摘要：膜分离技术作为一种新兴的高效分离浓缩技术，在食品工业中的应用日趋成熟。本文概述了膜分离技术的原 理、种类及特点，并目综述了该技术在食品工业中的应用与研究进展。膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子 的混合物在通过 时，实现选择性分离的技术 半透膜又称 或滤膜 布满小孔 根据 大小可 分为：微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等，膜分离采用错流过滤或死端过滤 关键字：膜分离技术、浓缩技术、原理、种类、研究进展 Application and Prospect of Membrane Separation Technology in Food Processing Abstract:As a new and technology of separation and concentration,membrane separation technology is maturing in the food industry.This paper summarizes the principle.types and characteristics of membrane separation technology and summarizes the application and research progress of this technology in the food industry.Membrane separation refers to the molecular level of different particle size mixture of molecules through the semi-permeable membrane to achieve selective separation technology.also known as semi-permeable membrane separation membrane or membrane.the membrane wall covered with holes.according to the size of the aperture Can be divided into:microfiltration membrane (MF),ultrafiltration membrane(UF),nanofiltration membrane(NF),reverse osmosis membrane(RO),membrane separation using cross-flow filtration or dead-end filtration Keywords:membrane separation technology concentration technoloy:principle type research progres 1.引言 随着社会科技的发展，膜分离技术发展日趋成熟，逐渐应用于各种工业领域，与食品工业的联 系日益密切，成为食品行业中不可缺少的分离技术。 食品精深加工是对食品或食品原料进行进一步的生产和加工，生产出营养、功效以及色香味 口感、形态等各方面更出色而副作用更低的绿色食品。在食品的精深加工中，不仅要求去除对食品 风味、营养品质构成不利影响的物质，同时还要求最大限度地减少热敏物质及维生素、矿物质等营 养成分的损失。因此，既能高效除去杂质，又能保持食品营养成分不流失、同时保持食品的色、 香、味俱佳的分离技术日益得到食品科技工作者的关注。 膜分离技术在动物性食品加工中主要用于水产品加工中，其优越性主要有：可避免和减轻风味物质 和营养成分的破坏，减少挥发性成分及热敏性物质损失：分离过程兼有杀菌和脱腥、脱臭的作用，可用于 多种料液的分离、浓缩、纯化、澄清：操作费用低山。在水产品加工中应用的领域有水产品加工废水 的处理和营养成分的回收与利用：改进水产天然调味料制造工艺，分离与提纯活性成分及特定成分等。 在食品工业中已被广泛应用于饮用水、乳及乳制品、果蔬汁、饮料、酿造发酵、粮油、水产品、畜 禽产品、食品功能活性成分、天然食品添加剂和食品加工废弃物综合利用等多个食品生产加工领 域。与此同时，提高食品产品附加值、改善传统加工工艺及开发新产品而采用MST也是食品加工领 成的发展方向之一。.本文就当前闲内外MST在食品工业中的应用与研究讲展作了阐术，综述了MST 在多个食品加工领域中的具体应用状况，并就MST在食品工业中遇到的问题、解决方法和发展趋势 进行了论述 2膜分离技术简介 2.1膜分离技术的定义 膜分离技术是指在外界能量或化学位差的推动下，以膜两侧的压力差和电位差为动力对溶质和 溶剂进行分离、浓缩、纯化等的操作过程，使混合物中的一部分通过选择性透过膜，一部分被截留。 主要包括电渗析、精滤、超滤和渗透2
摘要：膜分离技术作为一种新兴的高效分离浓缩技术，在食品工业中的应用日趋成熟。本文概述了膜分离技术的原 理、种类及特点，并且综述了该技术在食品工业中的应用与研究进展。膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子 的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以 分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离采用错流过滤或死端过滤方 式。 