污水處理設備 污泥處理設備 水處理過濾器 軟化水設備/除鹽設備 純凈水設備 消毒設備|加藥設備 供水/儲水/集水/排水/輔助 水處理膜 過濾器濾芯 水處理濾料 水處理劑 水處理填料 其它水處理設備
咔塞爾環境科技（杭州）有限公司
<label id="44rdz"></label>
咔塞爾環境科技（杭州）有限公司
閱讀：2080發布時間：2014-12-29
膜技術在食品工業中的應用
膜技術是一項新興的分離技術，為食品工業的發展發揮了重要的作用。在果蔬汁、乳制品、糧油加工和釀造工業、制糖工業中得到了廣泛應用，并產生了巨大的經濟效應和社會效應。
一、 膜技術的簡介
膜技術是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、提純和富集的方法。膜分離是一種分子級分離,主要的膜系統按膜孔的緊密程度由密到疏分為:反滲透(ＲＯ),納米過濾(ＮＦ),超濾(ＵＦ),微濾(ＭＦ)。膜分離技術zui突出的特點是節能,它可在常溫下實現對各組分的分離、提純、濃縮,因此尤其適合在食品加工業中應用。
膜分離的目的有：濃縮（除去溶劑）、純化（除去雜質）、分離（將混合物分成兩種或多種產物）、促進反應（將反應物連續取出，促進反應速率）。
食品工業發展現狀
食品工業隨著人類文明的發展而不斷更新,在工業化日新月異的今天,食品工業亟待現代化。雖然近幾年來我國*和地方政府都十分重視食品工業,制定了一系列支持食品工業發展的政策,增加了資金投入,擴大了農業生產,提高了人民消費水平,使食品工業初步形成門類比較齊全、技術不斷進步、產品日益豐富、運銷網絡較為暢通的生產經營體系,成為國民經濟中具有重大戰略地位的*大產業。
但就目前狀況來看,食品工業與國民經濟增長的要求,與人民生活文化水平提高的要求,與我國加入ＷＴＯ的要求還有很大差距,食品行業的總體特點是商機巨大而水平低下,全行業正在經歷由長期短缺向總量過剩的巨大轉折。
我國食品行業分工不夠明確。經貿委、*、*、輕工和內貿等部門都直接或間接地進入了食品這一行業,造成重復投資較多,歸口不清楚,國家沒有形成一個全國性的跨行業的*協調機構統領全局。
食品工業化程度低。我國食品工業總值與農業總產值之比只有0.3～0 4∶1,而發達國家是2～3∶1,我國中國臺灣省也達到1 3∶1。可見,我國食品工業發展空間很大。另外,我國現有食品資源工業化程度低,目前我國城鎮居民飲食消費中工業化食品只占1/3,而美國高達90%,西歐也達85%。西方國家由于工業化程度高,食品工業的增加值一般可達農產品原料價格的3倍,而我國只有1 6倍。
食品企業的發展不夠平衡。食品工業的經濟形勢不容樂觀,我國短缺經濟時代已經結束,買方市場基本形成,全面競爭的時代開始了。現在,決定企業存亡的根本問題是市場競爭能力的高低。在我國,食品企業兩極分化嚴重,缺少競爭力強和度高的產品,食品企業大部分屬中小型,管理水平參差不齊,產品質量難以保證。尤其是通常靠大量人力、財力和物力的投入,而不是依靠科技進步來提高生產力,因而產品趨于同一化,造成銷售不暢效益低下。
食品工業技術含量不高,可持續發展后勁不足。我國食品加工業基本停留在粗加工水
平上,缺少精加工產品,基本技術含量和附加值偏低,食品行業總體上仍屬于傳統工業。即便某些已形成集團優勢的企業,其產品的技術含量也不高,技術開發的后勁不足。食品加工業正處于以農產品粗加工和勞動密集型為主轉向深加工和資金技術密集型的轉型過程。但是,傳統加工型對經濟增長的阻礙越來越大。
食品*產業化的通暢流程尚未形成。據有關報道,農業技術成果在農業產業化的轉化率已達40%～80%,遠遠高于包括食品在內的其他行業。然而作為農業后續產業的食品加工業依然以小作坊生產方式為主,長期徘徊在低水平的漩渦之中,食品工業的原材料大部分源自于農林產品,使得食品加工“源頭"與農業脫節。
