CN111919908A - 一种脱盐乳清粉的制备方法 - Google Patents

一种脱盐乳清粉的制备方法 Download PDF

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刘建光
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Abstract

本发明属于乳品加工领域,公开了一种脱盐乳清粉的制备方法,以脱脂乳为原料,进行微滤分离得到微滤截留液和微滤分离乳清;对微滤分离乳清超滤得到超滤截留液和超滤渗透液,然后将超滤截留液依次进行真空浓缩和喷雾干燥得到乳清蛋白粉;并将超滤渗透液依次经纳滤、真空浓缩、结晶、离心洗涤和乳糖精制,得到精制乳糖;最后将精制乳糖和乳清蛋白粉干混,即得所述脱盐乳清粉。本发明用于制备脱盐乳清粉,与传统的电渗析和离子交换相比,可减少污水排放、降低生产成本,且能提高产品品质,具备低碳、节能、环保的特点,在国内乳品企业具有广泛的推广意义。

Description

一种脱盐乳清粉的制备方法
技术领域
本发明属于乳品加工领域,具体涉及一种脱盐乳清粉的制备方法。
背景技术
脱盐乳清粉即低矿物质乳清粉,采用纳滤、离子交换或电渗析的方法从干酪乳清中除去一定量的矿物质,并经蒸发浓缩和喷雾干燥工艺而制成。常见的脱盐率有30%(D30)、40%(D40)、70%(D70)和90%(D90)。脱盐乳清粉是高质量蛋白质的营养源,具有优异的溶解性,且利于产品的外观和组织,特别是D90主要应用于婴幼儿配方奶粉的生产。婴幼儿的肾脏功能发育不完善,如果摄入过多的矿物质会加重肾脏负担,会对婴幼儿的生长发育不利。在《婴幼儿配方乳粉生产许可审查细则(2013)》中明确规定了生产婴幼儿配方奶粉所用脱盐乳清粉的矿物质含量必须低于1.5%。但是我国由于干酪市场不成熟、设备先进性及关键技术不成熟等原因,98%以上的脱盐乳清粉依赖于进口。2014年我国D90脱盐乳清粉的市场需求量为20万吨,而且伴随“二胎政策”的逐步放开,在未来几年脱盐乳清粉市场需求会持续增长。
目前,在欧美及澳新等乳业发达国家采用电渗析、离子交换和纳滤的方法对乳清中的矿物质进行脱除。电渗析是在外加直流电场的作用下,利用阴阳离子交换膜对乳清液中的离子有选择地透过而使乳清中盐分被脱除的一种方式,盐分脱除率一般在50%~90%,但膜污染、污水处理、能耗等问题导致生产运行成本较高是电渗析的主要限制因素。离子交换通常采用强酸性阳离子和弱碱性阴离子树脂组合对乳清进行脱盐处理,脱盐率可高达95%,但乳清蛋白吸附率高、树脂再生成本高一直是困扰该技术应用的难题。纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种膜处理技术,乳清纳滤过程中蛋白质、乳糖等大分子被截留,水分子和盐分可以透过,虽然纳滤具有易安装、投资和运行成本低等优点,但是脱盐率通常只有30%~50%左右,且对Na+、K+、Cl-等单价离子的脱除率明显高于对Ca2+、Mg2+和PO4 3-等多价离子脱除率。以上三种技术均存在不同的优劣势,因此,实际过程中均采用以上两种或三种技术组合的方式进行生产,从而降低运行成本,提高脱盐效率。
在我国受婴幼儿配方奶粉良好市场前景的鼓舞,很多大型乳企已关注和涉入这一领域。但由于我国干酪等酪蛋白产品市场的不成熟,副产品乳清资源匮乏,因此,各大型乳企均采用进口甜乳清粉复溶后再脱盐的方式生产。在生产技术方面也均效仿国外采用离子交换、电渗析和纳滤相结合的方式,但由于设备先进性及关键技术不成熟等原因仍存在产品品质不达标、运行成本高、污水排放超标等问题,尚未真正实现其大规模生产。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述问题,本发明的目的是要提供一种脱盐乳清粉的制备方法,以脱脂乳为原料,并结合微滤、超滤、纳滤、乳糖精制及干混工艺制备脱盐乳清粉;以解决产品品质不达标,运行成本高、污水排放超标等问题。
