膜分離技術(shù)在食品中的應(yīng)用

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1、20130404食品科學(xué)膜分離技術(shù)在食品中的應(yīng)用摘要：本文主要介紹了膜分離技術(shù)種類和特點(diǎn),，綜合闡述了膜分離技術(shù)在食品農(nóng)產(chǎn)品中的應(yīng)用，以及膜分離技術(shù)在食品中應(yīng)用的發(fā)展前景。關(guān)鍵字：膜分離技術(shù)；應(yīng)用；展望引言膜及其相關(guān)技術(shù)在自然界中扮演著越來越重要的角色，它的產(chǎn)生和發(fā)展與人類的生活密切相關(guān)，在人類的生活與實(shí)踐中，人們早已不自覺地接觸和應(yīng)用到了膜分離技術(shù)。從18世紀(jì)人類首先認(rèn)識生物膜以來，在長達(dá)兩百年多年中對膜分離技術(shù)積累了大量的理論基礎(chǔ)研究，為后來廣泛應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。膜分離技術(shù)的迅猛發(fā)展是在上世紀(jì)60~80年代開始的

2、，至今不過40余年，但是發(fā)展非常迅猛。由于膜分離技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，使傳統(tǒng)的分離過程受到了挑戰(zhàn)，引起了分離技術(shù)的重大變革。膜分離技術(shù)是一種借助外界能量或化學(xué)位的推動，以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，對兩組分或多組分氣體或液體進(jìn)行分離、分級和富集的。與傳統(tǒng)分離方法(蒸發(fā)、萃取或離子交換等)相比，它是在常溫下操作，沒有相變，最適宜對熱敏性物質(zhì)和生物活性物質(zhì)的分離與濃縮；具有高效、節(jié)能，工藝過程簡單，投資少，污染小等優(yōu)點(diǎn)，因而在化工、輕工、電子、醫(yī)藥、紡織、生物工程、環(huán)境治理、冶金等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為

3、代表的流體分離單元操作技術(shù)，是一種新型的邊緣學(xué)科高新技術(shù)。近年來，隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，它在食品農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。1膜技術(shù)概況膜分離技術(shù)是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，以膜兩側(cè)存在某種推動力(如壓力差、濃度差、電位差等)使原料側(cè)組分選擇性地透過膜，從而達(dá)到分離、提純的目的。以過濾孔徑由大到小的順序排列依次是：微濾、超濾、納濾、反滲透。微濾是指過濾精度在0.1-10um范圍的過濾技術(shù)；超濾的分離是分子級的，孔徑在10-7至10-9m數(shù)量級；切割分子量為1000-100000；可以截留溶液中溶解的大分子溶質(zhì)，透過小

4、分子溶質(zhì)。納濾的切割分子量為0-1000；納濾在截留較大分子量組分的同時使小分子組分透過。反滲透是透過組分選擇性溶解在膜的料液側(cè)，然后在膜兩側(cè)靜壓差推動下，擴(kuò)散透過膜；理論上其切割分子量為18。膜分離過程有兩種過濾方式：終端過濾和錯流過濾。其中錯流過濾能有效的控制膜污染，使過濾過程得以連續(xù)進(jìn)行。目前工業(yè)上應(yīng)用廣泛的膜組件結(jié)構(gòu)有管式膜、卷式膜、板式膜及中空纖維膜幾種。根據(jù)材質(zhì)不同，又分為無機(jī)材料和有機(jī)材料兩類。有機(jī)膜其分離介質(zhì)由高分子材料做成，有芳香族聚酞胺、聚醚礬等。這些高分子材料對部分有機(jī)溶劑不具有相容性，對溫度、pH

5、值有一定適用范圍。同無機(jī)膜相比有易污染，壽命短的缺點(diǎn)。無機(jī)膜的材質(zhì)通常有兩種，一種是以不銹鋼為支撐層，表面二氧化欽涂層為過濾層；另一種是以陶瓷為支撐層，表面涂鋁或欽的氧化物涂層。膜分離技術(shù)作為一門新型的高效分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，由于其多學(xué)科性特點(diǎn)，膜技術(shù)可應(yīng)用于大量的分離過程。各種膜過程具有不同的機(jī)理，適用于不同的對象和要求。操作過程一般比較簡單，經(jīng)濟(jì)性好，可以直接放大，可專一配膜?？稍诔叵逻B續(xù)操作，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，在食品加工、醫(yī)藥、生化技術(shù)領(lǐng)域有其獨(dú)特的適用性。一般來說，采用能透過氣體或液體的膜分離

6、技術(shù)對下述體系進(jìn)行分離具有特殊的優(yōu)越性:化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)相似的化合物的混合物；結(jié)構(gòu)的或取代基位置的異構(gòu)物混合物；含有受熱不穩(wěn)定組分的混合物。當(dāng)利用常規(guī)分離方法不能經(jīng)濟(jì)、合理地進(jìn)行分離時，膜分離過程作為一種分離技術(shù)就特別適用。另外，它也可以和常規(guī)的分離單元結(jié)合起來作為單元操作來運(yùn)用。當(dāng)然，膜分離過程也有自身的缺點(diǎn)，如易濃差極化和膜污染、膜壽命有限等，而這些也正是需要我們克服或者需要解決的問題所在。2膜分離技術(shù)在果蔬汁中的應(yīng)用果蔬汁加工是膜分離技術(shù)在食品加工應(yīng)用中較成功的領(lǐng)域之一，20世紀(jì)80年代初，該技術(shù)在國外已經(jīng)得到工

7、業(yè)化應(yīng)用。目前國內(nèi)企業(yè)也逐步開始使用，其中膜分離技術(shù)在蘋果汁的生產(chǎn)中應(yīng)用得較廣，傳統(tǒng)的果蔬汁加工工藝，不僅損害風(fēng)味和營養(yǎng)，而且能耗和成本均較高。而超濾和反滲透等膜分離技術(shù)的逐步應(yīng)用，有望克服這些缺陷，采用超濾澄清法，可將果蔬汁中的蛋白質(zhì)、淀粉、果膠及一些懸浮顆粒全部除去，同時還可以除去部分雜菌。而其風(fēng)味物質(zhì)糖和維生素等可以得到保留，如橙汁、蘋果汁、山楂汁、獼猴桃汁的超濾澄清，以及采用反滲透濃縮法進(jìn)行橙汁、番茄汁的濃縮，另外膜技術(shù)還可以達(dá)到冷殺菌的效果。曾凡坤研究認(rèn)為，超濾對果蔬汁的營養(yǎng)成分沒有負(fù)面影響，果蔬汁超濾后的透過

8、率在86%以上，總糖和酸的透過率在90%以上，鉀的透過率平均達(dá)85%以上，鎂和磷的透過率平均也在90%以上，而蛋白質(zhì)和果膠的透過率較小，大部分能被除去，且孔徑越小，去除率越大。超濾還能夠大大減少透過液中的細(xì)菌總數(shù)。超濾后的果汁透光率達(dá)99%以上，澄清而透明。鐘海雁等人對超濾分離后的柑橘汁進(jìn)行反滲透濃縮研究，發(fā)現(xiàn)柑橘汁