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)第五次全國人口普查統(tǒng)計，中國0-3歲人口有6900萬，每年新出生人口在 1700萬左右。龐大的新生兒消費群體孕育著中國嬰幼兒配方奶粉巨大的市場空間。由于計 劃生育政策控制了中國家庭中孩子數(shù)量，越來越多的父母更加重視對孩子的身體健康和智 力發(fā)育的投入，中國市場上嬰幼兒配方奶粉消費額每年以15%的速度增長，并且還將迎來 更大的發(fā)展空間。日益增長的市場必然引來激烈的競爭，目前我國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良好前景的鼓舞，大部分企業(yè)都進入到這一領(lǐng)域。同時，國 際乳業(yè)巨頭也紛紛進軍中國。在嬰幼兒配方奶粉市場競爭激烈之際，隨之而來的是國內(nèi)嬰 幼兒系列配方奶粉產(chǎn)品生產(chǎn)所需主要原料的價格上漲和貨源緊缺，原料采購陷入了無法選 擇和評估供應商的被動局面。未來三至五年內(nèi)，嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)企業(yè)紛紛投資建廠以擴大生產(chǎn)能力，據(jù)統(tǒng) 計亞洲區(qū)將增加配方粉產(chǎn)能30-50萬噸。在這樣的競爭形式下，配方奶粉原料將會更加供 不應求。在保證質(zhì)量的前提下，降低原料的采購和加工成本，對于生產(chǎn)企業(yè)在競爭中生存和 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)和設備的局限性，國內(nèi)企業(yè)所使用的脫 鹽乳清粉多年來主要依賴于進口，尤其是高脫鹽度的乳清粉(例如D90和D70粉)處于完 全依賴進口的狀態(tài)。為促進我國乳品工業(yè)的發(fā)展，擴大嬰兒配方奶粉(母乳化奶粉)的產(chǎn) 量，開發(fā)符合企業(yè)自身特點的乳清脫鹽工藝，具有非?，F(xiàn)實的經(jīng)濟利益和社會效益。目前已經(jīng)有報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水脫鹽工藝基礎(chǔ)上發(fā)展形成，超濾主要是通過 截留一定分子量的溶質(zhì)，提高料液濃度，難以實現(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，視原料乳清來源，乳清資源豐富的國家 和地區(qū)是將得到的乳清液直接利用上述裝置實施脫鹽，然后制成脫鹽乳清液或脫鹽乳清粉 粉；在中國，乳清資源匱乏，通常是進口含鹽乳清粉(甜乳清粉)溶解成乳清液后實施脫 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，但乳清液與高電導率水 的性質(zhì)有很大區(qū)別，脫鹽工藝所追求的目標是，在提高脫鹽率的同時，將蛋白損失率降到最 低，而脫鹽產(chǎn)物(脫鹽乳清)還應該具有良好的熱穩(wěn)定性。本案申請人的研究發(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原成符合脫鹽工藝的乳清液的過程中，溶粉條件對于提高干物質(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。由于國外干酪市場比較
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，乳清粉原料復原條件對最終生 產(chǎn)結(jié)果的影響一般是不考慮的。國內(nèi)研究起步較晚，目前的研究重點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)果對脫鹽處理的影響尚未被關(guān)注。研究開發(fā)適合自身條件的脫鹽乳清粉生產(chǎn)工藝，減少對進口的依賴，對于提高和 嬰兒配方奶粉的生產(chǎn)規(guī)模，滿足市場需要，具有非常顯著意義，同時也填補了國內(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)問題在于研究提出一種以甜乳清粉(含鹽乳清粉)為原 料，實現(xiàn)乳清脫鹽的工藝方法，通過對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，從而替代進口脫鹽乳清粉。本發(fā)明提供了一種針對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，對該含鹽乳清液利用離子交換法、納濾法和電滲析法進行脫鹽處理成為脫 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 時間為0. 5-1小時并維持攪拌加熱，得到可供脫鹽處理的含鹽乳清液。本案申請人的研究發(fā)現(xiàn)，作為供脫鹽處理的初級原料，溶粉工藝是整個工藝的關(guān) 鍵，不同供應商提供的不同品牌的含鹽乳清粉的溶解性質(zhì)會有較大的差異，這種差異可能 來自干燥手段。