CN104686780A - 一种乳清液的处理方法和酪蛋白的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳清液的处理方法和酪蛋白的制备方法，涉及酪蛋白生产技术领域，解决了现有酪蛋白制备中所产生的乳清液直接排放所带来的经济损失和环境污染影响。本发明的主要技术方案为：一种乳清液的处理方法，将乳清液进行超滤处理，得到透过液和浓缩液；透过液经回收得到乳糖；浓缩液经回收得到乳清蛋白。一种酪蛋白的生产方法，包括：将生产酪蛋白的原料加热溶解后，进行奶油分离，分别得到奶油和脱脂乳液；将脱脂乳液进行点酸处理后，得到酪蛋白和乳清液；将所述乳清液采用上述方法进行处理，得到乳糖和乳清蛋白。本发明主要用于酪蛋白生产，减少污染物的排放，进一步回收乳清液中有益物质，提高生产效益。

Description

一种乳清液的处理方法和酪蛋白的制备方法

技术领域

本发明涉及酪蛋白生产技术领域，尤其涉及一种乳清液的处理方法和酪蛋白的制备方法。

背景技术

近年来，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了很大的资源和环境代价，资源综合利用工作形势严峻。随着企业的不断发展，能源需求的不断增加和污染排放对环境的污染日渐严重，面对资源的日益枯竭和环境污染治理工作的日渐加大，创建资源节约型企业，缓解资源瓶颈制约和减少污染物排放已是全社会面临的刻不容缓的重中之重；因此，社会各界对环保和新的可代替能源的呼声也越来越高，这也是落实科学发展观，走新型工业化道路的有效途径；对促进人与自然和谐发展，全面实现建设小康社会目标起到积极的促进作用。

在现有的酪蛋白生产中，初步提取酪蛋白后，通常将剩余的乳清液直接作为废水排放。乳清液中含有大量的乳清蛋白、乳糖等活性物质。乳清蛋白被称为蛋白之王，具有营养价值高、易消化吸收、含有多种活性成分等特点，是公认的人体优质蛋白质补充剂之一，乳清蛋白含有β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、免疫球蛋白，还有其他多种活性成分，营养丰富。乳糖是乳中最主要的一种碳水化合物，乳糖不仅可为机体提供能量，尚有多种营养与保健功能。

研究发现，现有的酪蛋白生产企业所排放的乳清液废水中的乳清含量约为3.5％左右，而乳清中蛋白质含量11.0-14.5％，乳糖含量63.0-75.0％，这种排放方式极大地浪费了乳清液中含有的大量蛋白、乳糖等生物营养资源。同时产生了大量的生产废液，严重地污染了环境，增加了企业的废水处理方面的支出，给企业带来很大的负担。以某公司为例，采用传统工艺生产酪蛋白，按年产量估算，每年排放废液可达49.464万吨，排污费高达100多万元。同时，废液中的酪素胶、乳清蛋白、乳糖等得不到有效的回收利用，造成极大的经济损失和环境污染影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种乳清液的处理方法和酪蛋白的制备方法，主要目的是解决现有技术中乳清液直接排放所带来的经济损失和环境污染影响。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种乳清液的处理方法，所述乳清液为酪蛋白的生产原料经提取出酪蛋白后所得到的含有乳清蛋白和乳糖的混合物；该方法包括如下步骤：

