陶瓷膜在食品工业中的应用

赵 翠, 郭 羽, 李 萍

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺113001）

陶瓷膜技术是无机陶瓷膜技术的一种，2012年我国发布的《高性能膜材料科技发展“十二五”专项规划》中提出的目标包括：5～8种关键膜材料实现国产化，性能达到国际先进水平；建成膜生产线3～6条；产业增长率30%，形成千亿产业；形成10家上市公司等。目前国内外学者对陶瓷膜在除杂澄清方面做出大量的实验研究，本文主要对陶瓷膜技术在酱油、果酒、味精等发面做出说明，并且对以后的发展提出了相关意见与建议。

1 陶瓷膜概述

陶瓷膜也称CT膜，是一种应用较为广泛的无机膜。具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长等优势。目前成功应用于食品、饮料、植（药）物深加工、生物医药、发酵、精细化工等众多领域，并且在分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等工艺过程中发挥着巨大的作用。

2 陶瓷膜在食品工业中的应用现状

2.1 陶瓷膜在酱油生产中的应用

陶瓷膜分离技术可以把酱油生产过程中产生的沉淀以及浑浊物质和细菌等物质分离出来，进而达到提纯酱油的目的，此技术广泛应用于酱油提纯中，具有非常可观的开发前景[1]。尹谷余[2]等人将预处理后的酱油原油（料液）引入到陶瓷膜超滤处理装置的循环箱对酱油进行超滤处理。并对处理后的无机陶瓷膜清洗再生。实验结果表明经过超滤的酱油,其全氮、氨基酸态氮、无盐固形物、还原糖、色素等的保持率在 98%以上,体态清澈,透光率因色素不同最高能达到70%左右,其菌落总数<100个/mL。冯杰[3]等人选取膜孔径为200、450、800 nm的三种陶瓷膜在30 ℃、0.20 MPa、膜面流速为0.6 m/s的条件下进行对比实验，最终得出结论：温度在30℃(为了实验具有可比性,固定为 30 ℃)、操作压力 0.20 MPa、膜面流速0.6 m/s。过滤后的酱油感官、理化和卫生均符合国家酿造酱油标准, 避光放置18月以上无返浑现象。目前陶瓷膜除杂灭菌技术在酱油工艺领域的应用中取得了明显的研究成果,并在广东某食品有限公司的酱油工艺中得到应用推广,处理能力显著,近五年来的运行状况正常,为厂家提供高档次产品,拓展市场前景广阔,并且该厂于2007-2008年多次扩产。

2.2 陶瓷膜在果汁生产中的应用

应用陶瓷膜技术可以把果汁生产中产生的大量细菌[4]用较为绿色、科学的方法解决。张敬[5]等人通过对哈密瓜生产过程中产生的细菌问题进行了研究，实验选用最佳的工艺参数：膜孔径0.2 μm，操作压力0.2 MPa，进料温度25 ℃的条件下，在此条件下处理的哈密瓜汁透光度可达 98.8%，浊度为2.61NTU，菌落总数为 13CFU·mL-1，其中大肠菌群、霉菌、酵母菌均未检出。李军[6]等用膜孔径为100 nm的陶瓷膜对用果胶酶酶解后的鲜榨果汁进行细菌的测定，在跨膜压力为0.85×105Pa,温度为50 ℃,膜面流速为 5 m/s；以 0.5%次氯酸钠和 4%NaOH溶液作为清洗剂，与传统的加热方法相比，结果实验表明，在相同的时间内，经过两种方法相比，通过陶瓷膜处理的果汁中细菌的数量明显减少的更多，而且果汁样品的透光率、色值、浊度、粘度、可溶性固形物、总酸、pH值、果胶和淀粉等果汁质量的重要指标进行测定后皆表明陶瓷膜效果更好，而且在储藏期间果汁中没有微生物检出。张和禹[7]等在膜孔径为0.5 μm、压力为0.15 MPa、相同的温度和时间下对陶瓷膜方法与传统的巴氏方法相比，并对桑葚汁的澄清度、除菌效果以及主要理化指标进行测定,并作感官评价。最后实验表明经过陶瓷膜处理的桑葚汁在澄清度、细菌总数上明显优于传统的方法。陈晨[8]等人采用0.1 μm 的陶瓷膜流速为80 mL/min有机膜操作压力为20 kg条件下生产的白刺果汁与传统方式下生产的白刺果汁相比较，结果表明,采用陶瓷膜的白刺汁中其多酚含量与澄清度都比传统的方法效果明显，而且口感也纯正。总体来说，陶瓷膜技术在果汁生产中具有很大作用，与传统方法相比，操作过程简单、环保，而且效果明显，果汁的浊度以及细菌总数明显减少，但是对陶瓷膜的应用还不是很广泛，采用不恰当的陶瓷膜会造成膜污染。

