技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种牛奶生产设备，具体是一种牛奶乳清蛋白分离的陶瓷膜微滤设备。
背景技术
[0002] 目前国内外牛奶乳清蛋白的产品，通常由奶酪或其它
酪蛋白产品生产的副产物乳清液，再经过澄清和分离提纯得到，工序复杂。奶酪生产用的是
凝乳酶絮凝沉淀法，使乳清液混浊，并带来其它牛奶外源物质，影响乳清蛋白的纯度和品质。牛奶中酪蛋白和乳清蛋白的分子大小不同，通过合适孔径的陶瓷膜，将牛奶中的乳清蛋白和酪蛋白分开，可以得到高品质的乳清蛋白，同时酪蛋白不受损失，酪蛋白产品生产过程的处理体积和能耗，都能有效减少。进而提高工厂效益。
[0003] 陶瓷膜微滤设备分离牛奶中的乳清蛋白，利用了乳清蛋白和酪蛋白分子大小的特征，实际上两者的大小都是微米级的，孔径选择以及工况参数都是设备有效工作的难题，常常生产一段时间后即堵塞严重，需要停机清洗设备。
发明内容
[0004] 对于现有的问题，本实用新型的目的在于提供一种牛奶乳清蛋白分离的陶瓷膜微滤设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0006] 一种牛奶乳清蛋白分离的陶瓷膜微滤设备，包括膜组件系统，所述膜组件系统的进口端通过
离心泵和供料泵出口端连接，供料泵通过进奶
阀和供料泵进口端连接，膜组件系统上设有清洗
反冲阀
门，清洗反冲阀门和
离心泵连接，膜组件系统出口端和
管式换热器一端连通，膜组件系统进口端通过离心泵和管式换热器另一端连通，膜组件系统出口端依次通过乳清蛋白液调节阀、第一阀门和乳清蛋白液出管连通，膜组件系统进口端依次通过离心泵、酪蛋白调节阀、第二阀门和酪蛋白浓液出管连通，平衡罐上设有三组进口管，第一组进口管通过第二阀门和酪蛋白浓液出管连接，第二组进口管通过第一阀门和乳清蛋白液出管连接，第三组进口管通过通过纯
水阀门和纯水进管连接，纯水进管通过
清洗剂酸
碱阀门分别和酸清洗剂进管、碱清洗剂进管连接，平衡罐通过进奶阀和供料泵进口端连接。
[0007] 作为本实用新型进一步的方案：所述管式换热器上设有
蒸汽进管、
冰水回管、冷凝水出管和冰水进管。
[0008] 作为本实用新型进一步的方案：所述膜组件系统选用PALL的陶瓷膜组件，陶瓷膜组件含有膜芯和不锈
钢膜壳。
[0009] 作为本实用新型进一步的方案：所述酪蛋白浓液出管和乳清蛋白液出管上均设有流量计。
[0010] 作为本实用新型进一步的方案：所述酸清洗剂进管和碱清洗剂进管上均安装流量计。
[0011] 与
现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型可以设计成半自动或者全自动的控制方式，自动化程度的提高，可以降低人工误操作的
风险。设备具有可扩展性能，生产能
力范围较大，可以满足不同生产要求，微滤单机设备与其他设备间的衔接性能较好，可以与前后工艺密切结合，优化工艺提高效率。
附图说明
[0012] 图1为牛奶乳清蛋白分离的陶瓷膜微滤设备的结构示意图。
[0013] 图中：1、膜组件系统，2、离心泵，3、供料泵，4、平衡罐，51、乳清蛋白液调节阀，52、酪蛋白调节阀，6、第一阀门，7、第二阀门，8、管式换热器，9、清洗反冲阀门，10、进奶阀，11、纯水阀门，12、清洗剂酸碱阀门，13、进料管，14、酸清洗剂进管，15、碱清洗剂进管，16、纯水进管，17、酪蛋白浓液出管，18、乳清蛋白液出管，19、蒸汽进管，20、冰水回管，21、冷凝水出管，22、冰水进管。
