專利名稱：乳清粉的脫鹽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乳清粉的脫鹽方法，屬于乳品加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)第五次全國(guó)人口普查統(tǒng)計(jì)，中國(guó)0-3歲人口有6900萬(wàn)，每年新出生人口在 1700萬(wàn)左右。龐大的新生兒消費(fèi)群體孕育著中國(guó)嬰幼兒配方奶粉巨大的市場(chǎng)空間。由于計(jì) 劃生育政策控制了中國(guó)家庭中孩子數(shù)量，越來(lái)越多的父母更加重視對(duì)孩子的身體健康和智 力發(fā)育的投入，中國(guó)市場(chǎng)上嬰幼兒配方奶粉消費(fèi)額每年以15%的速度增長(zhǎng)，并且還將迎來(lái) 更大的發(fā)展空間。日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)必然引來(lái)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，目前我國(guó)大大小小的乳制品生產(chǎn)企業(yè)約有 1500家，受嬰幼兒配方奶粉市場(chǎng)良好前景的鼓舞，大部分企業(yè)都進(jìn)入到這一領(lǐng)域。同時(shí)，國(guó) 際乳業(yè)巨頭也紛紛進(jìn)軍中國(guó)。在嬰幼兒配方奶粉市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈之際，隨之而來(lái)的是國(guó)內(nèi)嬰 幼兒系列配方奶粉產(chǎn)品生產(chǎn)所需主要原料的價(jià)格上漲和貨源緊缺，原料采購(gòu)陷入了無(wú)法選 擇和評(píng)估供應(yīng)商的被動(dòng)局面。未來(lái)三至五年內(nèi)，嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)企業(yè)紛紛投資建廠以擴(kuò)大生產(chǎn)能力，據(jù)統(tǒng) 計(jì)亞洲區(qū)將增加配方粉產(chǎn)能30-50萬(wàn)噸。在這樣的競(jìng)爭(zhēng)形式下，配方奶粉原料將會(huì)更加供 不應(yīng)求。在保證質(zhì)量的前提下，降低原料的采購(gòu)和加工成本，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中生存和 勝出是至關(guān)重要的。在嬰兒配方奶粉生產(chǎn)中，乳清蛋白是重要的原料，利用乳清固體的關(guān)鍵 和先決條件是解決其高礦物鹽含量的脫除。作為是嬰幼兒配方乳粉必需的重要原料，脫鹽 乳清粉，雖然在乳品生產(chǎn)企業(yè)中大量使用，由于技術(shù)和設(shè)備的局限性，國(guó)內(nèi)企業(yè)所使用的脫 鹽乳清粉多年來(lái)主要依賴于進(jìn)口，尤其是高脫鹽度的乳清粉(例如D90和D70粉)處于完 全依賴進(jìn)口的狀態(tài)。為促進(jìn)我國(guó)乳品工業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大嬰兒配方奶粉(母乳化奶粉)的產(chǎn) 量，開(kāi)發(fā)符合企業(yè)自身特點(diǎn)的乳清脫鹽工藝，具有非常現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。目前已經(jīng)有報(bào)道的乳清粉脫鹽工藝主要是超濾法(比較多的是納濾)、電滲析法 和離子交換法等幾種，這幾種方法都是在對(duì)水脫鹽工藝基礎(chǔ)上發(fā)展形成，超濾主要是通過(guò) 截留一定分子量的溶質(zhì)，提高料液濃度，難以實(shí)現(xiàn)高脫鹽度(例如D90)，所以比較多使用 的還是離子交換和電滲析脫鹽技術(shù)。具體生產(chǎn)中，視原料乳清來(lái)源，乳清資源豐富的國(guó)家 和地區(qū)是將得到的乳清液直接利用上述裝置實(shí)施脫鹽，然后制成脫鹽乳清液或脫鹽乳清粉 粉；在中國(guó)，乳清資源匱乏，通常是進(jìn)口含鹽乳清粉(甜乳清粉)溶解成乳清液后實(shí)施脫 鹽。在乳清脫鹽生產(chǎn)中，盡管脫鹽的原理和裝置與處理水基本相同，但乳清液與高電導(dǎo)率水 的性質(zhì)有很大區(qū)別，脫鹽工藝所追求的目標(biāo)是，在提高脫鹽率的同時(shí)，將蛋白損失率降到最 低，而脫鹽產(chǎn)物(脫鹽乳清)還應(yīng)該具有良好的熱穩(wěn)定性。本案申請(qǐng)人的研究發(fā)現(xiàn)，為了提 高脫鹽率、降低蛋白損失率，研究和控制乳清液在離子交換、電滲析等操作中的條件固然重 要，但是對(duì)于以甜乳清粉為原料的脫鹽工藝，由于甜乳清粉的灰分含量高、熱穩(wěn)定性較差， 將甜乳清粉在水中溶解復(fù)原成符合脫鹽工藝的乳清液的過(guò)程中，溶粉條件對(duì)于提高干物質(zhì) 得率、提高脫鹽乳清粉的品質(zhì)以及提高生產(chǎn)效率，也有明顯的影響。由于國(guó)外干酪市場(chǎng)比較
