膜分離技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

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1、膜分離技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用世界上的物質(zhì)大多是復(fù)雜的混合物,但我們大多數(shù)時(shí)候希望得到符合我們要求的混合物或純凈物,所以就有物質(zhì)分離,膜分離在分離中因廉價(jià),安全,高效等而倍受青睞.在食品工業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛.在很早以前，人們就發(fā)現(xiàn)水能自然地?cái)U(kuò)散到裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，后來經(jīng)過大量的研究，使膜分離技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室階段發(fā)展到工業(yè)化應(yīng)用。目前膜分離已應(yīng)用于海水淡化、果汁牛奶的濃縮、制糖工業(yè)廢水處理、純凈水制造以及溶液濃縮、分離和精制等領(lǐng)域。在膜分離的過程中，若通過半透膜的只是溶劑，則溶液得到濃縮，稱之為

2、膜濃縮；若通過半透膜的不僅是溶劑，而且有選擇地讓某些溶質(zhì)組分通過，使溶液中不同溶質(zhì)得到分離，稱之為膜分離。1．?膜分離的概念：即是以天然或人工合成的高分子薄膜為介質(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、提純和濃縮的方法稱之為膜分離法。2．?膜的性能：膜的性能主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：(1)膜的化學(xué)穩(wěn)定性：膜的化學(xué)穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在抗氧化、抗水解性和耐酸堿性等。膜的抗氧化、抗水解性和耐酸堿性既取決于膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，又取決于被分離溶液的性質(zhì)。氧化、水解的最終結(jié)果使膜色澤變深，發(fā)

3、硬變脆，使其化學(xué)結(jié)構(gòu)與外觀形態(tài)受到破壞。(2)膜的物理穩(wěn)定性：其主要體現(xiàn)在耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度等方面。膜的耐熱性取決于膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)。故可以采取改變高分子的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，提高分子鏈的剛性等措施來提高膜的耐熱性。而膜的機(jī)械強(qiáng)度是高分子材料力學(xué)性質(zhì)的體現(xiàn)。在外力作用下，膜產(chǎn)生剪切蠕變，使膜透過速度下降。外力消失后，若再給膜施加相同外力，膜的透過速度暫時(shí)有所回升隨后很快下降。(3)膜的分離透過性：雖然膜具對(duì)被分離物具有選擇透過性，但它也不可能將某一組分百分之百完全阻擋，而對(duì)另一組分完全透過。膜材料

4、的化學(xué)特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)和分離過程中的一些操作條件等都會(huì)影響膜的分離能力。膜的分離透過性是其處理能力的重要指標(biāo)。當(dāng)膜達(dá)到所需的分離率后，其透量愈大愈好。故膜的分離性能和透過性能是相互依賴的，當(dāng)膜的分離性能高時(shí)其透量就會(huì)受到損失，反之其透過率高則分離率就會(huì)降低。(4)膜的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性：主要是要求分離所用的膜材料和制造工藝等方面的價(jià)格合理，成本不高，便于制造，方便使用，否則就會(huì)嚴(yán)重制約膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的廣泛使用。3.膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用：1．在乳制品工業(yè)中的應(yīng)用：反滲透、超濾技術(shù)在乳品工業(yè)中的

5、應(yīng)用的最主要方面是乳清蛋白的回收、脫鹽和牛乳的濃縮。乳清中含有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的蛋白質(zhì)、乳糖、乳酸、脂肪及礦物質(zhì)。為了從低分子量組分中分離出蛋白質(zhì)，通常采用超濾和反滲透處理膜分離技術(shù)在乳制品工業(yè)中的應(yīng)用主要有牛奶的冷除菌、牛奶蛋白的標(biāo)準(zhǔn)化、牛奶的濃縮，乳清蛋白純化濃縮、乳糖和鹽的分離等，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低溫巴氏殺菌和噴霧干燥及冷凍干燥加紫外殺菌等方法，防止乳清蛋白的變性，脫除乳清中過剩的無機(jī)鹽類的同時(shí)，保持了濃縮乳糖和蛋白的質(zhì)量、組織狀態(tài)、穩(wěn)定性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等。特別適合牛初乳的“冷殺菌”，保持了分離過程中一些功

6、能性組分的活性，是進(jìn)行牛初乳除菌的理想手段.工藝流程如下：2．在飲料工業(yè)中的應(yīng)用：以普通蒸發(fā)法濃縮的果汁，在蒸發(fā)過程中，原果汁所含水溶性芳香物質(zhì)及維生素等幾乎全部被破壞、損失。當(dāng)采用反滲透設(shè)備在10MPa的操作壓力下處理柑橘和蘋果等果汁，得到固形物損失率小于1%的濃縮果汁，其芳香物及維生素等得到很好的保存。而超濾主要用于果汁的澄清，如靠壓榨生產(chǎn)的蘋果汁，含有12%的固體包括糖、蘋果酸、淀粉、果膠和酚類化合物。超濾后果汁的得率可達(dá)到96%---98%，且超濾加工時(shí)間很短，操作簡(jiǎn)單，節(jié)省人力和儲(chǔ)罐設(shè)備

7、，同時(shí)通過超濾也除去了果汁中的細(xì)菌、霉菌、酵母和果膠等，故超濾后的果汁有較長(zhǎng)的貨架壽命（長(zhǎng)達(dá)2年）3．?在純水制造業(yè)中的應(yīng)用：采用膜技術(shù)制造純水在日常生活中應(yīng)用最廣。日常飲用的自來水、純凈水等均采用該技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是延長(zhǎng)離子交換樹酯的壽命，縮短樹酯再生周期；使終端過濾器壽命延長(zhǎng)，減少管理費(fèi)，污染少，產(chǎn)出水質(zhì)穩(wěn)定。但采用膜技術(shù)生產(chǎn)純水時(shí)，前處理須加強(qiáng)，要求水濁度小于1—3，水溫5--40℃，余氯小于0.2mg/Kg,且要經(jīng)常殺菌以防微生物生長(zhǎng)，殺菌劑為甲醛、雙氧水等，濃度為3%，處理時(shí)間為30分鐘。[

8、4]其工藝流程為：3.啤酒的釀造和生產(chǎn)中的應(yīng)用啤酒的釀造和生產(chǎn)過程對(duì)工藝均有嚴(yán)格的要求：首先對(duì)釀造過程的配置水和發(fā)酵用空氣需要達(dá)到無菌要求，其次對(duì)釀造好的啤酒過濾要求高。釀造好的啤酒中含有很多懸浮微粒、蛋白、膠質(zhì)、淀粉、酵母、細(xì)菌和其他微生物。傳統(tǒng)的過濾方式是采用硅藻土過濾結(jié)合精密濾芯過濾，雖然可以除去部分雜質(zhì)，但對(duì)膠質(zhì)、酵母、細(xì)菌、微生物的去除并不完全，濾芯堵塞快，還需進(jìn)行巴氏殺菌。由于涉及高溫?zé)崽幚?，?dǎo)致一些芳香物質(zhì)被氧化損失，嚴(yán)重影響啤酒的原有風(fēng)味，且殺菌后菌體仍然保留在酒體