茶饮料保持澄清的外观。

在绿茶等茶类产品的生产上,茶提取液内的小颗粒悬浮物和茶多酚、咖啡碱、水溶性蛋白等络合形成的絮状物一直是个技术难点。陶瓷膜过滤绿茶提取液进行澄清处理,旨在研究开发澄清绿茶提取液的陶瓷膜错流过滤技术。采用0.05μm的陶瓷膜可以显著提高绿茶提取液的澄清,操作条件对主要理化指标没有显著影响,为提高膜通量应选择较高的压力和温度;膜的使用过程中通量的衰减是必然的,采用多种清洗剂交替清洗可使膜通量得到很高的恢复。通过技术上的改进,陶瓷膜技术已在过滤绿茶提取液上取得了很好的效果。

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图3.茶类提取物工艺流程图

(三)应用于酱油生产中:

在传统的酱油生产工艺中,所制得的原酱油是通过加热的方法来达到灭菌灭酶、调和香气、增加色泽以及去除悬浮物的,缺点在于能耗大、灭菌器容易结垢,操作不当还易使酱油出现焦糊味,色泽还容易过深。陶瓷膜过滤代替加热酱油来灭菌,能制得高品质的酱油,并且已有实验结果表明,用0.4μm孔径的陶瓷膜对原酱油进行过滤,可以有效去除酱油中的细菌微生物,除菌率达95%以上,品质极佳。

淡酱油经过超滤后,其全氮、氨基酸态氮、无盐固形物、还原糖、色素等保持在98%左右,符合国家产品标准。

(四)应用于纯化油茶皂苷:

油茶皂苷是从油茶饼粕中提取出的一种五环三萜类混合物,其基本结构是由皂苷元、糖体和有机酸组成,具有乳化、分散、湿润等性能,是一种性能优良的天然表面活性剂,并且具有溶血、抗渗消炎、化痰止咳、镇痛、降血清胆固醇、抗高血压高血脂以及抗癌等多种生物活性,被广泛应用于水产养殖、医疗及食品工业等领域。目前油茶皂苷的精制方法很多,但都存在着操作复杂,成本高流程长的缺点,难以工业化大规模生产。陶瓷膜分离技术应用于油茶皂苷的提取和精制,能有效解决传统方法加工成本高、产品质量差,设备投资大以及生产安全性等缺点。已有实验结果表面,以0.05μm的膜孔径0.15MPa的操作压力和1%的料液浓度为最佳精制工艺条件,得到的滤液经过浓缩并喷雾干燥。测定的产品纯度也由原有的50%提高到81%,得率为66.4%,具有大规模工业生产的可行性

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