膜分离技术及其在食品工业中的应用

◎ 张明玉，刘玉青

（漯河食品职业学院，河南 漯河 462300）

随着我国科学技术飞速发展，在生物、化学以及物理等学科领域有了很多科学研究项，并逐渐出现了膜分离技术。膜分离技术的优势非常明显，在食品工业中合理应用膜分离技术可以提高产品质量。膜分离技术主要是利用物理原理，不需要加入其他化学物质，因此可以节约大量的能源，而且绿色无污染。膜分离的过程中不会出现相变，可以有效分离和浓缩生物活性物质。在食品工业中应用膜分离技术可以避免营养成分被破坏，很好地保证了食品原有的味道。在实际应用中，要根据食品加工的具体情况，选择合适的膜分离技术，提高分离的效率和质量。

1 膜分离技术的原理和优缺点

膜分离技术的本质特征是按照混合物的化学性质和物理性质的类别，用具有不同选择透过性的膜将它们分离开。膜分离技术具有很多优点：①可以在温和的条件下操作，而且要求的压强和温度比较低，非常适合分离生物活性物质，能够最大程度保障产品的生物活性。②膜分离过程可以实现自动化，操作非常简单，同时对环境的污染很小。③膜分离技术的工作效率非常高，消耗的能源很少，通常不会涉及相变。但是，膜分离技术也有一些不足：①膜的耐热性和耐药性有一定的局限性，会影响膜的使用范围和使用效果。②膜非常容易受到外界的污染。被污染后，膜的使用性能会大大降低，甚至丧失滤过能力。

2 膜分离技术的主要类别及其特点

膜分离技术主要有4大类，分别是微滤、超滤、纳滤及高滤。现对这4种膜分离技术的特点进行分析，具体如下。

2.1 微滤

微滤技术的膜孔径大约是0.1 μm，分离过程主要是根据膜的筛分原理进行压力驱动型膜。这样，在静压差的驱动下，比膜孔径小的粒子可以透过膜，而比膜孔径大的粒子会被截留在膜的表面，从而将污染物、微生物以及微米级悬浮物、亚微米级悬浮物等从液相物质和气相物质里截留出来，实现分离、净化以及浓缩的目的。

2.2 超滤

超滤技术的膜孔径是1 nm～0.05 μm，相对分子质量大于500的胶体与大分子都能够被分离出。将压力差当作推动力，由于溶液中的溶质分子大小不一样，这样当溶液通过超滤膜的表面，溶剂与无机盐类等小分子物质就会从膜的表面透过，作为透过液被收集起来，有机胶体等大分子溶质会被截留在膜的表面，作为浓缩液被回收。

2.3 纳滤

纳滤是在压力差推动力作用下，让盐及小分子物质透过纳滤膜，而截留大分子物质的一种液分离方法。纳滤膜截留分子量范围为200～1 000，介于超滤和反渗透之间，主要应用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。

2.4 高滤

高滤技术也叫反渗透技术，膜孔径是1 nm，和其他膜分离技术相比，高滤技术的分离过程更加精细，能够将0.1～1 nm小分子物质截留出来。将两侧的静压力当作推动力，让溶剂透过反渗透膜，从而达到分离混合物的效果。

3 膜分离技术在食品工业中的应用

3.1 应用于现代果蔬的加工过程中

3.1.1 应用于果蔬的保鲜

在运输和储存果蔬的过程中，一定要做好保鲜措施，这样可以避免果蔬被损坏，减少浪费，同时能够确保果蔬在市场售卖时的新鲜度。目前，在保存新鲜果蔬时主要利用膜分离制氮技术，相比传统的保鲜办法具有明显的优势。传统的保鲜办法一般为采摘完果蔬之后经过许多复杂环节来进行处理，最后保存。而膜分离制氮技术是对采摘完的果蔬进行灭菌处理，然后放到氮气环境中直接运到市场，这样降低了果蔬的新陈代谢，使果蔬的水分能够很好地保留下来，保持新鲜感，保持良好的外观，并且不会丢失果蔬的营养成分。