一种脱盐乳清粉的制备方法,包括如下步骤:
S1、以脱脂乳为原料,经微滤膜进行微滤分离得到微滤截留液和微滤渗透液,微滤渗透液即为微滤分离乳清;
S2、将微滤分离乳清经超滤膜进行超滤得到超滤截留液和超滤渗透液;
S3、将超滤截留液依次进行真空浓缩和喷雾干燥得到乳清蛋白粉;
S4、将超滤渗透液依次经纳滤、真空浓缩、结晶、离心洗涤和乳糖精制后,得到精制乳糖;
S5、将精制乳糖和乳清蛋白粉干混,即得最终的脱盐乳清粉。
作为限定,步骤S1中,所述脱脂乳中,干物质质量百分含量≥8.5%、蛋白质质量百分含量≥3.0%、乳糖质量百分含量≥4.6%、脂肪质量百分含量≤0.1%;
所述微滤分离条件为:微滤膜孔径为0.04~0.2μm,料液温度为50~60℃,料液循环流速为2~8m/s,跨膜压差为0.2~1.5bar,渗透液膜通量为55~120L·m-2·h-1;微滤膜为管式陶瓷膜、不锈钢陶瓷膜或中空纤维陶瓷膜;
所述微滤分离乳清中,干物质质量百分含量为1.5%~6.5%,乳糖质量百分含量为1.0%~5.0%,蛋白质质量百分含量为0.1%~0.7%,矿物质质量百分含量为0.1%~0.6%。
作为第二种限定,步骤S2中,超滤包括以下具体步骤:
S21、将所述微滤分离乳清经超滤膜,超滤浓缩至浓缩倍数为15~22倍,得第一次超滤截留液和第一次超滤渗透液;
S22、在第一次超滤截留液中一次性加水至第一次超滤截留液和水的总质量达所述超滤分离乳清质量的1/2倍,继续超滤浓缩至浓缩倍数为6~10倍,得第二次超滤截留液和第二次超滤渗透液,第二次超滤截留液即为最终的超滤截留液,将第一次超滤渗透液和第二次超滤渗透液混合均匀即为最终的超滤渗透液。
作为进一步限定,所述超滤条件为:料液温度为10~55℃,跨膜压差为6~7bar,料液循环流速为70~150L/min,超滤膜的截留分子量为8000~20000Da;超滤膜为管式陶瓷膜、中空纤维陶瓷膜或不锈钢陶瓷膜;
所述超滤截留液中,干物质质量百分含量为8%~20%,蛋白质质量百分含量为5%~15%,蛋白质占干物质的质量百分含量的80%~90%,乳糖质量百分含量为0.5%~2%,矿物质质量百分含量为0.1%~0.4%;
所述超滤渗透液中,乳糖质量百分含量为1%~5%,矿物质质量百分含量为0.1%~0.6%。
作为第三种限定,步骤S3中,所述超滤截留液进行真空浓缩采用的三效管式降膜蒸发器,其中冷凝器预热温度为50~60℃,一效蒸发温度为65~70℃、一效真空度为0.7~0.75bar;二效蒸发温度为60~65℃、二效真空度为0.75~0.8bar;三效蒸发温度为55~60℃、三效真空度为0.8~0.85bar;所述超滤截留液进行真空浓缩后得到的料液中干物质质量百分含量为40%~50%;
所述喷雾干燥条件为:料液预热温度为60~75℃,进风温度为150~170℃,排风温度为85~95℃,塔内负压为90~110Pa,喷枪压力为170~220bar;
所述乳清蛋白粉中,水分质量百分含量为2.5%~3.5%,蛋白质占干物质的质量百分含量的80%~90%,矿物质质量百分含量≤3%。
作为第四种限定,步骤S4中,所述纳滤条件为:料液温度为10~30℃、跨膜压差为8~9bar、料液循环流速为75~100L/min、渗透液膜通量为55~65L·m-2·h-1,纳滤膜截留分子量为100~250Da;纳滤完毕后得到的截留液中,干物质质量百分含量为15%~25%,矿物质质量百分含量为0.05%~0.4%。
作为第五种限定,步骤S4中,所述真空浓缩采用双效管式降膜蒸发器,其中冷凝器预热温度为55~60℃,一效蒸发温度60~65℃、一效真空度0.75~0.8bar,二效蒸发温度50~60℃、二效真空度0.8~0.85bar;真空浓缩后的料液中干物质质量百分含量55%~65%;
