反滲透膜技術在食品工業中的應用

由于膜分離過程不需要加熱，可防止熱敏物質失活、雜茵污染，無相變，集分離、濃縮、提純、殺菌為一體，分離效果高，操作簡單、費用低，特別適合食品工業的應用。下面介紹近年來膜分離技術在食品工業中的應用狀況。

　　

　　4.1澄清

　　

　　澄清工序是澄清汁生產的關鍵。傳統的澄清方法如明膠單寧法、加熱凝聚澄清法、冷凍法、板框過濾法、酶處理法等，都存在各自的弱點。將膜超濾技術用于食醋、醬油、果蔬汁、茶汁、啤酒等生產中，在分離致濁組分的同時達到澄清的目的。由于操作不受溫度的影響，不發生相變，可以較好地保存原有風味，同時具有快速、經濟的特點。

　　

　　以水果壓榨出汁，制成的果汁飲料中含有許多懸浮的固形物以及引起果汁變質的細菌、果膠和粗蛋白。應用膜超濾技術處理甘蔗汁、蘋果汁、草莓汁、南瓜汁等汁液，分離澄清效果良好。陳少州等在南瓜澄清汁加工中分別采用PSA1.5、PSA3.0、等平板超濾膜進行超濾澄清處理，對南瓜汁均有明顯的澄清效果。其透光率（λ=420nm）由原汁的78.9%分別上升到99.4%、98.9%，除果膠和蛋白質外，膜截留分子量（MWCO）對可溶性固形物、還原糖、pH、礦質元素和總酸等含量均無影響。澄清汁貯存4個月后PSA1.5、PSA3.0超濾汁無沉淀現象，穩定性好。

　　

　　傳統的醬油澄清技術是采用巴氏消毒法，板框過濾澄清產品。產品有沉淀，細菌數偏高，生產強度大，廢棄物多，易造成環境污染。李書申等人用超濾膜技術替代傳統的醬油生產中蒸發、濃縮、澄清、凈化等裝置，對醬油澄清、除茵、脫色處理，大幅降低能耗，提高了產品品質。

　　

　　飲料業中的水處理。飲料的主要成分是水，水的質量決定了飲料的質量，水處理設備（永潔達牌）與zui終水質有密切關系。只用傳統的沙濾棒或硅藻土過濾手段，不可能達到精細的過濾等級和絕對地去除微生物。而應用膜分離手段則可能達到極好的分離效果。在膜技術發達國家，飲料生產領域95%以上采用微孔濾膜為分離途徑之一，在我國，微濾、超濾技術在飲料生產中都已得到較廣泛應用。在飲料行業中要達到凈化、澄清的目的，用0.45μm的微孔膜過濾元件進行流程過濾即可滿足要求。由于微孔膜過濾后除去的是飲料中的雜質、懸浮物及生物菌體等，而水中的微量元素和營養物質卻毫無損失，所以特別適用于某些需保持特殊成分或風味的飲料的凈化過濾，如天然飲用礦泉水。應用膜分離過程制備飲用水和超純水已實現工業化。據統計，1988年世界上應用電滲技術生產飲用水銷售額達5億美元，并按每年10%的速度增長。

　　

　　茶飲料是目前飲料市場上非常受歡迎的飲品。然而茶提取液中含有蛋白質、果膠、淀粉等大分子物質，其中的茶多酚類及其氧化產物等物質形成絡合物，使茶汁產生混濁及沉淀，消除混濁及沉淀是茶飲料生產的關鍵。傳統的方法易使茶汁中許多有效成分去除，造成風味嚴重損失。采用超濾法處理綠茶汁和紅茶汁可有效去除茶汁中的大部分蛋白質、果膠、淀粉等大分子物質，而茶多酚、氨基酸、兒茶素、等含量損失很少，醇不溶性物質[AIS]可去除38%—7O%，使透明度提高92%—95%。茶汁外觀清澈透明，口感好，茶汁不易二次渾濁和變質。

　　

　　4.2濃縮、純化

　　

　　利用膜的優良的選擇性可將溶液中的欲提取組分在與其他組分分離的同時有效地得到濃縮和純化。

　　

　　羊棲菜是一種暖溫帶海藻．羊棲菜多糖具有明顯的生物活性，具有抗腫瘤、促進造血功能、防止血栓形成、降血糖、降膽固醇、防高血壓、增強免疫力等功能，是“綠色黃金食品”。采用中空維超濾膜技術（截留分子量6000，入口壓力1.00-1.09MPa，出口壓力0.4O—O.46MPa，操作溫度13-15℃）脫除羊棲菜粗多糖提取液中的鹽分，脫除率達99.9%，同時脫除部分色素物質，在保留了粗多糖提取液中生理活性物質的同時，濃縮了提取液，提高了主要成分褐藻膠與褐藻糖膠的含量。