未結(jié)晶而進行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉顆粒較小，乳糖處于無定型吸濕 狀態(tài)；結(jié)晶后進行噴霧干燥生產(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)晶而進行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉比結(jié)晶后進行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉溶解難 度小，而且未結(jié)晶而進行噴霧干燥生產(chǎn)出的甜乳清粉蛋白沒有經(jīng)過乳糖結(jié)晶的破壞變性， 所以蛋白的溶解度情況比較好，后續(xù)脫鹽過程能更徹底。然而目前市場上普遍存在的甜乳 清粉多為結(jié)晶后進行噴霧干燥生產(chǎn)的甜乳清粉，而且質(zhì)量的參差不齊，給溶解復原過程造 成了很大的難度。例如使用35度熱水溶解配制26%濃度的復原乳清液，只能溶解市場上可 得到的50%品牌的乳清粉，適用面太窄。因為溶粉效果不僅影響到干物質(zhì)得率，而且只有當 蛋白、乳糖完全溶解后，才能保證后續(xù)脫鹽過程的正常進行，使脫鹽更徹底，操作成本更低。 由于乳清粉復原工序?qū)Σ煌赜蚝蛷S家并非必須，對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報道和實施中 都沒有被關(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 前國內(nèi)外還沒有使用甜乳清粉復原生產(chǎn)脫鹽乳清的工業(yè)化生產(chǎn)工藝。申請人:利用市場上比較常見的三個品牌含鹽乳清粉產(chǎn)品進行了溶解實驗，測試 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)的測定標準，如果 50ml液體的不溶度指數(shù)小于0. 5ml，則溶解度為大于99%。三個樣品均為商購，來自以下企業(yè)德國Nordmi lch，美國Foremost和法國 Lactalis0A、首先使用55°C水對含鹽乳清粉進行溶解，分別溶解為濃度為26%和15%的溶 液，各取50毫升溶液進行不溶度指數(shù)測定，以下為實驗結(jié)果
4
樣品來源不溶度指數(shù)(濃度26%)不溶度指數(shù)(濃度15%)德國 NordmilchIml0. 5ml美國 Foremost0. 75ml0. 3ml (小于 0. 5ml)法國 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 度低會消耗大量的純水，同時在后期的脫鹽處理以及濃縮過程要產(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，并對不溶度指數(shù)進行 測定。以下為實驗結(jié)果
樣品來源55 "C水溶解35°C水溶解德國 NordmilchIml1. 25ml美國 Foremost0.75mlIml法國 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，所以提高溶解溫度來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，以下為實驗結(jié)果
樣品來源冷水加粉并緩慢加熱到35°C35°C水溶解德國 Nordmilch0. 5m 11. 25ml美國 Foremost0. 45ml (小于 0. 5ml)Iml法國 Lactalis0. 35ml (小于 0. 5ml)0. 5ml從以上數(shù)據(jù)可以看出，對三個品牌的產(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。通過大量的實驗摸索，本發(fā)明提供了一種可以適用于市場上各類性質(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，并維持攪拌加熱0. 5-1小時，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間控制在0. 5-1小時左右，更 利于提高溶解效果。在實際生產(chǎn)中，將冷水初步溶解的物料加熱到25°C -60°C，經(jīng)適當攪拌 即可使甜乳清粉復原為含鹽乳清液，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，應該滿足以下要求1、感觀要求
項目標準色澤呈均勻一致的淡黃色滋味和氣味具有乳清粉應具有的滋氣味，不得有酸味、異味組織狀態(tài)干燥、均勻的粉末2、理化指標
項目標準檢測方法水份％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
6、 項目標準檢測方法細菌總數(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對溶解后的含鹽乳清液，可以按照目前已經(jīng)報道的任何工藝實施脫鹽，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到以下指標感官指標產(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， 應不會有凝絮產(chǎn)生。理化指標
