1.概述 ，構(gòu)制組成自然界的各種物質(zhì)當(dāng)中，除了少數(shù)以純凈物質(zhì)形式存在以外，還有絕大多數(shù)以混合物形式存在。為了能夠使各類物質(zhì)適合人們的需求，經(jīng)常要進(jìn)行物質(zhì)分離、凈化、提純或濃縮等處理操作。隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)物質(zhì)高效分離與純化的要求, 膜科學(xué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并且形成一項(xiàng)欣欣向榮的高科技產(chǎn)業(yè)。膜分離法主要是以外界能量為推動(dòng)力，用高分子薄膜，憑借各組分在膜中傳質(zhì)的選擇性差異，對(duì)多組分流體物質(zhì)進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法。膜分離法是微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、氣體分離(GP)、滲透蒸發(fā)（PV）、滲析（DL）和電滲析（ED)等一系列膜分離技術(shù)的總稱。 膜分離的整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)涉及相變化，操作溫度在室溫左右即可，具有投資小、占地少、無(wú)污染、高效、節(jié)能等優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)，能夠有效減少產(chǎn)品的流失，提高產(chǎn)品成品率并避免環(huán)境污染，符合清潔生產(chǎn)工藝的要求與規(guī)范。在人類面臨環(huán)境污染、能源與資源危機(jī)的今天，膜分離技術(shù)受到世界各國(guó)環(huán)保當(dāng)局的高度重視與推廣。近二三十年來(lái)膜技術(shù)取得了顯著的有效進(jìn)展。1990年制膜工業(yè)銷售總額已經(jīng)達(dá)到了40億美元，并且以每年14～30%的速度持續(xù)增長(zhǎng)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化工、電子、輕工、醫(yī)藥、紡織、印染、造紙、發(fā)電冶金、國(guó)防、石油、污水處理、農(nóng)業(yè)、食品等各個(gè)行業(yè)。膜分離技術(shù)是當(dāng)代的有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的之一。下面對(duì)膜技術(shù)及其在食品工業(yè)中的主要應(yīng)用做一簡(jiǎn)要介紹。2.膜技術(shù)在食品行業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用2.1 在果蔬汁生產(chǎn)中的應(yīng)用 在果蔬汁生產(chǎn)過(guò)程中，膜技術(shù)工藝有主要兩方面的應(yīng)用：微濾、超濾技術(shù)可用于澄清過(guò)濾；納濾、反滲透技術(shù)可用于濃縮。 用超濾法澄清果汁的時(shí)候，細(xì)菌將與濾渣一起被膜截留，不必加熱就可以有效除去混入果汁里面的細(xì)菌。相對(duì)于酶法而言，濾汁中不存在未分解的果膠，長(zhǎng)期貯存極少出現(xiàn)二次沉淀。 果蔬汁濃縮的目的是為了提高果汁成份的穩(wěn)定性、減少體積以便于運(yùn)輸，同時(shí)期望能夠除去酸和產(chǎn)生不良?xì)馕兜某煞值?，改善果蔬汁風(fēng)味。傳統(tǒng)的果蔬汁濃縮方法主要是采用蒸發(fā)與冷凍脫水兩種，都存在高溫或低溫相變過(guò)程，能耗較大，而且因果蔬汁內(nèi)含有大量有機(jī)酸，加熱濃縮的時(shí)候容易氧化變質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)成份損失較為嚴(yán)重，產(chǎn)品品質(zhì)低。比如說(shuō)果蔬汁中的芳香成份在蒸發(fā)濃縮過(guò)程中幾乎全部失去，冷凍脫水法也只能夠保留大約8%，而用反滲透技術(shù)則可以有效保留30~60%。 在乳品工業(yè)中的應(yīng)用反滲透、超濾技術(shù)主要用于乳清蛋白的回收和牛乳的濃縮。目前各國(guó)廣泛應(yīng)用超濾法作為回收乳清蛋白的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)工藝。 用膜分離技術(shù)加工乳品比用其他的方法更為實(shí)惠。從牛奶生產(chǎn)酸奶或奶酪等傳統(tǒng)上使用蒸發(fā)濃縮法，不但能耗很高，而且會(huì)破壞牛奶當(dāng)中的某些熱敏性成份，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。將反滲透技術(shù)用于稀牛奶的濃縮，可以生產(chǎn)出品質(zhì)令人滿意的奶酪及甜酸奶。用反滲透技術(shù)除去乳牛清中的微量，這樣大大延長(zhǎng)了乳制品的保質(zhì)期。采用反滲透法還可以將乳清中的固形成分濃縮至18%～30%，進(jìn)一步干燥以后用于家畜飲料或乳清酪的原料。但是在全干乳清中由于含有大量的乳糖和灰分，因此限制了它在食品中的應(yīng)用，當(dāng)采用超濾方法的時(shí)候，可以在濃縮乳清蛋白的同時(shí)，從膜的透過(guò)液中分離掉乳糖、灰分等成分。日本對(duì)牛奶的超過(guò)濾濃縮與真空蒸發(fā)法作了顯明對(duì)比，結(jié)果表明，對(duì)于一個(gè)日處理量為226.8t的工廠來(lái)說(shuō),無(wú)論是設(shè)備投資與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用超過(guò)濾法均要便宜得多。