超滤技术在食品工业中的应用

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1、超滤技术在食品工业中的应用摘要：超滤技术作为一种新型的高新制造技术，因其独特的性能，使得它在食品工业发展极快，成绩卓著，日益受到各界的关注，具有良好的发展和应用前景。本文重点介绍了超滤技术的原理、材质、性能评价和影响超滤过程的因素，综述了超滤膜技术在食品加工屮的应用及其发展前景，同时也对存在的问题进行了分析。关键词：超滤食品工业应用膜分离技术是一种新兴的高效分离技术，它以分离膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯或富集的过程⑴。由于其具有分离精度高，选择性强；在常温下操作无相态变化；操作压力和能耗低；自动化程度高和污染小等

2、优点，已广泛运用于石油、化工、环保、能源、电子、重工、轻工、食品、饮料、医药和牛物工程等行业中⑵。该技术现在已经得到世界各国的普遍重视。在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜技术视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。国外有关专家把膜分离技术的发展称为“第三次工业革命”。美国官方文件也说“目前没有一项技术能像膜技术这么广泛地应用。口本把膜技术作为21世纪基本技术进行研究和开发，在1987年国际膜会议上明确指岀“在21世纪的多数工业中，膜过程扮演着战略的角色”。国际上也流行着“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”的说法。膜分离技术

3、成为国际上共同关注和重视的应用技术。该技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一⑶。膜是使溶剂和较小的颗粒或者分子级的溶质通过一定的滤膜，从而使大颗粒或者高分子物质脱水、脱盐和浓缩，使细菌、寄生虫截留，达到除菌、集菌、提高检岀率的目的。按照过滤的方式分类可以分为正压过滤和负压过滤，按照分离物的大小，将滤膜技术分为反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)⑷。本文拟对超滤技术及其在食品工业中的应用的现状进行综述，并对其存在的问题进行分析，为进一步应用提供参考。1超滤技术1.1超滤的原理超滤(ultra・filtration,UF)所

4、分离的组分一般为直径10〜100nm,所用的膜为非对称膜，其表面活性分离层平均孔径为10A〜200A,能够截流分子量为500Da以上的犬分子与胶体微粒，所用操作压差为O.IMPa〜0.5MPa刃。超滤主耍运用物理筛分作用，在一定的压力作用下，当原料溶液屮的溶剂和小溶质粒子从高压侧透过膜进入低压侧时，大分子和组粒组分分别被膜阻拦，经浓缩后以浓缩液排出，而溶剂和小分子溶质将透过膜,作为透过物被收集起来⑹。超滤膜表面活性层上孔的大小与形状对微粒的筛分作用决定其对大分子物质的截留效果，膜表面、微孔内的吸附和粒子在膜孔中的滞留亦可使大分子物质被截留，从而达到分离、提纯和浓缩

5、产品的目的。超滤过程如图1所示⑺。料液、0」膜一透过液图1超滤原理示意图1.2超滤膜的材质1.2.1醋酸纤维素超滤膜（CA膜）醋酸纤维素超滤膜是第一个基丁•分离的用丁•的水的反渗透和超滤技术的聚合膜。由于具有亲水性，它可以抵抗污垢。但是它氧化作用低，化学稳定性及机械强度也比较低,不适宜用于溶液的进一步净化⑻。用浇铸法制得的超滤切割膜相对分子质量范围为1000〜50000«1960年Loeb和Sourirajan制成第一张用于海水淡化的醋酸纤维素膜，并于1964年取得美国专利后，醋酸纤维素膜有较快的发展。我国首先发展的超滤膜也是醋酸纤维素膜，目前已有一定的规模。从膜

6、的品种和某些研究工作的深度看，与世界上先进的国家相比，差距不是很大，但在膜的质量、性能及商品化方面尚有较大的差距凶〜⑴。1.2.2聚飙超滤膜（PS膜）聚飒是聚合膜领域中的一种重要材料，它具有机械强度，化学和热稳定性，抗压密性及宽的pH使用范围（pH值为2〜12）等优点:⑵。由于其疏水特性，蛋白质易在膜表面吸附变性，聚集在膜表面，使膜受阻，造成膜污染，降低其实际应用价值网。正因为聚飒的疏水性，膜的孔径范围不如醋酸纤维素宽广，因此它的切割相对分子质量特性稍差些，为5000〜50000o1.2.3芳香聚酰胺膜芳香聚酰胺具有良好的机械强度和化学稳定性，可用于气体分离和全蒸

7、发等膜分离进程何。但是它在普通的有机溶剂中溶解度低和抗氯氧化性差，使膜的性能降低冋。聚酰胺膜就有高水通量，切割相对分子质量范围为1000〜50000o1.2.4聚丙烯睛膜聚丙烯膳具有较好的亲水性，优异的化学稳定性，良好的物理机械性能和化学稳定性、易于成膜、一定的耐热性和耐溶剂性，是超滤膜中仅次于聚飒的常用材料，同时它也是制备反渗透膜和渗透蒸发膜的常用材料之一役但是，在实际应用中，膜污染会降低膜通量，增加额外的资金投入。同时污垢在膜表面和膜的小孔中聚集，为微生物的繁殖提供良好的环境，降低膜的使用寿命问。1.3超滤膜的性能评价及影响超滤过程的因素评价超滤膜的性能通常看

8、膜的物化性