食品分離技術(shù)——膜分離技術(shù)

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1、回顧一、分離技術(shù)的分類及特點(diǎn)分離技術(shù)：分為機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類。機(jī)械分離處理的是兩相或者兩相以上的混合物，如過濾、沉降、離心分離、旋風(fēng)分離等。傳質(zhì)分離的特點(diǎn)是分離過程中間有傳質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生。如反滲透、超濾、電泳等傳質(zhì)分離過程：包括平衡分離過程和速率控制分離過程。速率控制分離過程：根據(jù)混合物中各個(gè)組分?jǐn)U散速度的差異來實(shí)現(xiàn)分離的過程，如反滲透、超濾、電泳等。分離中利用濃度差、壓力差以及溫度差等作為分離推動(dòng)力。平衡分離過程：指借助于分離媒介(熱能、溶劑、吸附劑)，使均相混合物系統(tǒng)變成兩相系統(tǒng)，再以各組分

2、在媒介中的不同的分配系數(shù)為依據(jù)而實(shí)現(xiàn)分離的過程。如萃取、精餾、吸附、吸收、離子交換等。按分離性質(zhì)分類物理分離法：以被分離對(duì)象在物理性質(zhì)方面的差異作為分離依據(jù)，熱擴(kuò)散法、過濾、沉淀、離心分離等；化學(xué)分離法：依據(jù)被分離對(duì)象在化學(xué)性質(zhì)方面的差異來分：沉淀分離法、溶劑萃取法、離子交換技術(shù)等；物理化學(xué)分離法：被分離對(duì)象中，存在著不止一個(gè)特性方面的差異，包括在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異。二、食品分離新技術(shù)在食品工業(yè)中的重要性2、食品分離新技術(shù)能提高食品原料的綜合利用程度。3、食品分離新技術(shù)能保持和改進(jìn)食品的營養(yǎng)

3、和風(fēng)味。4、食品分離新技術(shù)使產(chǎn)品符合食品衛(wèi)生的要求。5、食品分離新技術(shù)能改變食品行業(yè)的生產(chǎn)面貌。1、食品分離技術(shù)是食品工業(yè)的基礎(chǔ)。植物油、淀粉、糖、速溶咖啡等油脂的低溫脫溶、茶葉下腳料、柑橘皮的利用等等膜分離代替熱處理濃縮和真空濃縮、分離生物活性物質(zhì)去除其中的有害成分：棉酚、芥子苷、黃曲霉素第七章膜分離技術(shù)一、膜分離技術(shù)的發(fā)展歷程1748年，AbbleNelkt首次進(jìn)行豬膀胱膜的滲透分離試驗(yàn)，揭示了膜分離現(xiàn)象；1861年ThomasGraham介紹了用膜分離法可以從多糖蛋白質(zhì)溶液中除去一些無機(jī)鹽類

4、物質(zhì)；1864年，Traube成功研制出第一片人造膜—亞鐵氰化銅膜1907年Bechhold首先發(fā)表了濾膜性質(zhì)的報(bào)告；1930年左右法國出現(xiàn)硝酸纖維素膜商品，用于過濾病毒和分離血清蛋白質(zhì)等；1953年，美國佛羅里達(dá)大學(xué)的Reid等人最早提出反滲透淡化海水；1960年，Loeb與Sourirtajan發(fā)明了第一代高性能的非對(duì)稱性醋酸纖維素膜，反滲透(RO)首次用于海水及苦咸水淡化。但至20世紀(jì)60年代中期，才應(yīng)用于工業(yè)上。在膜分離技術(shù)發(fā)展史上，首先出現(xiàn)的技術(shù)為超濾(Ultrafiltration，簡(jiǎn)

5、稱UF)和微孔過濾(Microfiltration，簡(jiǎn)稱MF)，然后出現(xiàn)反滲透(ReverseOsmosis，簡(jiǎn)稱RO)。20世紀(jì)60年代初，在制膜技術(shù)取得了突破后，膜分離技術(shù)才得到飛躍發(fā)展；膜材料、膜裝置相繼被發(fā)明；1957年中國科學(xué)院化學(xué)所開始了離子交換膜的研究。1964年海軍醫(yī)學(xué)研究所研制出咸水淡化器。1970年北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所建立電滲析淡化水站，淡化水生產(chǎn)量達(dá)100m3/d以上；我國：1977年至1984年，我國共生產(chǎn)電滲析器4000臺(tái)左右，平均每年生產(chǎn)約600臺(tái)；目前膜分離技術(shù)廣

6、泛應(yīng)用于水處理、乳品加工、果蔬加工、食品發(fā)酵、蛋白質(zhì)和酶的提取等。二、膜分離技術(shù)的基本概念膜分離：指用天然或人工合成的高分子膜，以外加壓力或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分的溶液進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法；膜分離法可用于液相和氣相的分離。滲析(或透析)：用半透膜把容器隔開，膜的一側(cè)是溶液，另一側(cè)是純水，或者膜的兩側(cè)是濃度不同的溶液。小分子溶質(zhì)透過膜向純水側(cè)移動(dòng)，而純水透過膜向溶液側(cè)移動(dòng)的現(xiàn)象。屬于滲析的分離方法有：電滲析、壓滲析、滲析、熱滲析。（一）膜分離概念滲透：僅有溶液中的溶劑透過膜向

7、純水側(cè)或濃溶液側(cè)移動(dòng)，而溶質(zhì)不透過膜的分離現(xiàn)象。只能使溶劑或溶質(zhì)透過的膜稱為半透膜。如果半透膜只能使某些溶質(zhì)或溶劑透過，而不能使另一些溶質(zhì)或溶劑透過，稱之為膜的選擇透過性。引起上述分離的推動(dòng)力：電位差、壓力差、濃度差、溫度差等。屬于滲透的分離方法有：電滲透、反滲透、滲透、熱滲透。膜分離是對(duì)溶液中不同溶質(zhì)的分離，每一種溶質(zhì)是由不同的分子構(gòu)成的，因此，膜分離也是一種分子級(jí)分離。從膜功能上來說，膜分離技術(shù)主要包括：在食品工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的膜分離技術(shù)：微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO

8、）、電滲析（ED）、氣體滲透（GP）、膜乳化（FE）及液膜分離技術(shù)等。超濾、反滲透和電滲析（二）分類過程膜主要功能推動(dòng)力微濾對(duì)稱細(xì)孔高分子膜孔徑0.03~10nm濾除?50nm的顆粒壓差~0.1MPa超濾非對(duì)稱多孔膜孔徑1~20nm濾除5~100nm的顆粒壓差~0.1MPa反滲透非對(duì)稱性或復(fù)合膜孔徑0.1~1nm水溶液中溶解鹽類的脫除壓差1~10MPa透析非對(duì)稱離子交換膜孔徑1~10nm水溶液中無機(jī)酸、鹽的脫除濃度差電滲析陰、陽離子交換膜孔徑1~10nm水溶液中酸、堿、鹽的脫除電位