液态奶制品中陶瓷膜的灭菌技术
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-08-26 1:21:12 * 浏览: 5
目前，国内液态奶产品主要包括巴氏杀菌奶和超高温灭菌奶。 ESL（延长保存期限）牛奶，即具有延长保存期限的巴氏灭菌牛奶，目前是乳品加工业的研究热点。巴氏杀菌牛奶的保质期短且味道差。 UHT牛奶的保质期较长，但营养损失大，蛋白质变性，维生素受损，外观和风味较差[2]。考虑到风味和保质期，出现了ESL牛奶。通过杀死或减少牛奶中的微生物，可以延长乳制品的保质期。常见的灭菌技术主要包括：离心灭菌技术，超高压灭菌技术，紫外线灭菌技术，二氧化碳灭菌技术，膜分离灭菌技术等。其中，膜分离技术是20世纪成功开发的一种新型，高效，精密的分离技术。其原理是使用聚合物膜的选择性渗透性，并使用浓度差梯度，压力梯度或电势梯度作为驱动力。为了达到分离和纯化不同组分的目的[3]，在不同组分之间进行传质。无机膜是膜分离技术发展的新阶段。其主要材料是ZrO2，TiO2和Al2O3，具有稳定的性能。这些材料通过溶胶-凝胶法镀在陶瓷载体上，因此一般的无机膜也称为陶瓷膜。陶瓷膜在乳业中的主要应用是超滤和微滤膜。微滤膜保留脂肪，细菌和大分子酪蛋白，并渗透分子量相对较小的物质，如牛奶蛋白，乳糖和盐。微滤在乳品行业中的应用主要是对大分子物质进行脱脂，灭菌和浓缩，这取决于牛奶中每种成分的大小。陶瓷膜具有耐高温，耐腐蚀，机械性能好，清洗方便，使用寿命长等优点，因此在乳品工业中得到越来越广泛的应用。关于在牛奶的灭菌技术中使用陶瓷膜的报道，但国内相关研究很少。本实验研究了白银无机陶瓷膜错流技术在牛奶微滤杀菌中的应用，取得了良好的效果。讨论了影响杀菌效果的因素，并确定了操作条件，为相关工业生产提供了实验依据。 1材料与方法1.1材料鲜奶由南京威刚乳业有限公司生产，营养琼脂培养基为0.50％NaOH，0.50％聚磷酸钠，0.10％EDTA，0.20％十二烷基苯磺酸钠。 1.2仪器LRH-250A生化培养箱广东省医疗机械厂，UL-40AC牛奶成分分析仪杭州浙江大学佑创科技有限公司，SJM-IM白银无机陶瓷膜过滤设备合肥世杰膜工程有限公司1.3方法1.3。 1实验系统对实验系统中的病原微生物进行消毒和杀灭，使用0.5％NaOH溶液在50〜60℃下进行循环灭菌，灭菌剂循环30分钟，并在灭菌后用纯水冲洗至中性。 1.3.2原乳脱脂乳中脂肪球的粒径为0.1-22.0μm，基本覆盖了乳中所有细菌的大小，严重影响了灭菌和过滤效果。因此，应在微滤前分离出乳脂，并对脱脂乳进行过滤和灭菌。分离的奶油可以单独灭菌，也可以与渗余物混合灭菌，然后与灭菌的脱脂牛奶混合并标准化以制成产品。该实验使用离心分离技术获得脂肪含量＜0.50％的脱脂乳。 1.3.3脱脂乳的过滤条件选择错流微滤脱脂乳，观察并记录不同膜孔径的渗透通量，压力（0.04〜1.6MPa），时间（0〜60）分钟），温度（25〜50℃）发生。 1.3.4微滤工艺条件的优化陶瓷膜的灭菌效果和渗透通量受三个因素的影响：孔径，温度和压力。因此，在单因素测试的基础上，为每个因素选择三个级别，并选择L9。 （34）正交试验表，结果见表1。1.3.5微生物学检查：菌落总数：使用营养琼脂培养基，置于（36±1℃）恒温培养箱中48h，计数。