3成熟，乳清資源較豐富，因此脫鹽工藝一般直接利用乳清液，乳清粉原料復(fù)原條件對(duì)最終生 產(chǎn)結(jié)果的影響一般是不考慮的。國(guó)內(nèi)研究起步較晚，目前的研究重點(diǎn)還在于摸索脫鹽的工 藝條件，提高脫鹽率和蛋白得率，關(guān)于溶粉過(guò)程，普遍采用的熱水溶解后直接電滲析或離子 交換脫鹽，即，溶粉結(jié)果對(duì)脫鹽處理的影響尚未被關(guān)注。研究開(kāi)發(fā)適合自身?xiàng)l件的脫鹽乳清粉生產(chǎn)工藝，減少對(duì)進(jìn)口的依賴，對(duì)于提高和 嬰兒配方奶粉的生產(chǎn)規(guī)模，滿足市場(chǎng)需要，具有非常顯著意義，同時(shí)也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高脫鹽度 乳清粉自主生產(chǎn)的空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的主要技術(shù)問(wèn)題在于研究提出一種以甜乳清粉(含鹽乳清粉)為原 料，實(shí)現(xiàn)乳清脫鹽的工藝方法，通過(guò)對(duì)溶粉工藝以及脫鹽工藝的摸索，生產(chǎn)出的脫鹽乳清粉 具有鹽粉含量低、熱穩(wěn)定性好，從而替代進(jìn)口脫鹽乳清粉。本發(fā)明提供了一種針對(duì)含鹽乳清粉的脫鹽方法，該方法包括將含鹽乳清粉溶解 成含鹽乳清液，對(duì)該含鹽乳清液利用離子交換法、納濾法和電滲析法進(jìn)行脫鹽處理成為脫 鹽乳清液；其中，所述將含鹽乳清粉溶解成含鹽乳清液的過(guò)程是將含鹽乳清粉緩慢加入 到10-20°C的水中，調(diào)配成質(zhì)量濃度為6-20%的乳清液體，然后升溫到25-60°C，控制升溫 時(shí)間為0. 5-1小時(shí)并維持?jǐn)嚢杓訜?，得到可供脫鹽處理的含鹽乳清液。本案申請(qǐng)人的研究發(fā)現(xiàn)，作為供脫鹽處理的初級(jí)原料，溶粉工藝是整個(gè)工藝的關(guān) 鍵，不同供應(yīng)商提供的不同品牌的含鹽乳清粉的溶解性質(zhì)會(huì)有較大的差異，這種差異可能 來(lái)自干燥手段。未結(jié)晶而進(jìn)行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉顆粒較小，乳糖處于無(wú)定型吸濕 狀態(tài)；結(jié)晶后進(jìn)行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉顆粒較大，乳糖結(jié)晶后不容易吸濕；因此未 結(jié)晶而進(jìn)行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉比結(jié)晶后進(jìn)行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉溶解難 度小，而且未結(jié)晶而進(jìn)行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉蛋白沒(méi)有經(jīng)過(guò)乳糖結(jié)晶的破壞變性， 所以蛋白的溶解度情況比較好，后續(xù)脫鹽過(guò)程能更徹底。然而目前市場(chǎng)上普遍存在的甜乳 清粉多為結(jié)晶后進(jìn)行噴霧干燥生產(chǎn)的甜乳清粉，而且質(zhì)量的參差不齊，給溶解復(fù)原過(guò)程造 成了很大的難度。例如使用35度熱水溶解配制26%濃度的復(fù)原乳清液，只能溶解市場(chǎng)上可 得到的50%品牌的乳清粉，適用面太窄。因?yàn)槿芊坌Ч粌H影響到干物質(zhì)得率，而且只有當(dāng) 蛋白、乳糖完全溶解后，才能保證后續(xù)脫鹽過(guò)程的正常進(jìn)行，使脫鹽更徹底，操作成本更低。 由于乳清粉復(fù)原工序?qū)Σ煌赜蚝蛷S家并非必須，對(duì)于這種含鹽乳清粉如何溶解能夠最大 限定地獲得比較高的干物質(zhì)得率，降低蛋白損失率，目前所能檢索到的公開(kāi)報(bào)道和實(shí)施中 都沒(méi)有被關(guān)注，都只是提到采用熱水溶解，然后直接用于電滲析或離子交換法脫鹽處理。目 前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有使用甜乳清粉復(fù)原生產(chǎn)脫鹽乳清的工業(yè)化生產(chǎn)工藝。申請(qǐng)人:利用市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的三個(gè)品牌含鹽乳清粉產(chǎn)品進(jìn)行了溶解實(shí)驗(yàn)，測(cè)試 不同條件下的溶解性質(zhì)，按照ISO 8156 2005乳粉和乳制品不溶性指數(shù)的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，如果 50ml液體的不溶度指數(shù)小于0. 5ml，則溶解度為大于99%。三個(gè)樣品均為商購(gòu)，來(lái)自以下企業(yè)德國(guó)Nordmi lch，美國(guó)Foremost和法國(guó) Lactalis0A、首先使用55°C水對(duì)含鹽乳清粉進(jìn)行溶解，分別溶解為濃度為26%和15%的溶 液，各取50毫升溶液進(jìn)行不溶度指數(shù)測(cè)定，以下為實(shí)驗(yàn)結(jié)果