項目標準檢測方法蛋白％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
7項目標準檢測方法菌落總數(shù)，cfu/g實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，對于含鹽乳清液進行脫鹽處理的過程可以包括將所述含鹽乳清液與陽離子樹脂實施陽離子交換，處理溫度為6-12°C ；經(jīng)陽離子樹脂交換處理的含鹽乳清液進行納濾脫鹽處理，納濾處理時含鹽乳清液 的出口 PH值為1-3，出口電導率6-18ms/cm，處理溫度4-35°C ；納濾處理后的含鹽乳清液進入電滲析裝置實施脫鹽處理，去除其中的部分離子， 電滲析處理時含鹽乳清液的出口 PH值為1-3，出口電導率l-3mS/cm ；將電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液與陰離子樹脂實施陰離子交換，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離子交換和陰離 子交換分別設置在納濾處理前和電滲析處理后。先采用陽離子交換樹脂將含鹽乳清液中的 部分陽離子去除，該過程樹脂中的H+離子進入乳清液當中，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，可以采用溫度較高的處理條件，而不容易滋生細菌， 同時大量的H+提高了乳清溶液的電導率，增加了電滲析單元的脫鹽率；另外由于乳清液中 的鈣、鎂離子會與蛋白結(jié)合緊密，若脫鹽處理僅采用單獨電滲析工藝，含鹽乳清液體系是中 性，其中的鈣、鎂等陽離子被吸附而脫除時會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，可有效避免這些問題，不僅提 高了蛋白得率，也利于延長電滲析膜的壽命。同時，樹脂對雜質(zhì)也起到了過濾作用，也利于 延長后續(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脂均為常用的樹脂，S卩，第一步陽離子交換中使 用弱酸型陽離子交換樹脂，使含鹽乳清液出口時的pH值為1-3，并控制物料出口的電導率 為20-30mS/cm ；電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液采用強堿型陰離子樹脂實施陰離子交換。 第一步的陽離子交換也可用二步操作代替首先使用弱酸型陽離子樹脂進行處理，使含鹽 乳清液出口時的PH值為1-3，出口電導率為7-12mS/cm ；然后使用強酸型陽離子交換樹脂 與強堿型陰離子交換樹脂的復合樹脂進行處理，溫度不變，使含鹽乳清液出口時的pH值為 1-3，出 口 電導率為 20-30ms/cm。本發(fā)明方法選擇常用的各種離子交換樹脂，可以是丙烯酸系或苯乙烯系等常規(guī)樹 脂，例如，弱酸型陽離子樹脂可以是D113樹脂等，強酸陽離子交換樹脂可以是001*8樹脂 等，強堿型陰離子交換樹脂可以是D204樹脂、D202樹脂等，也可以選擇外國公司生產(chǎn)的同 類型樹脂。為達到需要的處理效果，每個處理步驟可以確定適當?shù)臉渲昧?，例如以?br> 812-20噸原料粉的干物質(zhì)計，陽離子交換處理中，僅使用弱酸型陽離子樹脂時的樹脂用量可 以為7-15噸，采用二步處理時，弱酸型陽離子樹脂的用量為3-7噸，強酸型陽離子交換樹脂 的用量為3-8噸，強堿型陰離子交換樹脂的用量為1-4噸(裝填時先裝比重大的陽離子樹 脂，再裝比重小的陰離子樹脂)；對電滲析處理后的含鹽乳清液實施陰離子交換時，陰離子 樹脂用量為3-10噸(每12-20噸原料粉干物質(zhì)計)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選脫鹽工藝，對電滲析處理后的含鹽乳清液體使用強堿型陰離子 交換樹脂進行陰離子交換，出口 PH值為4. 5-5. 8，出口電導率可以降低到0. 2ms/cm,該過程 進一步脫除乳清液中的陰離子，從而實現(xiàn)較高的脫鹽率。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選脫鹽工藝，對經(jīng)陽離子交換樹脂脫鹽處理后的含鹽乳清液，送 入納濾設備，實施納濾處理時物料的出口 PH值為1-3，出口電導率控制6-lSms/cm。該過程 中，脫鹽的同時利用納濾設備將乳清液的質(zhì)量濃度濃縮到6-30%，這是電滲析的最佳工作 濃度，同時去除乳清液體中的氯離子、鉀離子、鈉離子等，實現(xiàn)脫鹽。上述納濾處理后的乳清液被送入電滲析設備，根據(jù)本發(fā)明含鹽乳清粉的脫鹽方 法，電滲析處理時物料的出口 PH值為1-3，出口電導率l-3mS/cm。由于經(jīng)過了前期陽離子 交換處理，物料的PH值較低，不利于細菌的滋生，所以，此時可以對物料加熱到30-40°C后 再實施電滲析，相對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，為了延長膜的使用壽命，每周都需要拆開設備進 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 程中，由于料液在設備內(nèi)反復循環(huán)，為確保乳清液的質(zhì)量衛(wèi)生指標，通常將操作溫度控制在 20°C左右，最高不超過25°C，如果操作溫度達到細菌生長溫度(例如37°C左右)，必須定時 使用雙氧水進行殺菌。