关键字：膜分离技术、浓缩技术、原理、种类、研究进展 Application and Prospect of Membrane Separation Technology in Food Processing Abstract: As a new and efficient technology of separation and concentration, membrane separation technology is maturing in the food industry. This paper summarizes the principle, types and characteristics of membrane separation technology and summarizes the application and research progress of this technology in the food industry. Membrane separation technology refers to the molecular level of different particle size mixture of molecules through the semi-permeable membrane to achieve selective separation technology, also known as semi-permeable membrane separation membrane or membrane, the membrane wall covered with holes, according to the size of the aperture Can be divided into: microfiltration membrane (MF), ultrafiltration membrane (UF), nanofiltration membrane (NF), reverse osmosis membrane (RO), membrane separation using cross-flow filtration or dead-end filtration. Key words: membrane separation technology; concentration technology; principle; type; research progress 1.引言 随着社会科技的发展，膜分离技术发展日趋成熟，逐渐应用于各种工业领域，与食品工业的联 系日益密切，成为食品行业中不可缺少的分离技术。 食品精深加工是对食品或食品原料进行进一步的生产和加工，生产出营养、功效以及色香味、 口感、形态等各方面更出色而副作用更低的绿色食品。在食品的精深加工中，不仅要求去除对食品 风味、营养品质构成不利影响的物质，同时还要求最大限度地减少热敏物质及维生素、矿物质等营 养成分的损失。因此，既能高效除去杂质，又能保持食品营养成分不流失、同时保持食品的色、 香、味俱佳的分离技术日益得到食品科技工作者的关注。 膜分离技术在动物性食品加工中主要用于水产品加工中,其优越性主要有:可避免和减轻风味物质 和营养成分的破坏,减少挥发性成分及热敏性物质损失;分离过程兼有杀菌和脱腥、脱臭的作用,可用于 多种料液的分离、浓缩、纯化、澄清;操作费用低[1]。在水产品加工中,应用的领域有水产品加工废水 的处理和营养成分的回收与利用;改进水产天然调味料制造工艺,分离与提纯活性成分及特定成分等。 在食品工业中已被广泛应用于饮用水、乳及乳制品、果蔬汁、饮料、酿造发酵、粮油、水产品、畜 禽产品、食品功能活性成分、天然食品添加剂和食品加工废弃物综合利用等多个食品生产加工领 域。与此同时，提高食品产品附加值、改善传统加工工艺及开发新产品而采用MST也是食品加工领 域的发展方向之一。本文就当前国内外MST在食品工业中的应用与研究进展作了阐述，综述了MST 在多个食品加工领域中的具体应用状况，并就MST在食品工业中遇到的问题、解决方法和发展趋势 进行了论述。 2.膜分离技术简介 2.1膜分离技术的定义 膜分离技术是指在外界能量或化学位差的推动下，以膜两侧的压力差和电位差为动力对溶质和 溶剂进行分离、浓缩、纯化等的操作过程,使混合物中的一部分通过选择性透过膜，一部分被截留。 主要包括电渗析、精滤、超滤和渗透[2]
2.2膜分离技术的原理 膜分离技术是一种使用膜材料实现不同介质分离的技术，分离的过程多由压力、浓度、电势差 异等因素驱动，用以实现溶质和溶剂的分离、浓缩、纯化和精制的目的。膜分离技术的工艺原理是 较为简单的。在浓缩过滤过程中料液通过加压，以一定的流速沿着分离膜的表面流过，大于分离膜 截留分子量的物质分子不能诱时膜而流回料罐，小于分离膜截留分子量的物质分子诱过膜，形成诱 析液。通常，膜分离系统都有两个出口，一个是透析液出口，另一个是回流液出口。影响膜分离速 度的因素有温度差、压力差、固含量(TDS)、离子浓度、溶液黏度等。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为 20世纪30年代的MF、20世纪40年代的参析(Dialysis,D)、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的 R0、20世纪70年代的UF、20世纪80年代的气体分离(gas-separation,.GS)、20世纪90年代的PV和 乳化液膜(emulsionliquidmembrane,ELM)等[3]。 2.3膜分离的基本特性 由于膜分离时程是一个单纯的物理分离可时程，具有无相变化、低能耗、可拆分、自动化程度高 等特点，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力，保证了分离 系统的正常连续稳定运行。在食品、环保、医药、生物等众多领域取得了广泛的应用，根据不同的 有机物种类，可依据有机物分子量的不同，选择不同的分离膜及相对应的分离工艺，最终达到最佳 的膜通量和截留率，提高生产收率，降低投资规模，减少运行成本。 膜分离技术主要有微滤(microfiltration,.MF)、超滤(ultrafiltration,UF)、纳滤(nanofiltration NF)、反参诱(reverseosmosis,RO)、电参折(electrodialysis,ED)、膜蒸瘤(membranedistillation. MD小、膜渗透蒸馏(omoison,OD)等，它们在膜孔径和用途上有很大差别B-4.