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樣品來(lái)源不溶度指數(shù)(濃度26%)不溶度指數(shù)(濃度15%)德國(guó) NordmilchIml0. 5ml美國(guó) Foremost0. 75ml0. 3ml (小于 0. 5ml)法國(guó) Lactalis0.25ml (小于 0.5ml)0. 15ml (小于 0. 5ml)從以上數(shù)據(jù)可以看出，溶解濃度越低，溶解效果越好，但在工業(yè)化生產(chǎn)中，溶解濃 度低會(huì)消耗大量的純水，同時(shí)在后期的脫鹽處理以及濃縮過(guò)程要產(chǎn)生大量的廢水。B、使用55°C的水和35°C的水溶解為26 %濃度含鹽乳清液，并對(duì)不溶度指數(shù)進(jìn)行 測(cè)定。以下為實(shí)驗(yàn)結(jié)果
樣品來(lái)源55 "C水溶解35°C水溶解德國(guó) NordmilchIml1. 25ml美國(guó) Foremost0.75mlIml法國(guó) Lactalis0. 25ml (小于 0. 5ml)0. 5m 1從以上數(shù)據(jù)可以看出，溶解溫度越高，溶解效果越好，但由于蛋白和乳糖容易發(fā)生 美拉德反應(yīng)，所以提高溶解溫度來(lái)追求溶解效果顯然是不可取的。C、使用冷水加粉并緩慢加熱的方式將粉溶解為15%濃度，以下為實(shí)驗(yàn)結(jié)果
樣品來(lái)源冷水加粉并緩慢加熱到35°C35°C水溶解德國(guó) Nordmilch0. 5m 11. 25ml美國(guó) Foremost0. 45ml (小于 0. 5ml)Iml法國(guó) Lactalis0. 35ml (小于 0. 5ml)0. 5ml從以上數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)三個(gè)品牌的產(chǎn)品，采取先使冷水加粉，然后緩慢加熱，可 以增加粉的溶解度。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)摸索，本發(fā)明提供了一種可以適用于市場(chǎng)上各類性質(zhì)差異較大的 含鹽乳清粉(甜乳清粉)的溶粉工藝，將含鹽乳清粉先緩慢加入到10-20°C的水中，調(diào)配成 質(zhì)量濃度為6-20%的乳清液體，然后控制升溫速率，并維持?jǐn)嚢杓訜?. 5-1小時(shí)，緩慢升溫 到25-60°C，尤其是30-50°C，即得到可供脫鹽處理的含鹽乳清液。具體操作中，以大約3_5 噸原料粉為基本單位，向水中緩慢加入含鹽乳清粉的加粉時(shí)間控制在0. 5-1小時(shí)左右，更 利于提高溶解效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，將冷水初步溶解的物料加熱到25°C -60°C，經(jīng)適當(dāng)攪拌 即可使甜乳清粉復(fù)原為含鹽乳清液，并且溶解效果良好。由于不需要加熱到較高溫度，不僅
5闊寬了工藝的適用面，而且利于節(jié)約能源。適用于本發(fā)明的含鹽乳清粉(甜乳清粉)原料，應(yīng)該滿足以下要求1、感觀要求
項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)色澤呈均勻一致的淡黃色滋味和氣味具有乳清粉應(yīng)具有的滋氣味，不得有酸味、異味組織狀態(tài)干燥、均勻的粉末2、理化指標(biāo)
項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法水份％彡5. 0GB/T5413.8總蛋白％彡 12. 5GB/T5413.1非蛋白態(tài)氮彡 0. 75脂肪％彡1. 5GB/T5413.3乳糖％彡70計(jì)算法灰分％彡 10. 0GB/T5413.7酸度(乳酸)％^ 0. 15GB/T5413.28PH值5. 0-7. 010%溶液，室溫不溶度指數(shù)，ml彡0. 3GB/T5413. 29雜質(zhì)度，mg/kg彡32GB/T5413. 30 2、衛(wèi)生指標(biāo)
6、 項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法細(xì)菌總數(shù)，cfu/g<20000GB 4789. 2 和 GB 4789.18大腸菌群，MPN/100g^40GB 4789.3 和 GB 4789.18致病菌不得檢出GB 4789. 4、 GB 4789.5、 GB 4789.10、 GB 4789.11酵母和霉菌，cfu/g^50GB 4789.15致病菌(Salmonella沙 門(mén)氏菌)不得檢出GB/T4789. 18鉛，mg/kg彡0. 3GB/T5009. 12砷，mg/kg彡0. 5GB/T5009. 11硝酸鹽，mg/kg<100GB/T5413. 32亞硝酸鹽’ mg/kg彡2GB/T5413. 32對(duì)溶解后的含鹽乳清液，可以按照目前已經(jīng)報(bào)道的任何工藝實(shí)施脫鹽，由于溶粉 效果的提高，有利于提高整體脫鹽工藝的乳清粉得率，達(dá)到提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的 目的。經(jīng)脫鹽處理后得到的脫鹽乳清液體折合為粉劑能達(dá)到以下指標(biāo)感官指標(biāo)產(chǎn)品脫鹽后，乳清蛋白能保持穩(wěn)定，產(chǎn)品在90度的溫度下煮沸6分鐘， 應(yīng)不會(huì)有凝絮產(chǎn)生。理化指標(biāo)