古巴干酪公司生產(chǎn)干酪素的經(jīng)驗(yàn)表明，每4.536kg牛奶可制備0.453kg干酪，剩下4.082公斤乳清若以反滲透法和蒸發(fā)法結(jié)合對(duì)乳清進(jìn)行處理的時(shí)候，當(dāng)日處理牛奶量為421848kg，一年生產(chǎn)92d，比單純用蒸發(fā)干燥法可節(jié)省8萬(wàn)美元。 2.3 在酒類生產(chǎn)中的應(yīng)用 用超濾膜能除去酒及酒料中如殘存的酵母菌、雜菌及膠體等雜質(zhì)，使酒的澄清性得到改善，并獲得良好的保存性，還能夠使生酒具有熟成味，縮短老熟期。一些酒經(jīng)過(guò)超濾處理之后風(fēng)味會(huì)有所改善，變得清爽而又醇香延綿。目前采用超濾對(duì)酒和酒料的精制已在美國(guó)、意大利、日本等國(guó)被廣泛應(yīng)用，被處理酒類包含葡萄酒、威士忌、燒酒、清酒、黃酒等。使用超濾法還避免酒的熱殺菌易引起的混濁成分的析出，簡(jiǎn)化了過(guò)濾設(shè)備裝置。 用超濾代替離心分離進(jìn)行葡萄酒的提純作業(yè)，可以在不加化學(xué)試劑情況下制得透明葡萄酒，還可以有效降低酒中的乙醇含量。過(guò)濾是啤酒生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中非常重要的環(huán)節(jié)，目的是為了除去啤酒中的酵母、蛋白質(zhì)和多酚復(fù)合物等微小物質(zhì)，改善啤酒的生物和非生物的穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)棉餅過(guò)濾或硅藻土過(guò)濾后之啤酒稱為鮮啤酒或生啤酒，貯存超過(guò)一周就會(huì)發(fā)生生物混濁的情況。人們?nèi)粘ｏ嬘玫钠垦b啤酒，在裝瓶以后必須要進(jìn)行低溫滅菌處理，使殘留的酵母及其他雜菌停止繁殖，這樣的啤酒稱為熟啤酒，一般能夠有效保持60~90d或更長(zhǎng)。生啤酒的口味雖優(yōu)于熟啤酒，但是不能長(zhǎng)期保存，給運(yùn)輸及銷售等環(huán)節(jié)帶來(lái)了一定的困難。為了使生啤酒不經(jīng)過(guò)低溫加熱滅菌而能長(zhǎng)期保存，建議采用過(guò)濾膜進(jìn)行啤酒的精濾和無(wú)菌過(guò)濾的新技術(shù)。 2.4 在豆制品工業(yè)中的應(yīng)用 蛋白質(zhì)的分離和回收是膜技術(shù)在豆制品工業(yè)當(dāng)中的主要應(yīng)用。豆乳制作時(shí)產(chǎn)生的大豆乳清，通常方法只可以從水質(zhì)當(dāng)中提取近60%的蛋白質(zhì)，殘留蛋白質(zhì)可以用超濾進(jìn)行濃縮，能夠增加20～30%的豆腐收率。采用超濾法可在濃縮蛋白的同時(shí)，去除產(chǎn)生豆膻味和影響豆乳穩(wěn)定性的低分子物質(zhì)，提高豆乳質(zhì)量。 制醬工廠排出的廢水水質(zhì)當(dāng)中，80%以上BOD主要都是來(lái)自大豆的蒸煮汁。大豆煮汁可以進(jìn)行分階段超濾處理，經(jīng)膜法處理后的透過(guò)液可作為生產(chǎn)用水回收，濃縮液可作為生產(chǎn)原料。大豆蛋白工業(yè)中的乳清處理，是防止水體污染的首要問(wèn)題。大豆乳清中含有多種低分子蛋白質(zhì)、多糖類、肽、少糖類等物質(zhì)，采用超濾的方法從大豆乳清中回收濃縮大豆蛋白，以滿足人類和畜牧業(yè)的要求。采用超濾的方法對(duì)大豆乳清進(jìn)行濃縮分離，濃縮液中含有β-、胰朊酶、阻凝酶、阻凝劑等元素藥劑，選擇合適的超濾膜對(duì)β-進(jìn)一步分離濃縮，即可可獲得β-產(chǎn)品。 3、膜技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的特點(diǎn)膜分離技術(shù)作為新興的化工分離單元，在食品/飲料工業(yè)當(dāng)中都受到高度認(rèn)可。主要特點(diǎn)如下： ①在常溫下持續(xù)進(jìn)行作業(yè)，營(yíng)養(yǎng)成分損失較少，特別適用于熱敏性物質(zhì)如果汁、酶等的分離、分級(jí)、濃縮與富集。 ②不發(fā)生相變化，所以揮發(fā)性成分如芳香物質(zhì)損失較少，可有效保持原有的芳香，與有相變化的分離法和其他分離法相比，能耗低，在分離水分的時(shí)候，其費(fèi)用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/2~1/5左右。③在密閉的系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行，被分離食品無(wú)色素分解和褐變反應(yīng) ④不用化學(xué)試劑和添加劑，產(chǎn)品不會(huì)受到污染。⑤選擇性好，可在分子級(jí)內(nèi)進(jìn)行物質(zhì)分離，具有普通濾材無(wú)法取代的性能。 ⑥適應(yīng)性較強(qiáng)，使用范圍廣，可用于分離、濃縮、純化、澄清等技術(shù)工藝。 ⑦處理規(guī)?？纱罂尚?，可以連續(xù)也可以間歇性運(yùn)行，膜組件可單獨(dú)使用也能夠聯(lián)合使用，工藝和操作較為簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。在食品加工行業(yè)中，膜技術(shù)應(yīng)用的障礙是處理料液多種多樣，物理性質(zhì)也有很大的差別。同時(shí)食品工業(yè)要求膜技術(shù)的處理成本十分低廉，這就更增加了膜分離技術(shù)在食品工業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用難度。北京中科新遠(yuǎn)環(huán)境工程有限公司主要經(jīng)營(yíng)；北京軟化水設(shè)備、北京實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備、北京管式膜設(shè)備、北京水處理設(shè)備、北京純水設(shè)備