微滤膜孔径 约0.1，主要用来截留微米及亚微米的细小悬浮物、微粒、微生物、污染物等，达到净化和浓缩的 目的。超滤膜孔径在10~100m之间，用于分离蛋白质、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物以及胶体 分散液和乳液等，留滤膜对大分子的截留机理主要是物理筛分作用，膜表面活性层上孔的大小、形 状和膜表面的化学性质是决定膜留效果的主要因素。纳滤膜孔径在1~0m之间，纳滤是一种介于 反渗透和超滤之间的压力驱动的膜分离过程，与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量。反渗透膜 孔径小于m,也是一种压力驱动的膜过滤过程，但反渗透的压力驱动膜过程是最精细的，因此又被 称为“高滤”，反渗透必须满足两个条件即选择性透过膜和大于渗透压的静压差。电渗析是指在直流 电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜对离子具有不同的选择透过性而使溶液中的电 解质分离出来，从而来实现溶液的浓缩和精制，离子浓度越高，绝对速度越大，溶液的导电性越 强，分离效果越好门 2.4分离膜的种类 分离膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相 或两部分的界面。通常按分离机理和适用范围可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗透蒸 发膜、离子交换膜等。膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。被膜分割的流体物质可以是液态 的，也可以是气态的。 根据制备材料的不同，可分为无机膜和有机膜。无机膜主要有陶瓷膜和金属膜，具有过滤精度 低，选择性小的特点有机膜通常由高分子材料制成，比如醋酸纤维素、聚醚砜、聚氟聚合物等。按 照成膜方法不同，可分为微孔膜、控制拉伸膜和海绵状结构膜 [6] (1)超滤与微滤：超滤与微滤是根据膜孔径的大小在压力差的作用下进行的筛分过程，可视为用膜 作为介质进行过滤的过程。其原理为：在一定的压力差作用下，含有大分子物质和小分子物质的混
2.2膜分离技术的原理 膜分离技术是一种使用膜材料实现不同介质分离的技术，分离的过程多由压力、浓度、电势差 异等因素驱动，用以实现溶质和溶剂的分离、浓缩、纯化和精制的目的。膜分离技术的工艺原理是 较为简单的。在浓缩过滤过程中料液通过加压，以一定的流速沿着分离膜的表面流过，大于分离膜 截留分子量的物质分子不能透过膜而流回料罐，小于分离膜截留分子量的物质分子透过膜，形成透 析液。通常，膜分离系统都有两个出口，一个是透析液出口，另一个是回流液出口。影响膜分离速 度的因素有温度差、压力差、固含量(TDS)、离子浓度、溶液黏度等。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为 20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis，D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的 RO、20世纪70年代的UF、20世纪80年代的气体分离（gas-separation，GS）、20世纪90年代的PV和 乳化液膜（emulsionliquidmembrane，ELM）等[3]。 2.3膜分离的基本特性 由于膜分离过程是一个单纯的物理分离过程，具有无相变化、低能耗、可拆分、自动化程度高 等特点，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力，保证了分离 系统的正常连续稳定运行。在食品、环保、医药、生物等众多领域取得了广泛的应用，根据不同的 有机物种类，可依据有机物分子量的不同，选择不同的分离膜及相对应的分离工艺，最终达到最佳 的膜通量和截留率，提高生产收率，降低投资规模，减少运行成本。 膜分离技术主要有微滤(microfiltration，MF)、超滤(ultrafiltration，UF)、纳滤(nanofiltration， NF)、反渗透(reverseosmosis，RO)、电渗析(electrodialysis，ED)、膜蒸馏(membranedistillation， MD)、膜渗透蒸馏(osmoticdistillation，OD)等，它们在膜孔径和用途上有很大差别[3-4]。微滤膜孔径 约0.1μm，主要用来截留微米及亚微米的细小悬浮物、微粒、微生物、污染物等，达到净化和浓缩的 目的。超滤膜孔径在10～100nm之间，用于分离蛋白质、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物以及胶体 分散液和乳液等，超滤膜对大分子的截留机理主要是物理筛分作用，膜表面活性层上孔的大小、形 状和膜表面的化学性质是决定膜截留效果的主要因素。纳滤膜孔径在1～10nm之间，纳滤是一种介于 反渗透和超滤之间的压力驱动的膜分离过程，与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量。反渗透膜 孔径小于1nm，也是一种压力驱动的膜过滤过程，但反渗透的压力驱动膜过程是最精细的，因此又被 称为“高滤”，反渗透必须满足两个条件即选择性透过膜和大于渗透压的静压差。电渗析是指在直流 电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜对离子具有不同的选择透过性而使溶液中的电 解质分离出来，从而来实现溶液的浓缩和精制，离子浓度越高，绝对速度越大，溶液的导电性越 强，分离效果越好[5]。 