項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法蛋白％彡 12. 0GB/T5413. 1脂肪％彡1. 5GB/T5413. 3灰分％^ 1GB/T5413. 7乳糖％彡 76. 0計(jì)算法酸度(乳酸)％^ 0. 12GB/T5413. 28PH值6. 0-7. 010%溶液，室溫不溶度指數(shù)，ml彡0. 3GB/T5413. 29雜質(zhì)度，mg/kg(12GB/T5413. 30衛(wèi)生指標(biāo)
7項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法菌落總數(shù)，cfu/g實(shí)20000GB 4789. 2 和 GB 4789. 18大腸菌群，MPN/100g^40GB 4789. 3 和 GB 4789.18致病菌不得檢出GB 4789.4、 GB 4789.5, GB 4789.10、 GB 4789.11酵母和霉菌，cfu/g^50GB 4789. 15鉛(pb), mg/kg<0. 3GB/T5009. 12硝酸鹽，mg/kg<100GB/T5413. 32亞硝酸鹽’ mg/kg彡2GB/T5413. 32根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，對(duì)于含鹽乳清液進(jìn)行脫鹽處理的過(guò)程可以包括將所述含鹽乳清液與陽(yáng)離子樹(shù)脂實(shí)施陽(yáng)離子交換，處理溫度為6-12°C ；經(jīng)陽(yáng)離子樹(shù)脂交換處理的含鹽乳清液進(jìn)行納濾脫鹽處理，納濾處理時(shí)含鹽乳清液 的出口 PH值為1-3，出口電導(dǎo)率6-18ms/cm，處理溫度4-35°C ；納濾處理后的含鹽乳清液進(jìn)入電滲析裝置實(shí)施脫鹽處理，去除其中的部分離子， 電滲析處理時(shí)含鹽乳清液的出口 PH值為1-3，出口電導(dǎo)率l-3mS/cm ；將電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液與陰離子樹(shù)脂實(shí)施陰離子交換，處理溫度為 4-10°C，成為脫鹽乳清液。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選工藝，將通常是連續(xù)操作的離子交換工序的陽(yáng)離子交換和陰離 子交換分別設(shè)置在納濾處理前和電滲析處理后。先采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂將含鹽乳清液中的 部分陽(yáng)離子去除，該過(guò)程樹(shù)脂中的H+離子進(jìn)入乳清液當(dāng)中，降低了乳清液體的pH值，使乳 清液在后續(xù)電滲析脫鹽單元中脫鹽時(shí)，可以采用溫度較高的處理?xiàng)l件，而不容易滋生細(xì)菌， 同時(shí)大量的H+提高了乳清溶液的電導(dǎo)率，增加了電滲析單元的脫鹽率；另外由于乳清液中 的鈣、鎂離子會(huì)與蛋白結(jié)合緊密，若脫鹽處理僅采用單獨(dú)電滲析工藝，含鹽乳清液體系是中 性，其中的鈣、鎂等陽(yáng)離子被吸附而脫除時(shí)會(huì)連帶蛋白也吸附在交換膜上，從而縮短了電滲 析膜的壽命，降低了蛋白得率(由于蛋白不穩(wěn)定而損失增大)，而本發(fā)明的組合工藝首先脫 除大部分鈣、鎂離子，降低溶液的PH值，增加了蛋白穩(wěn)定性，可有效避免這些問(wèn)題，不僅提 高了蛋白得率，也利于延長(zhǎng)電滲析膜的壽命。同時(shí)，樹(shù)脂對(duì)雜質(zhì)也起到了過(guò)濾作用，也利于 延長(zhǎng)后續(xù)處理所用的膜的壽命。本發(fā)明工藝中使用的離子交換樹(shù)脂均為常用的樹(shù)脂，S卩，第一步陽(yáng)離子交換中使 用弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，使含鹽乳清液出口時(shí)的pH值為1-3，并控制物料出口的電導(dǎo)率 為20-30mS/cm ；電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液采用強(qiáng)堿型陰離子樹(shù)脂實(shí)施陰離子交換。 第一步的陽(yáng)離子交換也可用二步操作代替首先使用弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行處理，使含鹽 乳清液出口時(shí)的PH值為1-3，出口電導(dǎo)率為7-12mS/cm ；然后使用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 與強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂的復(fù)合樹(shù)脂進(jìn)行處理，溫度不變，使含鹽乳清液出口時(shí)的pH值為 1-3，出 口 電導(dǎo)率為 20-30ms/cm。本發(fā)明方法選擇常用的各種離子交換樹(shù)脂，可以是丙烯酸系或苯乙烯系等常規(guī)樹(shù) 脂，例如，弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂可以是D113樹(shù)脂等，強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可以是001*8樹(shù)脂 等，強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂可以是D204樹(shù)脂、D202樹(shù)脂等，也可以選擇外國(guó)公司生產(chǎn)的同 類型樹(shù)脂。為達(dá)到需要的處理效果，每個(gè)處理步驟可以確定適當(dāng)?shù)臉?shù)脂用量，例如以每