所述结晶的步骤为:将真空浓缩后的料液泵入夹层结晶罐中,开启搅拌和冰水冷却,在4~5h内冷却至10℃以下,冷却过程每1h搅拌3~5次,并在10℃以下保持10~12h,使乳糖结晶析出;
所述离心洗涤步骤为:乳糖结晶析出后,利用离心脱水机除去残存的母液,得到结晶乳糖,再加入纯水对所得结晶乳糖进行洗涤和脱水;其中,纯水用量为结晶乳糖的25%~35%,水温低于6℃,洗涤脱水完毕后得到湿糖,湿糖中水的质量百分含量8%~15%。
作为第六种限定,所述乳糖精制的步骤包括:
S41、将湿糖加入溶糖锅,加入为湿糖重量1.5%~4%的活性碳,再加入为湿糖重量5%~8%的纯水,以直接注入蒸汽的方式加热至沸腾,搅拌15~20min使乳糖与活性碳混匀得到糖液,然后过滤得到纯净糖液;
S42、将纯净糖液泵入结晶罐,开启搅拌和冰水冷却,在4~5h内冷却至10℃以下,冷却过程每1h搅拌3~5次,并在10℃以下保持10~12h,重结晶得到乳糖;
S43、重结晶得到的乳糖进入半沸腾床式干燥机进行干燥,干燥温度≤80℃,干燥后的乳糖含水量低于1.5%;
S44、将干燥后的乳糖经粉碎机粉碎,并用70~100目标准筛筛选,即得所述精制乳糖;
所述精制乳糖中,水分质量百分含量≤1.5%,矿物质质量百分含量≤1%,乳糖质量百分含量≥97%,蛋白质质量百分含量≤0.5%。
作为第七种限定,步骤S5中,所述干混是将乳清蛋白粉和精制乳糖在密闭的干混机内,按质量比1:5~7进行干混,干混时间为2~4min,得到最终的脱盐乳清粉。
作为第进一步限定,得到的最终的脱盐乳清粉中,水分质量百分含量≤3%、蛋白质的质量百分含量≥12%、脂肪的质量百分含量≤0.5%、矿物质的质量百分含量≤1%。
本发明由于采用了上述的技术方案,其与现有技术相比,所取得的技术进步在于:
(1)与传统的以干酪乳清为原料制备脱盐乳清粉相比,本发明在制备过程中无酸、碱、发酵剂、凝乳酶等物质的掺入,乳清蛋白的天然结构未遭破坏,有利于生产高热稳性的脱盐乳清粉;
(2)本发明制备的脱盐乳清粉呈乳白色或乳黄色,有光泽,风味较淡,颗粒均一,溶解性好,矿物质的质量百分含量低于1%,可用于婴幼儿配方奶粉的生产;
(3)本发明以脱脂乳为原料,并结合微滤、超滤、纳滤、乳糖精制及干混工艺制备脱盐乳清粉;与传统的电渗析和离子交换相比,降低了运行成本,减少了污水排放,具有低碳、节能、环保的特点,在国内乳品企业具有广泛的推广意义。
本发明属于乳品加工领域,用于制备脱盐乳清粉。
附图说明
图1为本发明实施例脱盐乳清粉制备的工艺流程图;
图2为本发明实施例超滤过程中膜通量随时间的变化;
图3为本发明实施例纳滤过程中膜通量随时间的变化;
图4为本发明实施例纳滤过程中脱盐率随时间变化。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
实施例1一种脱盐乳清粉的制备方法
如图1所示,本实施例包括以下步骤:
S1、以36吨脱脂乳为原料,经微滤膜进行微滤分离得到微滤截留液和微滤渗透液,微滤渗透液即为微滤分离乳清;其中,脱脂乳中,干物质质量百分含量9.1%、乳糖质量百分含量4.8%、蛋白质质量百分含量3.2%、脂肪质量百分含量0.07%;
(1)取36吨脱脂乳进行微滤分离浓缩,其中,干物质质量百分含量9.1%、乳糖质量百分含量4.8%、蛋白质质量百分含量3.2%、脂肪质量百分含量0.07%;
采用孔径为0.08μm的管式陶瓷膜,在料液温度为50℃、跨膜压差为1.0bar、料液循环流速为6m/s条件下,对脱脂乳进行3倍浓缩,渗透液膜通量为60~100L·m-2·h-1,微滤完毕后,得到24吨微滤渗透液即为微滤分离乳清,12吨微滤截留液;