膜技術的發展
早在1748年，法國學者Abble Nollet發現水能自然地擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內，揭示了膜分離現象[1]。1865年Fick合成了硝基纖維膜，1927年Sartorius公司生產出商業膜，1960年制備醋酸纖維膜取得了重大突破，使膜技術進入工業化階段[2]。我國的膜技術是1958年對離子交換膜的研究開始的，1963年開始反滲透的探索，70年代進入了電滲析、反滲透、超濾、微濾用膜及膜組件的相繼開發，80年代推廣應用，以后UF、RO應用較廣，近年來NF、OD呈現了突出的技術優勢[3]，NF已廣泛應用于生物、化工、食品和醫藥等領域[4]。對于天然產物的分離，膜分離技術將是21世紀zui有發展前途的新技術之一[5]。
二、 膜技術的原理及分類
1.微濾（Micro Filtration，MF)
微濾以靜壓差為推動力，利用膜的“篩分"作用進行分離的膜技術。微濾膜具有比較整齊、均勻的多孔結構，在靜壓差的作用下，小于膜孔的粒子通過濾膜，比膜孔大的粒子則被阻攔在濾膜表面，從而實現不同組分的分離。微濾膜是均勻的多孔薄膜，厚度在90～150μm左右，過濾粒徑0.025～10μm之間，操作壓力在0.01～0.2MPa之間。
其分離原理有以下幾種：（1）機械截留作用：膜截留了比它孔徑大或相當的粒子；（2）物理作用：吸附和電性能；（3）架橋作用：微粒因為架橋作用被截留；（4）膜的內部截留作用：微粒截留在膜的內部。
在食品工業中，MF廣泛代替離心用于分離，代替熱處理用于殺菌。主要是除去懸浮固體顆粒、脂肪、大分子蛋白質[6]。
2.超濾（Ultra Filtration，UF）
超濾在一定壓力下，含有小分子物質兩類溶質的溶液流過被支撐的膜表面時，溶劑和小分子溶質透過膜，大分子被截留作為濃縮液被回收。超濾膜的過濾粒徑為5～10nm之間，操作壓力在0.1～0.25MPa之間。
3.反滲透（Reverse Osmosis，RO）
反滲透，又稱高濾，是滲透的逆過程，通過在待分離液一側加上比滲透壓高的壓力，使原溶液中的溶劑壓到半透膜的另一邊。反滲透膜的過濾粒徑為0.2～1.0nm之間，操作壓力在1～10MPa之間。
其分離原理有以下幾種：（1）毛細管流機理：針對醋酸纖維素膜提出，水進入醋酸纖維素膜的非結晶部分后，由于和羧基的氧原子發生氫鍵作用而構成結合水，孔徑越小，結合越牢。結合水把孔占滿，不與醋酸纖維素膜氫鍵結合的溶質就不能擴散通過，能與膜結合的離子和分子就通過了膜；（2）溶解?螄 擴散模型：把半透膜看作*致密的中性界面，水和溶質被吸附到膜表面，然后在膜中擴散通過；（3）孔隙開閉原理：聚合物在壓力下，改變無序的布朗運動，產生振動，使聚合物鏈之間的距離減小，使離子難以通過，從而與水分離。
4.納濾（Nanofiltration，NF）
納濾是在反滲透基礎上發展的膜分離技術。納濾膜的截留粒徑為0.1～1nm，操作壓力0.5～1MPa，截留分子量為200～1000，所以對水中的分子量為數百的有機小分子成分具有分離性能，能濃縮二價鹽、細菌、蛋白質等大于1000道爾頓的物質，它*了反滲透和超濾之間的空白[1]。
5.透析（Dialysis，D）
透析，在濃度差的推動下，借助膜的擴散，分離不同的溶質。
6. 電滲析（Electro Dialysis，ED）
電透析，在直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的透過性，把電解質從溶液中分離出來，實現溶液的淡化、濃縮和純化。