812-20噸原料粉的干物質(zhì)計(jì)，陽(yáng)離子交換處理中，僅使用弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂時(shí)的樹(shù)脂用量可 以為7-15噸，采用二步處理時(shí)，弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂的用量為3-7噸，強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 的用量為3-8噸，強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂的用量為1-4噸(裝填時(shí)先裝比重大的陽(yáng)離子樹(shù) 脂，再裝比重小的陰離子樹(shù)脂)；對(duì)電滲析處理后的含鹽乳清液實(shí)施陰離子交換時(shí)，陰離子 樹(shù)脂用量為3-10噸(每12-20噸原料粉干物質(zhì)計(jì))。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選脫鹽工藝，對(duì)電滲析處理后的含鹽乳清液體使用強(qiáng)堿型陰離子 交換樹(shù)脂進(jìn)行陰離子交換，出口 PH值為4. 5-5. 8，出口電導(dǎo)率可以降低到0. 2ms/cm,該過(guò)程 進(jìn)一步脫除乳清液中的陰離子，從而實(shí)現(xiàn)較高的脫鹽率。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選脫鹽工藝，對(duì)經(jīng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂脫鹽處理后的含鹽乳清液，送 入納濾設(shè)備，實(shí)施納濾處理時(shí)物料的出口 PH值為1-3，出口電導(dǎo)率控制6-lSms/cm。該過(guò)程 中，脫鹽的同時(shí)利用納濾設(shè)備將乳清液的質(zhì)量濃度濃縮到6-30%，這是電滲析的最佳工作 濃度，同時(shí)去除乳清液體中的氯離子、鉀離子、鈉離子等，實(shí)現(xiàn)脫鹽。上述納濾處理后的乳清液被送入電滲析設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明含鹽乳清粉的脫鹽方 法，電滲析處理時(shí)物料的出口 PH值為1-3，出口電導(dǎo)率l-3mS/cm。由于經(jīng)過(guò)了前期陽(yáng)離子 交換處理，物料的PH值較低，不利于細(xì)菌的滋生，所以，此時(shí)可以對(duì)物料加熱到30-40°C后 再實(shí)施電滲析，相對(duì)較高的處理溫度更利于提高電滲析脫鹽的效果(脫鹽率高)。如前面 已經(jīng)述及，現(xiàn)有技術(shù)中采用電滲析處理時(shí)，為了延長(zhǎng)膜的使用壽命，每周都需要拆開(kāi)設(shè)備進(jìn) 行清潔，不僅要消耗大量的電能，也影響了生產(chǎn)的效率。另外，僅采用電滲析脫鹽的生產(chǎn)過(guò) 程中，由于料液在設(shè)備內(nèi)反復(fù)循環(huán)，為確保乳清液的質(zhì)量衛(wèi)生指標(biāo)，通常將操作溫度控制在 20°C左右，最高不超過(guò)25°C，如果操作溫度達(dá)到細(xì)菌生長(zhǎng)溫度(例如37°C左右)，必須定時(shí) 使用雙氧水進(jìn)行殺菌。電滲析處理后的乳清液經(jīng)過(guò)陰離子樹(shù)脂交換后即完成了整個(gè)脫鹽工藝。由于乳清 液體經(jīng)過(guò)陰離子交換后，蛋白的穩(wěn)定性下降，受熱容易絮凝沉淀，所以，需要向經(jīng)脫鹽處理 后的脫鹽乳清液中加入礦物質(zhì)調(diào)節(jié)至液體PH值為6. 0-7. 0，此過(guò)程通常稱為標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程， 所述礦物質(zhì)一般是堿液，所用堿可選自氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈉或氫氧化鉀等，具體 操作方法沒(méi)有特殊限定，以調(diào)節(jié)乳清液的PH值接近中性達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)為目標(biāo)，以增強(qiáng)乳清 液的熱穩(wěn)定性。經(jīng)本發(fā)明脫鹽處理后的乳清液可以直接使用，也可以加工成乳清粉。