将乳清液进行超滤处理，得到透过液和浓缩液；

对所述透过液进行回收处理，得到乳糖；

对所述浓缩液进行回收处理，得到乳清蛋白。

前述的乳清液的处理方法，选用膜组件为卷式超滤膜的超滤膜系统对乳清液进行超滤处理，得到透过液和浓缩液。

前述的乳清液的处理方法，所述超滤膜系统的运行温度小于50℃；

所述超滤膜系统采用间歇式的操作方式对乳清液进行超滤处理。

前述的乳清液的处理方法，对所述浓缩液进行回收处理得到乳清蛋白的步骤，具体为：

将所述浓缩液进行喷雾干燥、粉碎处理后得到乳清蛋白粉。

前述的乳清液的处理方法，采用离心式喷雾干燥设备对所述浓缩液进行喷雾干燥处理；

所述喷雾干燥处理的进风温度为120-160℃，出风温度为50-80℃。

前述的乳清液的处理方法，对所述透过液进行回收处理，得到乳糖的步骤，具体为：

对所述透过液进行纳滤处理，得到透过液和乳糖浓缩液；

将所述乳糖浓缩液进行浓缩干燥、粉碎处理后得到乳糖。

前述的乳清液的处理方法，采用离心式喷雾干燥设备对乳糖浓缩液进行浓缩干燥处理；

所述浓缩干燥处理的进风温度为100-150℃，出风温度为40-70℃。

另一方面，本发明的实施例提供一种酪蛋白的生产方法，包括如下步骤：

将生产酪蛋白的原料加热溶解后，进行奶油分离，分别得到奶油和脱脂乳液；

将所述脱脂乳液进行点酸处理后，得到酪蛋白和乳清液；

将所述乳清液采用上述任一种方法进行处理，得到乳糖和乳清蛋白。

前述的酪蛋白的制备方法，所述加热溶解的温度为50℃-55℃。所述点酸处理为：向所述脱脂乳液中加入盐酸调节pH值至3.8-4.3，使所述脱脂乳液中的酪蛋白聚集沉淀。

前述的酪蛋白的制备方法，将所述乳清液进行处理，得到乳糖和乳清蛋白的步骤之前，还包括对所述乳清液进行沉淀处理，以除去所述乳清液中的酪蛋白的步骤。

本发明实施例提出的一种乳清液的处理方法以及酪蛋白的制备方法，通过对现有技术的酪蛋白生产中的乳清液废液进行超滤回收再处理，克服了现有的乳清液废水直接排放带来的经济问题和环境问题，得到了新的副产品乳清蛋白和乳糖，减少了废水排放量，减少了废水处理成本，增加了生产效益，降低了酪蛋白生产废水的环境污染。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种乳清液的处理方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种酪蛋白的制备方法流程图；

图3为本发明一实施例结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种乳清液的处理方法和酪蛋白的制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如下。

发明人发现，现有的酪蛋白生产中，初步提取酪蛋白后，通常将剩余的乳清液直接作为废水排放。且现有的酪蛋白生产企业所排放的乳清液废水中的乳清含量约为3.5％左右，而乳清中蛋白质含量11.0-14.5％，乳糖含量63.0-75.0％，这种排放方式极大地浪费了乳清液中含有的大量蛋白、乳糖等生物营养资源。同时产生了大量的生产废液，严重地污染了环境，增加了企业的废水处理方面的支出，给企业带来很大的负担。

基于此，本发明的发明人提出一种乳清液的处理方法和酪蛋白制备方法，以克服现有的乳清液废水直接排放带来的经济问题和环境问题，得到了新的副产品乳清蛋白和乳糖，减少了废水排放量，减少了废水处理成本，增加了生产效益，降低了酪蛋白生产废水的环境污染。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例中的乳清液为现有的酪蛋白生产中，酪蛋白生产原料经提取酪蛋白后，所得到的乳清液。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种乳清液的处理方法，可以将酪蛋白生产过程中产生的乳清液进行回收处理，得到其中富含营养价值的有效活性成分乳清蛋白和乳糖，从而降低生产中乳清液废水的排放量，并且得到的乳清蛋白和乳糖经过包装后可以作为产品出售，避免了传统乳清液直接排放所带来的生物活性物质损失。该处理方法具体为：

将乳清液进行超滤后，得到透过液(透过液为能透过超滤膜元件的液体)和浓缩液。透过液经回收得到乳糖，浓缩液经回收得到乳清蛋白。这是因为乳清经超滤膜过滤截留后，截留的乳清液即浓缩液中几乎全部为蛋白质，透过液中则主要为乳糖和灰分，超滤膜过滤后，分别对浓缩液和透过液进行后处理，即可分别得到乳清蛋白成品和乳糖成品。其具有工艺简单，操作难度小，具有很高的生产应用价值。

