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牛乳作为人体营养元素优质来源,被誉为天然“白色血液”。传统低乳糖牛乳加工工艺是通过乳糖酶冷添加技术分解乳糖,但实际糖含量并未有效降低。而膜分离技术凭其操作简单、经济性较好、无相变、可常温操作、节省能耗以及特别适用于热敏性物质的分级处理等优点脱除牛乳乳糖,合理规避了牛乳成分对特定人群产生的不良影响,实现了膜分离技术与乳制品加工技术的有效融合。本试验以牛乳为原料,筛选合适膜元件参数,通过膜分离技术实现乳糖高效脱除制备低乳糖牛乳,测定最优条件下牛乳各项指标,为低乳糖功能性牛乳开发奠定基础。研究内容主要分为以下三个方面:(1)膜元件和设备参数选择:根据膜分离设备参数和牛乳中各营养元素含量多少和相对分子质量大小,选用美国Sepro公司1812型卷式试验膜元件:卷式超滤膜流道尺寸为28mil,分离层材质为聚砜层PS,截留分子量为5KDa,有效膜面积为0.3㎡;卷式纳滤膜流道尺寸为28mil,分离层材质为PS,截留分子量为200Da,有效膜面积为0.3㎡。(2)超滤、纳滤工艺参数选择:选取不同工艺参数进行超滤、纳滤膜分离试验,最后得到超滤工艺参数:超滤运行压力为0.7MPa、超滤料液温度为43℃、超滤浓缩倍数CF为3时膜分离效率最高,乳糖脱除率可达80%;选取纳滤工艺参数:纳滤运行压力为1.3MPa、纳滤料液温度为43℃、纳滤浓缩倍数CF为3时膜分离效率最高,乳糖截留率可达81.5%。(3)最优膜分离工艺参数下试验得到的低乳糖牛乳营养指标测定:低乳糖牛乳乳糖含量为0.96%、乳糖脱除率达到78.95%、蛋白质含量为3.17%、脂肪含量为3.45%、密度为1.035cm3/ml、黏度为0.0018Pa·s、pH为6.7、酸度为16°T、灰分为0.64%,各项指标符合国标GB19645-2010巴氏杀菌乳的要求且乳糖含量低于1.5%。为进一步通过膜分离技术实现功能性低乳糖乳制品开发提供一条路径,对乳糖不耐症患者、糖尿病患者和控制糖摄入人群在饮食治疗、膳食选择方面具有一定意义。初步建立低乳糖牛乳的膜处理工艺路线及技术参数,对构建膜处理低乳糖牛乳工业化生产有一定的借鉴意义。