經(jīng)檢測(cè)結(jié)果 顯示，利用本發(fā)明的脫鹽工藝對(duì)商購(gòu)甜乳清粉中的鹽份脫除率超過(guò)90% (按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè) 定脫鹽乳清粉的灰分不高于)，且乳清液體的雜質(zhì)度和熱穩(wěn)定性都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明關(guān)鍵在于研究和探索對(duì)含鹽乳清粉實(shí)現(xiàn)高效脫鹽的工業(yè)化方法，通過(guò)科學(xué) 可行的工藝生產(chǎn)出滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的脫鹽乳清產(chǎn)品，其中所利用的具體手段和設(shè)備，例如離 子交換、納濾和電滲析操作及設(shè)備，均為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，不再進(jìn)一步詳述?？傊景l(fā)明提供了一種適用于中國(guó)特點(diǎn)的乳清粉脫鹽精制的加工方法，采用甜 乳清粉復(fù)原并使用組合工藝脫鹽的方式生產(chǎn)脫鹽乳清并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)在國(guó)外、國(guó)內(nèi)尚屬 首次，本發(fā)明的實(shí)施具有如下優(yōu)點(diǎn)1、原料適用性強(qiáng)，適用范圍廣，可以利用市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)到的雜質(zhì)度高、沖調(diào)性指標(biāo)不 好，而且熱穩(wěn)定性很差的甜乳清粉原料，生產(chǎn)出含鹽率和熱穩(wěn)定性均達(dá)到奶粉原料標(biāo)準(zhǔn)的 脫鹽乳清粉產(chǎn)品，更加適合乳清資源匱乏地區(qū)的生產(chǎn)，也利于提高高品質(zhì)嬰兒奶粉的生產(chǎn)
9能力而且利用這種乳清粉加工，減少了原料輸送的成本，從而降低整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的成本，利 于提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。2、現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)液體乳清的脫鹽方式主要有離子交換、納濾和電滲析三種，從實(shí) 際生產(chǎn)角度考慮，納濾通常只適合生產(chǎn)脫鹽度40以下的產(chǎn)品；而單獨(dú)電滲析工藝盡管可以 做D70產(chǎn)品，如果要求生產(chǎn)D90產(chǎn)品，則料液需要在電滲析單元中不斷循環(huán)，而料液的不斷 循環(huán)中由于合適的溫度環(huán)境會(huì)導(dǎo)致大量細(xì)菌滋生，一般的生產(chǎn)過(guò)程都需要在料液中加入雙 氧水避免細(xì)菌的滋生，而且料液電導(dǎo)率在做成D70乳清粉產(chǎn)品時(shí)已經(jīng)很低，如從D70產(chǎn)品做 成D90乳清粉產(chǎn)品時(shí)，會(huì)消耗大量的電能，無(wú)論從保證料液的微生物指標(biāo)還是從運(yùn)行成本 考慮，利用單獨(dú)電滲析工藝生產(chǎn)高脫鹽度乳清產(chǎn)品都很不經(jīng)濟(jì)；再一方面，單獨(dú)離子交換工 藝對(duì)乳清脫鹽生產(chǎn)D90產(chǎn)品雖然可行，但離子交換樹(shù)脂對(duì)干物質(zhì)和蛋白的吸附會(huì)造成得率 的降低，而且樹(shù)脂的吸附量大隨時(shí)需要再生處理，勢(shì)必要耗費(fèi)大量的酸和堿，同時(shí)產(chǎn)生大量 的廢水，造成操作成本的增加。本發(fā)明采用離子交換_納濾_電滲析組合工藝實(shí)現(xiàn)乳清粉脫鹽，相比于現(xiàn)有技術(shù)， 由于將電滲析中難以脫除的礦物質(zhì)在陽(yáng)離子交換中先期脫除，避免了傳統(tǒng)電滲析工藝(例 如生產(chǎn)D90料液)需要反復(fù)循環(huán)并耗費(fèi)大量電能的缺點(diǎn)，而組合工藝又將部分礦物質(zhì)在納 濾和電滲析中脫除，也避免了離子交換脫鹽工藝對(duì)酸和堿的大量消耗，綜合生產(chǎn)成本大幅 降低。3、相比于單獨(dú)采用電滲析和離子交換法脫鹽工藝，本發(fā)明采用組合工藝，通過(guò)科 學(xué)合理的流程設(shè)計(jì)和條件控制，使乳清粉產(chǎn)品的蛋白得率和總干物質(zhì)得率相對(duì)較高。例如， 使用單獨(dú)電滲析工藝對(duì)乳清粉進(jìn)行脫鹽，產(chǎn)品得率為80. 4%，蛋白得率為80% (包括非蛋 白氮)；使用單獨(dú)離子交換法生產(chǎn)脫鹽乳清粉產(chǎn)品，產(chǎn)品得率為79%，蛋白得率為80% (包 括非蛋白氮)，本發(fā)明組合工藝的總蛋白得率和真蛋白得率分別高于了 85%和90%，穩(wěn)定 生產(chǎn)條件下，干物質(zhì)得率可以達(dá)到88%或更高。4、采用本發(fā)明的組合工藝，產(chǎn)品的脫鹽率超過(guò)90%，并且，各種離子的脫除率能比 較平均，例如，對(duì)市場(chǎng)上常見(jiàn)品牌甜乳清粉處理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，鈣的平均脫除率為95%， 鉀的平均脫除率為97. 8 %，鈉、鎂、氯、磷的平均脫除率分別為87. 4 %，85. 6 %，91. 8 %， 92. 5%。