具体实施方式
[0014] 下面将结合本实用新型
实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0015] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0016] 实施例一：请参阅图1，一种牛奶乳清蛋白分离的陶瓷膜微滤设备，包括膜组件系统1，所述膜组件系统1的进口端通过离心泵2和供料泵3出口端连接，供料泵3通过进奶阀10和供料泵3进口端连接，膜组件系统1上设有清洗反冲阀门9，清洗反冲阀门9和离心泵2连接。
[0017] 所述膜组件系统1选用PALL的陶瓷膜组件，陶瓷膜组件含有膜芯和
不锈钢膜壳。膜芯是梯度GP陶瓷膜，孔径0.1微米，梯度通量用于补偿整支膜的内外压差，使得整支膜的通量实现均一，极大延长设备的连续生产时间。膜壳是集成安装膜芯的不锈钢壳体，将牛奶分成截留的酪蛋白液和渗透过去的乳清液两个独立流道。富含乳清蛋白的乳清液泵送出设备，而截留的酪蛋白液则被浓缩。
[0018] 所述循环系统包含离心泵2、清洗反冲阀门9和
温度压力的检测仪表。离心泵2提供牛奶在陶瓷膜表面产生5-7m/s线速度，不断冲刷附着在膜表面的污染物，有效延缓膜孔的堵塞。离心泵2带水封，给机封降温延长机封寿命。清洗反冲阀门9在设备清洗时，提供给渗透乳清液侧脉冲式的清洗液流量和压力，增强清洗效果。温度和压力检测仪表，用于检测生产和清洗时的温度和压力。
[0019] 膜组件系统1出口端和管式换热器8一端连通，膜组件系统1进口端通过离心泵2和管式换热器8另一端连通，膜组件系统1出口端依次通过乳清蛋白液调节阀51、第一阀门6和乳清蛋白液出管18连通，膜组件系统1进口端依次通过离心泵2、酪蛋白调节阀52、第二阀门7和酪蛋白浓液出管17连通，酪蛋白浓液出管17、乳清蛋白液出管18均包含有调节阀和流量计，生产过程中按照程序设定的流量进行调节阀的控制操作。两条出料线上均配置有切换阀门，生产时通过阀门切换外送产品，而清洗时通过阀门切换回平衡罐实现内部循环清洗。
[0020] 平衡罐4上设有三组进口管，第一组进口管通过第二阀门7和酪蛋白浓液出管17连接，第二组进口管通过第一阀门6和乳清蛋白液出管18连接，第三组进口管通过通过纯水阀门11和纯水进管16连接，纯水进管16通过清洗剂酸碱阀门12分别和酸清洗剂进管14、碱清洗剂进管15连接，平衡罐4通过进奶阀10和供料泵3进口端连接。
[0021] 所述进料平衡罐系统包含一个平衡罐4、进奶阀10和供料泵3。平衡罐4顶有三个进口，分别为纯水和清洗剂进口、乳清蛋白液回口和酪蛋白液回口，平衡罐4在生产过程中做为牛奶进入设备的缓冲，在清洗时作为清洗液的制备罐。进奶阀10位于平衡罐4和供料泵3的中间，补充牛奶进料并且兼具调节流量的功能，使平衡罐4内的牛奶处于合适的液位。供料泵3是一台卫生型不锈钢离心泵，供奶给陶瓷膜组件，并配置
变频器，通过转速的变化调节恒定陶瓷膜入口的压力。
[0022] 所述清洗剂自动添加系统包含酸清洗剂进管14、碱清洗剂进管15、纯水进管16、
气动隔膜泵、流量计、纯水阀门11。清洗剂用食品级的浓酸和浓碱，两者共用气动隔膜泵进行计量添加；配置一个纯水阀门11，用于浓酸碱添加结束后管路内残留酸碱的水顶，以及平衡罐的补水。
[0023] 本实用新型可以设计成半自动或者全自动的控制方式，自动化程度的提高，可以降低人工误操作的风险。设备具有可扩展性能，生产能力范围较大，可以满足不同生产要求，微滤单机设备与其他设备间的衔接性能较好，可以与前后工艺密切结合，优化工艺提高效率。