膜分離技術的特點[6~8]
三、 膜分離與傳統的分離技術(蒸餾、吸收、萃取、深冷分離等)相比，具有以下特點:
（1）膜分離過程不發生相變化，是一種節能技術；
（2）膜分離在常溫和一定壓力下進行，特別適合熱敏性物質，如酶、果汁的分離濃縮、精制等；
（3）膜分離是一個的分離過程，其適用范圍極廣，從微粒級到微生物菌體，甚至離子級等；
（4）膜分離設備本身沒有運動部件，很少需要維護，可靠度很高，操作簡單，降低操作費用；
（5）膜分離具有良好的化學和溫度適應性，提高了廢物的利用率；
（6）膜分離的壓力降較低，膜的使用壽命較長。
四、 膜技術在食品加工中的應用
隨著社會的進步，天然、安全、營養的食品得到了人們的認可和歡迎。現代膜分離技術因為其加工溫度不高、無毒、無害、無殘留、無污染、分離效率高等特點，在食品加工中得到了廣泛的應用。管狀、中空或螺旋膜在食品工業有不同的應用，如：產品加工、分級、濃縮以及廢水處理。
1. 膜技術在果蔬汁加工中應用
我國果蔬業的深加工每年都能帶來巨大的財政收入，但由于加工技術和產業化滯后，每年約有三成果蔬因缺乏貯藏及加工手段而腐爛。果蔬汁濃縮是一種很好的果蔬貯藏方法。目前膜分離技術應用于果蔬汁的澄清濃縮、澄清過濾和無菌化。
2. 膜技術在釀造工業中應用
國內許多廠家采用膜分離技術進行醬油、醋的除菌、除濁，解決低度白酒、保健酒的沉淀以及生啤酒的除酵母。如：微濾和超濾應用于白酒的分級、穩定、殺菌以及品質的提高[19]。
醬油釀造
利用超濾進行醬油的澄清除菌，可以獲得高澄清度醬油。利用超濾膜的選擇性，醬油中的氨基酸、鹽、有機酸等小分子風味物質透過膜，其他大分子物質如微生物菌體、蛋白質、雜質顆粒等則被截留，從而獲得澄清透明的醬油[5]。
啤酒釀造
啤酒經反滲透濃縮，由于膜對酒精的截留能力差，一定量的透過液一起被分離出來，然后用不含酒精的溶液（如無菌水）稀釋濃縮液，降低酒精度，使酒精度達到0.5%（V/V）以下的無醇標準。揮發性風味物質基本無差別，非揮發性風味物質總損失率在10%以內[5，20]。范廣璞等選擇0.5μm孔徑的陶瓷膜對生啤酒進行微過濾，對蛋白質和色素的截留率均很低，啤酒中的微生物數量亦符合要求，能達到除菌的目的，理化指標較為理想，尤其是雙乙酰含量的降低，使得生啤酒的口味更能滿足大眾的要求[21]。
低度白酒的澄清
白酒中常含有棕櫚酸乙酯、油有酸乙酯、*乙酯等物質，溶于酒精不溶于水，當酒度和溫度降低時，這些物質溶解度降低而使白酒混濁，影響產品質量，這些混濁物粒徑小，比重輕，用常規法不佳，但用超濾法分離就可保證白酒質量[5]。
膜技術在紅酒中的應用
Gergely[19]等研究了微濾和超濾對紅酒品質的影響。膜過濾降低了紅酒的顏色，但同時使其綜合品質得到了提高，尤其是分級、穩定、殺菌時不影響其感官品質。
膜技術在制糖工業中應用
膜技術在制糖工業的應用
我國是世界上主要的甜菜生產國之一。目前仍采用傳統的雙碳酸法制糖工藝（利用石灰和二氧化碳作清潔劑），兩次加灰和飽沖的方法清除糖汁中的非糖分。而采用膜分離可直接分離滲出汁或清汁。膜分離時的膜上的滯留物中含有營養成分，可同廢渣一起作蛋白飼料。
甘蔗廠使用膜分離法取代亞硫酸法/磷酸法和過濾系統，煉糖廠使用膜分離法取代碳酸法和磷酸法。膜分離法由于不加石灰和硅藻土等澄清劑和助濾劑，無濾泥排放。
3. 膜技術在糖汁濃縮中的應用
糖汁或糖液的濃縮是膜技術在制糖工業的一個重要應用。反滲透技術部分濃縮甜菜稀汁，可使稀汁在無相變的情況下去除30%的水分。反滲透膜具有較高流速，能抗污染，對還原糖、低分子離子的透過率高，而對蔗糖的截留率高[1]。
4. 膜技術在糖液純化中的應用