得到的微滤渗透液即为微滤分离乳清,微滤分离乳清不同于干酪乳清,溶液澄清透明,不含凝乳酶、发酵剂、脂肪、酪蛋白、细菌、芽孢及酸碱等化学物质,是制备乳清制品的理想原料。其中,微滤分离乳清中,干物质质量百分含量5.6%、乳糖质量百分含量4.6%、蛋白质质量百分含量0.6%、矿物质质量百分含量0.4%。得到的微滤截留液中酪蛋白占总蛋白比例为83%,可直接用于干酪生产或富含酪蛋白的乳蛋白浓缩物(milk proteinconcentrate,MPC)的制备;
S2、采用均衡跨膜压差超滤设备对24吨微滤分离乳清进行两次超滤,得到超滤截留液和超滤渗透液;本步骤进行超滤目的是分离微滤分离乳清中的蛋白质和乳糖,超滤浓缩过程中蛋白质被膜全部截留,大部分的乳糖和矿物质随水分透过膜进入渗透液;其中,在超滤过程中,所用超滤膜为截留分子量10000Da的管式陶瓷膜,料液温度为46℃,跨膜压差为6.7bar,料液循环流量为120/min;
本步骤中,微滤分离乳清进行超滤包括以下具体步骤:
S21、将所述微滤分离乳清经管式陶瓷膜超滤浓缩至浓缩倍数为16倍,得到1.5吨的第一次超滤截留液和22.5吨的第一次超滤渗透液;
S22、在第一次超滤截留液中一次性加水至第一次超滤截留液和水的总质量为12吨时,继续超滤浓缩至浓缩倍数为8倍,得到1.5吨第二次超滤截留液和10.5吨的第二次超滤渗透液。其中第二次超滤截留液即为最终的超滤截留液,为1.5吨,将第一次超滤渗透液和第二次超滤渗透液混合均匀即为最终的超滤渗透液,为33吨;
如图2所示,显示了两次超滤过程中膜通量随时间的变化,由图中可以看出,在两次超滤过程中随着时间增加,截留液中干物质质量百分含量不断提高,膜表面浓差极化现象加剧,膜通量均出现下降;在第二次超滤时加水稀释后干物质质量百分含量降低,膜表面浓差极化现象消失,膜通量得到恢复,且高于第一次超滤开始时的膜通量。其中,超滤各阶段料液组分的含量变化,如表1所示;
表1 超滤过程中各阶段料液组分含量变化
Figure BDA0002572915560000071
注:“-”表示不含或未检测到;
本步骤中,第二次超滤截留液即为最终的超滤截留液,从表1中可以看出,超滤截留液中干物质质量百分含量为10.91%、蛋白质质量百分含量为9.58%、乳糖质量百分含量为1.05%、矿物质质量百分含量为0.26%,蛋白质占干物质的质量百分含量为87.81%;
将第一超滤渗透液、二次超滤渗透液混合均匀得超滤渗透液33吨。其中,超滤渗透液中乳糖质量百分含量3.30%、矿物质质量百分含量0.28%、干物质质量百分含量3.58%,不含蛋白质、细菌和芽孢,是结晶法生产乳糖的理想原料;
S3、将所得1.5吨超滤截留液依次进行真空浓缩和喷雾干燥得到乳清蛋白粉;
(1)本步骤中,超滤截留液进行真空浓缩采用的三效管式降膜蒸发器,其中冷凝器预热温度为55℃,一效蒸发温度为68℃、一效真空度为0.75bar;二效蒸发温度为63℃、二效真空度为0.8bar;三效蒸发温度为55℃、三效真空度为0.85bar;超滤截留液进行真空浓缩后的料液为360kg,其中料液中干物质质量百分含量为45%;
(2)然后对真空浓缩后得到的360kg料液进行喷雾干燥,其中料液预热温度为70℃、进风温度为160℃、排风温度为90℃、塔内负压为100Pa、喷枪压力为200bar,喷雾干燥完毕后得到160kg乳清蛋白粉,其中乳清蛋白粉中,水分的质量百分含量为3.0%,蛋白质占干物质的质量百分含量为86%,矿物质的质量百分含量为2.41%;
S4、将超滤渗透液依次经纳滤、真空浓缩、结晶、离心洗涤和乳糖精制后,得到精制乳糖;
1)纳滤:本步骤中,采用均衡跨膜压差纳滤发备对33吨超滤渗透液进行纳滤,所用纳滤膜为截留分子量200Da的卷式有机膜,纳滤过程中料液温度25℃、跨膜压差9bar、料液循环流量80L/min,渗透液膜通量为15~60L·m-2·h-1。纳滤完毕后得到的纳滤截留液为5900kg,其中,干物质质量百分含量为20.1%,矿物质的质量百分含量0.09%;
