膜分离技术在食品中的应用

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1、20130404食品科学膜分离技术在食品中的应用摘要：本文主要介绍了膜分离技术种类和特点,，综合阐述了膜分离技术在食品农产品中的应用，以及膜分离技术在食品中应用的发展前景。关键字：膜分离技术；应用；展望引言膜及其相关技术在自然界中扮演着越来越重要的角色，它的产生和发展与人类的生活密切相关，在人类的生活与实践中，人们早已不自觉地接触和应用到了膜分离技术。从18世纪人类首先认识生物膜以来，在长达两百年多年中对膜分离技术积累了大量的理论基础研究，为后来广泛应用提供了良好的基础。膜分离技术的迅猛发展是在上世纪60~80年代开始的

2、，至今不过40余年，但是发展非常迅猛。由于膜分离技术的应用与发展，使传统的分离过程受到了挑战，引起了分离技术的重大变革。膜分离技术是一种借助外界能量或化学位的推动，以选择性透过膜为分离介质，对两组分或多组分气体或液体进行分离、分级和富集的。与传统分离方法(蒸发、萃取或离子交换等)相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩；具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。膜分离技术是以高分子分离膜为

3、代表的流体分离单元操作技术，是一种新型的边缘学科高新技术。近年来，随着膜分离技术的发展，它在食品农产品加工业中的应用越来越广泛。1膜技术概况膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质，以膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)使原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离、提纯的目的。以过滤孔径由大到小的顺序排列依次是：微滤、超滤、纳滤、反渗透。微滤是指过滤精度在0.1-10um范围的过滤技术；超滤的分离是分子级的，孔径在10-7至10-9m数量级；切割分子量为1000-100000；可以截留溶液中溶解的大分子溶质，透过小

4、分子溶质。纳滤的切割分子量为0-1000；纳滤在截留较大分子量组分的同时使小分子组分透过。反渗透是透过组分选择性溶解在膜的料液侧，然后在膜两侧静压差推动下，扩散透过膜；理论上其切割分子量为18。膜分离过程有两种过滤方式：终端过滤和错流过滤。其中错流过滤能有效的控制膜污染，使过滤过程得以连续进行。目前工业上应用广泛的膜组件结构有管式膜、卷式膜、板式膜及中空纤维膜几种。根据材质不同，又分为无机材料和有机材料两类。有机膜其分离介质由高分子材料做成，有芳香族聚酞胺、聚醚矾等。这些高分子材料对部分有机溶剂不具有相容性，对温度、pH

5、值有一定适用范围。同无机膜相比有易污染，寿命短的缺点。无机膜的材质通常有两种，一种是以不锈钢为支撑层，表面二氧化钦涂层为过滤层；另一种是以陶瓷为支撑层，表面涂铝或钦的氧化物涂层。膜分离技术作为一门新型的高效分离、浓缩、提纯及净化技术，由于其多学科性特点，膜技术可应用于大量的分离过程。各种膜过程具有不同的机理，适用于不同的对象和要求。操作过程一般比较简单，经济性好，可以直接放大，可专一配膜。可在常温下连续操作，特别适用于热敏性物质的处理，在食品加工、医药、生化技术领域有其独特的适用性。一般来说，采用能透过气体或液体的膜分离

6、技术对下述体系进行分离具有特殊的优越性:化学性质及物理性质相似的化合物的混合物；结构的或取代基位置的异构物混合物；含有受热不稳定组分的混合物。当利用常规分离方法不能经济、合理地进行分离时，膜分离过程作为一种分离技术就特别适用。另外，它也可以和常规的分离单元结合起来作为单元操作来运用。当然，膜分离过程也有自身的缺点，如易浓差极化和膜污染、膜寿命有限等，而这些也正是需要我们克服或者需要解决的问题所在。2膜分离技术在果蔬汁中的应用果蔬汁加工是膜分离技术在食品加工应用中较成功的领域之一，20世纪80年代初，该技术在国外已经得到工

7、业化应用。目前国内企业也逐步开始使用，其中膜分离技术在苹果汁的生产中应用得较广，传统的果蔬汁加工工艺，不仅损害风味和营养，而且能耗和成本均较高。而超滤和反渗透等膜分离技术的逐步应用，有望克服这些缺陷，采用超滤澄清法，可将果蔬汁中的蛋白质、淀粉、果胶及一些悬浮颗粒全部除去，同时还可以除去部分杂菌。而其风味物质糖和维生素等可以得到保留，如橙汁、苹果汁、山楂汁、猕猴桃汁的超滤澄清，以及采用反渗透浓缩法进行橙汁、番茄汁的浓缩，另外膜技术还可以达到冷杀菌的效果。曾凡坤研究认为，超滤对果蔬汁的营养成分没有负面影响，果蔬汁超滤后的透过

8、率在86%以上，总糖和酸的透过率在90%以上，钾的透过率平均达85%以上，镁和磷的透过率平均也在90%以上，而蛋白质和果胶的透过率较小，大部分能被除去，且孔径越小，去除率越大。超滤还能够大大减少透过液中的细菌总数。超滤后的果汁透光率达99%以上，澄清而透明。钟海雁等人对超滤分离后的柑橘汁进行反渗透浓缩研究，发现柑橘汁