目前國內液態乳產品主要有巴氏殺菌乳和超高溫滅菌乳兩種。ESL(extendedshelflife)乳，即延長貨架期的巴氏殺菌乳，是目前乳品加工行業的研究熱點。巴氏殺菌乳保質期短、風味差。超高溫滅菌乳的保質期較長，但營養損失大，蛋白變性多，維生素破壞嚴重，外觀及風味道卻較為遜色[2]。基于風味與保質期兩者考慮，則出現了ESL乳。

通過殺滅或降低乳中的微生物，可以延長乳制品的保質期，常見的除菌技術主要有：離心除菌技術、超高壓殺菌技術、紫外滅菌法技術、二氧化碳殺菌技術、膜分離除菌技術等。其中膜分離技術是20世紀開發成功的新型、高效、精密的分離技術，其原理是利用高分子膜的選擇透過性，以濃度差梯度、壓力梯度或電勢梯度作為推動力，在膜相際之間進行傳質，以達到不同組分的分離、純化的目的[3]。無機膜是膜分離技術發展的一個新階段，它的主要材料是性能穩定的ZrO2、TiO2和Al2O3，這些材料通過溶膠-凝膠法鍍在陶瓷的載體上，所以一般的無機膜也稱為陶瓷膜。陶瓷膜在乳品工業中的應用主要是超濾和微濾膜。

微濾膜截留脂肪、細菌及大分子酪蛋白，透過乳蛋白、乳糖、鹽類等相對分子量較小的物質。微濾在乳品工業中的應用主要是脫脂除菌和濃縮大分子物質，這是由牛奶中的各成分的尺寸所決定的。陶瓷膜具有耐高溫、耐腐蝕、機械性能良好、清洗方便及使用壽命長等優點，因此越來越廣泛地用于乳品工業。將陶瓷膜用于牛乳的除菌技術，國外有一些報道，而國內相關研究較少。

本實驗研究了無機陶瓷膜錯流技術在牛奶微濾除菌方面的應用，取得了較好的效果。并對影響除菌效果的因素進行了探討，得出了操作條件，為相關工業生產提供了實驗基礎。

1材料與方法

1.1材料

新鮮牛乳由南京衛崗乳業有限公司；營養瓊脂培養基、0.50%NaOH、0.50%多聚磷酸鈉、0.10íTA、0.20%十二烷基苯磺酸鈉。

1.2儀器

LRH-250A生化培養箱廣東省醫療機械廠；UL－40AC乳成分分析儀杭州浙大優創科技有限公司；SJM-IM型無機陶瓷膜過濾設備合肥世杰膜工程有限公司。

1.3方法

1.3.1實驗系統消毒

殺滅實驗系統中的病原性微生物，采用50～60℃的0.5%NaOH溶液循環殺菌，殺菌劑循環殺菌30min，殺菌后用純水漂洗至中性。

1.3.2原料乳脫脂

牛奶中脂肪球的顆粒直徑為0.l～22.0μm，基本覆蓋了乳中所有細菌的尺寸大小，嚴重影響除菌濾過效果。因此在微濾之前應將乳脂肪分離出來，將脫脂奶過濾除菌。而分離的稀奶油可單獨進行殺菌或與截留液混合后殺菌，然后與除菌的脫脂奶混合、標準化而制成產品。本實驗采用離心分離技術得到脫脂乳，脂肪含量＜0.50%。

1.3.3脫脂乳過濾條件選擇

錯流微濾脫脂乳，觀察并記錄不同膜孔徑的滲透通量隨壓力(0.04～1.6MPa)、時間(0～60min)、溫度(25～50℃)的變化情況。

1.3.4微濾工藝條件優化

陶瓷膜微濾除菌效果及滲透通量受孔徑、溫度、壓力三個因素的影響，因此在單因素試驗的基礎上，每個因素選取三個水平，選用L9(34)正交試驗表，結果如表1所示。

1.3.5微生物檢驗

菌落總數：用營養瓊脂培養基，置于(36±1℃)恒溫培養箱培養48h后計數。芽孢總數測定：將過濾前后的脫脂乳分別在80℃殺菌10min后，冷卻，按不同稀釋度，用營養瓊脂倒平板，置于(36±1℃)恒溫培養箱保溫培養72h后計數。

