膜分离技术 熊倩15307130228 膜分离技术是一项新型的高新分离技术,自上世纪五十年代以来,超过滤膜 微孔过滤膜、反渗透膜、气体分离膜、液膜、离子交换膜等相继得到广泛应用 成为世界各国研究的热点,膜分离技术现已被广泛用于食品工业中。 (1)技术原理 膜分离的概念 以天然或人工合成的高分子薄膜为介质,以外界能量或化学位差为推动力, 对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的方法称之为膜分离法。膜 分离可用于液相和气相。对于液相分离,可用于水溶液体系、非水溶液体系、水 溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系 膜分离的基本原理 膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分 的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分 子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。 膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为 微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜, 无杋膜主要是陶瓷膜和金属膜,其过滤精度较低,选择性较小,有机膜是由高分 子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。错流 膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别 膜分离技木原理示意图 透过液 胶体等 子3 原液 aa.△98 浓液 ↓ 膜上微孔2 超滤膜 透过液 ,水分子物质 (2)技术的应用 在乳制品工业中的应用 采用膜分离技术可以获得多种乳制品,同时提高了产品的质量。反渗透、超 滤技术在乳品工业中的应用的最主要方面是乳清蛋白的回收、脱盐和牛乳的浓缩 乳清中含有高营养价值的蛋白质、乳糖、乳酸、脂肪及矿物质。为了从低分子量 组分中分离出蛋白质,通常采用超滤和反渗透处理。 在酿酒工业中的应用 随着人们对酒的质量要求越来越高,膜分离技术开始用于造酒行业,特别 是低度酒的除浊澄清。采用超过滤技术对传统工艺的重要变革,不仅能明显提高 酒的澄清度,保持酒的色、香、味,而且可以无热除菌,提高酒的保存期。用无 机微滤膜可去除啤酒中的浑浊漂浮物(酒花树脂、单宁、蛋白质等),除去酵母 乳酸菌等微生物,改善啤酒的风味和提髙透明度;用反渗透制造低度啤酒或浓 缩啤酒,也可用反渗透复合膜浓缩啤酒;微滤技术用于回收啤酒釜底的发酵残
膜分离技术 熊倩 15307130228 膜分离技术是一项新型的高新分离技术，自上世纪五十年代以来，超过滤膜、 微孔过滤膜、反渗透膜、气体分离膜、液膜、离子交换膜等相继得到广泛应用， 成为世界各国研究的热点，膜分离技术现已被广泛用于食品工业中。 （1） 技术原理 膜分离的概念 以天然或人工合成的高分子薄膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力， 对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的方法称之为膜分离法。膜 分离可用于液相和气相。对于液相分离，可用于水溶液体系、非水溶液体系、水 溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系。 膜分离的基本原理 膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分 的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分 子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。 膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为 微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜， 无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小，有机膜是由高分 子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。错流 膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。 （2） 技术的应用 在乳制品工业中的应用 采用膜分离技术可以获得多种乳制品，同时提高了产品的质量。