食品分离技术——膜分离技术

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1、回顾一、分离技术的分类及特点分离技术：分为机械分离和传质分离两大类。机械分离处理的是两相或者两相以上的混合物，如过滤、沉降、离心分离、旋风分离等。传质分离的特点是分离过程中间有传质现象发生。如反渗透、超滤、电泳等传质分离过程：包括平衡分离过程和速率控制分离过程。速率控制分离过程：根据混合物中各个组分扩散速度的差异来实现分离的过程，如反渗透、超滤、电泳等。分离中利用浓度差、压力差以及温度差等作为分离推动力。平衡分离过程：指借助于分离媒介(热能、溶剂、吸附剂)，使均相混合物系统变成两相系统，再以各组分

2、在媒介中的不同的分配系数为依据而实现分离的过程。如萃取、精馏、吸附、吸收、离子交换等。按分离性质分类物理分离法：以被分离对象在物理性质方面的差异作为分离依据，热扩散法、过滤、沉淀、离心分离等；化学分离法：依据被分离对象在化学性质方面的差异来分：沉淀分离法、溶剂萃取法、离子交换技术等；物理化学分离法：被分离对象中，存在着不止一个特性方面的差异，包括在物理和化学性质方面的差异。二、食品分离新技术在食品工业中的重要性2、食品分离新技术能提高食品原料的综合利用程度。3、食品分离新技术能保持和改进食品的营养

3、和风味。4、食品分离新技术使产品符合食品卫生的要求。5、食品分离新技术能改变食品行业的生产面貌。1、食品分离技术是食品工业的基础。植物油、淀粉、糖、速溶咖啡等油脂的低温脱溶、茶叶下脚料、柑橘皮的利用等等膜分离代替热处理浓缩和真空浓缩、分离生物活性物质去除其中的有害成分：棉酚、芥子苷、黄曲霉素第七章膜分离技术一、膜分离技术的发展历程1748年，AbbleNelkt首次进行猪膀胱膜的渗透分离试验，揭示了膜分离现象；1861年ThomasGraham介绍了用膜分离法可以从多糖蛋白质溶液中除去一些无机盐类

4、物质；1864年，Traube成功研制出第一片人造膜—亚铁氰化铜膜1907年Bechhold首先发表了滤膜性质的报告；1930年左右法国出现硝酸纤维素膜商品，用于过滤病毒和分离血清蛋白质等；1953年，美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透淡化海水；1960年，Loeb与Sourirtajan发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜，反渗透(RO)首次用于海水及苦咸水淡化。但至20世纪60年代中期，才应用于工业上。在膜分离技术发展史上，首先出现的技术为超滤(Ultrafiltration，简

5、称UF)和微孔过滤(Microfiltration，简称MF)，然后出现反渗透(ReverseOsmosis，简称RO)。20世纪60年代初，在制膜技术取得了突破后，膜分离技术才得到飞跃发展；膜材料、膜装置相继被发明；1957年中国科学院化学所开始了离子交换膜的研究。1964年海军医学研究所研制出咸水淡化器。1970年北京市环境保护科学研究所建立电渗析淡化水站，淡化水生产量达100m3/d以上；我国：1977年至1984年，我国共生产电渗析器4000台左右，平均每年生产约600台；目前膜分离技术广

6、泛应用于水处理、乳品加工、果蔬加工、食品发酵、蛋白质和酶的提取等。二、膜分离技术的基本概念膜分离：指用天然或人工合成的高分子膜，以外加压力或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶液进行分离、分级、提纯和富集的方法；膜分离法可用于液相和气相的分离。渗析(或透析)：用半透膜把容器隔开，膜的一侧是溶液，另一侧是纯水，或者膜的两侧是浓度不同的溶液。小分子溶质透过膜向纯水侧移动，而纯水透过膜向溶液侧移动的现象。属于渗析的分离方法有：电渗析、压渗析、渗析、热渗析。（一）膜分离概念渗透：仅有溶液中的溶剂透过膜向

7、纯水侧或浓溶液侧移动，而溶质不透过膜的分离现象。只能使溶剂或溶质透过的膜称为半透膜。如果半透膜只能使某些溶质或溶剂透过，而不能使另一些溶质或溶剂透过，称之为膜的选择透过性。引起上述分离的推动力：电位差、压力差、浓度差、温度差等。属于渗透的分离方法有：电渗透、反渗透、渗透、热渗透。膜分离是对溶液中不同溶质的分离，每一种溶质是由不同的分子构成的，因此，膜分离也是一种分子级分离。从膜功能上来说，膜分离技术主要包括：在食品工业中应用最广泛的膜分离技术：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO

8、）、电渗析（ED）、气体渗透（GP）、膜乳化（FE）及液膜分离技术等。超滤、反渗透和电渗析（二）分类过程膜主要功能推动力微滤对称细孔高分子膜孔径0.03~10nm滤除50nm的颗粒压差~0.1MPa超滤非对称多孔膜孔径1~20nm滤除5~100nm的颗粒压差~0.1MPa反渗透非对称性或复合膜孔径0.1~1nm水溶液中溶解盐类的脱除压差1~10MPa透析非对称离子交换膜孔径1~10nm水溶液中无机酸、盐的脱除浓度差电渗析阴、阳离子交换膜孔径1~10nm水溶液中酸、碱、盐的脱除电位