保健食品的生产工艺和生产技术实例.docVIP

三、膜分离技术狭义地讲，膜分离技术是指在外力的作用下，利用界面体系，对体系中不同组分，根据其物理和化学性质的差异进行分离、纯化与富集的一种技术。这里的外力一般包括外界能量和化学位差。（一）原理（１）高效。（２）能耗低。（３）操作温度低，因而特别适用于对热敏感的物质的分离、浓缩与富集，可较好保持产品的色、香、味及营养成分。（４）适用范围相当广泛，包括有机物、无机物、病毒、细菌直至微粒的分离。（５）分离装置简便，操作容易，易自控、维修。（６）处理规模可大可小。（二）技术特点（三）分离膜分离膜是膜分离技术的核心部分。分离膜应具备的基本条件包括：分离性、透过性、稳定性和经济性。由于材料科学的迅速发展，新兴的分离膜不断出现，膜分离技术也成为当今发展最快、应用最为活跃的分离和纯化技术之一。（四）分离装置一般膜分离装置应包括：膜分离器、泵、阀、仪表和管路等。通常应用的膜组件主要有四种形式：板框式、圆管式、螺旋卷式和中空纤维式。它们各有特点，也各有其应用。（五）膜分离技术在食品和制药等相关领域中的一些应用膜分离技术在食品和医药等相关领域中已有如下的应用实例。（１）饮料加工，包括果蔬汁加工和纯净水的加工等。（２）乳品加工，包括浓缩鲜乳和从乳清中回收蛋白质等。（３）酒类加工。（４）酶制剂加工。（５）多糖的分离和纯化。（６）除菌。（７）大豆蛋白的制备。（８）水的脱盐和净化。1. 当物料和溶剂被超滤膜分隔开时，由于超滤膜上有许多微孔，允许溶剂和某些小分子量物质自由通过膜，因此很快两侧溶剂和那些可以自由通过膜的小分子物质达到平衡。但物料中含有许多大分子物质，它们不能通过膜，而是在膜两侧形成渗透压差，物料侧渗透压大于溶剂侧渗透压，这时在物料侧施加一定压力(一般大于两侧的渗遗压差)，则可以使物料侧的小分子量物质向溶剂侧转移。在压力足够大时物料中的溶剂大量进入溶剂侧。这样，仅在一种操作中就可完成渗析(从大分子溶液中除去小分子物质)和浓缩(从物料中脱去部分溶剂)，从而达到物料的分离和浓缩。2 超滤工作过程如图6-6所示。3 按形状可把超滤膜分成管式、板框式、螺旋式，毛细管式和空心纤维式。 按材料性质可把超滤膜分成以下几种：(1)醋酸纤维素膜 这是应用最早的膜。它具有使用可靠、经济的特点，但耐热，耐酸和耐化学腐蚀的性能较差，已被逐步淘汰。(2)聚树脂衍生物膜 这是第2代膜，其抗酸性能强，可耐80℃高温，使用周期长，已被广泛应用。(3)矿物膜 主要是由硅氧物制成的，以石墨为支架，为第3代膜?其机械强度很高，可耐400℃高温。(4)离子交换膜。4 不可透过物质的相对分子质量大于500×104(相对于水分子量)，最大不允许通过的相对分子质量在50×104～100×104；工作压力最高不超过20kgf／cm2，一般在3～10kgf／cm2。与反渗透相比工作压力较低。工作温度在30～40℃，也可达50℃．温度过低时，物料黏度上升，流动性下降，影响操作和生产率；温度过高，可能影响产品质量和损坏膜。 现在新推出的膜材料可适应50℃以上的高温，这样可以防止黏度上升和减少膜的高温损坏。被分离物料的pH值为2～14，一般为2～8，即在酸性范围内。可达到的浓缩度是有一定限度的，一般总溶解固体量可达20％～25％。5 (1)过滤面积大，物料加工时间短，所以生产率高。 (2)操作条件温和，温度和压力较低；更换膜片方便，所以操作简单、能耗低。 (3)适应pH值范围广，可处理多种物料，并可同时完成渗析和浓缩，产品质量好、纯度高。 (4)设备运行时没有污染物质浸入物料，清洁卫生。 (5)膜分离过程是在常温下进行，因而特别适用于热敏感物质的分离与提纯。 (6)膜分离对于稀溶液中微量成分的回收和低浓度溶液的浓缩非常有效，且物质的性质不改变。6．超滤技术存在的问题及解决办法 (1)浓差极化 可用提高主体溶液沉速或增加湍流程度来减轻浓差极化。 (2)膜的降解 可以选用化学性质稳定的膜，并定期对膜进行清洗和消毒，防止膜的化学降解和微生物在膜中生长繁殖。 (3)膜的压实 由于该技术工作时要求加压，故存在把膜压实的可能。但一般超过滤的工作压力较低，故压实现象较少。 (4)膜表面出现堆积物 解决的办法，一是进行预处理，除去悬浮物和加入螯合剂防止离子和低溶解度盐的沉淀；二是及时更换和清洗已出现堆积物的膜片，可用水冲洗、脉冲冲洗、酶制剂清洗及其他洗涤剂(如2％-3％稀盐酸)清洗。1 反渗透过程大致可分为三步进行： (1)水从料液主体传递到膜的表面； (2)水从表面进入膜的分离层，并渗透过分离层； (3)从膜的分离层进入支撑体的孔道，然后流出膜。2. 反渗透装置的流程见图6-7。3 反渗透过程的特征是从水溶液中分离出水，其应用也主要局限于水溶液的分离。目前反渗透的应用主要