2.4分离膜的种类 分离膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相 或两部分的界面。通常按分离机理和适用范围可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗透蒸 发膜、离子交换膜等。膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。被膜分割的流体物质可以是液态 的，也可以是气态的。 根据制备材料的不同，可分为无机膜和有机膜。无机膜主要有陶瓷膜和金属膜，具有过滤精度 低，选择性小的特点;有机膜通常由高分子材料制成，比如醋酸纤维素、聚醚砜、聚氟聚合物等。按 照成膜方法不同，可分为微孔膜、控制拉伸膜和海绵状结构膜［6］ 。 （1）超滤与微滤：超滤与微滤是根据膜孔径的大小在压力差的作用下进行的筛分过程，可视为用膜 作为介质进行过滤的过程。其原理为：在一定的压力差作用下，含有大分子物质和小分子物质的混
合液体透过膜时，小于孔径的分子透过膜，被富集起来，而混合物中得大分子物质被截留下来，从 而实现对混合物的分离。但是在分离的过程中，大分子物质滞留在分离膜上，导致膜的通量下降非 常严重，实际通量低于纯水通量的5% [7] ,这主要由于浓差极化和吸附、阻塞等造成的膜污染。 超滤膜能截留分子直径为5-10um,分子量在5×102~1×106间的分子，其操作的压差0.1-1.0MPa,其主 要应用于含大分子和胶状物质等溶液的提纯、分离，也用于气体的分离。微滤膜能够截留直径在 0,03-5m的分子，操作压差为00102MP,用于分离或纯化含有微粒、细菌的溶液[8] (2)纳滤：纳滤是介于反渗透和超滤之间的一中膜分离技术，与超滤分离过程一样，纳滤也是以压 力差为动力的膜分离过程。其分离机理可以用电荷模型、静电排斥和立体组碍模型以及细孔模型米 描述。其截留物的分子直径在1m左右，截留物的相对分子质量在20-100之间[9] 纳滤膜最大特征为膜本体带有电荷，使得它在很低的压力下具有较高的脱盐率。但是对于单价离子 的脱除率较低，在50-70%左右。一般情况下纳滤过程所需要的操作压力低于1MPa,这样降低了对设 备的要求，可以减少投资费用。其次纳滤膜具有较高的耐压性和抗污染能力。 (3)反渗透：在溶液侧上方施加一定压力P大于溶液的渗透压π使(P>π)，使得溶剂分子从溶质浓度 高的溶液侧透过膜流向溶剂侧的数量大于溶剂分子想溶液侧透过的数量，该过程成为反渗透。其需 要满足两个条件：具有选择性透过膜和大于渗透压的静压差[10] 反渗透膜能够截留分子的大小为1~10的，操作压力一般为1.5-10.5MPa。由于反渗透膜截留的分 子较小，这种分离技术广泛的应用与食品、制药等工业上以及造纸工业某些有机物和无机物的分 离。 2.5膜分离优点： 具有诸多优点，如在常温下进行，在分离过程中无相变、无二次污染，结构紧凑且易于自动化操作 等。 3.膜分离技术在食品行业中的应用 3.1在油脂加工中的应用 3.1.1脱胶 在油脂精炼过程中，传统的水化脱胶一般只能除去毛油中磷脂的80-90%，而脂溶性的磷脂却很 难消除。通过超滤膜能将磷脂基本脱除，主要由于磷脂在非极性溶剂中会形成一种分子量达2×I05~ 5×105的缔合物，适宜运用超滤膜将磷脂分离出来。目前，应用于工业上主要选用的膜有：(1)P四 膜（聚酰亚胺薄膜）：(2)硫化硅氧烷橡胶膜：(3)S膜（聚苯乙烯薄膜）：(4)无机陶瓷膜。 其中PS膜对磷的除去率达到9.6%，对游离脂肪酸的去除率达到96,8%[1] Subramanian等人采用NTGS-1100、NTGS-2100的无机硅材料膜死端过滤形式超滤大豆和菜籽油 操作压力为0.3MPa,温度为40℃，磷脂的截留率达99%，但是膜流量较小。Pagliero用截留分子量为 20000的PI膜超滤浓度为25%的大豆油，采用死猫过滤方式，对磷脂的战留率达99%以上：王伟等采 用无机陶瓷膜对大豆油混合油进行脱胶，陶瓷膜能很好耐高温等条件，适于混合油脱胶分离。根据 膜通量与时间、压力、温度关系表明，膜分离可以脱除95%的磷脂[12] 3.1.2脱酸 传统的脱酸工艺是用碱中和油脂中的脂肪酸，使酸降到可食用的范围。用膜分离技术可以减少 油的损失，减少多环境的污染
合液体透过膜时，小于孔径的分子透过膜，被富集起来，而混合物中得大分子物质被截留下来，从 而实现对混合物的分离。但是在分离的过程中，大分子物质滞留在分离膜上，导致膜的通量下降非 常严重，实际通量低于纯水通量的5% ［7］，这主要由于浓差极化和吸附、阻塞等造成的膜污染。 超滤膜能截留分子直径为5-10μm，分子量在5×102～1×106间的分子，其操作的压差0.1-1.0MPa,其主 要应用于含大分子和胶状物质等溶液的提纯、分离，也用于气体的分离。微滤膜能够截留直径在 0.03-5μm的分子，操作压差为0.01-0.2MPa，用于分离或纯化含有微粒、细菌的溶液［8］。 （2）纳滤：纳滤是介于反渗透和超滤之间的一中膜分离技术，与超滤分离过程一样，纳滤也是以压 力差为动力的膜分离过程。其分离机理可以用电荷模型、静电排斥和立体阻碍模型以及细孔模型来 描述。其截留物的分子直径在1nm左右，截留物的相对分子质量在200-1000之间［9］。 纳滤膜最大特征为膜本体带有电荷，使得它在很低的压力下具有较高的脱盐率。但是对于单价离子 的脱除率较低，在50-70%左右。一般情况下纳滤过程所需要的操作压力低于1MPa，这样降低了对设 备的要求，可以减少投资费用。其次纳滤膜具有较高的耐压性和抗污染能力。 （3）反渗透：在溶液侧上方施加一定压力P大于溶液的渗透压π使（P>π）,使得溶剂分子从溶质浓度 高的溶液侧透过膜流向溶剂侧的数量大于溶剂分子想溶液侧透过的数量，该过程成为反渗透。其需 要满足两个条件：具有选择性透过膜和大于渗透压的静压差［10］。 反渗透膜能够截留分子的大小为1～10魡，操作压力一般为1.5-10.5MPa。由于反渗透膜截留的分 子较小，这种分离技术广泛的应用与食品、制药等工业上以及造纸工业某些有机物和无机物的分 离。 