電滲析處理后的乳清液經(jīng)過陰離子樹脂交換后即完成了整個脫鹽工藝。由于乳清 液體經(jīng)過陰離子交換后，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，此過程通常稱為標準化過程， 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 操作方法沒有特殊限定，以調(diào)節(jié)乳清液的PH值接近中性達到穩(wěn)定狀態(tài)為目標，以增強乳清 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)檢測結(jié)果 顯示，利用本發(fā)明的脫鹽工藝對商購甜乳清粉中的鹽份脫除率超過90% (按照相關(guān)標準測 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)定性都達到標準要求。本發(fā)明關(guān)鍵在于研究和探索對含鹽乳清粉實現(xiàn)高效脫鹽的工業(yè)化方法，通過科學 可行的工藝生產(chǎn)出滿足相關(guān)標準的脫鹽乳清產(chǎn)品，其中所利用的具體手段和設備，例如離 子交換、納濾和電滲析操作及設備，均為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，不再進一步詳述?？傊?，本發(fā)明提供了一種適用于中國特點的乳清粉脫鹽精制的加工方法，采用甜 乳清粉復原并使用組合工藝脫鹽的方式生產(chǎn)脫鹽乳清并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)在國外、國內(nèi)尚屬 首次，本發(fā)明的實施具有如下優(yōu)點1、原料適用性強，適用范圍廣，可以利用市場上購買到的雜質(zhì)度高、沖調(diào)性指標不 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)定性均達到奶粉原料標準的 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，從而降低整個生產(chǎn)過程的成本，利 于提高企業(yè)的競爭實力。2、現(xiàn)有技術(shù)中對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 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)境會導致大量細菌滋生，一般的生產(chǎn)過程都需要在料液中加入雙 氧水避免細菌的滋生，而且料液電導率在做成D70乳清粉產(chǎn)品時已經(jīng)很低，如從D70產(chǎn)品做 成D90乳清粉產(chǎn)品時，會消耗大量的電能，無論從保證料液的微生物指標還是從運行成本 考慮，利用單獨電滲析工藝生產(chǎn)高脫鹽度乳清產(chǎn)品都很不經(jīng)濟；再一方面，單獨離子交換工 藝對乳清脫鹽生產(chǎn)D90產(chǎn)品雖然可行，但離子交換樹脂對干物質(zhì)和蛋白的吸附會造成得率 的降低，而且樹脂的吸附量大隨時需要再生處理，勢必要耗費大量的酸和堿，同時產(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)需要反復循環(huán)并耗費大量電能的缺點，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，通過科 學合理的流程設計和條件控制，使乳清粉產(chǎn)品的蛋白得率和總干物質(zhì)得率相對較高。例如， 使用單獨電滲析工藝對乳清粉進行脫鹽，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90%，并且，各種離子的脫除率能比 較平均，例如，對市場上常見品牌甜乳清粉處理實驗的結(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_陽離子交換_納濾_電滲析_陰離子交換”組合工藝 實現(xiàn)甜乳清粉脫鹽的實施例的工藝流程示意圖。
具體實施方案以下結(jié)合具體實施例詳細說明本發(fā)明的實施過程以及所帶來的有益效果，但不能 理解為對本發(fā)明實施范圍的任何限定。實施例1原料為購自加拿大某公司的甜乳清粉，該甜乳清粉的檢測指標如下。感觀指標
10項目檢測指標色澤呈均勻一致的淡黃色滋味和氣味具有乳清粉應具有的滋氣味，無酸味、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
項目檢測指標檢測方法水份％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，分四批溶解在四個溶解罐中，四個溶解罐事先加入約 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)，每個罐內(nèi)控制加粉時間 約1小時，均制成濃度(質(zhì)量)為14% -16%的含鹽乳清液，然后維持攪拌并緩慢加熱，控 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，使用弱酸型陽離子交換樹脂(D113)4. 3-5