如图3所示,显示了纳滤过程中膜通量随时间的变化,纳滤过程中乳糖被全部截留,水和一部分矿物质透过卷式有机膜形成渗透液,随时间增加,截留液中乳糖和矿物质的质量百分含量不断增加,膜表面浓差极化加剧,膜通量不断下降;
如图4所示,显示了纳滤过程中脱盐率随时间的变化,脱盐率以截留液和渗透液的电导率变化进行评价,计算公式为:
“脱盐率”=″渗透液电导率″/″截留液电导率″×100%″;
由图4可以看出,随时间增加,水和一部分矿物质透过卷式有机膜形成渗透液,纳滤截留液中盐分质量百分含量增加,脱盐率也逐渐增加,整个过程中脱盐率在62%以上,因此,纳滤后得到的截留液不仅提高了乳糖的质量百分含量,同时由于有部分矿物质进入到渗透液中,纳滤后得到的截留液中矿物质进行了部分脱除,更有利于乳糖结晶;
2)真空浓缩:采用双效管式降膜蒸发器对5900kg纳滤截留液进行真空浓缩,其中冷凝器温度58℃,一效蒸发温度65℃、一效真空度0.78bar,二效蒸发温度55℃、二效真空度0.84bar。浓缩完毕后,真空浓缩后的料液为1900kg,其中干物质质量百分含量为60%;
3)结晶:将1900kg真空浓缩后的料液泵入夹层结晶罐,开启搅拌和冰水冷却,4.5h内冷却至6℃,冷却过程中每1h搅拌5次,并在6℃下保持12h,使乳糖结晶析出;
4)离心洗涤:乳糖结晶析出后,利用离心脱水机除去残存的母液和大部分盐类,得到结晶乳糖,再加入320kg温度为4℃的纯水对所得结晶乳糖进行洗涤和脱水;其中,纯水用量约为结晶乳糖的30%,洗涤脱水完毕后得到1182kg湿糖,湿糖中水的质量百分含量10.1%;
5)乳糖精制:
S41、将湿糖加入溶糖锅,加入35kg(约占湿糖质量的3%)的活性碳,再加入为71kg(约占湿糖重量的6%)的纯水,以直接注入蒸汽的方式加热至沸腾,搅拌16min使乳糖与活性碳混匀,糖液中色素被活性碳充分吸附,通过板框过滤机过滤得到1240kg纯净糖液;
S42、将纯净的糖液泵入结晶罐,开启搅拌和冰水冷却,在4h内冷却至6℃以下,冷却过程每1h搅拌5次,并在6℃以下保持12h,重结晶得到乳糖;
S43、重结晶得到的乳糖进入半沸腾床式干燥机进行干燥,其中干燥温度为70℃,干燥后得到1045kg乳糖,乳糖中水分的质量百分含量为1%;
S44、将干燥后的乳糖经粉碎机粉碎,并用80目标准筛筛选,即得1040kg精制乳糖;其中精制乳糖中,水分质量的百分含量为1.0%、矿物质的质量百分含量为0.5%、乳糖的质量百分含量为98.4%;
S5、将得到的160kg乳清蛋白粉和1040kg的精制乳糖(质量比为1:6.5)在密闭的干混机内进行干混,干混时间为3min,干混完毕后,使用25kg自动包装机进行包装,得脱盐乳清粉1200kg。
本实施例最终得到的脱盐乳清粉呈乳黄色、有光泽,风味较淡,颗粒均匀、易溶解,其主要组分及含量如表2所示:
表2 脱盐乳清粉主要成分检验结果
Figure BDA0002572915560000101
从表2中可以得出,本实施例最终得到的脱盐乳清粉中矿物质质量百分含量仅为0.75%,水分质量百分含量仅为1.3%,而且热稳定行较好,蛋白质的质量百分含量也较高,因此通过本发明制备的脱盐乳清粉,在国内乳品企业具有广泛的推广意义。
实施例2~6一种脱盐乳清粉的制备方法
实施例2-6分别为一种脱盐乳清粉的制备方法,它们的制备步骤均与实施例1相同,仅仅是制备过程中的操作参数不同,具体操作参数如表3所示:
表3 实施例2-6操作参数
Figure BDA0002572915560000102
Figure BDA0002572915560000111
Figure BDA0002572915560000121
其中实施例2得到的最终的脱盐乳清粉中,水分质量百分含量为2.1%、蛋白质的质量百分含量13.5%、脂肪的质量百分含量≤0.3%、矿物质的质量百分含量为0.7%。
实施例3得到的最终的脱盐乳清粉中,水分质量百分含量为1.1%、蛋白质的质量百分含量12.3%、脂肪的质量百分含量≤0.25%、矿物质的质量百分含量为0.5%。