2.5膜分离优点： 具有诸多优点,如在常温下进行,在分离过程中无相变、无二次污染,结构紧凑且易于自动化操作 等。 3.膜分离技术在食品行业中的应用 3.1在油脂加工中的应用 3.1.1脱胶 在油脂精炼过程中，传统的水化脱胶一般只能除去毛油中磷脂的80-90%，而脂溶性的磷脂却很 难消除。通过超滤膜能将磷脂基本脱除，主要由于磷脂在非极性溶剂中会形成一种分子量达2×105～ 5×105的缔合物，适宜运用超滤膜将磷脂分离出来。目前，应用于工业上主要选用的膜有：（1）PI 膜（聚酰亚胺薄膜）；（2）硫化硅氧烷橡胶膜；（3）PS膜（聚苯乙烯薄膜）；（4）无机陶瓷膜。 其中PS膜对磷的除去率达到99.6%，对游离脂肪酸的去除率达到96.8% ［11］。 Subramanian等人采用NTGS-1100、NTGS-2100的无机硅材料膜死端过滤形式超滤大豆和菜籽油 操作压力为0.3MPa，温度为40℃，磷脂的截留率达99%，但是膜流量较小。Pagliero用截留分子量为 20000的PI膜超滤浓度为25%的大豆油，采用死端过滤方式，对磷脂的截留率达99%以上；王伟等采 用无机陶瓷膜对大豆油混合油进行脱胶，陶瓷膜能很好耐高温等条件，适于混合油脱胶分离。根据 膜通量与时间、压力、温度关系表明，膜分离可以脱除95%的磷脂［12］。 3.1.2脱酸 传统的脱酸工艺是用碱中和油脂中的脂肪酸，使酸降到可食用的范围。用膜分离技术可以减少 油的损失，减少多环境的污染
许多科学家为了解决分离混合油中FFA(游离脂肪酸)的膜材料问题，L.P.Raman等人对许多分 离膜做了脱除醇类混合油中FFA的实验和研究，发现PA膜在分离花生油及其脂防酸时，具有选择 性。同时，膜分离技术可以直接从植物毛油中制取磷脂。这不仅简化了精炼工艺，而且节约了设备 13 投资。Zwijnenberg等用纳滤膜脱除蔬菜油中的FFA研究 ，研究表明，纳滤膜能够有效的脱除 FFA,并且降低生产成本。 3.2在饮料生产中的应用 3.2.1饮料用水的处理 未经处理的水不能作饮料生产和冷却等用水，否则会产生大量污垢，降低换热器的传热效率。 水在使用前应对其进行软化处理，降低原水的硬度，一般常采用的软化处理方法有反渗透法，此方 法能够出去水中90%的溶解性盐类和99%以上的胶体、微生物和有机物等[14] ,目前美国有日处理 量超过100万规模的纳滤膜在运转。此方法能够满足生产饮料用水的要求，相比于传统的水处理方法 有如下优点：(1)在室温条件下，无需外界能量，依靠自身压力差工作：(2)系统简单，操作方 便：(3)经此技术处理后，不需要在进行消毒 3.2.2果十浓缩中的应用 目前，常规的果汁浓缩采用多级真空浓缩法，果汁中含有大量的芳香成分、蛋白质和糖等物 质，在热作用下，容易导致芳香成分的挥发和果汁褐变。能替代传统浓缩的技术只有膜分离技术， 多采用反渗透技术，它可以有效的提高产品的质量，减少能量损耗。反渗透技术可防止浓缩过程中 芳香成分的挥发以及褐变反应，使浓缩后的果汁具有良好的风味和口感。有数据表明，采用反渗透 法，果汁中芳香成分可保留30-60%之间。分离时的操作条件影响果汁风味物质的截留，通常操作温 度升高会使风味物质的透过率增加。操作压力增加，缩短了操作时间，减少了因挥发和膜吸附造成 的风味成分损失，使截留液中的风味物质相对增多[15] 。Alvarez等利用螺旋平板式聚酰胺膜对苹 果汁进行研究时，当操作压力由3.5MPa升至5MPa时，1-乙基2甲基丁酸的截留率增加了20%。 33到制品 乳制品生产中需要脱盐，脱盐是通过超级渗析滤膜将物料中的盐分脱去的过程。王薇等16使用 纳滤膜脱盐，研究发现，用纳滤膜对脱脂牛奶除去其中的无机盐和浓缩牛奶处理后，使食盐的截留 率达到60%，同时用纳滤和反渗透进行比较得知，使用纳滤膜能够在不破坏牛奶风味的基础上有效 地除去杂味和盐味，使营养价值大大提高，其综合评价高于其他任何传统处理方法。Christensen等 [17将增加干物质的乳清蛋白集中起来，使用聚丙烯膜管，以34%的总固体量直接接触膜燕方法， 来提高产品质量，在比较温和的温度(55~70℃)条件下蒸发，以减少乳清蛋白的部分变性。最终，他 们得出结论，在通量增高的前提下，直接接触式膜蒸馏的工业应用的可能性增大了。Rc心等18】研究 使用纳滤膜来抑制乳制品盐的实验中得知，在装有垫片和间隔0.787mm的通道中提供总饲料水深 0.838mm的细胞，然后使用科赫的TFC-SR4膜，利用分子质量为150~200D和含40%~55%氯的排斥 反应来提高聚酰胺薄膜复合膜截留乳制品中盐的效果。PecZ,Siva等19)在测定牛奶样品中土荐素含 量时使用了聚合醋酸纤维素膜，这种膜由载体醋酸纤维素、聚合剂三烷基氧膦混合物和增塑剂邻硝 基苯辛醚组成。在最佳条件下，这种膜在土霉素含量为0.03~0.20mg/L的范围内具有良好的线性关 系，目前这种膜技术已成功地应用于牛奶样品质量的分析检测。 3.4营养保健口服液
许多科学家为了解决分离混合油中FFA（游离脂肪酸）的膜材料问题，L.P.Raman等人对许多分 离膜做了脱除醇类混合油中FFA的实验和研究，发现PA膜在分离花生油及其脂肪酸时，具有选择 性。同时，膜分离技术可以直接从植物毛油中制取磷脂。这不仅简化了精炼工艺，而且节约了设备 投资。Zwijnenberg等用纳滤膜脱除蔬菜油中的FFA研究［13］ ，研究表明，纳滤膜能够有效的脱除 FFA，并且降低生产成本。 3.2在饮料生产中的应用 3.2.1饮料用水的处理 未经处理的水不能作饮料生产和冷却等用水，否则会产生大量污垢，降低换热器的传热效率。 水在使用前应对其进行软化处理，降低原水的硬度，一般常采用的软化处理方法有反渗透法，此方 法能够出去水中90%的溶解性盐类和99%以上的胶体、微生物和有机物等［14］，目前美国有日处理 量超过100万规模的纳滤膜在运转。此方法能够满足生产饮料用水的要求，相比于传统的水处理方法 有如下优点：（1）在室温条件下，无需外界能量，依靠自身压力差工作；（2）系统简单，操作方 便；（3）经此技术处理后，不需要在进行消毒。 