膜分离技术在食品工业中的若干应用实例论文

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1、膜分离技术在食品工业中的若干应用实例论文摘要：膜分离技术在脱盐、饮用水净化及超纯水等领域的应用已取得很大进展1～3)。在食品、化学及制药等领域虽已进行了许多成功的尝试，但可广泛通用的应用实例还并不很多，这是因为与水处理行业相比，在食品行业中，不仅各种料液的性质千差万别，而且生产工艺各不相同，很难建立一套标准的膜应用工艺，只能是个别情况个别处理。关键词：膜分离食品工业1.绪言膜分离技术在脱盐、饮用水净化及超纯水等领域的应用已取得很大进展1～3)。在食品、化学及制药等领域虽已进行了许多成功的尝试.freel3)，但过滤次数超过100次以后，透过通量趋于稳定。本装置使用的

2、平板式微滤膜片的材质为氟树脂，有很强的耐热，耐化学腐蚀性，膜片的更换周期在2年以上。实用结果表明，由于不使用硅藻土，实现了生产自动化且提高了成品率，取得了相当的经济效果。与硅藻土过滤相比，由于不会产生二次浊物，过滤后的产品颜色不会产生褐变，使得产品质量大为提高。此装置最早用于脱脂大豆酱油的生产，实用结果表明，现在市场上流行的全成分大豆酱油的生产同样适用于上述流程，从而促进了微滤膜分离装置的应用。3.2食用色素精制工艺在天然色素的生产工艺中，需要脱除萃取过程中产生的不纯物和杂菌，在合成色素的生产工艺中，最后的除菌工序也是必不可少的。通常使用的硅藻土过滤，可在0.02～

3、0.03Pa的低压下产生300～600l/m3·hr的透过量，故作为简便的杂质脱除方法沿用至今。但硅藻土过滤不可完全除菌，还需加一级除菌过滤。使用带有微滤膜的板框式膜分离装置，不仅可得到与硅藻土过滤相同的透过通量，而且具有硅藻土过滤所不具备的除菌功能。因此在食用色素的精制工艺中，PF膜分离装置广泛取代了硅藻土过滤。图4给出了色素生产的基本流程。图4色素制造工艺在色素生产工艺中PF膜装置的过滤通量是100l/m2·hr，与硅藻土过滤相比亳不逊色，特别是对固形物浓度较低的料液，与采用全过滤方式相比，采用横流过滤方式的PF装置由于料液横流使得膜表面的堵塞大为减少，可提高过

4、滤速率。同时PF装置可同时进行除菌，不需另设除菌过滤工序，达到减化流程、降低成本的目的。此应用例与染料脱盐工艺中的纳滤膜应用一样，是膜分离技术应用的成功事例。在微滤膜的应用实例中，绝大多数产品是利用膜的透过液，但在某些情况下，如生物发酵液中菌体再利用的场合，是利用膜的浓缩液。对利用浓缩液的生产工艺中，膜法更显示独特的优越性。因为硅藻土过滤，不能分离菌体单体，而离心分离又容易损伤菌体。可以预想，今后微滤膜的应用方向将要从传统的全过滤方式向横流过滤方式转换。4.超滤(UF)膜的应用超滤膜（如日东电工的NTU-3250-C3R）是以切割分子量的大小为标准对料液进行分离精制

5、的。在食品工业中，料液除菌是超滤膜的大应用领域。成功的应用实例有清澄果汁生产，蜂蜜精制,蔬菜提取液浓缩，调味料精制、酶精制、发酵液精制、菌体浓缩，高分子单体浓缩等多种9)。本文介绍调味料液精制。4.1调味液精制前面提到的酱油的浊液处理使用微滤膜，而在微滤膜后再使用超滤处理的实例并不多见。但在调味料成分中的酸分解型HAP(动物性酸分解蛋白)、HVP(植物性酸分解蛋白)的处理工艺中，因需要完全脱除末分解的蛋白质，故也有用超滤膜进行精制过滤的。仅通过超滤处理后的料液也可成为产品，但为提高附加值，也有再增加脱色精制的10)。5.纳滤(NF)膜的应用现在超滤膜的截留分子量最小

6、也有数千，分子量再小就要使用反渗透膜。反渗透膜的NaCl脱除率大都为95%以上，因而能使糖类、有机酸类透过，而仅阻止分子量1000左右物质的分离膜并不很多。日东电工生产分离原理介于反渗透和超滤之间的纳滤(NF)膜，过去称为松散型反渗透，其产品型号有NTR-7410,7430,.freeloplus)具有90℃热杀菌时的耐热性能、专用的膜压力容器可使膜组件内不残留料液，从而已经成功地用于牛奶浓缩生产中11)。除原奶浓缩外，反渗透膜还用于相关的奶制品工业，如脱脂奶浓缩，乳清预备浓缩，稀薄奶回收，还原奶精制等工艺。图7是牛奶浓缩流程。图8是反渗透膜牛奶浓缩的示意流程。6.

7、2糖溶液回收发酵生产液，柱分离液等稀薄溶液的浓缩如采用蒸发法，则因加热时能耗过大而显得不经济，特别是在产品单价较低时此问题更为突出。如能采用图9所示流程，将膜法与减压蒸馏法组合起来，就可从过去作为废液处理的稀溶液中回收糖类等有用成分。图9糖液连续浓缩RO装置流程6.3香气成分回收用蒸发法浓缩果汁、咖啡等时，还原时低挥发性的香气成分都蒸发掉了，使得产品质量大为下降。用蒸发法时香气成分几乎都溶存于凝结水中，因含量极低难于回收。而反渗透膜对此类香气成分即使在高浓度领域内仍具有很高的脱除率，因而可用来回收微量的香气成分。图12给出了香气成分回收的示意流程。日东电工的NT