实施例4得到的最终的脱盐乳清粉中,水分质量百分含量为1.7%、蛋白质的质量百分含量12.1%、脂肪的质量百分含量≤0.2%、矿物质的质量百分含量为0.3%。
实施例5得到的最终的脱盐乳清粉中,水分质量百分含量为2.6%、蛋白质的质量百分含量13.8%、脂肪的质量百分含量≤0.15%、矿物质的质量百分含量为0.6%。
实施例6得到的最终的脱盐乳清粉中,水分质量百分含量为1.5%、蛋白质的质量百分含量13.5%、脂肪的质量百分含量≤0.11%、矿物质的质量百分含量为0.7%。
在本实施例2~6中,最终得到的脱盐乳清粉中矿物质的质量百分含量低于1%,而且在制备过程中无酸、碱、发酵剂、凝乳酶等物质的掺入,没有破坏乳清蛋白的天然结构,因此通过本发明制备的脱盐乳清粉,可用于婴幼儿配方奶粉的生产,在国内乳品企业具有广泛的推广意义。

Claims (10)

1.一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、以脱脂乳为原料,经微滤膜进行微滤分离得到微滤截留液和微滤渗透液,微滤渗透液即为微滤分离乳清;
S2、将微滤分离乳清经超滤膜进行超滤得到超滤截留液和超滤渗透液;
S3、将超滤截留液依次进行真空浓缩和喷雾干燥得到乳清蛋白粉;
S4、将超滤渗透液依次经纳滤、真空浓缩、结晶、离心洗涤和乳糖精制后,得到精制乳糖;
S5、将精制乳糖和乳清蛋白粉干混,即得最终的脱盐乳清粉。
2.根据权利要求1所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述脱脂乳中,干物质质量百分含量≥8.5%、蛋白质质量百分含量≥3.0%、乳糖质量百分含量≥4.6%、脂肪质量百分含量≤0.1%;
所述微滤分离条件为:微滤膜孔径为0.04~0.2μm,料液温度为50~60℃,料液循环流速为2~8m/s,跨膜压差为0.2~1.5bar,渗透液膜通量为55~120L·m-2·h-1;微滤膜为管式陶瓷膜、不锈钢陶瓷膜或中空纤维陶瓷膜;
所述微滤分离乳清中,干物质质量百分含量为1.5%~6.5%,乳糖质量百分含量为1.0%~5.0%,蛋白质质量百分含量为0.1%~0.7%,矿物质质量百分含量为0.1%~0.6%。
3.根据权利要求1所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,步骤S2中,超滤包括以下具体步骤:
S21、将所述微滤分离乳清经超滤膜,超滤浓缩至浓缩倍数为15~22倍,得第一次超滤截留液和第一次超滤渗透液;
S22、在第一次超滤截留液中一次性加水至第一次超滤截留液和水的总质量达所述超滤分离乳清质量的1/2倍,继续超滤浓缩至浓缩倍数为6~10倍,得第二次超滤截留液和第二次超滤渗透液,第二次超滤截留液即为最终的超滤截留液,将第一次超滤渗透液和第二次超滤渗透液混合均匀即为最终的超滤渗透液。
4.根据权利要求3所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,所述超滤条件为:料液温度为10~55℃,跨膜压差为6~7bar,料液循环流速为70~150L/min,超滤膜的截留分子量为8000~20000Da;超滤膜为管式陶瓷膜、中空纤维陶瓷膜或不锈钢陶瓷膜;
所述超滤截留液中,干物质质量百分含量为8%~20%,蛋白质质量百分含量为5%~15%,蛋白质占干物质的质量百分含量的80%~90%,乳糖质量百分含量为0.5%~2%,矿物质质量百分含量为0.1%~0.4%;
所述超滤渗透液中,乳糖质量百分含量为1%~5%,矿物质质量百分含量为0.1%~0.6%。
