[科普中国]-食品的膜分离

特点

膜分离技术具有如下特点：（1）膜分离过程为物理过程，在分离中无需引入新物质，可以节约能源和减少对环境的污染；（2）大多数膜分离过程不发生相变化，消耗能量低，因此新兴的膜分离技术是一种节能的技术；（3） 膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对热敏物质的处理，如果汁以及一些药品的分离；（4）由于膜分离技术的驱动力为压力差或化学势能差，因此膜分离设备本身没有运动的部件，结构简单，便于操作，易于维修。1

基本方法和原理超滤与微滤超滤与微滤是根据膜孔径的大小在压力差的作用下进行的筛分过程， 可视为用膜作为介质进行过滤的过程。其原理为：在一定的压力差作用下， 含有大分子物质和小分子物质的混合液体透过膜时，小于孔径的分子透过膜，被富集起来，而混合物中得大分子物质被截留下来， 从而实现对混合物的分离。但是在分离的过程中，大分子物质滞留在分离膜上，导致膜的通量下降非常严重，实际通量低于纯水通量的 5%，这主要由于浓差极化和吸附、阻塞等造成的膜污染。其主要应用于含大分子和胶状物质等溶液的提纯、分离， 也用于气体的分离。

纳滤纳滤是介于反渗透和超滤之间的一中膜分离技术，与超滤分离过程一样，纳滤也是以压力差为动力的膜分离过程。 其分离机理可以用电荷模型、静电排斥和立体阻碍模型以及细孔模型来描述。其截留物的分子直径在 1nm 左右，截留物的相对分子质量在 200-1000 之间。

纳滤膜最大特征为膜本体带有电荷， 使得它在很低的压力下具有较高的脱盐率。 但是对于单价离子的脱除率较低，在 50-70%左右。一般情况下纳滤过程所需要的操作压力低于 1MPa，这样降低了对设备的要求，可以减少投资费用。其次纳滤膜具有较高的耐压性和抗污染能力。

反渗透在溶液侧上方施加一定压力 P 大于溶液的渗透压π，使（P>π）,使得溶剂分子从溶质

浓度高的溶液侧透过膜流向溶剂侧的数量大于溶剂分子想溶液侧透过的数量，该过程成为反渗透。其需要满足两个条件： 具有选择性透过膜和大于渗透压的静压差。反渗透膜能够截留分子的大小为 1～10A， 操作压力一般为 1.5-10.5MPa。 由于反渗透膜截留的分子较小，这种分离技术广泛的应用与食品、制药等工业上以及造纸工业某些有机物和无机物的分离。2

应用果汁饮料工业目前膜技术在这一领域的应用规模最大,范围最广.果汁加工膜技术在这一领域应用主要以苹果汁为主,这是因其产量最大,商品形式又是以清汁为主,较适合膜技术的应用。水及砂糖糖浆的净化目前许多膜过程已被广泛应用于我国饮料加工用水的处理中,.砂糖是饮料的重要辅料,其中含有蛋白、多糖、胶体、色素等杂质，直接配制饮料会影响感观，使用膜过滤很好的解决了这些问题。

软饮料用超滤解决茶饮料的冷混问题;在浓缩茶汁生产中,一些企业还应用反渗透浓缩茶汁,较好地保持了茶的香气。

酒精饮料我国20世纪80年代就有应用超滤澄清低度白酒的报道。低度白酒浑浊是棕榈酸等高级脂肪酸脂溶解度降低造成的,粒径为10～ 100 nm,经超滤酒体透明,酒度及香气基本不变.啤酒应用方面主要是,采用微滤去除酵母和杂菌生产生啤酒。由于不热杀菌,啤酒营养成分得到保持,口味鲜美纯正。反渗透和纳滤浓缩葡萄汁有利于酒的发酵,而且口味更加醇厚芳香.纳滤可使部分有机酸透过,口味更加柔和。

酿造行业食醋的澄清除菌：日本于20世纪80年代就在液态发酵醋生产中应用于超滤技术。目前我国已经有部分食醋加工企业也同样运用了该技术。

酱油的澄清除菌：酱油的固含量和粘度都较高,做好预处理十分重要。通常先将酱油在60 ℃保持40 min,再用3～ 5μm微滤过滤,然后在45～ 50℃超滤.通常膜孔径截面相对分子质量为5万～ 10万，淡酱油经超滤后,其全氮、氨基酸态氮、无盐固形物、还原糖、色素等保持率均在98%左右，菌落总数大豆加工

主要用于谷物蛋白的分离、糖类物质的分离与精制、大豆蛋白和多肽的分离、大豆乳清中功能性成分的分离以及油料、谷物油脂的精炼等。

乳制品工业膜技术在欧美国家乳制品工业中是应用较的早行业,主要用于从乳清中回收蛋白;生产浓缩乳用于乳制品的标准化以及干酪的原料;脱除乳糖、无机盐及杂味以适应不同的消费需求等。

禽蛋加工制品蛋液浓缩是膜技术最适合的领域之一,因为卵蛋白55℃即发生变性,传统蒸发浓缩受到限制丹麦公司较早在蛋粉生产中应用了膜技术,其中用反渗透将鸡蛋清从12%浓缩到20%;用超滤将全蛋液从24%浓缩到42%.现在纳滤应用优势更加明显,在浓缩的同时还可脱掉葡萄糖,与酶法脱糖相比,工艺过程简化,生产可连续,操作压力也比反渗透低.目前国内蛋粉生产企业还未应用,但有少量从蛋液中提取活性成分的应用报道。

多糖及食用胶加工主要有植物多糖分离浓缩，超滤分离浓缩壳聚糖，黄原胶分离浓缩，果胶的分离浓缩3