CN210226761U - 一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，包括离心系统、乳清与络蛋白分离系统、乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统，离心系统和乳清与络蛋白分离系统连接，乳清与络蛋白分离系统分别和乳清蛋白与乳糖分离系统连接，乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统连接，本实用新型的整个生产过程都是在常温下进行操作，避免了蛋白质的变性，并实现了连续性生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及乳制品领域，尤其涉及一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统。
背景技术
牛奶的组成中87％是水，13％是乳固体。而在乳固体中27％是乳蛋白质，乳蛋白质中只有20％是乳清蛋白，其余80％都是酪蛋白，因此乳清蛋白在牛奶中的含量仅为0.7％。乳清蛋白中含有对人体有益的乳铁蛋白，但乳铁蛋白经巴氏杀菌将变性成对人体有害的糠氨酸。
另外牛奶中含有较多的乳糖，其含量为4.8％左右。正常情况下，乳糖可在人体小肠上皮细胞的乳糖酶作用下，水解成葡萄糖和半乳糖后被吸收而进入血液。但世界上很多人都存在不同程度的乳糖不耐症现象，他们如果一次摄入较多乳糖，乳糖不能及时被消化吸收。乳糖就进入结肠后被肠道细菌分解。产生大量乳酸、甲酸等短链脂肪酸和氢气，造成渗透压升高，使肠腔中的水分增多，引起腹胀、肠鸣、肠绞痛直至发生腹泻等症状.我们称之为乳糖不耐症。据调查。在亚洲、非洲、特别是我国人群中，大约80％的人都有不同程度的乳糖不耐症症状m。乳糖不耐症已经成为制约我国乳制品消费的重要因素之一，为解决这一问题，国内一些大部分企业是用β-半乳糖苷酶水解牛奶中的乳糖来制备低乳搪牛奶的工艺。将β-半乳搪苷酶添加到巴氏杀茵牛奶中，当酶的添加量为2000NLU/L时。在4℃储存，乳糖水解率达到70％以上所需的时间为12小时。在无菌条件下，将β-半乳耱苷酶添加到UHT奶中，当酶的用量为750、500、250NLU/L时，在常温储存一周，乳糖水解率均达到90％以上。行之有效的方法之一就是用乳糖酶将牛奶中的乳糖水解，制成低乳糖牛奶。如申请号200710021897.6种低乳糖奶的生产方法，发明涉及种低乳糖奶的生产方法，它通过乳糖酶对乳糖进行水解，把大部分乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，用这种牛奶制成的消毒奶，含乳糖含量很低，所以叫低乳糖奶，适用乳糖不耐症的人喝。但其中含有多量葡萄糖，糖尿病人是不能喝的。并且，现今各企业需要水解系统去支撑产品的生产，所以工厂的设备投入也比较高。由于水解的充分需要段时间，后续的加工工艺要等待段时间才能继续，产品的传统生产并不是连续性的而是间歇性的生产，这种间歇性生产对于工厂的设备投资增加、利用率都大大降低。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提出一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统。
具体的，一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，包括离心系统、乳清与络蛋白分离系统、乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统，离心系统和乳清与络蛋白分离系统连接，乳清与络蛋白分离系统分别和乳清蛋白与乳糖分离系统连接，乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统连接。
该生产系统还包括：乳糖与单糖及盐分离系统和反渗透浓缩系统，乳糖与单糖及盐分离系统和乳清蛋白与乳糖分离系统连接，反渗透浓缩系统和乳糖与单糖及盐分离系统连接。
所述的离心系统为蝶式离心机，均质系统为均质机。
所述的乳清与络蛋白分离系统、乳清蛋白与乳糖分离系统和乳糖与单糖及盐分离系统均采用卷式膜元件。
所述的卷式膜元件，包括隔离层和支撑体，隔离层与多个支撑体为一体式结构，多个支撑体均匀设置在隔离层的两侧，隔离层两侧的支撑体位置错开；一体成型的隔离层和支撑体位于相邻两层膜片之间，支撑体的顶面与膜片粘接固定，隔离层的长度与膜片的长度相等；膜片、隔离层和相邻两个支撑体形成一个流体通道；