3.1.2 应用于果蔬汁的加工

将膜分离技术应用在加工果蔬汁的过程中可以浓缩果蔬汁，并且使果蔬汁更加澄清。果蔬汁的浓缩能够有效避免丢失有益成分，而且可以缩小体积，方便运输和储存，因此能够为企业节约很多成本。果蔬汁的澄清能够将细小的沉淀物和残渣清除干净，这样可以确保果蔬汁稳定、均一，后期不会出现混浊或者变色等现象。在果蔬汁加工中应用膜分离技术，主要是根据膜两边的渗透压差来实现浓缩。在果蔬汁的浓缩环节，将膜分离技术和其他的理论办法有效结合在一起，可以保留果蔬汁的原有营养成分，同时能够减少果蔬汁的生产成本。在果蔬汁的澄清环节，传统的澄清办法逐渐被膜分离技术代替，主要是应用其中的超滤技术，这样可以有效避免丢失果蔬汁中的营养成分，确保果蔬汁保持良好品质。

3.1.3 应用于果蔬加工后的废渣利用

在加工完果蔬之后，会留下大量的废渣，研究人员通过对这些废渣进行分析，发现这些果蔬废渣中一般都含有价值丰富的物质，对人体的健康生长能够起到积极的作用。利用科学的技术能够有效回收这些物质，从而避免浪费，为企业节约大量成本。在传统的果蔬加工技术中，通常都是直接丢掉这些废渣，造成了大量的浪费。目前，将膜分离技术应用在果蔬加工中，可以从果蔬废渣中将有益的物质进行回收，这样可有效避免资源的浪费，减少废渣处理的各项支出，为企业节约了大量成本，增加了经济收益，同时可以减少对环境的污染，符合绿色节能理念，促进果蔬加工行业健康、可持续发展。

3.2 应用于发酵产品加工过程中

3.2.1 应用于醋类的加工

醋类加工过程中，涉及的主要环节有澄清、除菌以及连续发酵等。目前。市场上果醋的发展前景非常好，种类非常丰富，有苹果果醋、红枣果醋、杨梅果醋以及梨果醋等，它们都属于功能食品，营养价值非常高，而且口感很好。将膜分离技术应用在澄清环节，可以保证果醋的营养成分不被破坏。

3.2.2 应用于酒类的加工

将膜分离技术应用在酒类加工过程中，与传统技术相比具有更多优势。传统的过滤技术是对发酵液进行离心预处理，然后通过硅藻土过滤等环节最终得到产品。微滤类的膜分离技术可以将多酚复合物、残渣以及菌体等进行截留，只让色素、风味物质以及碳水化合物通过滤膜，并且可以在低温条件下过滤，还可以利用蒸汽来消毒，不仅能够保持原有的营养和味道，还能够增加酒类的澄清度。

3.3 应用于油脂加工过程中

将膜分离技术应用在油脂加工过程中，与传统技术相比具有更多优势。传统技术会消耗很多化学试剂、水和其他能源，而且会破坏营养成分，同时产生的工业废水很多。膜分离技术的应用范围非常广，可以用在油脂加工过程中的脱色、脱胶、脱氧与回收溶剂和有益成分以及除去微量金属等方面，能够降低能源的消耗，而且可以将混合油中的磷脂胶束截留出来，既实现脱胶，还保证了原有的营养成分，提高产品质量。

4 结语

膜分离技术是没有添加任何化学成分的节能环保的高效分离技术，应用范围非常广泛，在食品工业中应用膜分离技术可以发挥出重要的作用。膜分离技术能够降低成本支出，而且提高了工作效率，为企业增加了大量的经济收益。同时，膜分离技术降低了能源的消耗，减少了废渣和污水的排出，符合现代的节能环保理念，能够促进食品工业可持续发展。

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