陶瓷膜在食品工業上的應用舉例2022-04-18

陶瓷膜在食品工業上的應用有以下幾個方面：

 （一）應用於乳品的濃縮和除菌： 

      無機膜最初應用於乳品製造工業上是在上世紀七十年代。首先是應用在奶酪的製作上，後擴展到乳清蛋白的濃縮、奶粉和凝乳的製造以及蛋白和肽的分離等領域。儘管可以用對應的膜分離技術來分離提取各種尺寸大小不同的組分，但因牛乳成分較爲複雜，各種成分的尺寸跨度還大，所以進行膜分離處理的時候很容易造成膜污染、膜通量急速下降等問題。無機陶瓷膜在乳品工業中的應用主要集中在微濾脫脂乳除菌、牛乳分離脂肪、回收乳白蛋白、濃縮酪蛋白、處理洗滌廢水等。 

圖1.陶瓷膜過濾設備三達膜官網 

①除菌：傳統用於牛乳的殺菌方法是熱殺菌，以巴氏殺菌和超高溫瞬時殺菌（UHT）爲主。而用無機陶瓷膜的微濾除菌時，在不影響牛乳風味的同時還可以延長產品的貨架期，這種除菌方式可稱爲冷殺菌。 

②酪蛋白濃縮：用無機陶瓷膜對酪蛋白進行濃縮，可以獲取酪蛋白濃縮液和透過液。酪蛋白濃縮液和稀奶油重新組合可以用來生產各種奶酪，還可以用於牛乳標準化生產使用的乾酪蛋白。與奶酪清相比，用膜濃縮酪蛋白得到透過液，更適合提純乳白蛋白。 

③乳白蛋白回收：在工業上乳白蛋白主要是從乳清提取，所以乳白蛋白也常稱爲乳清蛋白。超濾回收乳白蛋白的原理是選擇合適的膜，超濾乳清溶液，使大分子的乳白蛋白被截留濃縮，小分子的礦物質則透過膜除去。有研究結果表明，無機陶瓷膜同有機膜相比更易清洗，且不易被微生物污染。 

④分離脂肪：牛乳中的脂肪球直徑一般在0.1~15μm之間，平均直徑爲3.4μm。用適當孔徑的微濾膜可對全脂牛乳進行脂肪分離。 

⑤奶酪生產：在奶酪生產中應用膜工藝包含利用各種牛奶生產新鮮、軟、硬和半硬品種的奶酪。超濾在生產新鮮奶酪品種上應用甚廣，隨着陶瓷膜的出現，增加了超濾在酸性條件下進行的可能。 圖2.利用陶瓷膜生產D90乳清粉工藝流程圖via三達膜官網 

（二）應用於果汁濃縮和茶飲料的澄清： 陶瓷膜技術應用到果汁生產中可以使加工過程裏產生的大量細菌用較爲綠色、科學的方法得以解決。與傳統方法相比，陶瓷膜技術能使果汁的渾濁度以及細菌總數明顯減少，且操作過程簡單、環保。超濾還可以濃縮果汁，除去茶飲料中的大分子物質，不改變其原有風味的同時使茶飲料保持澄清的外觀。 在綠茶等茶類產品的生產上，茶提取液內的小顆粒懸浮物和茶多酚、咖啡鹼、水溶性蛋白等絡合形成的絮狀物一直是個技術難點。陶瓷膜過濾綠茶提取液進行澄清處理，旨在研究開發澄清綠茶提取液的陶瓷膜錯流過濾技術。採用0.05μm的陶瓷膜可以顯著提高綠茶提取液的澄清，操作條件對主要理化指標沒有顯著影響，爲提高膜通量應選擇較高的壓力和溫度；膜的使用過程中通量的衰減是必然的，採用多種清洗劑交替清洗可使膜通量得到很高的恢復。通過技術上的改進，陶瓷膜技術已在過濾綠茶提取液上取得了很好的效果。 圖3.茶類提取物工藝流程圖via三達膜官網 

（三）應用於醬油生產中： 在傳統的醬油生產工藝中，所製得的原醬油是通過加熱的方法來達到滅菌滅酶、調和香氣、增加色澤以及去除懸浮物的，缺點在於能耗大、滅菌器容易結垢，操作不當還易使醬油出現焦糊味，色澤還容易過深。陶瓷膜過濾代替加熱醬油來滅菌，能製得高品質的醬油，並且已有實驗結果表明，用0.4μm孔徑的陶瓷膜對原醬油進行過濾，可以有效去除醬油中的細菌微生物，除菌率達95%以上，品質極佳。 淡醬油經過超濾後，其全氮、氨基酸態氮、無鹽固形物、還原糖、色素等保持在98%左右，符合國家產品標準。

（四）應用於純化油茶皁苷： 油茶皁苷是從油茶餅粕中提取出的一種五環三萜類混合物，其基本結構是由皁苷元、糖體和有機酸組成，具有乳化、分散、溼潤等性能，是一種性能優良的天然表面活性劑，並且具有溶血、抗滲消炎、化痰止咳、鎮痛、降血清膽固醇、抗高血壓高血脂以及抗癌等多種生物活性，被廣泛應用於水產養殖、醫療及食品工業等領域。目前油茶皁苷的精製方法很多，但都存在着操作複雜，成本高流程長的缺點，難以工業化大規模生產。陶瓷膜分離技術應用於油茶皁苷的提取和精製，能有效解決傳統方法加工成本高、產品質量差，設備投資大以及生產安全性等缺點。已有實驗結果表面，以0.05μm的膜孔徑0.15MPa的操作壓力和1%的料液濃度爲最佳精製工藝條件，得到的濾液經過濃縮並噴霧乾燥。測定的產品純度也由原有的50%提高到81%，得率爲66.4%，具有大規模工業生產的可行性。