膜过滤技术能够将牛奶分离成其基本成分,进而用于生产各种产品。膜过滤技术在去除细菌和孢子方面同样效果显著,也常被用于将牛奶中的蛋白质和酪蛋白含量调节至标准水平。
此外,牛奶生产商利用膜过滤技术将产品浓缩至更小体积,以此降低运输成本。
乳清和关键成分的分离
膜过滤能有效浓缩乳制品,如奶酪和发酵产品。它还可用于分离乳清基高价值配料的目标成分。含有原生乳清蛋白的渗透液可进一步加工成价值更高的蛋白质产品,如乳清分离蛋白(WPI)或各种等级的乳清浓缩蛋白(WPC)。牛奶超滤和微滤的过滤渗透物主要由乳糖组成,乳糖是奶粉标准化过程中最受欢迎的成分。乳清配料是一个快速增长的乳制品细分市场。产品包括乳铁蛋白、磷酸钙、乳糖、渗透粉和水解物。矿物质配料是营养补充剂的成分,乳糖配料用于零食、糖果和营养产品,水解物则可用于婴儿配方奶粉和膳食产品。
初步浓缩
反渗透技术用于在进行后续处理或运输前对溶液进行初步浓缩,从而有效降低运输成本。通过使用精密的过滤膜,反渗透过程仅允许水分子透过。细菌、脂肪、蛋白质、糖类和矿物质等其他所有液体或悬浮物质在过滤过程中被截留,形成浓缩液。在反渗透过滤操作中,液体会经历高压环境。
去除离子和矿物质
微滤和超滤过程产生的稀释液体通常利用纳米过滤或反渗透技术进行浓缩,有时这两种技术也会结合使用。纳滤不仅可以去除或回收水分,还能分离单价离子,实现产品的脱矿处理。在生产牛奶蛋白浓缩物(MPC)、牛奶蛋白分离物(MPI)和婴儿配方奶粉等产品时,纳滤技术发挥着重要作用。该技术采用的膜孔略大于反渗透膜,允许溶解的矿物质等小离子通过,同时拦截较大离子及多数有机成分,如细菌、孢子、脂肪、蛋白质、胶体和糖类。
脂肪和蛋白质分离
超滤技术被用来浓缩原奶、巴氏杀菌全脂或脱脂奶中的大分子如脂肪和蛋白质,同时可降低乳糖和矿物质含量。典型产品包括牛奶蛋白浓缩物(MPC)和牛奶蛋白分离物(MPI)。这些产品是通过使用聚合物螺旋膜技术生产的。在此过程中,通常结合渗滤来提升蛋白质与干物质的比率,从而生产出如MPC 85这样的高等级产品。超滤技术也用于浓缩全脂或标准化牛奶,以生产全浓缩或部分浓缩奶酪。超滤膜的孔径大于纳滤膜,并且施加的压力相对较低。盐分、糖类、有机酸和较小的肽段透过成为渗透液,而蛋白质、脂肪和多糖作为留存物被保留。
脱脂牛奶加工
微滤技术主要有两个应用目的:一是去除脱脂牛奶中的细菌和孢子,二是将脱脂牛奶蛋白分离成酪蛋白流和乳清蛋白流。在四种主要的乳品过滤技术中,微滤膜具有最大的孔径尺寸。允许除悬浮固体、细菌和脂肪球以外的多数物质通过。在酪蛋白的分离过程中,较大的酪蛋白微粒被膜拦截,而较小的乳清蛋白则可以顺利通过。根据具体的应用需求,酪蛋白浓缩物可以通过使用聚合物螺旋膜或陶瓷膜来生产。