3.2.2果汁浓缩中的应用 目前，常规的果汁浓缩采用多级真空浓缩法，果汁中含有大量的芳香成分、蛋白质和糖等物 质，在热作用下，容易导致芳香成分的挥发和果汁褐变。能替代传统浓缩的技术只有膜分离技术， 多采用反渗透技术，它可以有效的提高产品的质量，减少能量损耗。反渗透技术可防止浓缩过程中 芳香成分的挥发以及褐变反应，使浓缩后的果汁具有良好的风味和口感。有数据表明，采用反渗透 法，果汁中芳香成分可保留30-60%之间。分离时的操作条件影响果汁风味物质的截留，通常操作温 度升高会使风味物质的透过率增加。操作压力增加，缩短了操作时间，减少了因挥发和膜吸附造成 的风味成分损失，使截留液中的风味物质相对增多 ［15］。Alvarez等利用螺旋平板式聚酰胺膜对苹 果汁进行研究时，当操作压力由3.5MPa升至5MPa时，1-乙基2-甲基丁酸的截留率增加了20%。 3.3乳制品 乳制品生产中需要脱盐，脱盐是通过超级渗析滤膜将物料中的盐分脱去的过程。王薇等 [16]使用 纳滤膜脱盐，研究发现，用纳滤膜对脱脂牛奶除去其中的无机盐和浓缩牛奶处理后，使食盐的截留 率达到60%，同时用纳滤和反渗透进行比较得知，使用纳滤膜能够在不破坏牛奶风味的基础上有效 地除去杂味和盐味，使营养价值大大提高，其综合评价高于其他任何传统处理方法。Christensen等 [17]将增加干物质的乳清蛋白集中起来，使用聚丙烯膜管，以34%的总固体量直接接触膜蒸馏方法， 来提高产品质量，在比较温和的温度(55～70℃)条件下蒸发，以减少乳清蛋白的部分变性。最终，他 们得出结论，在通量增高的前提下，直接接触式膜蒸馏的工业应用的可能性增大了。Rice等 [18]研究 使用纳滤膜来抑制乳制品盐的实验中得知，在装有垫片和间隔0.787mm的通道中提供总饲料水深 0.838mm的细胞，然后使用科赫的TFC-SR4膜，利用分子质量为150～200D和含40%～55%氯的排斥 反应来提高聚酰胺薄膜复合膜截留乳制品中盐的效果。Perez-Silva等 [19]在测定牛奶样品中土霉素含 量时使用了聚合醋酸纤维素膜，这种膜由载体醋酸纤维素、聚合剂三烷基氧膦混合物和增塑剂邻硝 基苯辛醚组成。在最佳条件下，这种膜在土霉素含量为0.03～0.20mg/L的范围内具有良好的线性关 系，目前这种膜技术已成功地应用于牛奶样品质量的分析检测。 3.4营养保健口服液
膜分离技术也广泛应用于各种营养保健口服液精深加工中，其中包括中药口服液、中药注射 液、营养口服液等。 陈彦等20研究发现，与水醇法比较，两步超滤法制备注射用红参多糖更有优势。用截留分子质 量500000、5000D的聚砜膜的两步超滤法制备出的总提取物从10%下降至3%左右，而多糖的纯度却 从60%提高到35%以上，使得红参多糖注射液更稳定、澄清度更高。朱才庆等2川在对中药功效成分 的分离纯化中，采用不同截留分子质量的膜组件进行纯化，考察了压力、温度、料液浓度和体积流 量等影响后，发现选择截留分子质量6000~10000D的聚砜膜的纯化效果最好，中药中的功效成分保 留率提高，药效更强，改善了产品质量。赵宸煜等2针对膜分离技术在医药生产方面的应用做了研 究，他们在对VB2提取时，使用了聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜，发现这种膜的过滤速率稳定，膜的 水通量的恢复率达到10%，远远优于传统方法。张太龙等23使用超滤和纳滤技术纯化制备高纯度 单宁酸。他们考察了料液含量、料液温度和操作压力对膜分离效果的影响，结果发现，单宁酸含量 在经过膜过滤后达到97.3%，收率达到84.7%，产品质量优于传统方法。 4.膜分离技术在食品加工业中存在的问题 国际纯粹和应用化学协会将膜污染定义为：由于悬浮物或可溶性物质沉积在膜的表面、孔隙和 孔隙内壁而造成膜通量降低的过程。膜分离技术在食品精深加工业中的优势在于去除杂质、保证原 有的品质、减少耗能、保护环境、节省时间，使得很多工业过程变得简洁明了、高效低耗，不断推 动若食品工业的快谏高效发展。 目前MST在食品工业各方面的应用研究都很活跃，然而，在膜分离过程中，存在着一个不容忽 视的问题，即膜性能的时效性问题（膜通量衰减和膜污染的问题）。国际纯粹和应用化学协会将膜 污染定义为：由于悬浮物或可溶性物质沉积在膜的表面、孔隙和孔隙内壁而造成膜通量降低的过程 膜分离过程的典型操作特征是间歇性的，其渗透性会随着时间的延长而不断下降，且其在使用过程 中都会遇到污染问题。膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子、溶质分子由于和膜有 在物理以及化学的相互作用或机械力作用而引起的在分离膜表面或膜孔内的吸附、沉积，容易造成 膜孔径变小或堵塞，使分离膜产生透过流量与分离特征的不可逆的变化现象。海水苦咸水中的钙 盐、硫酸盐以及硅酸盐等盐类，废水中的有机大分子等物质均可能导致分离膜污染，降低膜的分离 性能[24]。通常认为膜污染主要由凝胶层的形成、膜孔堵塞、浓差极化和膜孔吸附这4种原因引起 滤饼凝胶层的形成：随着过滤的进行，大量的粒子在膜表面逐渐累积压实形成滤饼层，并覆盖在膜 表面，增加了过滤水的阻力，使膜的渗透率降低：2)浓差极化：高浓度的处理料液使膜表面的料液 浓度远远高于主体料液的浓度，从而使膜面上溶质的局部浓度增加，即边界层流体的阻力增加，导 致传质推动力的下降，从而使膜的渗透率降低：3)膜孔的堵塞、吸附：由于膜与被分离的物质的相 互作用，将在膜表面或膜孔内产生吸附和沉积，大量的污染物黏附在膜孔壁上而造成膜孔的堵塞， 使膜孔体积减小，导致膜孔的窄化从而使膜的渗透率降低2 膜污染使膜的过滤性能及通量等发生改变，严重制约了MST的应用和发展。现今关于膜污染的 机理解释尚没有统一的定论，但可以背定处理料液中的溶质与膜材料的相互作用是导致膜污染的最 主要的因素