圖1是本發(fā)明采用“溶粉_陽(yáng)離子交換_納濾_電滲析_陰離子交換”組合工藝 實(shí)現(xiàn)甜乳清粉脫鹽的實(shí)施例的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方案以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程以及所帶來(lái)的有益效果，但不能 理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施范圍的任何限定。實(shí)施例1原料為購(gòu)自加拿大某公司的甜乳清粉，該甜乳清粉的檢測(cè)指標(biāo)如下。感觀指標(biāo)
10項(xiàng)目檢測(cè)指標(biāo)色澤呈均勻一致的淡黃色滋味和氣味具有乳清粉應(yīng)具有的滋氣味，無(wú)酸味、異味組織狀態(tài)干燥、均勻的粉末熱穩(wěn)定性將34克粉與250毫升水混合后，90度加熱，有絮狀沉淀理化指標(biāo)
項(xiàng)目檢測(cè)指標(biāo)檢測(cè)方法水份％2. 16GB/T5413. 8總蛋白％13. 19GB/T5413. 1非蛋白態(tài)氮0. 48脂肪％0. 72GB/T5413. 3乳糖％77. 04計(jì)算法灰分％6. 89GB/T5413. 7酸度(乳酸)％0. 11GB/T5413. 28PH值6. 010%溶液，室溫不溶度指數(shù)，ml0. 1GB/T5413. 29雜質(zhì)度，mg/kg6GB/T5413. 301、溶粉每批次原料粉18噸，分四批溶解在四個(gè)溶解罐中，四個(gè)溶解罐事先加入約 15-20°C的去離子水，將原料粉分別緩慢加入水中(每罐4. 5噸)，每個(gè)罐內(nèi)控制加粉時(shí)間 約1小時(shí)，均制成濃度(質(zhì)量)為14% -16%的含鹽乳清液，然后維持?jǐn)嚢璨⒕徛訜?，?制加熱速率，40-50分鐘將物料溫度升高到約35°C，或者將18噸原料按照上述方法分四次 溶解，備用；2、陽(yáng)離子交換脫鹽將溶解好的含鹽乳清液降溫到約10°C，使用弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(D113)4. 3-5
11噸進(jìn)行處理，脫除部分陽(yáng)離子，運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)的出口液PH值為2-3，出口液電導(dǎo)率在9mS/cm左 右時(shí)收集物料；上述離子交換后的含鹽乳清液再用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(001*8)5-6噸和強(qiáng)堿 型陰離子交換樹(shù)脂(D204)2-3噸組成的復(fù)合樹(shù)脂處理，為利于沖洗再生，在樹(shù)脂裝填時(shí)，使 比重大的001*8樹(shù)脂位于下部，比重較輕的D204樹(shù)脂位于上部(其它實(shí)施例相同)，操作穩(wěn) 定時(shí)物料的出口 PH值為1-3，出口液電導(dǎo)率大約在22mS/cm，收集物料；3、納濾脫鹽及濃縮上述離子交換處理后的含鹽乳清液升溫到約15°C，送入納濾設(shè)備，過(guò)濾并濃縮到 質(zhì)量濃度在25% -26%，物料出口時(shí)pH值維持1-3，電導(dǎo)率16ms/cm左右。4、電滲析脫鹽來(lái)自納濾設(shè)備的含鹽乳清液先加熱到約35°C，送入電滲析設(shè)備處理，操作穩(wěn)定時(shí) 物料出口 pH值1-3，出口電導(dǎo)率約1. 5ms/cm時(shí)可以出料；5、陰離子交換脫鹽來(lái)自電滲析脫鹽的乳清液降溫到約5-6 °C，使用強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂 (D202) 6-7噸處理，穩(wěn)定時(shí)物料出口 pH值4. 5-5. 8，測(cè)定其出口電導(dǎo)率約0. 2ms/cm,成為脫
鹽乳清液。該脫鹽乳清液控制在4-10°C低溫貯存(送入貯存罐)，為標(biāo)準(zhǔn)化處理備用。6、標(biāo)準(zhǔn)化處理(熱穩(wěn)定性調(diào)節(jié))使用氫氧化鉀32公斤和氫氧化鈉21公斤，添加到上述脫鹽乳清液體中，調(diào)節(jié)其pH 在6. 0-7. 0，攪拌三十分鐘，即完成全部脫鹽工藝。本實(shí)施例得到脫鹽乳清液產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果
權(quán)利要求
含鹽乳清粉的脫鹽方法，該方法包括將含鹽乳清粉溶解成含鹽乳清液，對(duì)該含鹽乳清液利用離子交換法、納濾法和電滲析法進(jìn)行脫鹽處理成為脫鹽乳清液；其中，所述將含鹽乳清粉溶解成含鹽乳清液的過(guò)程是將含鹽乳清粉緩慢加入到10 20℃的水中，調(diào)配成質(zhì)量濃度為6 20％的乳清液體，然后升溫到25 60℃，控制升溫時(shí)間為0.5 1小時(shí)并維持?jǐn)嚢杓訜幔玫娇晒┟擕}處理的含鹽乳清液。