需要说明的，本实施例中的乳清液为现有的酪蛋白生产中，酪蛋白生产原料经提取酪蛋白后，所得到的乳清液(乳清液为包括乳清蛋白、乳糖及水的混合物)。

实施例2

较佳地，本实施例也提供了一种乳清液的处理方法，在实施例1的基础上，选用膜元件为卷式超滤膜的超滤膜系统对乳清液进行超滤处理，同时，超滤膜系统超滤优选采用间歇式操作，运行温度小于50℃为宜。

这是因为间歇式的操作，可以在超滤间歇时间中，实现对膜系统超滤设备进行清洗，避免超滤时间过长引起的超滤膜老化和超滤困难等问题。

具体地，每个间歇周期可以采用过滤时间20小时，间歇时间4小时，超滤操作时加水量约为15％的料液体积，间歇时间中，清洗时间约为90-120分钟，其余时间为顶料切换时间，顶料切换是指待超滤乳清液和清洗液的切换，以采用8套膜系统为例，每批清洗一次，同时保证了对乳清液的持续性处理。

较佳地，卷式超滤膜的型号为PW2540F1030(聚醚砜)，该膜材料有效膜面积2.51m²，纯水操作压力0.5-1MPa，操作范围pH值2-11，清洗范围pH值2-11.5，压力和循环速度主要由超滤膜系统的出口阀调节，二者存在关联作用，进口阀作用较小。

实施例3

较佳地，本实施例提供的一种乳清液的处理方法，也是在实施例1的基础上进行的，浓缩液经回收得到乳清蛋白的方法为：将浓缩液进行喷雾干燥后，将干燥的乳清蛋白进行粉碎，得到成品的乳清蛋白粉，对该成品的乳清蛋白粉进行质量检验合格后，进行包装，即可进行销售。后续处理过程较为简单，操作难度较小。

具体地，在进行喷雾干燥时，宜选用离心式喷雾干燥法(即采用离心式喷雾法干燥设备)，控制进风温度为120-160℃，优选为140℃，出风温度为50-80℃，优选为70℃，以避免干燥过程中对乳清蛋白的品质产生不良影响。实验证明这种方法进行处理，得到的乳清蛋白品质较优，完全符合乳清蛋白粉的质量标准。

得到的乳清蛋白各项参数如下：

水份≦5.0；

灰分≦3.5；

蛋白质≧70.0；

脂肪≦1.2；

乳糖≦7.5；

酸度≦0.12。

实施例4

较佳地，本实施例提供的乳清液的处理方法，是实施例1中的透过液经回收得到乳糖这一工艺过程的一个具体实施例，具体为：

将透过液通过纳滤处理后，得到二次透过液和乳糖浓缩液，将乳糖浓缩液进行浓缩干燥，粉碎后得到乳糖。浓缩干燥采用离心式喷雾法干燥法(即采用离心式喷雾法干燥设备)，该离心式喷雾法干燥法的进风温度为100-150℃，优选为130℃，出风温度为40-70℃，优选为60℃。

采用这种方式回收处理得到乳糖，保证了乳糖的有效成分不被破坏，进而保证的乳糖成品的品质，由于乳糖容易发生焦糊等，因此浓缩干燥选用的喷雾干燥的进风温度和出风温度，均稍低于乳清蛋白的处理温度，优选地，对乳糖进行浓缩干燥时，进风温度控制为130℃，出风温度为60℃，电压选用350V，电流为4A。既保证了浓缩干燥的顺利进行，又最大程度的节约能源。

实施例5

如图2所示，本实施例提供了一种酪蛋白的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将生产酪蛋白的原料，即鲜奶、曲拉中的至少一种加热溶解后，进行奶油分离，分别得到奶油和脱脂乳液。