[0024] 微滤设备的运行主要分为生产和清洗两个主要状态。清洗完成的设备可以进行进料生产。在牛奶产品进料之前，设备处于
水循环状态，打开切换第一阀门6和第二阀门7排地，降低平衡罐4的水位，到底液位时打开进奶阀10，平衡罐4中的产品液位升高，同时50度
脱脂的牛奶经过供料泵3的变频恒压输送，进入膜组件循环系统。循环系统中的大流量离心泵2，使牛奶在循环系统中大流量运行，在膜组件系统1的陶瓷膜表面形成5-7m/s的流速，乳清蛋白液在压力和大流量的工况下透过0.1um的陶瓷
膜过滤表面进入到壳程清液流道，经乳清蛋白液调节阀51控制流量输送出微滤系统，进入下游储罐。循环系统中的管式换热器8，在生产过程中开启冷却模式，也就是对应的冰水供和回的阀门间歇
开关，使设备中的牛奶产品维持恒定的温度。排出乳清蛋白液的牛奶，酪蛋白含量逐渐升高，形成酪蛋白浓缩液，同样经过酪蛋白调节阀52控制流量输送出设备进入下游储罐。乳清蛋白液调节阀51和酪蛋白调节阀52控制乳清液和酪蛋白液的流量比为3-4，回收乳清蛋白液达到总体积的75-
80％。生产过程中通过调节进奶阀10，保持平衡罐4的产品液位基本稳定，不能溢流或者12空罐。
[0025] 膜组件系统1采用梯度GP膜，GP膜从入口到出口的水通透率梯度增大，源于膜在不同的
位置其
支撑层材料的致密程度不同，生产水通量的不同。这种结构用于补偿和平衡膜的内外压差，进而实现实际运行的产品通量从膜进口到膜出口基本维持恒定。
[0026] 生产结束时，关闭牛奶的进奶阀10，平衡罐4的产品液位逐步降低，到底液位时打开纯水阀门11，用水顶出设备里面的物料，顶料结束后，设备通过切换第一阀门6和第二阀门7切换到水循环状态，准备清洗。
[0027] 清洗过程有预水冲、碱洗、中间水冲、
酸洗、最后水冲几个步骤。预水冲即切换第一阀门6和第二阀门7处于排地位置，纯水阀门11控制平衡罐4的水位，供料泵3正常运行，乳清蛋白液调节阀51和酪蛋白调节阀52依据流量调到适当的位置，预水冲约5分钟。切换第一阀门6和第二阀门7切换位置到返回平衡罐4，进入碱洗步骤。管式换热器8启用加热功能，即对应的蒸汽阀和冷凝水阀打开，设备内
循环水的温度逐步升高，打开清洗剂酸碱阀门12，计量添加浓碱进平衡罐4，循环至碱液浓度均匀，pH
试纸检测碱浓度。待系统温度达到80度，关闭蒸汽阀，进入碱洗计时30分钟。膜组件的清洗反冲阀门9在整个清洗过程中定期短时脉冲开关。计时结束碱洗过程完成，系统慢慢降温到40度以下，进入中间水推步骤。中间水推步骤和预水推一样，只是水推时间更长，取决于碱液残留达到较低水平的时间。中间水推完成后进入酸洗步骤，和碱洗步骤基本相同，除了清洗剂和添加量、温度和时间不同外。最后水冲和中间水冲步骤也是基本一致。
[0028] 实施例二：在实施例一的
基础上管式换热器8上设有蒸汽进管19、冰水回管20、冷凝水出管21、冰水进管22，管式换热器8是卫生型不锈钢设计。清洗加热时打开蒸汽进管19、冷凝水出管21的进回阀门，冷却时则打开冰水回管20、冰水进管22的进回阀门。加热和冷却功能不会同时使用。
[0029] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0030] 此外，应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
