食品精加工中膜分離技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)，而且促進(jìn)了食品精加工業(yè)的迅速發(fā)展。膜分離技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如分離率高、操作方便、效果顯著等等。本文依據(jù)食品的生產(chǎn)種類來綜合系統(tǒng)地闡述食品精加工中膜分離技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：食品精加工；膜分離技術(shù)；應(yīng)用

1 膜分離技術(shù)介紹

膜分離技術(shù)是一種利用化學(xué)位或者外界能量的推動(dòng)，通過選擇性透過膜這一分離介質(zhì)，將含有多種組分的液體或是氣體進(jìn)行分級(jí)、分離以及富集的一項(xiàng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在操作過程中不需要加熱，在常溫下就可以進(jìn)行，整套工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，不涉及化學(xué)反應(yīng)，因此沒有損壞待分離組分的生物活性，也沒有改變食品的質(zhì)量以及味道，特別是對(duì)于生物活性物質(zhì)和熱敏性物質(zhì)很適合用膜分離技術(shù)進(jìn)行分離。膜分離技術(shù)前期投入資金少，但是效率很高，而且還有環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。膜分離技術(shù)可以分為納濾、超濾、電滲析、膜蒸餾、蒸餾、反滲透等幾大類，這幾種方法用途各異，在膜孔徑的選擇上差別也很大。

大部分膜分離過程中組分并不會(huì)發(fā)生任何改變，它可以將溶液中的無機(jī)鹽以及大分子去除掉，對(duì)于沸點(diǎn)比較接近或是共沸物的組分也可以通過膜分離技術(shù)去除，此外，在膜分離的過程中，細(xì)菌和病毒這些微粒也能一并除去，因此它還能起到殺菌和消毒的效果，膜分離過程中也可以除去病毒、細(xì)菌等微粒，所以有著簡(jiǎn)單的消毒殺菌作用。正是因?yàn)槟し蛛x技術(shù)具有很多其他技術(shù)沒有的優(yōu)點(diǎn)，使得它在食品精加工領(lǐng)域的地位越來越無可取代。

2 膜分離技術(shù)在食品精加工中的應(yīng)用

2.1 膜分離技術(shù)在飲料精加工過程的應(yīng)用

對(duì)飲料進(jìn)行澄清處理時(shí)我們經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到膜分離技術(shù)，比如周家春在做蜂蜜型飲料的澄清研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，我們經(jīng)常使用超濾的方法澄清果汁，如果用超濾這一技術(shù)來處理生產(chǎn)的蘋果汁，果汁得率可以高達(dá)97%，而且這項(xiàng)操作簡(jiǎn)單可行，也很省時(shí)，霉菌和細(xì)菌也可以在超濾過程中得到去除，這樣能增加果汁的保質(zhì)期。另外，研究還發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮幾乎會(huì)破壞原果汁中所有的有效物質(zhì)。但是如果用反滲透技術(shù)在10Mpa壓力下加工蘋果汁或柑橘汁時(shí)，將會(huì)大大降低可溶性固形物的損失率，其值低于1%，像維生素和芳香物這種有效物質(zhì)均能保存下來。近些年，國(guó)外很多國(guó)家已經(jīng)將反滲透和超濾技術(shù)廣泛應(yīng)用于番茄汁、蘋果汁、梨汁等各種果汁的濃縮和澄清中，而且取得了良好的收益。Jesus等人運(yùn)用反滲透膜技術(shù)濃縮柑橘汁時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力分別為2、4、6Mpa時(shí)，濃縮液里的可溶性固形物含量可以達(dá)到16%、28%和36%，VC含量也得到了大幅度提升，從原來的29.3mg/100g分別提高至53.9mg/100g、82.7mg/100g、101.1mg/100g，保持了原產(chǎn)品的風(fēng)味。Cassano等人運(yùn)用反滲透、滲透蒸餾和超濾技術(shù)濃縮血橙汁和胡蘿卜汁時(shí)，開始通過超濾技術(shù)去除果汁中的纖維素和果膠等大分子物質(zhì)，其后運(yùn)用反滲透技術(shù)濃縮可溶性固形物的含量，最后在常溫下通過滲透蒸餾的技術(shù)將果汁中可溶性固形物的含量濃縮至62%，大大提高了原汁的品質(zhì)。周仲實(shí)等人運(yùn)用膜分離技術(shù)在做果膠提取試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在1倍控制濃縮下，采用5000分子量的膜，得到的超濾效果是最好的，用電滲析至比電導(dǎo)小于 110 m/Ω·cm時(shí)，得到的成品果膠灰分低于1%，這樣可以大幅度減少生產(chǎn)果膠的成本，而且可以提高成品果膠的質(zhì)量。

