不同膜浓缩猪血浆的效果比较

江国永

摘 要：以猪血浆为研究对象，分别用截留分子量为 1, 000D、300D 的膜与反渗透膜对猪血浆进行膜浓缩，比较不同压力、温度和浓缩比例条件下对浓缩效果及血浆品质的影响。结果表明，截留分子量为 300D 膜效果最佳，通过各种条件优化，确定最佳工艺条件为： 压力 1. 0MPa、温度 25℃、浓缩比例 55% ，浓缩后粗蛋白提高 3% 左右，粗灰分降低 4%左右，产品质量有明显改善。
关键词  膜浓缩 ； 血浆 ； 反渗透 ； 膜通量

    动物血液是肉类屠宰加工业的主要副产物，含有丰富的蛋白质、活性肽等营养成分，有“液态肉”之称，由动物血液加工的血浆蛋白粉含有丰富的蛋白质、微量元素和免疫物质，能有效解决断奶仔猪的断奶应激，是断奶仔猪的最佳饲料蛋白质来源。传统的血浆蛋白粉加工工艺为 ：原血抗凝→离心分离→低温贮藏→喷雾干燥，由于血浆含水量高达90% ～ 92% ，直接进行喷雾干燥加工能耗极大，同时添加的抗凝剂等也会使灰分含量升高，影响产品品质。低灰分血浆蛋白粉加工工艺为 ： 原血抗凝→离心分离→低温贮藏→膜浓缩→喷雾干燥，膜浓缩工艺为常温浓缩，温和的工作条件使血液中生物活性分子得到有效保护，可以大量降低能耗成本，膜浓缩过程脱除了部分无机盐，降低了灰分，有效提高产品的品质。本试验选择截留分子量不同的膜，比较不同压力、温度、浓缩比例条件下对蛋白和膜通量等指标的影响，获得猪血浆浓缩工艺最佳参数条件，对改进猪血浆的生产加工工艺具有指导意义。

1  材料与方法
1.1 材料与设备新鲜猪血浆、膜分离设备、50μm 滤袋、1, 000D卷式超滤膜、300D 卷式超滤膜、反渗透膜 (膜材料为聚酰胺 )。
1.2 方法
1. 2. 1 膜浓缩  原料留样，将每批物料分成 3 等分，用50μm 滤袋过滤，分别用 3 种膜浓缩至同一浓缩比例，记录所耗时间、膜通量、压力，分别检测原液、滤出液和浓缩液各项基本指标以及滤出液 C O D ，选择最佳截留分子量膜设备。选择最佳截留分子量的膜，通过单因素试验条件优化，比较不同压力、温度、浓缩比例条件下对蛋白和膜通量等指标的影响，确定最佳参数条件。
1. 2. 2 分析方法  粗蛋白采用凯式定氮法测定 (G B / T 6432 － 1994 饲料中粗蛋白测定方法 )；粗灰分采用恒重法测定 (G B / T 6438 － 2007 饲料中粗灰分的测定 )；C O D 采用重铬酸钾标准法测定 (G B11914-89 化学需氧量的测定 )。

2  结果与分析
2.1 膜的选择
将每批猪血浆平均分成 3 等分，分别用截留分子量为 1, 000D 、300D 的膜与反渗透膜分别对 100k g 猪血浆进行膜浓缩，控制工作温度为 25℃，各做 3 次重复，浓缩 45% ，记录时间与各项常规指标。由表 1 可知，截留分子量为 300D 的膜与反渗透膜蛋白损失率都在 1% 以下，从单位耗时看，截留分子量为 300D 的膜与 1, 000D 的膜接近，明显优于反渗透膜，反渗透膜浓缩的优点是废液 C O D 小，可达到排放要求，缺点是浓缩效率低，操作压力大，对膜损伤较大，综合考虑，选择截留分子量为 300D 的膜。
2.2 压力的选择
选择截留分子量 300D 的膜，将 1 批物料平均分为 6等分，每等分 80kg，控制超滤温度为 25℃，在不同压力条件下浓缩 45% ，记录时间，计算其平均膜通量，研究不同压力下对膜通量的影响。由图 1 可知，随着压力的升高，膜通量逐渐上升，压力越大，膜通量越大，当压力达到 1. 0M P a 后，膜通量的增幅逐渐减小，考虑到压力越大对膜的损伤越大，选择 1. 0M Pa 作为操作压力。
 
2.3 温度的选择
温度对膜通量有一定的影响，高温一方面可使膜孔径增大，另一方面可降低料液的黏度，增加传质效率，提高透过通量。但是在高温环境下血浆蛋白容易变性，产生絮状不溶物，且膜的承受能力不宜超过 35℃，因此温度的选择应充分考虑能耗、膜的性能、产品的性能等因素。选择截留分子量为 300D 的膜，选用压力 1. 0M P a，将 1 批物料平均分为 6 等分，每等分 80k g，分别在10℃、15℃、20℃，25℃、30℃、35℃条件下各浓缩45% ，记录时间，计算其平均膜通量，研究在不同温度条件下膜通量的变化。结果如图 2 所示，随着温度的增加，膜通量逐渐升高，但是膜通量的变化并不显著。当温度达到 35℃时，血浆蛋白开始产生絮状不溶物， 50μm 滤袋出现阻塞现象，压力开始不稳定， 因此生产中不宜对血浆进行加热处理，在此选择 25℃作为超滤工作温度。
 
2.4 浓缩比例的选择
由于血浆含水量高达 90% ～ 92% ，加工过程中无论是喷雾干燥还是真空浓缩气化的水分均存在相变，能耗极大，采用超滤浓缩，脱出了水分和部分无机盐杂质，能够降低生产成本，提高产品质量，因此血浆的浓缩比例越大，对企业的经济效益的提高越明显。选择截留分子量为 300D 的膜，将 1 批物料平均分为 5 等分，每等分 80kg，控制超滤温度为 25℃，压力为
1. 0M P a，分别浓缩 45% 、50% 、55% 、60% 、65% ，记录时间，计算其平均膜通量，烘干后检测产品粗蛋白和粗灰分 ；结果如表 2，当浓缩比例达到 55% 时，粗灰分含量降低 4% 左右，粗蛋白提高 3% 左右，浓缩至 65% 时，粗蛋白提高 4% 左右， 但是膜通量下降约 40% ， 综合考虑，选择物料浓缩比例为 55% 。

3  结论
对猪血浆进行超滤浓缩，可以有效降低产品粗灰分、提高产品粗蛋白、改善产品质量、节约喷雾干燥能耗、降低生产成本、提高经济效益。超滤过程中压力、温度和浓缩比例对膜通量有一定影响，其中压力与浓缩比例影响较为显著。通过各条件优化，确定截留分子量为 300D 的膜蛋白损失少，浓缩效率高，更适合猪血浆浓缩生产 ；确定最佳浓缩工艺条件为 ：压力 1.0M P a、温度25℃、浓缩比例 55% ，浓缩后粗蛋白提高 3% 左右，粗灰分降低 4% 左右，产品质量有明显改善，工艺节能效果显著。

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