膜分离技术在食品发酵工业中的应用分析

石小飞

广东利诚检测技术有限公司

摘要：食品发酵工业是关系国计民生的重要部分。发酵或者生物工程是一种过程手段，许多食品、药品等也都是通过微生物发酵途径来生产的，比如味精、柠檬酸、酶制剂、酱油、醋等。本文对膜分离技术在食品发酵工业中的应用进行了分析，旨在使读者了解膜分离技术在食品发酵工业中的应用。

关键词：食品发酵工业；膜分离技术；应用

传统的食品加工技术及装备已经逐步被食品加工高新技术及装备取代，大大提升了食品加工业的科技水平和装备水平，提高了食品资源的利用效率、减少了废弃物的总量和污染物的排放总量。特别是以乳制品加工、天然产物提取物加工、粮食油脂深加工、饮料工业为代表的大宗食品加工业，膜分离技术的逐步应用，丰富了加工手段、提升了加工品品质、降低了能耗、减少了排放，为食品工业带来了技术上的一次革命。

一、膜分离技术概述

膜技术是一种有效分离技术，它可以将双组份或者是多组份的溶质和溶剂进行有效分离，在实际工作过程中的动力是外界能量位差，使用的材料是天然或者是人工合成的高分子薄膜。膜分离技术以对溶质和溶剂的初步分离作为基础，再一次实现分级提纯，使相关的溶质或者是溶剂达到富集。膜分离技术的分离介质是选择性透过膜，分离过程中在膜的两侧会产生一定的推动力，选择性透过膜会将原料进行分离，从而实现分离提纯。膜分离技术具备以下五个特点：第一分离过程选择性比较强，分离过程高效；第二在分离过程中不会发生任何相变化，低耗能，鉴于此膜分离技术又称省能技术；第三膜分离过程中不需要加热，更不会发生相应的化学反应；第四膜分离技术的应用范围较广，在有机物、无机物以及溶液等物质上都能够使用；第五使用膜分离技术成本较低，操作也很简单。

膜分离技术中的膜是可以以固态形式存在，也可以以液态形式存在的薄薄的一层物质。膜分离技术中的膜材料在结构和组成上具有特殊性，这一特性使得这种膜材料微孔结构具有规律性，或者说成是具有电性，或者说成是具有独特的物理和化学活性，因此可以将液相或者是气相混合物中的一些物质进行有选择行的分离。我们在日常生活中经常听到的天然膜，动物膜以及海带在海水中的富集典作用等等都是膜分离技术中的选择性分离功能所产生的作用。因此，这种膜材料我们也可以成为是功能性分离膜。

膜分离技术是借助于一定孔径的各种高分子膜，将形状不同、大小不同、性质不同的物质颗粒或分子分离的技术。简而言之，膜分离就是一种使用半透膜的分离方法。用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法，统称为膜分离法。

常用的膜分离技术，主要有微孔过滤、电渗析、反渗透、超滤等。由于膜分离技术是一种在常温下无相变的高效、节能、无污染的分离、提纯、浓缩技术，所以这些特性适合于保健功能性食品的加工。膜分离技术在保健食品产业中应用日益广泛。

二、膜分离技术在食品工业中的应用

21世纪以来，由于我国食品工业飞速发展，国家也在大力提倡可持续发展战略，全社会共同建立环境友好型社会。膜分离技术的优点是耗能低、没有任何污染，而且在防治杂菌污染和热敏性物质失活方面发挥着重要作用，鉴于膜分离技术的这些优点，使得其在食品加工行业被广泛应用，其市场前景一片看好。

1、膜分离技术在饮料工业中的应用

果蔬汁加工的传统工艺，不仅使果蔬的风味和营养受到损害，而且能耗高，生产成本也较高。但是膜分离技术中超滤以及反渗透技术取代了果蔬汁传统加工工艺，使得加工的果蔬汁保持风味以及营养价值的愿望得以实现。

2、膜分离技术在浓缩果汁中的应用

反渗透技术在果汁浓缩中被广泛使用，目前在苹果、梨、柑橘、菠萝等一些水果汁的加工中被成功运用。浓缩作为果汁加工中的重要工序，其加工工艺对浓缩的果汁质量有直接影响。传统果汁浓缩加工工艺使用的是蒸发技术，但是果蔬的营养物质以及热敏性物质很容易受到蒸发技术中高温的影响。膜分离技术中反渗透技术的使用就使这些问题迎刃而解。反渗透技术在果汁浓缩过程中能够将一些分子质量小于500的低分子有机物或者有机物水溶液进行分离，浓缩过程中的压力在0.1-10MPa之间，比较容易控制。