江蘇微生物研究所和山東保齡寶公司報道，納濾應用于低聚果糖，一次純化達到80%，二次純化可達95%以上，收率比傳統工藝高5%～8%，并可回收果糖和葡萄糖，得到75%的果葡糖漿，每生產1t產品可回收0.8t糖漿[1]。
5. 膜技術在其他食品工業中應用
綠茶中茶多酚抗癌，益健康，然而多酚類物質和水溶蛋白質等絡合物形成絮狀沉淀。超濾膜可調節茶飲料中茶多酚和固形物含量，改善其凝絮，沉淀現象[5]。尹軍峰[22]等人采用平板超濾膜系統對綠茶飲料進行膜分離。通過膜分離處理的茶飲料和茶葉功能性成分提取物均對兒茶素有較高保留。利用膜分離技術超濾茶汁制得的茶葉抗氧化劑產品，具有較高的抗氧化活性，可比傳統工藝制品提高49%[23]。
大米飲料是國內飲料開發的新產品，采用富含淀粉質的大米為原料，經水解液化后制備而成，貨架期內極易發生沉淀分離現象。采用無機膜分離技術處理大米飲料，可除去飲料中微米級顆粒[24]。納濾還可用來濃縮玉米糖漿，納濾膜使水通過，而截留了糖分[6]。
蛋液濃縮是膜技術的領域之一，因為卵蛋白55℃即發生變性，傳統蒸發濃縮受到限制。丹麥DDS公司較早在蛋粉生產中應用了膜技術，其中用反滲透將雞蛋清從12%濃縮到20%;用超濾將全蛋液從24%濃縮到42%[25]。國外有報道用UF/RO膜來分離蛋白和全蛋[8]。
膜技術還應用于純凈水的生產中。Pall公司2004年在歐洲市場推出了AQL3過濾水，可以清除軍團桿菌，效果達一個月之久，應用的是0.2μm的膜來去除軍團桿菌[26]。
軟包裝在食品工業中的應用
軟包裝具有輕、便、強、美幾個顯著特點。所謂輕，即包裝的自身重量輕；便，即使用方便；強，即不易破碎，能承受擠壓；美，即款式多樣，印刷圖案美，可增加商品美感。
食品軟包裝材料介紹
新型軟包裝材料的首要功能是保證食品的質量。因此，阻隔水蒸氣和氧氣、冬季不起氣泡、不易斷裂、耐高溫（殺菌）、使用時耐攪動、適合微波加熱、經濟實用又有利于銷售等功能特性均非常重要。
1. 高阻隔性薄膜——Notran薄膜
Notran薄膜是用氣體阻隔性很強的Nylon或EVOH(高阻隔性)與熱封性、水分阻隔性很強的聚烯烴樹脂共擠而成的一種多層結構的薄膜。Notran薄膜可阻斷氧氣、香味、溶劑等，使用目的主要是提高內容物的儲存性，主要用于包裝肉類加工產品(如：火腿、香腸、蛤肉薄片)、鮮肉、干酪、沙拉醬、醬類食品、腌菜、農產品及海產品等。
阻隔氣體薄膜的主要功能是：
（1） 防止氧氣等氣體進入包裝內，避免引起包裝內微生物繁殖；
(2) 防止由于氧氣透過而引起的包裝內容物氧化；
(3) 防止香味、溶劑等逸出；
(4) 用做氣體(氮、二氧化碳、氧氣)替換包裝、真空包裝，防止包裝內氣體泄漏或外部氣體進入包裝內。
2. 蒸鍍PET膜
氧化硅蒸鍍PET膜具有安全阻隔性，但在加工、使用過程或流通過程中，一旦受到張力、熱振動和彎曲等外力的作用，蒸鍍層便會受損，使阻隔能力大幅度降低。目前，研究人員正在研究開發具有穩定性能的蒸鍍膜，試圖改變這種情況。
3. 易包龍尼龍腸衣
現在市場上銷售的香腸普遍采用了新一代尼龍腸衣—易包龍尼龍腸衣。這是一種新型的5層無縫雙向拉伸收縮尼龍腸衣，zui初是為滿足澳大利亞市場需求而特別設計的。易包龍腸衣具有以下特點。
(1) 防滲透——蒸煮過程中可保持肉制品的香味，zui大程度地保持肉制品的特色風味。
(2) 高阻隔性——可以延長肉制品的貨架期，在蒸煮過程中還可以減少重量損失。
(3) 高強度——耐浸泡，灌裝時不易發生破裂。
(4) 良好的肉粘性——避免肉制品與腸衣之間出現空隙而導致肉制品腐爛。
(5) 收縮性好——收縮率為5％～20％，并具有熱穩定性，不必進行后期收縮（不必浸入溫水池中去褶皺）。腸衣經蒸煮再冷卻后不會出現褶皺。
(6) 耐高溫——香腸的蒸煮消毒溫度可達120℃。
