20世纪以来，从最早非对称型醋酸纤维素反渗透膜高效脱盐脱水的工业应用，到电渗析、微孔膜、超滤、纳滤、反渗透、气体分离等分离技术不断运用到大规模工业中，膜技术凭其过程简单、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处理等优点，已经成为不同加工行业中一项不可或缺的加工技术。
乳制品加工过程中，常见的膜种类有：微滤（MF）：主要以孔径大于0.1μm多孔膜在压力差为分离驱动力的情况下实现溶液微滤和脱微粒子的分离过程，一般能实现牛乳中脂肪悬浮物、细菌类、体细胞和酪蛋白微粒子的截留；超滤（UF）：主要以截留相对分子质量范围为1-KDa的多孔膜在压力差为分离驱动力情况下实现溶液中胶体和各类大分子的分离过程，一般能实现牛乳中蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子的截留；纳滤（NF）：主要以截留相对分子质量范围为-Da的多孔膜在压力差为分离驱动力情况下实现牛乳中糖类、氨基酸、维生素的截留，同时纳滤膜较反渗透膜通量高、能耗低，弥补了超滤与反渗透之间的分离技术空白。膜分离技术在乳制品工业浓缩蛋白、牛乳除菌、牛乳组分分离、蛋白质回收、乳清脱盐、干酪制作等方面得到广泛应用。
1.膜分离技术在牛乳除菌过程中的应用
牛乳中丰富的营养物质成为微生物及细菌生长繁殖最好的培养基，保证无菌环境是牛乳生产中必不可少的环节。传统杀菌技术虽然可以很好保证牛乳质量安全，但因温度处理导致热敏感成分的破坏也大大降低了牛乳的感官品质。膜分离技术作为一种无相变、冷杀菌技术既可以保证牛乳成分不被破坏，又可以实现微生物及细菌类的脱除。
2.膜分离技术在牛乳浓缩中的应用
膜分离技术在牛奶浓缩、乳清蛋白浓缩、牛乳糖类浓缩回收、牛奶除盐等方面具有广泛应用。孔保华等人研究发现可以通过超滤膜和反渗透膜实现牛奶水分脱除率达到60%-80%，大大提高牛奶固形物含量，降低了牛奶运输保藏成本。
3.膜分离技术在牛乳蛋白分离过程中的应用
随着对乳品生化知识及结构的了解，膜分离技术从简单纯化蛋白质方向逐渐向生物技术和检测技术相结合的方向转变，探索纯化分离牛乳中多种功能性蛋白，研究其特性。膜技术以及其他分离技术的快速发展以及新的牛乳功能性成分的研究发现，越来越多的功能性成分被分离纯化运用到功能性食品及保健品当中。
4.膜分离技术在干酪加工过程中的应用
在干酪加工过程中，膜技术革新了传统过滤分离再添加乳粉的干酪生产工艺，实现新鲜牛乳直接浓缩发酵干酪，保证了干酪的新鲜度。
5.膜分离技术在乳清处理过程中的应用
随着乳品加工工程技术以及膜技术的发展，乳清的综合利用得到了前所未有的发展。牛乳经膜处理之后，乳清中体细胞、菌类以及乳脂类物质基本脱除，剩余的乳清是生产WPC（浓缩型乳清蛋白）、WPI（分离乳清蛋白）良好的原料。
综上所述，膜分离技术为保证乳制品质量、产品研发、提高乳企效益以及增加利润提供了新的手段，成为在不破坏乳制品营养成分的前提下保证乳制品安全的强有力的加工手段，同时也为乳制品工业中新功能性成分发现、提纯、验证开辟了新路径，为食品保健功能开发创造了新条件。
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