5.根据权利要求1所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述超滤截留液进行真空浓缩采用的三效管式降膜蒸发器,其中冷凝器预热温度为50~60℃,一效蒸发温度为65~70℃、一效真空度为0.7~0.75bar;二效蒸发温度为60~65℃、二效真空度为0.75~0.8bar;三效蒸发温度为55~60℃、三效真空度为0.8~0.85bar;所述超滤截留液进行真空浓缩后得到的料液中干物质质量百分含量为40%~50%;
所述喷雾干燥条件为:料液预热温度为60~75℃,进风温度为150~170℃,排风温度为85~95℃,塔内负压为90~110Pa,喷枪压力为170~220bar;
所述乳清蛋白粉中,水分质量百分含量为2.5%~3.5%,蛋白质占干物质的质量百分含量的80%~90%,矿物质质量百分含量≤3%。
6.根据权利要求1所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,步骤S4中,所述纳滤条件为:料液温度为10~30℃、跨膜压差为8~9bar、料液循环流速为75~100L/min、渗透液膜通量为15~65L•m-2•h-1,纳滤膜截留分子量为100~250Da;纳滤完毕后得到的截留液中,干物质质量百分含量为15%~25%,矿物质质量百分含量为0.05%~0.4%。
7.根据权利要求1所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,步骤S4中,所述真空浓缩采用双效管式降膜蒸发器,其中冷凝器预热温度为55~60℃,一效蒸发温度60~65℃、一效真空度0.75~0.8bar,二效蒸发温度50~60℃、二效真空度0.8~0.85bar;真空浓缩后的料液中干物质质量百分含量55%~65%;
所述结晶的步骤为:将真空浓缩后的料液泵入夹层结晶罐中,开启搅拌和冰水冷却,在4~5h内冷却至10℃以下,冷却过程每1h搅拌3~5次,并在10℃以下保持10~12h,使乳糖结晶析出;
所述离心洗涤步骤为:乳糖结晶析出后,利用离心脱水机除去残存的母液,得到结晶乳糖,再加入纯水对所得结晶乳糖进行洗涤和脱水;其中,纯水用量为结晶乳糖的25%~35%,水温低于6℃,洗涤脱水完毕后得到湿糖,湿糖中水的质量百分含量8%~15%。
8.根据权利要求7所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,所述乳糖精制的步骤包括:
S41、将湿糖加入溶糖锅,加入为湿糖重量1.5%~4%的活性碳,再加入为湿糖重量5%~8%的纯水,以直接注入蒸汽的方式加热至沸腾,搅拌15~20min使乳糖与活性碳混匀得到糖液,然后过滤得到纯净糖液;
S42、将纯净糖液泵入结晶罐,开启搅拌和冰水冷却,在4~5h内冷却至10℃以下,冷却过程每1h搅拌3~5次,并在10℃以下保持10~12h,重结晶得到乳糖;
S43、重结晶得到的乳糖进入半沸腾床式干燥机进行干燥,干燥温度≤80℃,干燥后的乳糖含水量低于1.5%;
S44、将干燥后的乳糖经粉碎机粉碎,并用70~100目标准筛筛选,即得所述精制乳糖;
所述精制乳糖中,水分质量百分含量≤1.5%,矿物质质量百分含量≤1%,乳糖质量百分含量≥97%,蛋白质质量百分含量≤0.5%。
9.根据权利要求1所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,步骤S5中,所述干混是将乳清蛋白粉和精制乳糖在密闭的干混机内,按质量比1:5~7进行干混,干混时间为2~4min,得到最终的脱盐乳清粉。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种脱盐乳清粉的制备方法,其特征在于,得到的最终的脱盐乳清粉中,水分质量百分含量≤3%、蛋白质的质量百分含量≥12%、脂肪的质量百分含量≤0.5%、矿物质的质量百分含量≤1%。
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