2.如權(quán)利要求1所述含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，向水中緩慢加入含鹽乳清粉的加 粉時(shí)間，以每3-5噸含鹽乳清粉計(jì)控制在0. 5-1小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，對(duì)于含鹽乳清液進(jìn)行脫鹽處理 的過(guò)程包括將所述含鹽乳清液與陽(yáng)離子樹(shù)脂實(shí)施陽(yáng)離子交換，處理溫度為6-12°C ；經(jīng)陽(yáng)離子樹(shù)脂交換處理的含鹽乳清液進(jìn)行納濾脫鹽處理，納濾處理時(shí)含鹽乳清液的出 口 PH值為1-3，出口電導(dǎo)率6-18ms/cm，處理溫度4_35°C ；納濾脫鹽處理后的含鹽乳清液進(jìn)入電滲析裝置實(shí)施脫鹽處理，去除其中的部分離子， 電滲析處理時(shí)含鹽乳清液的出口 PH值為1-3，出口電導(dǎo)率l-3mS/cm ；將電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液與陰離子樹(shù)脂實(shí)施陰離子交換，處理溫度為 4-10°C，成為脫鹽乳清液。
4.如權(quán)利要求1或3所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，經(jīng)脫鹽處理后的脫鹽乳清液 中加入礦物質(zhì)調(diào)節(jié)至液體PH值為6. 0-7. 0。
5.如權(quán)利要求3所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，含鹽乳清液進(jìn)行陽(yáng)離子交換處 理的過(guò)程包括首先使用弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行處理，使含鹽乳清液出口時(shí)的PH值為1-3， 出口電導(dǎo)率為7-12mS/cm ；然后使用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂的復(fù) 合樹(shù)脂進(jìn)行處理，使含鹽乳清液出口時(shí)的pH值為1-3，出口電導(dǎo)率為20-30mS/cm ；經(jīng)電滲析脫鹽處理的含鹽乳清液采用強(qiáng)堿型陰離子樹(shù)脂實(shí)施陰離子交換。
6.如權(quán)利要求3所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，含鹽乳清液進(jìn)行陽(yáng)離子交換處 理過(guò)程是采用弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行處理，使含鹽乳清液出口時(shí)的pH值為1-3，出口電導(dǎo) 率為 20-30ms/cm ；電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液采用強(qiáng)堿型陰離子樹(shù)脂實(shí)施陰離子交換。
7.如權(quán)利要求3所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，納濾處理時(shí)，使出口液體的質(zhì)量 濃度達(dá)到6-30%。
8.如權(quán)利要求3所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，電滲析處理后的含鹽乳清液體 使用強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂進(jìn)行陰離子交換，出口 PH值為4. 5-5. 8。
9.如權(quán)利要求3或7所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，納濾處理后的含鹽乳清液先 加熱到30-40°C，再實(shí)施電滲析處理。
10.如權(quán)利要求4所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，所述礦物質(zhì)是堿液，所述堿選 自氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
全文摘要
本發(fā)明提出一種以甜乳清粉(含鹽乳清粉)為原料，實(shí)現(xiàn)乳清脫鹽的工藝方法，該方法包括將含鹽乳清粉溶解成含鹽乳清液，對(duì)該含鹽乳清液利用離子交換法、納濾法和電滲析法進(jìn)行脫鹽處理成為脫鹽乳清液；其中，所述將含鹽乳清粉溶解成含鹽乳清液的過(guò)程是將含鹽乳清粉緩慢加入到10-20℃的水中，調(diào)配成質(zhì)量濃度為6-20％的乳清液體，然后升溫到25-60℃并維持?jǐn)嚢杓訜?，控制升溫時(shí)間為0.5-1小時(shí)，得到可供脫鹽處理的含鹽乳清液。本發(fā)明通過(guò)對(duì)溶粉工藝以及脫鹽工藝的摸索，生產(chǎn)出的脫鹽乳清粉具有鹽分含量低、熱穩(wěn)定性好，從而替代進(jìn)口脫鹽乳清粉。
文檔編號(hào)A23C21/00GK101961055SQ20091015919
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者劉彪, 李威, 楊吉武, 楊宇, 王福和 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司