所述的流体通道为梯形结构，流体通道靠近膜片的边长b的长度范围为2.0-3.0mm，流体通道靠近隔离层的边长a的长度范围为1.5-2.5mm，梯形结构的流体通道的上下边距c的长度范围为1.0-2.0mm。
所述的支撑体的短边d的长度范围为0.5-1.0mm。
本实用新型的有益效果在于：通过膜分离技术，在常温下，将乳清蛋白与乳糖及盐分离，较多保留了乳清蛋白中的活性成分，例如乳铁蛋白的保存，降低了糠氨酸的含量；并且，减少了传统工艺中通过水解去除乳糖所需要的大量时间，实现了连续生产。
附图说明
图1是本实用新型的使用时的工艺流程图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图3是膜元件的结构示意图；
图4是图3中A-A剖视示意图；
图5是膜元件的工作状态结构局部放大示意图；
图中1-膜片、2-隔离层、3-支撑体、4-流体通道。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图2所示，一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，包括离心系统、乳清与络蛋白分离系统、乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统，离心系统和乳清与络蛋白分离系统连接，乳清与络蛋白分离系统分别和乳清蛋白与乳糖分离系统连接，乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统连接。该生产系统还包括：乳糖与单糖及盐分离系统和反渗透浓缩系统，乳糖与单糖及盐分离系统和乳清蛋白与乳糖分离系统连接，反渗透浓缩系统和乳糖与单糖及盐分离系统连接。
乳清与络蛋白分离系统、乳清蛋白与乳糖分离系统以及乳糖与单糖及盐分离系统分别采用微滤、超滤、纳滤的卷式膜元件；整个生产系统配以管路、阀门、预处理单元、自清洗单元、加药单元和可编程控制器(PLC)自控单元等，形成闭路连续膜过滤系统。当处理液在一定压力下通过微滤膜、超滤膜、纳滤膜过滤，达到物理分离的目标。实现微滤、超滤、纳滤的智能化控制连续运转，有异于常规的循环间歇操作。生产系统模块化的设计，电耗低，膜消耗费用低；连续式运行工艺，截留的杂质及时排除系统，不累积在系统内，降低膜的污染；全自控化设计，设计有周密的压力、温度、PH、电导率、流量、浓度、液位报警设置使系统运行更加安全，稳定可靠。
具体的，所述的如图3-5所示，上述的微滤、超滤、纳滤的卷式膜元件，包括中心产水管和缠绕在中心产水管上的多层膜片1，它还包括隔离层2和支撑体3，隔离层2与多个支撑体3为一体式结构，多个支撑体3均匀设置在隔离层2的两侧，隔离层2两侧的支撑体3位置错开；一体成型的隔离层2和支撑体3位于相邻两层膜片1之间，支撑体3的顶面与膜片1粘接固定，隔离层2的长度与膜片1的长度相等；膜片1、隔离层2和相邻两个支撑体3形成一个流体通道4；支撑体3与隔离层2接触的边长大于支撑体3与膜片1接触的边长；流体通道4为梯形结构，流体通道4靠近膜片1的边长b的长度范围为2.0～3.0mm，流体通道4靠近隔离层2的边长a的长度范围为1.5～2.5mm，梯形结构的流体通道4的上下边距c的长度范围为1.0～2.0mm；支撑体3的短边d的长度范围为0.5～1.0mm。其中：隔离层2和支撑体3的材料为聚砜、聚乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的任意一种。
如图4所示，膜片1与一体成型的隔离层2和支撑体3依次卷附在中心产水管上，料液通过供料泵进入膜设备后导入流体通道4，料液在流体通道4中流过时，高固含量、高悬浮物、高粘度的物料附着在膜片1的表面，达到溶质溶剂分离、提纯和浓缩的效果，同时流体通道4中具有一定流速的料液对在此之前附着在膜片1表面的高固含量、高悬浮物、高粘度的物料进行冲刷，降低膜元件污堵的几率，使得膜通量更加稳定。卷式结构管式流道的膜元件，高抗污染、耐高压、耐高温可达80℃，解决了微生物污染问题，膜的使用寿命长达2-3年。
所述的离心系统为蝶式离心机，均质系统为均质机。
如图1所示，一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的新工艺，包括以下步骤：
(1)将鲜牛奶进行离心分离，分离脂肪的离心机为碟片离心机，操作的转速可为7000r/min；去除上层脂肪，得到脱脂牛奶。
(2)离心分离得到的脱脂牛奶，通过上述生产系统中的乳清与络蛋白分离系统进行络蛋白和乳清进行分离。分离时，操作压力为0.1-0.2MPa，温度为50-55℃。