11噸進行處理，脫除部分陽離子，運行穩(wěn)定時的出口液PH值為2-3，出口液電導率在9mS/cm左 右時收集物料；上述離子交換后的含鹽乳清液再用強酸型陽離子交換樹脂(001*8)5-6噸和強堿 型陰離子交換樹脂(D204)2-3噸組成的復合樹脂處理，為利于沖洗再生，在樹脂裝填時，使 比重大的001*8樹脂位于下部，比重較輕的D204樹脂位于上部(其它實施例相同)，操作穩(wěn) 定時物料的出口 PH值為1-3，出口液電導率大約在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，送入納濾設備，過濾并濃縮到 質(zhì)量濃度在25% -26%，物料出口時pH值維持1-3，電導率16ms/cm左右。4、電滲析脫鹽來自納濾設備的含鹽乳清液先加熱到約35°C，送入電滲析設備處理，操作穩(wěn)定時 物料出口 pH值1-3，出口電導率約1. 5ms/cm時可以出料；5、陰離子交換脫鹽來自電滲析脫鹽的乳清液降溫到約5-6 °C，使用強堿型陰離子交換樹脂 (D202) 6-7噸處理，穩(wěn)定時物料出口 pH值4. 5-5. 8，測定其出口電導率約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)，為標準化處理備用。6、標準化處理(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。本實施例得到脫鹽乳清液產(chǎn)品的檢測結(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，對該含鹽乳清液利用離子交換法、納濾法和電滲析法進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℃，控制升溫時間為0.5 1小時并維持攪拌加熱，得到可供脫鹽處理的含鹽乳清液。
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 粉時間，以每3-5噸含鹽乳清粉計控制在0. 5-1小時。
3.如權(quán)利要求1所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，對于含鹽乳清液進行脫鹽處理 的過程包括將所述含鹽乳清液與陽離子樹脂實施陽離子交換，處理溫度為6-12°C ；經(jīng)陽離子樹脂交換處理的含鹽乳清液進行納濾脫鹽處理，納濾處理時含鹽乳清液的出 口 PH值為1-3，出口電導率6-18ms/cm，處理溫度4_35°C ；納濾脫鹽處理后的含鹽乳清液進入電滲析裝置實施脫鹽處理，去除其中的部分離子， 電滲析處理時含鹽乳清液的出口 PH值為1-3，出口電導率l-3mS/cm ；將電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液與陰離子樹脂實施陰離子交換，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，含鹽乳清液進行陽離子交換處 理的過程包括首先使用弱酸型陽離子樹脂進行處理，使含鹽乳清液出口時的PH值為1-3， 出口電導率為7-12mS/cm ；然后使用強酸型陽離子交換樹脂與強堿型陰離子交換樹脂的復 合樹脂進行處理，使含鹽乳清液出口時的pH值為1-3，出口電導率為20-30mS/cm ；經(jīng)電滲析脫鹽處理的含鹽乳清液采用強堿型陰離子樹脂實施陰離子交換。
6.如權(quán)利要求3所述的含鹽乳清粉的脫鹽方法，其中，含鹽乳清液進行陽離子交換處 理過程是采用弱酸型陽離子樹脂進行處理，使含鹽乳清液出口時的pH值為1-3，出口電導 率為 20-30ms/cm ；電滲析脫鹽處理后的含鹽乳清液采用強堿型陰離子樹脂實施陰離子交換。
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，使出口液體的質(zhì)量 濃度達到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 使用強堿型陰離子交換樹脂進行陰離子交換，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，對該含鹽乳清液利用離子交換法、納濾法和電滲析法進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℃并維持攪拌加熱，控制升溫時間為0.5-1小時，得到可供脫鹽處理的含鹽乳清液。本發(fā)明通過對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，從而替代進口脫鹽乳清粉。
文檔編號A23C21/00GK101961055SQ20091015919
公開日2011年2月2日 申請日期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 申請人:內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司