牛乳陶瓷膜错流微滤工艺的研究

第26卷第5期2010年9月OOD&mCH舢RY§萋0ll_0Vo1．26，No．5Sep．2010牛乳陶瓷膜错流微滤工艺的研Cross．flowmicrofiltrationofbovinmilkwithceramic究membranes孔凡丕刘鹭赵慧芳吕加平KONGFan—piLJ己，LMZHAOHuigLJia—ping(1．中国农业科学院农产品加工研究所，北京100193；2．北京市奶牛中心，北京100085)(1．InstituteofAgro-foodScienceandTechnology，ChineseAcademyofAgriculturalScience，Beijing100193，China；2．Beijingdairycowcenter，Beijing1O0085，China)摘要：利用孔径为1．4ptrn的纤维管状陶瓷膜对脱脂乳进行微滤除茵试验，研究错流速率及过膜压力对脱脂乳的渗透速率及蛋白质截留率的影响。结果表明：在一定的错流速率下，存在一定范围的过膜压力(TMP)，使得渗透速率保持稳定，随着错流速率的增加，最佳TMP范围的上限增加。在2．75m／s的错流速率下，合适的TMP为5O～77．5kPa，此时乳中的营养成分几乎没有截留。同时，陶瓷膜对细菌和芽孢的截留效果较好，分别降低了3．471和2．079个数量级。关键词：陶瓷膜；微滤；除茵；错流速率；过膜压力Abstract：Skimmilkwasmierofiltratedtodegermingthebacteriawitha1．4,umceramicmembranes．TheEffectofcross—velocityandtransmembranepressure(TMP)onpermeatefluxandproteinrejec—tionwasdetermined．Theresultsshowthat，arangeofTMPcankeepthepermeatefluxsteadywhencr0ss——velocityisfixed．andthebestTMPupperlimitisimprovedalongwiththeincreaseofvelocity．Withcross—velocityof2．75m／s，theproperTMPisbetween50～77．5kPa．Bythesametime，thecompositionsofthemilkarenotrarelyretainedwhilethebacteriaandsporecountisreducedremarka—blely，whichis3．471Logand2．079Logrespectively．Keywords：ceramicmembranes；microfiltration；bacterialremoval；cross—flowvelocitytransmembranespressure原料乳中的微生物对于乳及乳制品的品质具有重要的影响，比如限制巴氏杀菌乳货架期的主要因素是细菌过度繁殖导致的腐败变质n]。对于uHT乳而言，虽然没有细菌繁殖导致的产品问题，但是原料乳中的体细胞及嗜冷菌所产生的耐热蛋白酶和脂肪酶在超高温杀菌中仍有残留，从而在货架期内对产品造成影响。因此，乳中微生物及体细胞的数量基金项目：国家“十一五”奶业科技支撑计划项目(编号：2006BADO4A07)作者简介：L凡丕(1985一)，男，中国农业科学院在读硕士研究生。E—mail：kfpgood@tom．corn通信作者：吕加平收稿日期：2010～05—30对乳制品的品质具有显著的影响嘲。常用的牛乳除菌方法有巴氏杀菌和超高温(UHT)处理，另外还有超声波杀菌、离心静乳以及微滤除菌等方法[3]。自从2O世纪9o年代陶瓷膜技术发展以来，国外关于错流微滤除菌的技术便得到了较大的发展。在许多国家，将巴氏杀菌和微滤除菌相结合生产巴氏杀菌过的牛奶已实现工业化生产，其除菌率可达99．8～99．9。Giffel等研究发现，微滤作用可以减少细菌总数的99．3～99．99，其中需氧孢子脱除率达99．1～99．99，厌氧孢子脱除率达99．1～99．9，而离心除菌仅能除掉细菌总数的86．0～92．0，需氧孢子脱除率达94．1～97．7，厌氧孢子脱除率达97．4～98．7。中国对于牛乳微滤工艺的研究的也已经展开，且取得了良好的效果l_8_1，证实了陶瓷膜微滤的除菌效果。本试验主要研究牛乳微滤操作工艺参数，微滤对蛋白质和菌体的截留特性，总结了过膜压力(TMP)与错流速率()的相互关系，并得到在不同错流速率下陶瓷膜微滤的最佳TMP范围，为微滤除菌的进一步工业化应用提供理论基础。1材料与方法1．1材料与试剂营养琼脂培养基：北京路桥技术有限