1.3.6脫脂乳品質測定

在不同的過濾條件下，用乳成分分析儀測定過濾前后脫脂乳蛋白質、乳糖、非脂乳固體含量的變化，分析脫脂乳營養成分的截留情況。

1.3.7膜的清洗與恢復

過濾完成后，要對陶瓷膜進行及時的清洗。本實驗采用化學清洗方法，用復合清洗劑(0.5%多聚磷酸鈉、0.1íTA、0.2%十二烷基苯磺酸鈉)在室溫下清洗45～60min，每次都要用純水進行循環清洗，并且洗至中性(pH7)。清洗結束后，測定此時陶瓷膜的純水通量，和過濾前的純水通量比較，要求膜通量恢復率大于90%。

2結果與分析

2.1不同孔徑對除菌效率及脫脂乳成分的影響

用孔徑為0.5、0.8、1.2μm的陶瓷膜，在25℃，TMP(transitmembranepressure，過膜壓力)＝0.12MPa條件下進行實驗，主要考察細菌、芽孢的去除效率和蛋白質、乳糖、非脂乳固體的截留率。結果如圖1所示。

由圖1可知，三種孔徑的膜微濾脫脂乳時，對細菌的截留率都在99%以上，對芽孢的截留率都在95%以上，除菌率較高。對蛋白質和非脂乳固體的截留率，都隨著孔徑的增大而減小，這與郭本恒[9]等的研究結果相似，但他得到的結果是蛋白質的截留率與截留分子量成負線性關系，而本實驗直接反應了蛋白質截留率和孔徑成負線性關系，直接反應了孔徑對蛋白質的截留效果。三種孔徑的膜對乳糖的截留率非常低，幾乎可以100%透過，主要是因為乳糖分子尺寸較小，只有0.8nm左右。

2.2膜滲透通量隨時間的變化

在0.12MPa，相同溫度下，測定了三種孔徑的膜滲透通量隨時間的變化情況，結果如圖2所示。由圖2可見，隨著過濾時間的延長，三種孔徑的膜滲透通量都呈降低趨勢，這主要是因為許多分子量不同的大分子蛋白同時通過膜孔而形成膜孔堵塞，由于大分子蛋白的擴散速度低又受到靜電效應的影響，從而造成一些大分子蛋白被留在膜孔道內，加劇了濃差極化現象，導致滲透通量下降。圖中還顯示出1.2μm孔徑的膜滲透通量衰減的較小，而0.5、0.8μm孔徑的膜滲透通量分別衰減了30%、50%，衰減較大，說明膜孔堵塞情況嚴重。

2.3壓力對膜滲透通量的影響

室溫25℃條件下，調節壓力，測定了膜滲透通量隨壓力的變化情況，結果如圖3所示。

由圖3可知，0.5μm和1.2μm孔徑的膜滲透通量隨著壓力升高逐漸增大，但是當TMP達到0.12MPa時，滲透通量增加不明顯，0.5μm孔徑的膜甚至有細微的降低。0.8μm孔徑的膜滲透通量在0.12MPa時達到，到了0.16MPa時有所降低，這可能是受到濃差極化作用的影響，隨著壓力進一步升高，滲透通量有所增大但不太明顯�？傮w看來，在TMP＜0.12MPa時，滲透通量隨著壓力的升高而增大，說明在此壓力范圍下，微濾過程主要受壓力控制，但是隨著壓力的進一步升高，滲透通量增加不明顯，開始受到濃差極化影響，滲透通量趨于穩定，因此認為微濾的壓力在0.12MPa附近。

2.4溫度對膜滲透通量的影響

溫度也是影響滲透通量和蛋白質截留率的一個因素，隨著溫度升高，脫脂乳的密度會降低，這有利于滲透通量的增大。本實驗在TMP=0.12MPa，溫度范圍25～50℃的條件