
高压、瞬时膜浓缩(超滤、纳滤、反渗透)--专为乳品生产提供高效脱水和蛋白质浓缩解决方案;可减少运行成本,同时使产量和效率都提高
***终产品:浓缩牛奶、酪蛋白、WPI粉、WPC80|90粉、脱盐乳糖(25-32BRix)、低乳糖牛奶
膜浓缩设备的优势:旁路少,能耗低;自带回流管路,合格率更高;膜元件寿命故障率低;占地小,布局紧凑;较好的高低压力和温度运行管理经验;优越的技术服务一、 乳制品专用膜设备优势:1.全程低温处理,无需额外热源 2.纯物理分离多成分产品 3.能在15分钟完成处理 4.关键技术:美国乳制品加工膜元件执行标准 5.CIP清洗保障 6.对维生素保留高于蒸发工艺 7.无死角阀阵 8.过程连接沟槽深度小于等于宽度(高压过程连接)
二、我们单机在乳品中的使用
1、应用总览:到场鲜奶蛋白 3.2-3.4→离心机脱脂→MF微滤→UF超滤→NF纳滤→RO反渗透
↓ ↓ ↓ ↓
除菌+ 乳糖蛋白 浓缩乳糖 除水外
除酪蛋白 浓缩 并脱盐 全物质浓缩
说明:乳制品加工中,蛋白质、脂肪、钙离子、乳糖、矿物质盐均可以通过膜单独分离。这些单一物质将有利于对产品进行单一指标控制,当下日益多样的饮品加工中已经成为必不可少的调配辅料。2、应用细则
| 项目/类型 | MF-陶瓷微滤 |
MF微滤 |
UF超滤 |
NF纳滤 |
RO反渗透 |
辅助系统 |
活性炭微除味系统 |
树脂脱钙 |
|
分子量 |
0.2-1.4um |
1000-200000Da |
100-1000Da |
<100Da |
原理 |
活性炭微孔吸附 |
/ | |
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用途 |
除菌率99% |
分离酪蛋白除菌、除酪蛋白 |
乳清蛋白浓缩 蛋白组分分离 WPI、WPC液60/80 |
原奶浓缩脱盐 脱盐乳清 脱盐乳糖 |
全脂奶浓缩 |
用途 |
调配风味饮料 |
低钙奶 |
|
浓缩倍率 |
菌体20倍 |
菌体1-10倍 |
原奶2-3倍 |
原奶2-3倍 |
原奶2倍 |
特殊配置 |
蒸汽杀菌 |
/ |
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可达到浓度 |
/ |
乳清蛋白25% |
乳清蛋白25% |
原奶2倍 |
/ | |||
| 浓度 | / | / | 12% |
20BRix |
/ | / | / | / |
(一)、浓缩奶:蛋白4.0|6.0,浓缩奶是以原奶/脱脂奶为原料,由膜去部分水分制成的乳品。
原奶/脱脂奶浓缩 到场鲜奶 蛋白3.2-3.4→全脂奶RO→ 全脂奶 蛋白4.0-4.2
提升蛋白 ↓
离心脱脂→脱脂奶RO→脱脂奶 蛋白5.0-6.0
说明:
1、浓缩牛奶:利用RO膜直接进行的低温全物质浓缩,仅脱去牛奶中的水分,蛋白、乳糖、脂肪等比例不变。低温处理能更完整的保留天然奶香与营养,成品可用于货架奶、奶粉、炼乳、各类乳制品生产前置的原料。
2、低脂/脱脂牛奶:用离心机脱去大部分乳脂,再采用RO膜浓缩,此时则可以获得更高的蛋白-6.0。脂肪含量大幅降低,蛋白和乳糖完整保留,成品低脂健康,也适用于健身人群,成品适用于减脂饮品、酸奶、奶酪、低脂乳制品基底等。
3、为解决口感发苦的问题可替换为NF纳滤
原奶/脱脂奶浓缩 到场鲜奶 蛋白3.2-3.4→全脂奶 NF纳滤→ 全脂奶 蛋白4.0-4.2
提升蛋白 ↓
脱盐 离心脱脂→脱脂奶 NF纳滤→脱脂奶 蛋白5.0-6.0
在蛋白达到6.0时,常规RO浓缩无机盐也同步提高浓度,这会使鲜奶口感变得苦涩。而这样的选择是为做出更具有竞争力的产品,他的蛋白含量将更高、而口感会更细腻。
4、为解决乳糖耐受或口感甜腻的问题可替换为UF超滤
原奶/脱脂奶浓缩 到场鲜奶 蛋白3.2-3.4→全脂奶 UF超滤→ 全脂奶 蛋白4.0-4.2
提升蛋白 ↓
脱盐、脱糖 离心脱脂→脱脂奶 UF纳滤→脱脂奶 蛋白5.0-6.0
近年市场减糖也对乳品提出挑战,UF超滤可以去除部分或全部的乳糖和无机盐,对于高蛋白、低IG、低乳糖的产品尤为匹配。在部分运行条件下可以采用灭菌纯水洗滤的方式把全部的乳糖剔除产品,成为无乳糖奶。这种方式也为低糖奶酪的加工提供更好的原料选择,当然原料成本相对会更高一些。
(注意:NF纳滤、UF超滤在使用中均可添加灭菌纯水洗滤小分子,而加入的纯水则可以使用RO进行回收使用,这会降低产品纯化过程中的加水量。)
(二)、浓缩蛋白:乳清蛋白粉WPC 60|80|90
乳清蛋白部分来源于奶酪生产中的乳清为原料,通过UF超滤-浓缩及除灰分-结合喷雾、干燥制得的粉末。
