超濾技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

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1、超濾技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用摘要：超濾技術(shù)作為一種新型的高新制造技術(shù)，因其獨(dú)特的性能，使得它在食品工業(yè)發(fā)展極快，成績(jī)卓著，日益受到各界的關(guān)注，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。本文重點(diǎn)介紹了超濾技術(shù)的原理、材質(zhì)、性能評(píng)價(jià)和影響超濾過(guò)程的因素，綜述了超濾膜技術(shù)在食品加工屮的應(yīng)用及其發(fā)展前景，同時(shí)也對(duì)存在的問題進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：超濾食品工業(yè)應(yīng)用膜分離技術(shù)是一種新興的高效分離技術(shù)，它以分離膜為介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、提純或富集的過(guò)程⑴。由于其具有分離精度高，選擇性強(qiáng)；在常溫下操作無(wú)相態(tài)變化；操作壓力和能耗低；自動(dòng)化程度高和污染小等

2、優(yōu)點(diǎn)，已廣泛運(yùn)用于石油、化工、環(huán)保、能源、電子、重工、輕工、食品、飲料、醫(yī)藥和牛物工程等行業(yè)中⑵。該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)得到世界各國(guó)的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化的今天，產(chǎn)業(yè)界和科技界把膜技術(shù)視為二十一世紀(jì)工業(yè)技術(shù)改造中的一項(xiàng)極為重要的新技術(shù)。國(guó)外有關(guān)專家把膜分離技術(shù)的發(fā)展稱為“第三次工業(yè)革命”。美國(guó)官方文件也說(shuō)“目前沒有一項(xiàng)技術(shù)能像膜技術(shù)這么廣泛地應(yīng)用?？诒景涯ぜ夹g(shù)作為21世紀(jì)基本技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)，在1987年國(guó)際膜會(huì)議上明確指岀“在21世紀(jì)的多數(shù)工業(yè)中，膜過(guò)程扮演著戰(zhàn)略的角色”。國(guó)際上也流行著“誰(shuí)掌握了膜技術(shù)，誰(shuí)就掌握了化工的未來(lái)”的說(shuō)法。膜分離技術(shù)

3、成為國(guó)際上共同關(guān)注和重視的應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)被認(rèn)為是20世紀(jì)末至21世紀(jì)中期最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一⑶。膜是使溶劑和較小的顆?；蛘叻肿蛹?jí)的溶質(zhì)通過(guò)一定的濾膜，從而使大顆?；蛘吒叻肿游镔|(zhì)脫水、脫鹽和濃縮，使細(xì)菌、寄生蟲截留，達(dá)到除菌、集菌、提高檢岀率的目的。按照過(guò)濾的方式分類可以分為正壓過(guò)濾和負(fù)壓過(guò)濾，按照分離物的大小，將濾膜技術(shù)分為反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF)⑷。本文擬對(duì)超濾技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，并對(duì)其存在的問題進(jìn)行分析，為進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。1超濾技術(shù)1.1超濾的原理超濾(ultra?filtration,UF)所

4、分離的組分一般為直徑10?100nm,所用的膜為非對(duì)稱膜，其表面活性分離層平均孔徑為10A?200A,能夠截流分子量為500Da以上的犬分子與膠體微粒，所用操作壓差為O.IMPa?0.5MPa刃。超濾主耍運(yùn)用物理篩分作用，在一定的壓力作用下，當(dāng)原料溶液屮的溶劑和小溶質(zhì)粒子從高壓側(cè)透過(guò)膜進(jìn)入低壓側(cè)時(shí)，大分子和組粒組分分別被膜阻攔，經(jīng)濃縮后以濃縮液排出，而溶劑和小分子溶質(zhì)將透過(guò)膜,作為透過(guò)物被收集起來(lái)⑹。超濾膜表面活性層上孔的大小與形狀對(duì)微粒的篩分作用決定其對(duì)大分子物質(zhì)的截留效果，膜表面、微孔內(nèi)的吸附和粒子在膜孔中的滯留亦可使大分子物質(zhì)被截留，從而達(dá)到分離、提純和濃縮

5、產(chǎn)品的目的。超濾過(guò)程如圖1所示⑺。料液、0」膜一透過(guò)液圖1超濾原理示意圖1.2超濾膜的材質(zhì)1.2.1醋酸纖維素超濾膜（CA膜）醋酸纖維素超濾膜是第一個(gè)基丁?分離的用丁?的水的反滲透和超濾技術(shù)的聚合膜。由于具有親水性，它可以抵抗污垢。但是它氧化作用低，化學(xué)穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度也比較低,不適宜用于溶液的進(jìn)一步凈化⑻。用澆鑄法制得的超濾切割膜相對(duì)分子質(zhì)量范圍為1000?50000?1960年Loeb和Sourirajan制成第一張用于海水淡化的醋酸纖維素膜，并于1964年取得美國(guó)專利后，醋酸纖維素膜有較快的發(fā)展。我國(guó)首先發(fā)展的超濾膜也是醋酸纖維素膜，目前已有一定的規(guī)模。從膜

6、的品種和某些研究工作的深度看，與世界上先進(jìn)的國(guó)家相比，差距不是很大，但在膜的質(zhì)量、性能及商品化方面尚有較大的差距兇?⑴。1.2.2聚飆超濾膜（PS膜）聚颯是聚合膜領(lǐng)域中的一種重要材料，它具有機(jī)械強(qiáng)度，化學(xué)和熱穩(wěn)定性，抗壓密性及寬的pH使用范圍（pH值為2?12）等優(yōu)點(diǎn):⑵。由于其疏水特性，蛋白質(zhì)易在膜表面吸附變性，聚集在膜表面，使膜受阻，造成膜污染，降低其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值網(wǎng)。正因?yàn)榫埏S的疏水性，膜的孔徑范圍不如醋酸纖維素寬廣，因此它的切割相對(duì)分子質(zhì)量特性稍差些，為5000?50000o1.2.3芳香聚酰胺膜芳香聚酰胺具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，可用于氣體分離和全蒸

7、發(fā)等膜分離進(jìn)程何。但是它在普通的有機(jī)溶劑中溶解度低和抗氯氧化性差，使膜的性能降低冋。聚酰胺膜就有高水通量，切割相對(duì)分子質(zhì)量范圍為1000?50000o1.2.4聚丙烯睛膜聚丙烯膳具有較好的親水性，優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，良好的物理機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性、易于成膜、一定的耐熱性和耐溶劑性，是超濾膜中僅次于聚颯的常用材料，同時(shí)它也是制備反滲透膜和滲透蒸發(fā)膜的常用材料之一役但是，在實(shí)際應(yīng)用中，膜污染會(huì)降低膜通量，增加額外的資金投入。同時(shí)污垢在膜表面和膜的小孔中聚集，為微生物的繁殖提供良好的環(huán)境，降低膜的使用壽命問。1.3超濾膜的性能評(píng)價(jià)及影響超濾過(guò)程的因素評(píng)價(jià)超濾膜的性能通常看

8、膜的物化性