膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的若干應(yīng)用實(shí)例論文

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1、膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的若干應(yīng)用實(shí)例論文摘要：膜分離技術(shù)在脫鹽、飲用水凈化及超純水等領(lǐng)域的應(yīng)用已取得很大進(jìn)展1～3)。在食品、化學(xué)及制藥等領(lǐng)域雖已進(jìn)行了許多成功的嘗試，但可廣泛通用的應(yīng)用實(shí)例還并不很多，這是因?yàn)榕c水處理行業(yè)相比，在食品行業(yè)中，不僅各種料液的性質(zhì)千差萬別，而且生產(chǎn)工藝各不相同，很難建立一套標(biāo)準(zhǔn)的膜應(yīng)用工藝，只能是個別情況個別處理。關(guān)鍵詞：膜分離食品工業(yè)1.緒言膜分離技術(shù)在脫鹽、飲用水凈化及超純水等領(lǐng)域的應(yīng)用已取得很大進(jìn)展1～3)。在食品、化學(xué)及制藥等領(lǐng)域雖已進(jìn)行了許多成功的嘗試.freel3)，但過濾次數(shù)超過100次以后，透過通量趨于穩(wěn)定。本裝置使用的

2、平板式微濾膜片的材質(zhì)為氟樹脂，有很強(qiáng)的耐熱，耐化學(xué)腐蝕性，膜片的更換周期在2年以上。實(shí)用結(jié)果表明，由于不使用硅藻土，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動化且提高了成品率，取得了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效果。與硅藻土過濾相比，由于不會產(chǎn)生二次濁物，過濾后的產(chǎn)品顏色不會產(chǎn)生褐變，使得產(chǎn)品質(zhì)量大為提高。此裝置最早用于脫脂大豆醬油的生產(chǎn)，實(shí)用結(jié)果表明，現(xiàn)在市場上流行的全成分大豆醬油的生產(chǎn)同樣適用于上述流程，從而促進(jìn)了微濾膜分離裝置的應(yīng)用。3.2食用色素精制工藝在天然色素的生產(chǎn)工藝中，需要脫除萃取過程中產(chǎn)生的不純物和雜菌，在合成色素的生產(chǎn)工藝中，最后的除菌工序也是必不可少的。通常使用的硅藻土過濾，可在0.02～

3、0.03Pa的低壓下產(chǎn)生300～600l/m3·hr的透過量，故作為簡便的雜質(zhì)脫除方法沿用至今。但硅藻土過濾不可完全除菌，還需加一級除菌過濾。使用帶有微濾膜的板框式膜分離裝置，不僅可得到與硅藻土過濾相同的透過通量，而且具有硅藻土過濾所不具備的除菌功能。因此在食用色素的精制工藝中，PF膜分離裝置廣泛取代了硅藻土過濾。圖4給出了色素生產(chǎn)的基本流程。圖4色素制造工藝在色素生產(chǎn)工藝中PF膜裝置的過濾通量是100l/m2·hr，與硅藻土過濾相比亳不遜色，特別是對固形物濃度較低的料液，與采用全過濾方式相比，采用橫流過濾方式的PF裝置由于料液橫流使得膜表面的堵塞大為減少，可提高過

4、濾速率。同時PF裝置可同時進(jìn)行除菌，不需另設(shè)除菌過濾工序，達(dá)到減化流程、降低成本的目的。此應(yīng)用例與染料脫鹽工藝中的納濾膜應(yīng)用一樣，是膜分離技術(shù)應(yīng)用的成功事例。在微濾膜的應(yīng)用實(shí)例中，絕大多數(shù)產(chǎn)品是利用膜的透過液，但在某些情況下，如生物發(fā)酵液中菌體再利用的場合，是利用膜的濃縮液。對利用濃縮液的生產(chǎn)工藝中，膜法更顯示獨(dú)特的優(yōu)越性。因?yàn)楣柙逋吝^濾，不能分離菌體單體，而離心分離又容易損傷菌體?？梢灶A(yù)想，今后微濾膜的應(yīng)用方向?qū)⒁獜膫鹘y(tǒng)的全過濾方式向橫流過濾方式轉(zhuǎn)換。4.超濾(UF)膜的應(yīng)用超濾膜（如日東電工的NTU-3250-C3R）是以切割分子量的大小為標(biāo)準(zhǔn)對料液進(jìn)行分離精制

5、的。在食品工業(yè)中，料液除菌是超濾膜的大應(yīng)用領(lǐng)域。成功的應(yīng)用實(shí)例有清澄果汁生產(chǎn)，蜂蜜精制,蔬菜提取液濃縮，調(diào)味料精制、酶精制、發(fā)酵液精制、菌體濃縮，高分子單體濃縮等多種9)。本文介紹調(diào)味料液精制。4.1調(diào)味液精制前面提到的醬油的濁液處理使用微濾膜，而在微濾膜后再使用超濾處理的實(shí)例并不多見。但在調(diào)味料成分中的酸分解型HAP(動物性酸分解蛋白)、HVP(植物性酸分解蛋白)的處理工藝中，因需要完全脫除末分解的蛋白質(zhì)，故也有用超濾膜進(jìn)行精制過濾的。僅通過超濾處理后的料液也可成為產(chǎn)品，但為提高附加值，也有再增加脫色精制的10)。5.納濾(NF)膜的應(yīng)用現(xiàn)在超濾膜的截留分子量最小

6、也有數(shù)千，分子量再小就要使用反滲透膜。反滲透膜的NaCl脫除率大都為95%以上，因而能使糖類、有機(jī)酸類透過，而僅阻止分子量1000左右物質(zhì)的分離膜并不很多。日東電工生產(chǎn)分離原理介于反滲透和超濾之間的納濾(NF)膜，過去稱為松散型反滲透，其產(chǎn)品型號有NTR-7410,7430,.freeloplus)具有90℃熱殺菌時的耐熱性能、專用的膜壓力容器可使膜組件內(nèi)不殘留料液，從而已經(jīng)成功地用于牛奶濃縮生產(chǎn)中11)。除原奶濃縮外，反滲透膜還用于相關(guān)的奶制品工業(yè)，如脫脂奶濃縮，乳清預(yù)備濃縮，稀薄奶回收，還原奶精制等工藝。圖7是牛奶濃縮流程。圖8是反滲透膜牛奶濃縮的示意流程。6.

7、2糖溶液回收發(fā)酵生產(chǎn)液，柱分離液等稀薄溶液的濃縮如采用蒸發(fā)法，則因加熱時能耗過大而顯得不經(jīng)濟(jì)，特別是在產(chǎn)品單價較低時此問題更為突出。如能采用圖9所示流程，將膜法與減壓蒸餾法組合起來，就可從過去作為廢液處理的稀溶液中回收糖類等有用成分。圖9糖液連續(xù)濃縮RO裝置流程6.3香氣成分回收用蒸發(fā)法濃縮果汁、咖啡等時，還原時低揮發(fā)性的香氣成分都蒸發(fā)掉了，使得產(chǎn)品質(zhì)量大為下降。用蒸發(fā)法時香氣成分幾乎都溶存于凝結(jié)水中，因含量極低難于回收。而反滲透膜對此類香氣成分即使在高濃度領(lǐng)域內(nèi)仍具有很高的脫除率，因而可用來回收微量的香氣成分。圖12給出了香氣成分回收的示意流程。日東電工的NT