(7) 耐低溫——冷藏溫度可低至2℃。
(8) 可控制——腸衣直徑只有±1mm的誤差。
(9) 易剝離——腸衣很容易從肉制品上剝離。
(10) 化學穩定性好——對油、脂肪、潤滑脂、肉酸、溶劑都有很好的抵抗性。
4. PVDC腸衣膜
PVDC是一種具有良好的阻氣、阻濕、耐油、耐化學藥品性能的高阻隔性材料。由于均聚PVDC同增塑劑、穩定劑的相容性很差，而且是一種熱敏性塑料，所以很難用熔融加工的方法使之成型。市售的PVDC樹脂均是用氯乙烯或丙烯酸單體改性后的PVDC共聚物。盡管通過共聚改性提高了PVDC同增塑劑、穩定劑的相容性，但作為高阻隔性材料使用時，增塑劑和穩定劑等助劑的添加量還是受到嚴格限制（助劑的加入會顯著降低其阻隔性），因而其加工過程的溫度控制相當嚴格。為此，國內加工PVDC的設備均是進口設備，所用的PVDC粒子也依靠進口。我國目前已經從美國、日本等國引進了近20條生產PVDC腸衣膜生產線，如：天津第二塑料廠、邢臺塑料廠，還有邯鄲、洛陽等地的一些企業。
PVDC腸衣膜光滑、平整，厚度一般為15～20μm，透明性好，但由于目前一般均添加了紅色顏料，因此只能進行表面印刷。為了使PVDC腸衣膜的印刷墨層有良好的附著牢度和耐高溫蒸煮性，必須使用PVDC油墨，軟塑包裝印刷中使用的表印油墨和復合里印油墨是不能滿足PVDC腸衣膜的印刷要求的。
膜分離技術在食品加工領域中的應用日益廣泛，利用膜技術生產食品有其明顯的優勢，但也有很多需要改進的地方。
膜通量降低及控制
膜通量降低
（1）濃差極化：膜表面局部溶質濃度增加引起邊界層流體阻力增加（或局部滲透壓增加），導致傳質推動力下降而引起通量下降。
（2）膜孔堵塞與阻塞：被分離溶質與膜相互作用在膜表面或膜內產生吸附或沉積，膜孔道阻塞使膜通量降低。
（3）凝膠層的出現及固化：在低流速濃度下，濃差極化使膜面達到或超過溶質飽和溶解度時，有凝膠層出現，導致膜的透過量不依賴于所加壓力，引起膜通量下降。
提高膜通量的措施
（1）適當降低進料濃度，即稀釋料液（但會增加濃縮費用）。
（2）提高操作溫度，使液體粘度降低，擴散系數增大，傳質系數增大，從而使濾液通量增加。
（3）提高湍流程度，使邊界層厚度減薄，使擴散系數增大，提高通量。
膜污染及控制
膜表面吸附溶質（尤其大分子）形成膜污染，膜的孔道被大分子溶質堵塞引起膜過濾阻力增加，溶質在孔內壁吸附，膜面形成凝膠層增加傳質阻力。
膜污染有兩種情況。一種是附著層，由料液（原水）中懸浮物堆積于膜面（濾餅）、由溶解性有機物濃縮后黏附于膜面（凝膠層）、由溶解性無機物生成的水垢沉積于膜面（水垢面）以及由膠體或微生物等吸附于膜面（吸附層）所構成；一種是堵塞，由料液中溶質等濃縮、結晶或沉淀使膜孔產生堵塞。
膜污染引起膜的滲透通量下降，國內外許多專家從理論上分析，結合實際過程，采用多種措施對其進行控制。
原料液預處理
（1）厚料液預處理，在原料液過濾前加入一種或幾種物質，使原料的性質或溶質的性質發生變化，進行預絮凝、預過濾或改變溶液的pH等，脫除一些與膜相互作用的物質。（2）油水分離中，原料液中加入絮凝劑預處理，膜通量及其截留效果。此時微濾的效果比超濾的好。（3）高粘度溶液過濾時，加入適當的試劑使溶液的粘度下降。
改善膜面流體力學條件
如提高超濾器的進水流速以增大膜面水流速度；采用湍流促進器和合理的流道結構，使被截留的溶質及時地被水帶走。
其他
定時和不定時沖洗，減少設備的死角和死空間；提高料液溫度（加速分子擴散，增大濾速）；消毒劑的使用（防微生物、細菌等污染）；膜的清洗和保管。
環保在線 設計制作，未經允許翻錄必究 .? ? ?
請輸入賬號
請輸入密碼
請輸驗證碼
請輸入你感興趣的產品
請簡單描述您的需求
請選擇省份