酪蛋白胶束粉的陶瓷膜分离生产工艺.doc

酪蛋白胶束粉的陶瓷膜分离生产工艺 陈建行1，刘鹭1，孙颜君1,2，苏燕玲1， 张书文1，孔凡丕1，蒋士龙3，吕加平1※1. 中国农业科学院 农产品加工研究所，农业部农产品加工综合性重点实验室，北京 100193；2. 西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌 712100；3. 黑龙江飞鹤乳业有限公司，齐齐哈尔，161800 摘 要：为尽快建立酪蛋白胶束粉(micellar casein concentrate)的中试生产线，实现MCC在国内的工业化生产，研究通过测定牛乳蛋白粒径，选取孔径40和100 nm的中空纤维陶瓷膜进行膜分离效果的对比，并选用膜分离效果较佳的陶瓷膜进行最佳操作参数的确定及稀释过滤工艺的研究，最后将自制MCC和进口MCC进行品质特性对比并分析其工业化生产的可能性。结果表明：孔径40 nm中空纤维陶瓷膜与孔径100 nm中空纤维陶瓷膜相比，渗透液中不含酪蛋白，能够减少酪蛋白损失，更适合于酪蛋白和乳清蛋白的分离，孔径40nm中空纤维陶瓷膜的最佳操作参数为操作压力2×105 Pa，料液温度50℃；采用四段式的连续稀释过滤工艺，可使料液中酪蛋白占真蛋白的比例从69.39%提升至93.34%，真蛋白占干物质的比例从38.45%提升至88.15%；稀释过滤完毕后膜的纯水通量衰减了39.98%，经生物酶清洗液清洗后膜的纯水通量恢复至初始的98.02%；自制MCC在成分组成上与加拿大Proteinco公司生产的MCC相比差异不显著（p 0.05），但在溶解度和粉粒的微观形态上优于Proteinco MCC；生产1 kg MCC需要原料乳46.24 L，成本为244.58元，可实现其国内工业化生产。研究结果为实现MCC在国内工业化生产及其应用性研究。 ： 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(20)-09-0000-11 陈建行，刘鹭，孙颜君，等. 束粉的陶[J]. 农业工程学报，2013，29(9)：×－×. Chen Jianhang, Liu Lu, Sun Yanjun, et al. Pilot scale production process of micellar casein concentrate powder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(9): －. (in Chinese with English abstract 0 引 言( 膜技术因具有操作温度低、节能、无污染等优点，已在乳品工业中取得广泛应用[1-2]，其中应用膜技术分离酪蛋白和乳清蛋白已成为目前国内外研究的热点[3-4]。应用膜技术分离脱脂乳中酪蛋白和乳清蛋白是基于各组分直径或分子量的不同，大部分乳清蛋白、乳糖、矿物质和水能透过膜成为渗透液，小部分乳清蛋白、乳糖和矿物质将和酪蛋白一起存留在截留液中。为了最大程度地脱除截留液中残留的乳清蛋白、乳糖和矿物质等，提高酪蛋白的纯度，在制备酪蛋白胶束浓缩液时需要多次加水进行稀释过滤，最终得到的酪蛋白浓缩液经喷雾干燥制备为酪蛋白胶束粉（MCC, micellar casein concentrate）[5-6]。MCC作为一种功能性乳基料，其酪蛋白占真蛋白的质量分数在90%以上，真蛋白质量分数在85%以上，并具有低乳糖、低脂肪及高钙等特点[7]，与传统的酸沉和酶凝酪蛋白产品相比，因没有乳的酸凝和酶凝过程而使得乳蛋白的天然胶束结构未被破坏，因此，具有更好的溶解性、起泡性和风味[8]。目前，MCC已广泛应用于食品工业中，国内需求的MCC主要依赖进口，且需求量在逐年增加。 Zulewska等分别使用孔径0.1 μm均一压差陶瓷膜、孔径0.1 μm梯度渗透陶瓷膜和孔径0.3 μm卷式有机膜将脱脂乳浓缩3倍，研究结果发现三者对乳清蛋白的脱除率分别为64%、61%和38%。Beckman等[10]使用孔径0.3 μm卷式有机膜对脱脂乳进行三段式稀释过滤，研究结果发现对乳清蛋白脱除率为70.3%，而Hurt等[11]使用孔径0.1 μm的均一压差陶瓷膜对脱脂乳进行同样处理后发现乳清蛋白脱除率高达95%以上。由此可见：孔径0.1?μm的均一压差陶瓷膜更适合于分离酪蛋白和乳清蛋白，渗透液中酪蛋白的质量分数为0.20%，渗透液呈现白色浑浊，严重降低了MCC得率[11]。董晶莹等[12]使用孔径0.14 m多通道不对称陶瓷膜将脱脂乳直接浓缩9倍，实现了酪蛋白和乳清蛋白的膜分离，但该过程中膜的通量由93 Lm2·h)降低至13 Lm2·h)，膜污染严重。刘艳平等[13]采用切割分子