　　

　　分離提純酶解后大豆蛋白粗品制造出具有特定功能性和營養性的富含大豆蛋白肽的食品，是大豆肽能廣泛應用的關鍵．傳統生產技術采用醇法或酸堿法，產品得率低，工藝復雜，廢水排放易造成環境污染．陳山等采用德國Sartorius產的VIVAFLOW50型板框超濾器（膜材料為聚砜，截留分子量5000，工作壓力0.15MPa，溫度25℃）以全回流方式對大豆肽粗產品進行處理，分離出純度達75%的大豆肽。

　　

　　張寧采用截留分子量為50，000u的內壓式中空纖維超濾膜對微生物胞外多糖P3—9415發酵液進行分離濃縮。在0.05Mpa下對3%的料液超濾濃縮至5.8%的濃縮液，多糖回收率達82.7%。在0.1Mpa下將O．5%的料液濃縮至2.95%，濃度提高4.9倍。在分離發酵液中殘余的培養基組分（包括糖、含氮物質、無機鹽等）的同時，濃縮澄清純化了多糖。

　　

　　果膠是一種由半乳糖醛酸組成的高分子物質，在食品工業上用作膠凝劑，增稠劑等，市場需求量很大。目前，生產工藝主要以柑橘皮等為原料，以稀酸提取，提取液中含大量對膠凝度無貢獻的有機酸、酚、皮油及色素。后續處理任務繁重，成本高，產品色深．周仲實采用超濾膜裝置對提取液進行處理，初步濃縮除去大部分對膠凝度無貢獻的雜質后，再經電滲析（ED）脫去大部分鹽酸和無機離子，所得提取液可直接干燥獲得高品質的果膠，且大幅降低了生產成本。

　　

　　初乳是母體分娩后一周內分泌的乳汁，富含多功能因子，如免疫球蛋白、乳鐵蛋白、各種生長因子等，其中乳鐵蛋白（LF）具有許多獨特的生理調節功能。Dulols采用超濾法得到5倍濃縮倍數的乳鐵蛋白和免疫球蛋白截留物。目前超濾法是生產食品級乳鐵蛋白的zui具工業化前景的方法之一。

　　

　　超濾在乳品工業中的另一重要應用是乳蛋白的濃縮。通過全過濾（即不斷地在截留液中加水重復過濾）可zui大程度地去除乳糖和灰分，制取高蛋白含量的濃縮乳蛋白（蛋白含量>85%）。此項技術還應用于生產高蛋白含量的脫脂奶粉和脫鹽、脫乳糖的乳清粉。還可將超濾和電滲析結合起來生產乳清蛋白濃縮物。

　　

　　膜技術也帶來了乳清產品的迅猛發展。用超濾處理乳清，提高了產品中蛋白質含量，使其質量得到了根本改善。此技術現已在美國、新西蘭、澳大利亞和法國等廣泛應用。目前，國外乳清蛋白的產量在乳品工業中占有相當大的比重，用超濾回收并濃縮乳清中的蛋白質，可獲得蛋白質含量在35%-85%的乳清蛋白質粉，用無機超濾膜濃縮乳清蛋白制得蛋白的技術也正在研究之中。除此之外，還廣泛用于乳清制品加工，如脫鹽、脫乳糖的乳清粉。

　　

　　國外目前還正在研究將各種膜分離技術和色譜方法及化學處理、酶處理結合起來，從乳蛋白中分離β-酪蛋白、α-乳清蛋白及免疫球蛋白的工作。Maubios和Gauthier都進行了相關的工作。

　　

　　4.3食品分析

　　

　　食品中的某些組分含量甚微，不論是對人體有益還是有害，都需監控其含量。利用膜技術可將微量甚至痕跡量的組分富集在特定的濾膜上，再選用合適的分析方法進行分析檢測，可大大提高檢測靈敏度。

　　

　　錳（II）與二溴羥基苯基熒光酮（DBHPE）和溴化十六烷基三甲胺（CTMAB）形成配合物，通過微濾膜富集，用二甲亞砜將濾膜及配合物溶解，在分光光度計上測定吸光度是一種快速富集測定錳的方法．配合物zui大吸收波長592nm，表觀摩爾吸光系數ξ592=4.70×10L?mol-1?cm-1，錳含量0-12μg/5m1，范圍符合比爾定律。可用于糧食中錳的檢驗。