孢子总数的测定：将脱脂牛奶在过滤前后分别于80°C灭菌10分钟，冷却，然后按不同稀释度倒入营养琼脂板，并置于（36±1°C）中恒温和恒温培养72小时后计数。 1.3.6脱脂奶质量的测定在不同的过滤条件下，使用牛奶成分分析仪测量脱脂奶蛋白质，乳糖和脱脂乳固体含量在过滤前后的变化，并分析脱脂奶营养成分的截留率。 1.3.7膜的清洁和回收过滤完成后，应及时清洁陶瓷膜。本实验采用化学清洗法，在室温下使用复合清洗剂（0.5％聚磷酸钠，0.1％EDTA，0.2％十二烷基苯磺酸钠）清洗45至60分钟，每次用纯净水循环清洗并清洗至中性（ pH7）。清洁后，此时测量陶瓷膜的纯水通量，并将其与过滤前的纯水通量进行比较。要求膜通量回收率大于90％。 2结果与分析2.1不同孔径对灭菌效率和脱脂奶成分的影响使用孔径分别为0.5、0.8和1.2μm的陶瓷膜在25°C和TMP（过渡膜压力）下进行实验＝ 0.12MPa。主要研究细菌和孢子的去除效率以及蛋白质，乳糖和脱脂乳固体的保留率。结果如图1所示。从图1可以看出，当三种孔膜微滤脱脂奶粉时，细菌的保留率大于99％，孢子的保留率大于95％，并且杀菌率更高。蛋白质和脱脂乳固体的截留率随着孔径的增加而降低，这与郭本恒的结果相似[9]，但是他的结果是蛋白质截留率与分子量的降低呈负线性关系。关。该实验直接反映了蛋白质截留率与孔径之间的负线性关系，并直接反映了孔径对蛋白质的保留效果。具有三个孔的膜的乳糖排斥率非常低，几乎可以100％渗透，这主要是因为乳糖分子的大小很小，仅为0.8nm。 2.2膜渗透通量随时间的变化在0.12 MPa和相同温度下，测量了三种孔径的膜渗透通量随时间的变化，结果如图2所示。从图2可以看出，随着过滤时间的延长，三种孔径的膜通量均呈下降趋势。这主要是因为许多具有不同分子量的大分子蛋白质同时通过膜孔形成了膜孔阻塞。膜的低扩散速率还受到静电作用的影响，这导致一些大分子蛋白质保留在膜孔中，这加剧了浓差极化现象并导致渗透通量降低。该图还显示，孔径为1.2μm的膜的渗透通量衰减很小，而孔径为0.5和0.8μm的膜的渗透通量分别衰减了30％和50％。 2.3压力对膜通量的影响在室温25℃的条件下，调节压力并测量膜通量随压力的变化。结果如图3所示。从图3可以看出，孔径为0.5μm和1.2μm的膜的渗透通量随着压力的增加而逐渐增加，但是当TMP达到0.12MPa时，其渗透率增加。渗透通量不明显，孔径为0.5μm的膜甚至略有减少。孔径为0.8μm的膜的渗透通量达到0.12MPa，而在0.16MPa时降低。这可能会受到浓度极化的影响。随着压力的进一步增加，渗透通量增加，但不是太明显。一般而言，当TMP <0.12mpa时，渗透通量随压力的增加而增加，表明在该压力范围内，微滤过程主要受压力控制，但随着压力的进一步增加，渗透通量增加。量的增加不明显，并且开始受到浓度极化的影响，并且渗透通量趋于稳定。因此，微滤的压力被认为是约0.12mpa。 2.4温度对膜渗透通量的影响温度也是影响渗透通量和蛋白质排斥的因素。随着温度的升高，脱脂乳的密度将降低，这有利于渗透通量的增加。本实验在tmp="0.12MPa，温度范围25〜50℃的条件下进行">
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