而利用膜澄清技术生产的食品称为膜分离食品。膜澄清食品技术以其优越性得到了食品工业依赖于广泛的应用;用以乳品加工领域的牛奶浓缩、乳清分离和软干酪制造;发酵工业领域的微滤除菌、酒及酒精饮料的超滤精制、提高葡萄糖的甜度;饮料生产领域的苹果汁、番茄汁等果汁和蔬菜汁的澄清和浓缩;还在茶叶、甜菊糖、大豆蛋白、酱油、醋的加工方面有很好的应用。
1、膜分离技术的现状
随着制膜技术的发展,膜分离技术不断进.212业应用领域。近二十年来,反渗透、超滤、微滤、电渗析、气体膜分离、无机膜分离、液膜分离等都取得很多新的进展,其应用范围也不断地扩大,遍及海水与苦咸水淡化、环保、化工、石油、生物医药、轻工食品等领域。膜分离技术正作为分离混合物的重要方法,将在生产实践中越来越显示其重要作用。
我国50年代开始研究电渗析,66年开始研究反渗透,80年代以来对各种新型膜分离过程和制膜技术展开了研究与开发,目前已有多种反渗透、超滤、微滤和电渗析膜与膜组件的定型产品,在各个工业、科研、医药部门广为应用。
2、膜澄清技术的基本原理及分类
2.1 膜分离的概念
即是以天然或人工合成的高分子薄膜为介质,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、提纯和浓缩的方法称之为膜分离法。膜分离可用于液相和气相。对于液相分离,可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系。
2.2膜分离的性能
(1)膜的化学稳定性
膜的化学稳定性主要体现在抗氧化、抗水解性和耐酸碱性等。膜的抗氧化、抗水解性和耐酸碱性既取决于膜材料的化学结构,又取决于被分离溶液的性质。氧化、水解的最终结果使膜色泽变深,发硬变脆,使其化学结构与外观形态受到破坏。
(2)膜的物理稳定性
主要体现在耐热性和机械强度等方面。膜的耐热性取决于膜材料的化学结构。故可以采取改变高分子的链节结构和聚集态结构,提高分子链的刚性等措施来提高膜的耐热性。而膜的机械强度是高分子材料力学性质的体现。在外力作用下,膜产生剪切蠕变,使膜透过速度下降。外力消失后,若再给膜施加相同外力,膜的透过速度暂时有所回升随后很快下降。
(3)膜的分离透过性
虽然膜具对被分离物具有选择透过性,但它也不可能将某一组分完全阻挡,而对另一组分完全透过。膜材料的化学特性、形态结构和分离过程中的一些操作条件等都会影响膜的分离能力。膜的分离透过性是其处理能力的重要指标。当膜达到所需的分离率后,其透量愈大愈好。故膜的分离性能和透过性能是相互依赖的,当膜的分离性能高时其透量就会受到损失,反之其透过率高则分离率就会降低。
(4)膜的经济实用性
主要是要求分离所用的膜材料和制造工艺等方面的价格合理,成本不高,便于制造,方便使用,否则就会严重制约膜分离技术在食品工业中的广泛使用。 膜的种类很多,很难用一种方法进行分类。根据膜的材质,从形态上可分为固态膜和液态膜;从来源上分天然膜和合成膜,后者下分无机膜和有机膜;根据膜的断面形态,可将膜分为对称膜、不对称膜和复合膜。目前在工业上应用最广的是高分子材料制成的聚合物膜。
2.3 膜分离的基本原理
膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜,无机膜主要是陶瓷膜和金属膜,其过滤精度较低,选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。错流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。
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