反渗透、超 滤技术在乳品工业中的应用的最主要方面是乳清蛋白的回收、脱盐和牛乳的浓缩。 乳清中含有高营养价值的蛋白质、乳糖、乳酸、脂肪及矿物质。为了从低分子量 组分中分离出蛋白质，通常采用超滤和反渗透处理。 在酿酒工业中的应用 随着人们对酒的质量要求越来越高, 膜分离技术开始用于造酒行业, 特别 是低度酒的除浊澄清。采用超过滤技术对传统工艺的重要变革,不仅能明显提高 酒的澄清度, 保持酒的色、香、味, 而且可以无热除菌, 提高酒的保存期。用无 机微滤膜可去除啤酒中的浑浊漂浮物(酒花树脂、单宁、蛋白质等) , 除去酵母、 乳酸菌等微生物, 改善啤酒的风味和提高透明度; 用反渗透制造低度啤酒或浓 缩啤酒, 也可用反渗透复合膜浓缩啤酒; 微滤技术用于回收啤酒釜底的发酵残
液,使啤酒产量增加。用超滤进行葡萄酒提纯,在无化学试剂下制得透明的葡萄 酒,还可降低葡萄酒中的酒精含量;用聚丙烯腈中空纤维超滤膜组件将黄酒中的 细菌和浑浊物除去;用超滤对低度白酒除浊,酒久置后仍保持清澈透 葡萄酒用超滤膜设备除菌过滤 果汁分离浓缩设备 在生产果蔬汁及饮料方面的应用 膜分离技术在此方面的应用主要用于果蔬汁的浓缩、果蔬汁和饮料的澄清过 滤和无菌化。果汁和蔬菜汁的澄清浓缩可采用反渗透和超滤膜分离新技术;生产 汽水用水可采用电渗析技术;用板式超滤器,聚砜和聚芳砜膜在饮料生产工艺 中,分离去除悬浮颗粒、残存酵母菌杂菌微生物、胶体和色素等杂质,可在不加 防腐剂下延长贮存期,提高和保证产品质量。其中,超滤技术在果蔬汁上的应用 尤其引入注目。自从1977年 Heatherbell等人成功运用超滤技术制得了稳定的 苹果澄清汁之后,超滤技术在果蔬汁澄清中的研究与应用发展很快。国外苹果汁、 梨汁、橙汁、猕猴桃汁、葡萄汁等超滤法澄清在70年代陆续获得成功。我国则 在进入80年代以后有了较大的发展 (3)技术的优缺点 优点:由于膜的选择透过性,膜分离颗粒可小至纳米级,十分高效;分离过 程不发生相变化,能耗较低;膜分离技术整个分离过程在密闭系统中进行,无需 加热,无化学变化,特别适用于对热敏感的物质的分离、分级、浓缩与富集;膜 分离只需要压力来推动,故分离装置无运动部件,结构简单,操作容易,易自控 和维修;膜分离技术有冷杀菌的作用,且能耗低、速度快、费用省、不污染环境, 因此是一种绿色技术。 缺点:食品中大都含有蛋白质、脂肪、纤维、鞣质及胶体物质,膜在操作时 极易被污染和阻塞,造成膜通量锐减,这要求膜材料、处理和清洗过程的改善和 提髙;膜材料的选择、膜分离时的压力、温度、浓度、流速等都会影响到膜分离 的效率,要找到合适的膜需要考虑很多因素;膜材料的品种少,膜孔径分布宽, 性能欠稳定。 膜分离技术作为一项新型的制造技术,应用广泛,效用显著,但在具体的选 择和使用过程中还需要不断地改良和优化
液, 使啤酒产量增加。用超滤进行葡萄酒提纯, 在无化学试剂下制得透明的葡萄 酒, 还可降低葡萄酒中的酒精含量;用聚丙烯腈中空纤维超滤膜组件将黄酒中的 细菌和浑浊物除去; 用超滤对低度白酒除浊, 酒久置后仍保持清澈透。 葡萄酒用超滤膜设备除菌过滤 果汁分离浓缩设备 在生产果蔬汁及饮料方面的应用 膜分离技术在此方面的应用主要用于果蔬汁的浓缩、果蔬汁和饮料的澄清过 滤和无菌化。果汁和蔬菜汁的澄清浓缩可采用反渗透和超滤膜分离新技术;生产 汽水用水可采用电渗析技术; 用板式超滤器, 聚砜和聚芳砜膜在饮料生产工艺 中, 分离去除悬浮颗粒、残存酵母菌杂菌微生物、胶体和色素等杂质, 可在不加 防腐剂下延长贮存期, 提高和保证产品质量。其中, 超滤技术在果蔬汁上的应用 尤其引入注目。自从 1977 年 Heatherbell 等人成功运用超滤技术制得了稳定的 苹果澄清汁之后, 超滤技术在果蔬汁澄清中的研究与应用发展很快。国外苹果汁、 梨汁、橙汁、猕猴桃汁、葡萄汁等超滤法澄清在 70 年代陆续获得成功。我国则 在进入 80 年代以后有了较大的发展。 （3） 技术的优缺点 优点：由于膜的选择透过性，膜分离颗粒可小至纳米级，十分高效；分离过 程不发生相变化，能耗较低；膜分离技术整个分离过程在密闭系统中进行，无需 加热，无化学变化，特别适用于对热敏感的物质的分离、分级、浓缩与富集；膜 分离只需要压力来推动，故分离装置无运动部件，结构简单，操作容易，易自控 和维修；膜分离技术有冷杀菌的作用，且能耗低、速度快、费用省、不污染环境， 因此是一种绿色技术。 缺点：食品中大都含有蛋白质、脂肪、纤维、鞣质及胶体物质,膜在操作时 极易被污染和阻塞,造成膜通量锐减，这要求膜材料、处理和清洗过程的改善和 提高；膜材料的选择、膜分离时的压力、温度、浓度、流速等都会影响到膜分离 的效率，要找到合适的膜需要考虑很多因素；膜材料的品种少,膜孔径分布宽, 性能欠稳定。 膜分离技术作为一项新型的制造技术，应用广泛，效用显著，但在具体的选 择和使用过程中还需要不断地改良和优化