2.3 陶瓷膜技术在酒类生产中的应用

应用陶瓷膜技术可以有效的解决在酒类生产中存在的浑浊度及废水的问题，陶瓷膜技术在这些方面都有所作用。单成俊[9]等通过陶瓷膜技术对黑莓果酒进行过滤澄清，采用不同膜孔半径的陶瓷膜观察过滤澄清效果以及果酒品质变化情况，实验结果表明，使用孔半径为50 nm的陶瓷膜对黑莓酒中的大分子蛋白质、以及可溶性固形物有阻挡的作用，过滤后的果酒清澈见底，透光率以及色度都有所增加。傅金祥[10]等人选取某啤酒厂的成品包装车间洗瓶机碱液槽进行研究，经过絮凝沉淀预处理，使用ZrO2/ TiO2/ Al2O3等多种复合材料制备的复合陶瓷膜，0.20%硝酸+0.55%次氯酸钠+0.15%三聚磷酸钠复合清洗再生陶瓷膜，废碱液中主要污染物质为颗粒性杂质、铝系络合碱性溶胶和可溶性COD膜通量恢复率在85%以上。陶瓷膜连续运行两个月，清洗再生效果稳定，具有工程实用价值。刘丽丽[11]等针对山茱萸果酒制作过程中产生的沉淀和细菌问题进行研究，采用陶瓷膜技术对经葡萄酒高活性干酵母发酵生产山茱萸保健果酒进行澄清和灭菌，实验结果表明，经过采用孔径为0.2 μm的陶瓷膜处理的山茱萸果酒，其酒中的酒渣成分被明显的去除掉，使酒液变得澄清，有效地去除了酒中的有害物质，而且保留了酒的香气成分，使口感也非常的香醇。李梅生[12]等人针对黄酒为对象进行研究，采用陶瓷膜，对采用膜处理的黄酒与传统的方法制作的黄酒技术相对比，同时也对膜孔径、膜材质、过程参数处理效果的影响进行系统研究，结果表明，经过陶瓷膜技术处理的生黄酒在非生物稳定性和感官上明显优于传统的方法，而且在黄酒的细菌除杂及稳定性上也比传统的方法优越。总的看来陶瓷膜技术在酒的制作和后期的处理中都有着很大的作用，而且使用也较为方便和环保，有着很大的开发前景，但是同时使用过程中也存在着膜污染事件，需要谨慎的使用。

2.4 陶瓷膜在食醋中的应用

陶瓷膜技术在在食醋的除菌以及膨胀的方面都发挥着巨大的作用，可提高食醋的澄清度以及口感。安凤平[13]等通过对荔枝果醋进行研究，原料为来自福州的荔枝，食品级的浓度为15%的酸性硅溶胶，以及食品级的 NaOH，对荔枝进行果醋发酵，然后用陶瓷膜对发酵的果醋进行除菌，结果表明经过陶瓷膜处理的荔枝果醋其中的沉淀都得到去除，果醋的透光率也明显提高，口感也得到增强。马净丽[14]等人以食醋胀桶为研究对象，对食醋进行陶瓷膜处理，结果表明，与其他方法相比，经过陶瓷膜处理的食醋，其胀桶和细菌问题得到明显的解决，改善了食醋的感官、品质以及口感问题，同时也极大的解决了食醋因为胀桶而产生的浪费的问题。总的看来，陶瓷膜技术在食醋生产中有着重要的应用，可以有效的解决食醋的除菌[15]、胀桶问题，有着重要的应用，但是陶瓷膜在食醋中的应用还有着许多的问题需要解决，陶瓷膜还没有广泛的应用于食醋的生产中。

2.5 陶瓷膜在味精和茶饮料上的应用

陶瓷膜技术在味精生产上有着广泛的应用，尤其在味精的除菌和体高纯度方面效果明显。任洪艳[16]等以 pH等于 3左右的上清母液为研究对象进行研究，其母液中含有丰富的可利用成分，经过无机陶瓷膜技术处理后，观察其各项的指标。结果表明，经过陶瓷膜技术处理的电母液其细菌数量明显减少，而且母液中的味精纯度也得到明显提高，对废物的利用率也得到提高。覃国勉[17]等人以糖蜜味精精致母液为研究对象，讨论陶瓷膜技术对其影响，结果表明，经过陶瓷膜技术处理的糖蜜味精在去菌除杂的效果上有明显的作用，而且有利于收率的提高，以及纯度的增强，具有长远的投资的希望。胡善国[18]等人以速溶型茶饮料为对象，讨论陶瓷膜技术对其生产的影响，结果表明，茶饮料中的碎末茶和悬浮杂质以及纯度和透光率经过陶瓷膜技术的处理后都有所解决，而且还具有一定的除菌作用，与传统的方法相比，陶瓷膜技术具有很大的优势。总的来说，陶瓷膜技术在味精和茶饮料的生产中具有很大的作用，具有较为广阔的前景。但是，在技术上还需要一定的探索和开发，才能使陶瓷膜技术得到更加的利用。

3 结 论

陶瓷膜处理技术在食品工业中的应用是陶瓷膜应用的重要课题。本文主要对陶瓷膜技术在食品工业中的应用进行了综述，笔者建议以后围绕陶瓷膜处理技术在陶瓷膜的除杂和灭菌的方向上加大力度进行研究。同时陶瓷膜技术在治理膜污染上也有较大的作用，所以针对陶瓷膜技术应该进行更加具体的研究与开发，因为目前该技术还是大部分处在试验阶段，并没有实现大规模的应用，所以还需在陶瓷膜技术上有更加具体的创新，但是该技术有非常广阔的前景，是一个具有非常潜力的项目。

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