3、膜分离技术在饮料业中的水处理中的应用

膜分离技术能够将水中的杂质进行有效分离，提高水的质量，水质量的好坏决定饮料质量好坏，因为水是饮料的主要成分。膜分离技术保证饮料水的质量就是保证饮料的质量。

三、膜分离技术在食品发酵中的应用

1、调味产品

酱油、味精、醋等发酵调味产品在我国的消费量很大，膜分离技术由于在处理液态物料的脱盐、浓缩和除菌方面具有突出的优点，因此在上述调味产品的规模化生产中迅速得到应用。特别是近年来，消费市场对低盐和营养强化酱油、粮食发酵味精等新产品的需求增加以及对传统酱油、味精高污染工艺绿色改良的要求，膜技术显示出越来越重要的作用。

江南大学发明了“一种应用膜过滤技术生产纯生酱油的方法”，发明方法包括：先将发酵成熟的酱油沉降一定时间后，在普通的预过滤处理后，再用微滤膜过滤而得到成品酱油。与现有技术相比，该方法既可以保证酱油的有效除菌，又能使酱油保持原有的风味；能有效地去除不必要的蛋白，延长酱油的货架期，并使酱油的营养成分尽可能少地丢失。因而，该方法能克服现有技术的缺陷，且操作简单，被过滤的酱油回收率高，又能够提供更有利于工业化生产的工艺条件。

2、在乳品工業中的应用

反渗透、超过滤技术在乳品工业中的应用，主要是乳清蛋白的回收和牛乳的浓缩。美国首先用反渗透法研究了乳清蛋白的回收，然后又发展了用超过滤法回收乳清蛋白。目前，超过滤法已作为回收乳清蛋白的标准技术，在各国乳品工业中得到广泛的应用。

膜分离技术在牛乳和乳清加工中主要是用超过滤法从干酪乳清中回收乳清蛋白以及用超过滤法浓缩脱脂牛乳，也可以采用反渗透法，但更多的工厂采用的是超过滤法，或者将两种方法组合。采用膜分离技术可以获得很多乳制品品种，同时提高了产品的质量。

我国乳品工业近年来得到较大发展，但与国外相比仍有很大差距，品种质量都有待不断提高，用膜分离技术加工乳品更经济有效。目前，国内膜分离技术在乳品工业中的应用尚处于试验阶段，内蒙古轻工业研究所采用丹麦DDS公司板式反渗透和超过滤装置进行了马乳的浓缩试验，无锡化工研究设计院采用管式超過滤组件进行了牛乳的浓缩试验。另外，上海、大连等地也曾进行过用超过滤回收乳清蛋白的研究。

3、膜分离技术在食品发酵工业领域中的应用研究进展

膜分离技术与食品、发酵工业的结合分别始于20世纪60年代和80年代，进入21世纪后，随着膜制造技术的进步和食品发酵工业的快速发展，膜技术逐渐成为食品发酵工业的发展趋势和学术研究热点。

从工业应用来看，世界主要膜材制造公司，如国外的Pall、Millipore、Myklrolis、Ion-ics、Zenon，Hynux，国内的天津膜天膜工程技术公司、中蓝膜技术有限公司、南京久吾膜技术有限公司等均有各种规格型号的膜件用于生物制药、功能性食品、医药因子的发酵生产以及蛋白质、碳水化合物大分子的分离精制。Ajinomoto（味之素，世界氨基酸生产第一大公司）、安琪酵母、Novozyme（诺维信，世界第一大酶制剂生产公司）、AEStaley、Cargill（淀粉糖）、Cerestar、ADM等国内外食品发酵工业的著名企业，也已经在生产中广泛采用膜技术。

总结

总而言之，膜分离技术在食品发酵工业中应用应用越来越广泛，日常生活中我们使用的发酵产品，大多数都使用了膜分离技术，为食品加工带来巨大经济效益的同时也造福了人们的日常生活。随着科技的发展，科研人员的努力，膜分离技术的一些不足之处将会被克服，膜分离技术在食品发酵工业中的使用将会更加广泛。

参考文献：

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