2.2 膜分離技術(shù)在酒類精加工過程中的應(yīng)用

酒類加工也離不開膜分離技術(shù)的應(yīng)用，范明霞等人在做膜分離技術(shù)脫醇的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)操作壓力為0.2 Mpa，操作溫度為55℃，膜面流速為4.0 m/s時(shí)，采用30 nm 陶瓷無機(jī)膜進(jìn)行試驗(yàn)，可以獲得原汁原味而且澄清的無醇米酒。

馮玲蕾等人在運(yùn)用反滲透技術(shù)做啤酒過濾的試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，啤酒的酒精度可以降低89.7%，但是總浸出物的濃度并沒有發(fā)生變化，也沒有蒸煮味，這項(xiàng)技術(shù)可以去除啤酒中的乙醇但是保留啤酒中的風(fēng)味物質(zhì)，在酒精度降低到0.5%（V/V）的同時(shí)不會(huì)破壞啤酒的味道。

納濾與反滲透技術(shù)是當(dāng)前最具前景的降低酒精度的工藝生產(chǎn)方式，這種方法在低溫下就可以操作，而且能保留酒的芳香性。Labanda等人將這兩種方法結(jié)合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以降低白酒的酒精度，酒的發(fā)酵過程是十分復(fù)雜的，而且過程中會(huì)有各種各樣的產(chǎn)物出現(xiàn)，如果酒中出現(xiàn)很多引發(fā)排斥的化合物時(shí)，要對(duì)酒中特征香氣成分進(jìn)行滲透處理，在實(shí)驗(yàn)過程中，白酒發(fā)酵液的原酒精度是12%，經(jīng)過納濾和反滲透處理后，酒精體積分?jǐn)?shù)得到降低，而特征香氣成分化合物成功留下來，在數(shù)學(xué)模型的計(jì)算下也驗(yàn)證了這一結(jié)果。

3 膜分離技術(shù)在食品精加工業(yè)中存在的問題

膜分離技術(shù)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于食品精加工業(yè)，相較于傳統(tǒng)方法它有很多優(yōu)勢(shì)，比如它可以保留原品的品質(zhì)，減少成本與能耗，在節(jié)省時(shí)間的同時(shí)還能大大提高效率，將很多工業(yè)過程簡(jiǎn)單化，是一項(xiàng)環(huán)保的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)也在不斷地促進(jìn)食品加工業(yè)的快速發(fā)展。

雖然膜分離技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，不過它依然還有一些問題尚未解決，這也影響了它在食品加工業(yè)中的應(yīng)用。第一，在食品精加工過程中會(huì)有膜污染的情況出現(xiàn)，但是目前還沒有解決和避免這一污染的技術(shù)和方法；第二，濃度極差會(huì)影響分離的效果，如何降低影響現(xiàn)在還沒有一個(gè)好的方法；第三，很多膜的使用壽命不長(zhǎng)，這就要求我們要繼續(xù)研發(fā)高分子膜材料，而且有的膜的價(jià)格太高，這就加大了研究投入成本。這些問題都制約著膜技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，所以，膜分離技術(shù)在給人類帶來很多便利的同時(shí)也會(huì)引發(fā)一些問題，我們只有把這些問題解決好才可以讓膜分離技術(shù)更廣泛地應(yīng)用于食品加工業(yè)中。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，膜分離技術(shù)在食品精加工業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于果膠提純濃縮、果汁澄清、酒類加工、營(yíng)養(yǎng)保健口服液加工等等。它有傳統(tǒng)分離技術(shù)所不能替代的優(yōu)點(diǎn)，比如高效節(jié)能等，但同時(shí)也存在一些問題還需解決，所以我們要更加深入地發(fā)掘和研究膜分離技術(shù)，解決膜分離技術(shù)在應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的問題，讓它給人們創(chuàng)造更多的效益。

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作者簡(jiǎn)介：王瑞豐（1995-），男，安徽合肥人，專業(yè)： 應(yīng)用化學(xué)。