(3)络蛋白液经巴氏杀菌后，进入均质系统。
(4)乳清蛋白液经上述生产系统中的乳清蛋白与乳糖分离系统，将乳清蛋白和乳糖及盐的分离；得到浓缩乳清蛋白液和乳糖及盐的混合液；膜的操作压力为0.3-0.8MPa，温度为25-40℃。
(5)浓缩乳清蛋白液直接打至前述均质系统与络蛋白混合处理后，在强力的机械作用下16.7-20.6MPa将乳中大的脂肪球破碎成小的脂肪球，使之均匀一致地分散在乳中，可有效防止脂肪球上浮；最后，进行包装，即可得到高蛋白、低乳糖、高活性牛奶。通过均质处理在灭菌之后的处理方式，经均质后的牛乳脂肪球直径减小，易被人体消化吸收；均质使乳蛋白凝块软化，促进消化和吸收；在酶制干酪生产中，均质可使乳凝固加快，乳产品风味更加一致。
(6)乳糖浓缩液可进一步加工成高纯度乳糖；乳糖和盐的混合液通过上述生产系统中的乳糖与单糖及盐分离系统，分离出乳糖浓缩液和单糖及盐的混合液；膜的操作压力为2.8-3.8MPa，温度为25-35℃，乳糖浓缩液可用常规方法精制成高纯乳糖。
(7)单糖和盐的混合液再经RO浓缩，分离得到单糖及盐的混合物作为他用，水可回收利用。
实施例1
将1000kg鲜牛奶进行离心分离，分离脂肪的离心机为碟片离心机，操作的转速为7000r/min；去除上层脂肪，得到脱脂牛奶；通过乳清与络蛋白分离系统进行络蛋白和乳清分离时，操作压力0.15MPa、温度50℃，得到650kg络蛋白液；络蛋白液经巴氏杀菌后，进入均质系统；350kg乳清蛋白液经乳清蛋白与乳糖分离系统处理，将乳清蛋白和乳糖及盐的分离；得到浓缩乳清蛋白液乳70kg和乳糖及盐的混合液320kg(其中有40kg水洗水)；膜的操作压力0.5MPa，温度30℃。浓缩乳清蛋白液直接打至前述均质系统与络蛋白混合处理后，进行包装，即为高蛋白、低乳糖、高活性牛奶。
通过实施例1与常规酶解制得牛奶中的蛋白质、乳糖含量数据如下表：
| 蛋白质(％) | 乳糖(％) | |
| 实施例1 | 6 | 0.3 |
| 常规酶解 | 2.9 | 0.5 |
从表中可以看出，通过本实用新型制作的牛奶，蛋白质含量高于常规酶解制作的牛奶，乳糖含量低于常规酶解制作的牛奶。
Claims (5)
1.一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，其特征在于，包括离心系统、乳清与络蛋白分离系统、乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统，离心系统和乳清与络蛋白分离系统连接，乳清与络蛋白分离系统和乳清蛋白与乳糖分离系统连接，乳清蛋白与乳糖分离系统和均质系统连接；
所述的乳清与络蛋白分离系统、乳清蛋白与乳糖分离系统和乳糖与单糖及盐分离系统均采用卷式膜元件；
所述的卷式膜元件，包括隔离层（2）和支撑体（3），隔离层（2）与多个支撑体（3）为一体式结构，多个支撑体（3）均匀设置在隔离层（2）的两侧，隔离层（2）两侧的支撑体（3）位置错开；一体成型的隔离层（2）和支撑体（3）位于相邻两层膜片（1）之间，支撑体（3）的顶面与膜片（1）粘接固定，隔离层（2）的长度与膜片（1）的长度相等；膜片（1）、隔离层（2）和相邻两个支撑体（3）形成一个流体通道（4）。
2.根据权利要求1所述的一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，其特征在于，该生产系统还包括：乳糖与单糖及盐分离系统和反渗透浓缩系统，乳糖与单糖及盐分离系统和乳清蛋白与乳糖分离系统连接，反渗透浓缩系统和乳糖与单糖及盐分离系统连接。
3.根据权利要求1所述的一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，其特征在于，所述的离心系统为蝶式离心机，均质系统为均质机。
4.根据权利要求1所述的一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，其特征在于，所述的流体通道（4）为梯形结构，流体通道（4）靠近膜片（1）的边长b的长度范围为2.0-3.0mm，流体通道（4）靠近隔离层（2）的边长a的长度范围为1.5-2.5mm，梯形结构的流体通道（4）的上下边距c的长度范围为1.0-2.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种生产高活性蛋白、低乳糖牛奶的系统，其特征在于，所述的支撑体（3）的短边d的长度范围为0.5-1.0mm。
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