在没有UF超滤的生产线中,后端热源浓缩耗能高于超滤,测算数据UF超滤可将制作成本降低400-500元/吨。UF超滤不仅降低了热源浓缩成本也提高了蛋白含量。
MF微滤的目的是去除酪蛋白和菌体,为UF超滤扫清障碍和生产菌体控制。
说明:
1、WPC60粉:在WPC60粉生产中,其组分无需深度优化,仅需离心机+UF超滤即可达到。当乳清可以达到500ml中速滤纸后无明显可见颗粒物时,离心机也是可以取消。
乳清蛋白粉生产 奶酪生产后乳清1.0-6.0 → MF微滤 → 酪蛋白
WPC60粉、酪蛋白 ↓
离心除杂 → UF超滤 → 乳清蛋白WPC60粉
UF超滤功能是浓缩并除灰分。这是利用UF超滤膜仅拦截蛋白的特性,浓缩过程中不仅去掉了水也同步带走了小于超滤的乳糖和盐类。常规去除的水分达到88%,成品纯度可以轻松做到60%。
2、WPC80粉:
乳清蛋白粉生产 奶酪生产后乳清1.0-6.0 → MF微滤 → 酪蛋白
WPC60粉 ↓ ∣ ↓
离心除杂 ―――― ∣ UF超滤→ 乳清蛋白WPC80粉
↑
灭菌纯水2倍
在WPC80生产中,其纯度比之前提高了20%,这意味着需要加入灭菌纯水执行洗脱灰分的工作,而加水量一般为洗滤段的 2倍水进行洗脱,充分利用UF超滤特性,依靠水带走更多的灰分。
3、WPC90粉:
乳清蛋白粉生产 奶酪生产后乳清1.0-6.0 → MF微滤 → 酪蛋白
WPC90粉 ↓ ∣ ↓
离心除杂 ―――― ∣ UF超滤→离子交换电渗析 →乳清蛋白WPC80粉
↑
灭菌纯水2倍
WPC90生产中,其纯度比之前提高了10%,而仅依靠加水已经无法满足纯化过程,不仅需要 3-4倍水进行洗脱,残余的灰分还需要离子交换/电渗析来执行更精细的去除工作。
4、酪蛋白:酪蛋白是相对比较容易获取的品类,费用相对也比较低廉。但作为干扰乳清生产的成分,势必要单独分离。
它的分离为PH和膜均能实现,PH4.6时可以大量析出增加离心机则可单独分离,当避开了这个PH的溶解度是较高,此时则需MF微滤进行抓取。
5、乳清加工副产物和经济循环
副产物经济循环 UF超滤 废液:乳糖、盐、水→NF高压纳滤→乳糖25-34BRix
↑ 洗滤工艺 ↓
灭菌纯水 WPC80-2倍量级 反渗透RO→纯水 CIP、灭菌纯水
WPC90-4倍量级 ↓ ∣
↑ 矿物质盐 ∣
∣ ∣
— — — — — — — — — — — — —
乳清加工副产物:乳糖、矿物质盐。NF纳滤可浓缩乳糖,浓度可达34%,并去除50%以上的矿物质盐。而反渗透RO产生的浓盐水可以用于部分特殊奶酪加工的腌制,这对于奶酪的风味、外皮、外观至关重要。
注:国外乳糖费用较低,虽国内需求巨大但国内产品费用目前仍然无法低于进口,现几乎很少的国内规模化量产,其难度不在于加工,而是规模性聚积联产带来的成本优势。
经济循环:纯水是乳清蛋白加工中成本占用的关键,反渗透RO成为循环利用降低成本的主要措施;其带来的收益内容为:降低污水处理成本、减少使用灭菌纯水、增量副产物。
注:生产1T的WPC80粉,UF超滤产生约120T牛奶原本的水、洗滤产生约30-50水,这些水搭配NF纳滤+反渗透RO将以预计不到10元/吨成本回用其中至少50%以上的水(预计:70-80T水),虽然对比灭菌纯水5元/吨成本还是有差距,但计算副产物和污水处理成本,这仍有差距,但在生产量足够大时其收益将比较客观,并节省污水了处理规模。
三、核心技术参数
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膜元件 |
过滤精度 | 截留分子量 | 截留率 | 脱水率 |
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微滤(MF) |
0.1-10μm |
>1000kDa |
菌体/悬浮物截留率≥99.9% |
10%-20% |
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超滤(UF) |
1-100nm |
1-1000kDa |
目标蛋白截留率≥90%-99% |
55%-60% |
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纳滤(NF) |
0.1-10nm |
150-1000Da |
乳糖/小分子蛋白截留率≥95% |
75%-80% |
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反渗透(RO) |
<0.1nm |
<150Da |
乳糖/蛋白截留率**** |
85%-90% |