该步骤中的奶油分离具体步骤的一种实施方式为：将鲜奶泵入瑞典进口阿法拉伐高速蝶式沉降离心机进行第一次离心，转速6500-7500r/min、流量4t/h、鲜奶温度40-45℃；随之泵入8000-10000r/min离心机进行第二次离心，流量6t/h、鲜奶温度35-40℃，除去残存脂肪、杂质。将鲜奶温度控制在40-45℃之间，在不破坏鲜奶蛋白质的情况下，采用阿法拉伐分离机对鲜牛奶进行离心分离脱脂，即保留的鲜奶中的蛋白质含量，又使鲜奶脂肪含量达到鲜奶酪蛋白指标要求1.2％-1.5％。使鲜奶酪蛋白各项指标超越工业干酪素国家标准GB/T3780-1999中的各项标准。

2)将步骤1)得到的脱脂乳液进行点酸处理后，得到酪蛋白和乳清液。

具体地，针对脱脂乳液的点酸处理的优选的技术方案，具体地，向所述的脱脂乳液中加入盐酸，调节pH至3.8-4.3。pH值低于这个范围时鲜奶中的酪蛋白无法完全回收，会造成原料浪费，成本提高；而当pH值高于这个范围时，提取的酪蛋白中酸度会超标，影响产品质量。

将所述乳清液采用前述实施例中的任意一种方法进行处理，得到乳糖和乳清蛋白。

本实施例将酪蛋白生产过程中产生的废液乳清液进行后续处理后，得到了有营养价值和利用价值的乳糖和乳清蛋白成品，减少了污染物的排放量，同时节约了资源，实现废弃资源向经济利益转化，有综合治理了废液对环境的污染，同时生产的乳清蛋白和乳糖也填补了这方面的市场需求，将废液提纯、净化后再循环使用到生产中，减少了废水排放，保护了环境，达到了节水的目的。

实施例6

本实施例提供的酪蛋白的生产方法，在实施例5的基础上，优选地，鲜奶、曲拉等酪蛋白生产原料的加热溶解温度应该控制在50℃-55℃，该温度下即能保证鲜奶、曲拉等酪蛋白生产原料的有效迅速溶解，又能避免其中的各种营养物质遭到破坏，保证营养物质的最大提取，节约资源。

实施例7

本实施例提供的酪蛋白的生产方法中，在实施例5的基础上，在乳清液处理步骤之前，将乳清液进行五级沉淀处理，得到的沉淀物合并入酪蛋白中，将乳清液中含有的少量酪蛋白进一步进行提取分离，增加了主产品酪蛋白的产量的同时，避免了后续处理产品中乳糖和乳清蛋白中产生的过量酪蛋白杂质，进一步提高了乳糖和乳清蛋白的产品质量。其中，五级沉淀是指将酪蛋白生产过程中产生的乳清液经过五次沉淀，最终取得清澈的乳清液再进行干燥处理。其中一级、二级、三级沉淀每次沉淀6小时，四级沉淀4小时，五级沉淀3小时最终取得清澈乳清液。

实施例8

较佳地，如图3所示，本实施例提供了一种酪蛋白制备工艺过程，其具体为：

第一步：水质检查。在生产进行前，检查进水水质，重点检查BOD、COD指标，以保证水质达到设计要求的进水指标，即工业用水的标准后方可输入超滤系统。

第二步：清洗。在超滤系统组装完成后，在启动之前对系统中所有过流部分进行清洗，一方面清洗掉设备及管道中的碎屑及其他有害杂质，另一方面对系统进行严格的灭菌处理，以免残留的细菌、微生物在管道及超滤膜组件中滋长。可以采用分段清洗的方法进行，按照工艺流程路线由前往后，按设备和管路分段进行清洗，以保证设备的安全运行。

第三步：管路系统检查。检查有关设备和管道有否误接、漏接或错接，同时检查进、出口阀门的启闭情况。

第四步，启动：先进行试启动，即接通电源，打开进水阀门，开动泵后立即停止，观察水泵叶轮转动方向是否正确，检查水泵在启动时有无反常的噪音产生。

第五步：运行。水泵转动后，逐渐打开超滤系统的进水阀门，相应调节浓缩液出口阀门使系统在1min左右时间内升压至预定压力，预定压力为：0.1-0.3MPa，并保持浓缩液的匀速流动。