膜分离技术也广泛应用于各种营养保健口服液精深加工中，其中包括中药口服液、中药注射 液、营养口服液等。 陈彦等 [20]研究发现，与水醇法比较，两步超滤法制备注射用红参多糖更有优势。用截留分子质 量500000、5000D的聚砜膜的两步超滤法制备出的总提取物从10%下降至3%左右，而多糖的纯度却 从60%提高到85%以上，使得红参多糖注射液更稳定、澄清度更高。朱才庆等 [21]在对中药功效成分 的分离纯化中，采用不同截留分子质量的膜组件进行纯化，考察了压力、温度、料液浓度和体积流 量等影响后，发现选择截留分子质量6000～10000D的聚砜膜的纯化效果最好，中药中的功效成分保 留率提高，药效更强，改善了产品质量。赵宸煜等 [22]针对膜分离技术在医药生产方面的应用做了研 究，他们在对VB2提取时，使用了聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜，发现这种膜的过滤速率稳定，膜的 水通量的恢复率达到100%，远远优于传统方法。张太龙等 [23]使用超滤和纳滤技术纯化制备高纯度 单宁酸。他们考察了料液含量、料液温度和操作压力对膜分离效果的影响，结果发现，单宁酸含量 在经过膜过滤后达到97.3%，收率达到84.7%，产品质量优于传统方法。 4.膜分离技术在食品加工业中存在的问题 国际纯粹和应用化学协会将膜污染定义为：由于悬浮物或可溶性物质沉积在膜的表面、孔隙和 孔隙内壁而造成膜通量降低的过程。膜分离技术在食品精深加工业中的优势在于去除杂质、保证原 有的品质、减少耗能、保护环境、节省时间，使得很多工业过程变得简洁明了、高效低耗，不断推 动着食品工业的快速高效发展。 目前MST在食品工业各方面的应用研究都很活跃，然而，在膜分离过程中，存在着一个不容忽 视的问题，即膜性能的时效性问题（膜通量衰减和膜污染的问题）。国际纯粹和应用化学协会将膜 污染定义为：由于悬浮物或可溶性物质沉积在膜的表面、孔隙和孔隙内壁而造成膜通量降低的过程 膜分离过程的典型操作特征是间歇性的，其渗透性会随着时间的延长而不断下降，且其在使用过程 中都会遇到污染问题。膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子、溶质分子由于和膜存 在物理以及化学的相互作用或机械力作用而引起的在分离膜表面或膜孔内的吸附、沉积，容易造成 膜孔径变小或堵塞，使分离膜产生透过流量与分离特征的不可逆的变化现象。海水苦咸水中的钙 盐、硫酸盐以及硅酸盐等盐类，废水中的有机大分子等物质均可能导致分离膜污染，降低膜的分离 性能 ［24］。通常认为膜污染主要由凝胶层的形成、膜孔堵塞、浓差极化和膜孔吸附这4种原因引起 滤饼凝胶层的形成：随着过滤的进行，大量的粒子在膜表面逐渐累积压实形成滤饼层，并覆盖在膜 表面，增加了过滤水的阻力，使膜的渗透率降低；2）浓差极化：高浓度的处理料液使膜表面的料液 浓度远远高于主体料液的浓度，从而使膜面上溶质的局部浓度增加，即边界层流体的阻力增加，导 致传质推动力的下降，从而使膜的渗透率降低；3）膜孔的堵塞、吸附：由于膜与被分离的物质的相 互作用，将在膜表面或膜孔内产生吸附和沉积，大量的污染物黏附在膜孔壁上而造成膜孔的堵塞， 使膜孔体积减小，导致膜孔的窄化从而使膜的渗透率降低[25] 膜污染使膜的过滤性能及通量等发生改变，严重制约了MST的应用和发展。现今关于膜污染的 机理解释尚没有统一的定论，但可以肯定处理料液中的溶质与膜材料的相互作用是导致膜污染的最 主要的因素
5.展望 在当今食品行业中，UF是所有膜工艺中应用最广泛的。在将来，随着膜材料、膜元件及膜工艺 设计的不断改进，RO和微孔膜也会增加它们的应用范围：联合MST、MD和PV浓缩技术、MST与传 统的理化分离方法结合分离技术等也会成熟地应用于食品工业生产，对我国的经济的发展有深远的 意义和影响。 随着社会的快速发展，更多的新型膜材料被发现，膜分离技术与我国各个行业有紧密的联系。 由于膜分离具有的者名优点，传统的分离技术逐渐被取代。但是目前膜材料大部分均是化学材料 成的产品，可降解性差，从而造成坏境的污染。同时，在分离过程中，膜材料容易被堵塞，导致连 续的生产的能力差。我认为膜分离技术在将来应与传统的分离技术相结合，互相取长补短，发挥各 自的优势，开发出一种新型的膜分离技术，并且应该同时加大对膜材料清洗的研究，提高它的连续 生产能力。我国膜分离技术与膜材料的研究还比较落后，我们现阶段应该致力于环保型、可降解型 的膜材料研究，避免对环境的污染，走先污染后治理的道路。 参考文献 李，叶明膜分离技术在水产加中应用水科学0022145 46 影 物营养，2005(12)28~30. 陈 研 陆正 69200651-3 周流技术在食品c中的M队苏调味食品2 of四mdNO3 「1尹若 现代分离技术 学工业出版社，2009.1450 用化工，2013(3)：532-534 8]姜绍通，周先汉食品工程原理[M北京：化学工业出版社，2010：316-317 2011,39(18）：13-14 北京：化学 业出 2005:468 边净转大在甜的皮报m 70.73 [13]王艳领，田春美纳滤膜分离技术在食品中的应用[J刀.农产品加工，2011(11)：63-64， 秀代技北 军业出 必滤分离技术及其进展 展门 学报，2008,22(5)：679-685 U7CHRISTENSEN K ANDRESEN R TANDSKOY LUsnisillation for 23525 ing of NF membranesby dairy ournal of memb rane Science,2009.330(1/2y:117-126 19]PEREZ-SILVA I,RODRIGUEZ JA.RAMIREZ-SILVA M T,et al Determination of oxytetracycline Chimica Acta.2012.718():2-46. orane separation coupled to high performance liquid 庆基范的注时用参多的提取纯化艺研中成药0626,647 [23)]张太龙，张宗和.膜分离技术制备高纯单宁酸的研究0生物质化学工程，2007,41(4)1-5 24王华： 飞，彭东明，等.膜分离技术的研究进展及应用展望[J门应用化工，2013 于牛血清蛋白液分离的聚醚取超滤膜的抗污染研究D宁波宁波大学，20
