反渗透膜技术在食品工业中的应用

由于膜分离过程不需要加热，可防止热敏物质失活、杂茵污染，无相变，集分离、浓缩、提纯、杀菌为一体，分离效果高，操作简单、费用低，特别适合食品工业的应用。下面介绍近年来膜分离技术在食品工业中的应用状况。

　　

　　4.1澄清

　　

　　澄清工序是澄清汁生产的关键。传统的澄清方法如明胶单宁法、加热凝聚澄清法、冷冻法、板框过滤法、酶处理法等，都存在各自的弱点。将膜超滤技术用于食醋、酱油、果蔬汁、茶汁、啤酒等生产中，在分离致浊组分的同时达到澄清的目的。由于操作不受温度的影响，不发生相变，可以较好地保存原有风味，同时具有快速、经济的特点。

　　

　　以水果压榨出汁，制成的果汁饮料中含有许多悬浮的固形物以及引起果汁变质的细菌、果胶和粗蛋白。应用膜超滤技术处理甘蔗汁、苹果汁、草莓汁、南瓜汁等汁液，分离澄清效果良好。陈少州等在南瓜澄清汁加工中分别采用PSA1.5、PSA3.0、等平板超滤膜进行超滤澄清处理，对南瓜汁均有明显的澄清效果。其透光率（λ=420nm）由原汁的78.9%分别上升到99.4%、98.9%，除果胶和蛋白质外，膜截留分子量（MWCO）对可溶性固形物、还原糖、pH、矿质元素和总酸等含量均无影响。澄清汁贮存4个月后PSA1.5、PSA3.0超滤汁无沉淀现象，稳定性好。

　　

　　传统的酱油澄清技术是采用巴氏消毒法，板框过滤澄清产品。产品有沉淀，细菌数偏高，生产强度大，废弃物多，易造成环境污染。李书申等人用超滤膜技术替代传统的酱油生产中蒸发、浓缩、澄清、净化等装置，对酱油澄清、除茵、脱色处理，大幅降低能耗，提高了产品品质。

　　

　　饮料业中的水处理。饮料的主要成分是水，水的质量决定了饮料的质量，水处理设备（永洁达牌）与zui终水质有密切关系。只用传统的沙滤棒或硅藻土过滤手段，不可能达到精细的过滤等级和绝对地去除微生物。而应用膜分离手段则可能达到极好的分离效果。在膜技术发达国家，饮料生产领域95%以上采用微孔滤膜为分离途径之一，在我国，微滤、超滤技术在饮料生产中都已得到较广泛应用。在饮料行业中要达到净化、澄清的目的，用0.45µm的微孔膜过滤元件进行流程过滤即可满足要求。由于微孔膜过滤后除去的是饮料中的杂质、悬浮物及生物菌体等，而水中的微量元素和营养物质却毫无损失，所以特别适用于某些需保持特殊成分或风味的饮料的净化过滤，如天然饮用矿泉水。应用膜分离过程制备饮用水和超纯水已实现工业化。据统计，1988年世界上应用电渗技术生产饮用水销售额达5亿美元，并按每年10%的速度增长。

　　

　　茶饮料是目前饮料市场上非常受欢迎的饮品。然而茶提取液中含有蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质，其中的茶多酚类及其氧化产物等物质形成络合物，使茶汁产生混浊及沉淀，消除混浊及沉淀是茶饮料生产的关键。传统的方法易使茶汁中许多有效成分去除，造成风味严重损失。采用超滤法处理绿茶汁和红茶汁可有效去除茶汁中的大部分蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质，而茶多酚、氨基酸、儿茶素、等含量损失很少，醇不溶性物质[AIS]可去除38%—7O%，使透明度提高92%—95%。茶汁外观清澈透明，口感好，茶汁不易二次浑浊和变质。

　　

　　4.2浓缩、纯化

　　

　　利用膜的优良的选择性可将溶液中的欲提取组分在与其他组分分离的同时有效地得到浓缩和纯化。

　　

　　羊栖菜是一种暖温带海藻．羊栖菜多糖具有明显的生物活性，具有抗肿瘤、促进造血功能、防止血栓形成、降血糖、降胆固醇、防高血压、增强免疫力等功能，是“绿色黄金食品”。采用中空维超滤膜技术（截留分子量6000，入口压力1.00-1.09MPa，出口压力0.4O—O.46MPa，操作温度13-15℃）脱除羊栖菜粗多糖提取液中的盐分，脱除率达99.9%，同时脱除部分色素物质，在保留了粗多糖提取液中生理活性物质的同时，浓缩了提取液，提高了主要成分褐藻胶与褐藻糖胶的含量。