第六步：监控及记录。记录纳滤设备进出口压力差的变化，进口压力应按设计值，进口压力的设计值为：0.08-0.15MPa操作，但随着运行时间延长，出口处压力会逐渐降低，即压力差会逐渐增大，当这一压力差高于安装始值0.05MPa时说明水路有阻塞现象，应当采取相应措施，即采取物理或化学方法进行清洗。

第七步：停机。先慢慢开启浓缩液出口阀门，使系统压力徐徐下降到最低点再切断电源；用纯水冲洗膜表面，冲洗3-5min。

第八步：膜的清洗。污染膜分别采用0.1％的氢氧化钠溶液和0.2％的盐酸溶液回流清洗。

第九步：喷雾干燥。喷雾干燥机雾化器为离心式，由于乳糖易焦糊，故喷雾干燥温度要低于乳清蛋白粉，控制进风温度为在130℃，出风温度60℃，电压350V，电流4A；乳清蛋白粉的进风温度控制在140℃，出风温度控制在70℃。

采用本实施例所公开的酪蛋白生产工艺，以背景技术所列举的某公司为例，以传统工艺进行生产时，经检测，该企业排放的乳清废水中乳清含量约为3.5％左右，而乳清中蛋白质含量11.0-14.5％，乳糖含量63.0-75.0％，同时，每年排放废液可达49.464万吨，排污费高达100多万元。采用本实施例的生产工艺后，每年废液排放量减少至9.464万吨，排污费减少至20多万元，同时由于新生产的乳清蛋白粉和乳糖粉所带来的直接经济效益高达390多万元，极大的增加了企业效益，减小了污染物排放量，同时还减少了排污费用支出。

综上所述，本发明所提供的乳清液的处理方法和酪蛋白的生产方法，通过对现有技术的酪蛋白生产中的乳清液废液进行超滤回收再处理，克服了现有的乳清液废水直接排放带来的经济问题和环境问题，得到了新的副产品乳清蛋白和乳糖，减少了废水排放量，减少了废水处理成本，增加了生产效益，降低了酪蛋白生产废水的环境污染。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种乳清液的处理方法，所述乳清液为酪蛋白的生产原料经提取出酪蛋白后所得到的含有乳清蛋白和乳糖的混合物；其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：

将乳清液进行超滤处理，得到透过液和浓缩液；

对所述透过液进行回收处理，得到乳糖；

对所述浓缩液进行回收处理，得到乳清蛋白。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选用膜组件为卷式超滤膜的超滤膜系统对乳清液进行超滤处理，得到透过液和浓缩液。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超滤膜系统的运行温度小于50℃；

所述超滤膜系统采用间歇式的操作方式对乳清液进行超滤处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述浓缩液进行回收处理得到乳清蛋白的步骤，具体为：

将所述浓缩液进行喷雾干燥、粉碎处理后得到乳清蛋白粉。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用离心式喷雾干燥设备对所述浓缩液进行喷雾干燥处理；

所述喷雾干燥处理的进风温度为120-160℃，出风温度为50-80℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述透过液进行回收处理，得到乳糖的步骤，具体为：

对所述透过液进行纳滤处理，得到二次透过液和乳糖浓缩液；

将所述乳糖浓缩液进行浓缩干燥、粉碎处理后得到乳糖。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用离心式喷雾干燥设备对乳糖浓缩液进行浓缩干燥处理；

所述浓缩干燥处理的进风温度为100-150℃，出风温度为40-70℃。

8.一种酪蛋白的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将生产酪蛋白的原料加热溶解后，进行奶油分离，分别得到奶油和脱脂乳液；

将所述脱脂乳液进行点酸处理后，得到酪蛋白和乳清液；

将所述乳清液采用权利要求1-7任一种方法进行处理，得到乳糖和乳清蛋白。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述加热溶解的温度为50℃-55℃；

所述点酸处理为：向所述脱脂乳液中加入盐酸调节pH值至3.8-4.3，使所述脱脂乳液中的酪蛋白聚集沉淀。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述乳清液进行处理，得到乳糖和乳清蛋白的步骤之前，还包括对所述乳清液进行沉淀处理，以除去所述乳清液中的酪蛋白的步骤。