5.展望 在当今食品行业中，UF是所有膜工艺中应用最广泛的。在将来，随着膜材料、膜元件及膜工艺 设计的不断改进，RO和微孔膜也会增加它们的应用范围；联合MST、MD和PV浓缩技术、MST与传 统的理化分离方法结合分离技术等也会成熟地应用于食品工业生产，对我国的经济的发展有深远的 意义和影响。 随着社会的快速发展，更多的新型膜材料被发现，膜分离技术与我国各个行业有紧密的联系。 由于膜分离具有的诸多优点，传统的分离技术逐渐被取代。但是目前膜材料大部分均是化学材料制 成的产品，可降解性差，从而造成坏境的污染。同时，在分离过程中，膜材料容易被堵塞，导致连 续的生产的能力差。我认为膜分离技术在将来应与传统的分离技术相结合，互相取长补短，发挥各 自的优势，开发出一种新型的膜分离技术，并且应该同时加大对膜材料清洗的研究，提高它的连续 生产能力。我国膜分离技术与膜材料的研究还比较落后，我们现阶段应该致力于环保型、可降解型 的膜材料研究，避免对环境的污染，走先污染后治理的道路。 参考文献 [1]李丽丽,叶于明.膜分离技术在水产加工中应用[J].水产科学,2002,21(3):45～ 46. [2]南海娟,高愿军,郝亚琴.食品加工高新技术对食品营养素的影响[J].中国食物营养,2005(12):28～ 30. [3] 邵伟, 熊泽, 陈菽. 葡萄酒超滤脱苦工艺研究[J]. 饮料研究, 2006(9):199-200. [4] 陆正清. 膜分离技术及其在食品工业中的应用[J]. 江苏调味副食品,2006(5): 1-3. [5] ABOU-SHADY A, PENG Changsheng, ALMERIA J O, et al. Effect ofp H on separation of Pb (Ⅱ) and NO3 － from aqueous solutions usingelectrodialysis[J]. Desalination, 2012, 285(31): 46-53. ［6］王华，刘艳飞，彭东明，等．膜分离技术的研究进展及应用展望［J］.应用化工，2013( 3) : 532-534． ［7］尹芳华 ， 钟璟 .现代分离技术 ［M ］.北京 ： 化学工业出版社，2009：147-150. ［8］姜绍通 ，周先汉.食品工程原理 ［M］.北京 ：化学工业出版社，2010：316-317. ［9］曹明.纳滤膜分离技术的研究及应用［J］.广州化工， 2011，39（18）：13-14. ［10］陈欢林 . 新型分离技术 ［M ］. 北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ，2005：46-48. ［11］倪 培 德 . 油 脂 加 工 技 术 ［M］. 北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ，2007：229-231. ［12］刘军海，任慧兰.膜分离技术在植物油精炼中的应用进展［J］.粮食与油脂，2008（6）：2-3. ［13］王艳领 ，田春美.纳滤膜分离技术在食品中的应用 ［J］.农产品加工，2011（11）：63-64. ［14］李勇.现代软饮料生产技术［M］. 北京 ： 化学工业出版社，2006：31-39. ［15］苏学素 ，焦必宁.膜分离技术在果汁浓缩中应用的研究进展［J］.核农学报，2008，22（5）：679-685. ［16］王薇, 杜启云. 纳滤膜分离技术及其进展[J]. 工业水处理, 2004, 24(3): 5-8. [17] CHRISTENSEN K, ANDRESEN R, TANDSKOV I, et al. Using directcontact membrane distillation for whey protein concentration[J].Desalination, 2006, 200(1/3): 523-525. [18] RICE G, BARBER A, O,CONNOR A, et al. Fouling of NF membranesby dairy ultrafiltration permeates[J]. Journal of Membrane Science, 2009,330(1/2): 117-126. [19] PEREZ-SILVA I, RODRIGUEZ J A, RAMIREZ-SILVA M T, et al.Determination of oxytetracycline in milk samples by polymer inclusionmembrane separation coupled to high performance liquid chromatography[J]. Analytica Chimica Acta, 2012, 718(9): 42-46. [20] 陈彦, 贾晓斌, 范晨怡. 注射用红参多糖的提取纯化工艺研究[J]. 中成药, 2006, 28(5): 645-647. [21] 朱才庆, 余华, 范其坤. 超滤膜纯化夏天无总碱的研究[J]. 中草药,2005, 36(9): 1319-1322. [22] 赵宸煜, 王海涛, 郭振友. 双向流膜分离技术用于维生素 B2 纯化的研究[J]. 天津工业大学学报, 2007, 26(4): 16-18. [23] 张太龙, 张宗和. 膜分离技术制备高纯单宁酸的研究[J]. 生物质化学工程, 2007, 41(4): 1-5. [24]王华，刘艳飞，彭东明，等．膜分离技术的研究进展及应用展望［J］．应用化工，2013 ( 3) : 532-534． [25]刘闪闪.用于牛血清蛋白液分离的聚醚砜超滤膜的抗污染研究[D]. 宁波: 宁波大学, 2011