　　

　　分离提纯酶解后大豆蛋白粗品制造出具有特定功能性和营养性的富含大豆蛋白肽的食品，是大豆肽能广泛应用的关键．传统生产技术采用醇法或酸碱法，产品得率低，工艺复杂，废水排放易造成环境污染．陈山等采用德国Sartorius产的VIVAFLOW50型板框超滤器（膜材料为聚砜，截留分子量5000，工作压力0.15MPa，温度25℃）以全回流方式对大豆肽粗产品进行处理，分离出纯度达75%的大豆肽。

　　

　　张宁采用截留分子量为50，000u的内压式中空纤维超滤膜对微生物胞外多糖P3—9415发酵液进行分离浓缩。在0.05Mpa下对3%的料液超滤浓缩至5.8%的浓缩液，多糖回收率达82.7%。在0.1Mpa下将O．5%的料液浓缩至2.95%，浓度提高4.9倍。在分离发酵液中残余的培养基组分（包括糖、含氮物质、无机盐等）的同时，浓缩澄清纯化了多糖。

　　

　　果胶是一种由半乳糖醛酸组成的高分子物质，在食品工业上用作胶凝剂，增稠剂等，市场需求量很大。目前，生产工艺主要以柑橘皮等为原料，以稀酸提取，提取液中含大量对胶凝度无贡献的有机酸、酚、皮油及色素。后续处理任务繁重，成本高，产品色深．周仲实采用超滤膜装置对提取液进行处理，初步浓缩除去大部分对胶凝度无贡献的杂质后，再经电渗析（ED）脱去大部分盐酸和无机离子，所得提取液可直接干燥获得高品质的果胶，且大幅降低了生产成本。

　　

　　初乳是母体分娩后一周内分泌的乳汁，富含多功能因子，如免疫球蛋白、乳铁蛋白、各种生长因子等，其中乳铁蛋白（LF）具有许多独特的生理调节功能。Dulols采用超滤法得到5倍浓缩倍数的乳铁蛋白和免疫球蛋白截留物。目前超滤法是生产食品级乳铁蛋白的zui具工业化前景的方法之一。

　　

　　超滤在乳品工业中的另一重要应用是乳蛋白的浓缩。通过全过滤（即不断地在截留液中加水重复过滤）可zui大程度地去除乳糖和灰分，制取高蛋白含量的浓缩乳蛋白（蛋白含量>85%）。此项技术还应用于生产高蛋白含量的脱脂奶粉和脱盐、脱乳糖的乳清粉。还可将超滤和电渗析结合起来生产乳清蛋白浓缩物。

　　

　　膜技术也带来了乳清产品的迅猛发展。用超滤处理乳清，提高了产品中蛋白质含量，使其质量得到了根本改善。此技术现已在美国、新西兰、澳大利亚和法国等广泛应用。目前，国外乳清蛋白的产量在乳品工业中占有相当大的比重，用超滤回收并浓缩乳清中的蛋白质，可获得蛋白质含量在35%-85%的乳清蛋白质粉，用无机超滤膜浓缩乳清蛋白制得蛋白的技术也正在研究之中。除此之外，还广泛用于乳清制品加工，如脱盐、脱乳糖的乳清粉。

　　

　　国外目前还正在研究将各种膜分离技术和色谱方法及化学处理、酶处理结合起来，从乳蛋白中分离β-酪蛋白、α-乳清蛋白及免疫球蛋白的工作。Maubios和Gauthier都进行了相关的工作。

　　

　　4.3食品分析

　　

　　食品中的某些组分含量甚微，不论是对人体有益还是有害，都需监控其含量。利用膜技术可将微量甚至痕迹量的组分富集在特定的滤膜上，再选用合适的分析方法进行分析检测，可大大提高检测灵敏度。

　　

　　锰（II）与二溴羟基苯基荧光酮（DBHPE）和溴化十六烷基三甲胺（CTMAB）形成配合物，通过微滤膜富集，用二甲亚砜将滤膜及配合物溶解，在分光光度计上测定吸光度是一种快速富集测定锰的方法．配合物zui大吸收波长592nm，表观摩尔吸光系数ξ592=4.70×10L•mol-1•cm-1，锰含量0-12µg/5m1，范围符合比尔定律。可用于粮食中锰的检验。