膜分离技术在果汁加工中的应用.pdf

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1、科技创新与应用l2015年第23期科技创新膜分离技术在果汁加工中的应用魏诗瑶郝丹(北京师范大学化学学院北京100875)摘要:文章主要针对果汁加工过程中使用的各种膜分离技术(超滤、纳滤、反渗透、电渗析、膜蒸馏等)及其性能进行分析讨论,在果汁加工中膜分离技术-.q-N于果汁澄清、浓缩、脱气、脱酸、脱苦、脱色等过程。关键词:膜分离;果汁加工;反渗透;超滤前言渗透压随浓度增大而逐步增大,所需操作压力相应增大,对分离设膜分离技术是建立在材料化学和高分子化学的迅猛发展的基备的抗压能力要求也提高。因而在实际生产中往往采用反渗透与纳础上,模拟生物体系中膜结构的选择

2、透过性以及对膜材料进行物理滤结合的方式进行浓缩,即先通过反渗透预浓缩一部分果汁,在料结构和表面亲和性进行改良,在浓度差或压差的推动下,实现体系液渗透压达到一定程度后改用纳滤膜(孑L径很小)操作,截留其他溶中不同组分有效分离的新型化工分离技术(区别于传统精馏)。膜分质、盐和糖等。例如在葡萄汁的浓缩加工处理时,由于苹果酸等对制离技术主要包括反渗透、电渗析、超滤及纳滤等,经过半个多世纪的得的葡萄酒质量影响很大,可以通过反渗透除去大部分溶解杂质,发展,已经广泛运用于海水及苦成水淡化、食品加工、高纯水制备、再通过纳滤调节组分含量。中药有效成分的提取及纺织印染业

3、废水处理等领域,实现了经济效果汁浓缩过程也可通过渗透蒸馏(膜蒸馏特殊操作形式)完成,益与社会环境效益的双赢。渗透蒸馏的迁移机理如下:传统的果汁加工业在原果蔬汁预处理后,为提高出汁率,在必采用微孔疏水膜进行处理,膜两侧分别为待浓缩的料液和浓盐要的分离纯化基础上,往往还需要经过复杂的加热、酶处理与冷冻水,可挥发组分经加热汽化,通过扩散或对流方式在膜两侧迁移,实浓缩等过程,果汁中营养物质散失严重,同时也增大了加工工艺中现物料的浓缩。据报道,采用渗透蒸馏法进行果汁(苹果汁、葡萄汁的能耗从而降低了产品的附加产值。采用膜分离技术对原果蔬汁中等)浓缩,果汁中可溶性

4、固形物含量高达60%以上。此外,渗透蒸馏损害果汁营养的生物酶及细菌等杂质进行分离具有常温操作、选择法排除了反渗透浓缩时料液渗透压变化带来的操作压差问题,同时性好、无相变过程和无生物污染等优点,同时大大降低了工艺能耗,在高倍浓缩时,对果汁中某些有效组分(糖、有机酸等)的截留率可是果汁加工领域技术发展的必然趋势。下面详细介绍膜分离技术在达100%。果汁加工中的应用。2.3果汁脱气1各种膜的分离技术果肉细胞呼吸作用的进行使细胞间隙中存留氧气、二氧化碳等膜分离技术包括:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透气体,加工过程中容易将果汁中维生素、芳香剂

5、、色素等物质氧化,(R0)、电渗析(EO)、膜蒸馏(MD)等。影响果汁风味和外观,同时造成颗粒物悬浮,因此脱除这部分气体。各种膜分离技术在传递机制、膜材料组成、截留分子量及推动采用的有效脱除方式是水相脱气法(膜蒸馏特殊形式),依据气体在力等多方面均有差异,适应于不同体系组分的分离。膜分离性能由水中溶解度与其表面分压成正比这一原理,逐渐降低氧气分压,从渗透通量(主要是水)、截留率、孔道特征和完整性实验表征,影响因而使溶氧逸出。操作时将微孔膜一侧与果汁接触,另一侧抽真空,调素包括膜材料特性(最核心因素,涉及膜两侧亲水疏水性、孑L径大小节孔径可实现氧气的选

6、择性脱除。及分布)、待分离体系的性质(浓度,PH值等)、操作条件(膜两侧压2-4果汁脱酸脱色脱苦差、温度、流速等)。原果蔬汁经前几步加工处理后,仍残留少量有机酸、苦味物质2膜分离技术在果汁加工中的应用和色素等,往往会破坏果汁饮用时的风味,降低产品质量。果汁的加工过程主要包括四大部分:果汁澄清、果汁浓缩、果汁果汁脱酸:据刘茉娥等人介绍利用电渗析膜(两侧均用阴膜,脱气,果汁脱酸脱色脱苦,是各种膜分离技术集成的结果。酸根一侧渗出,另侧渗入OH一与H+中和),可以有效脱除果汁中的有2.1果汁澄清机酸,降低果汁酸度,提高产品质量和口感。经粉碎粗滤处理得到的原果

7、蔬汁是一个组分复杂的多相体系,果汁脱色:果汁不仅可以使用各种合成树脂进行脱色处理,还含有果胶(分子量约为5万一3O万)、淀粉、维生素等大分子,溶解的可以采用超滤技术进行处理。Borneman等人用聚酯醚砜(PES)/聚乙离子及细菌等。由于果胶的存在使果汁整体粘度增大,不利于压榨烯吡咯烷酮(PVP)复合膜超滤技术脱除苹果汁中31%的色素,另有时出汁率的提高,实际加工时往往可以采取多种方式除去,包括自报道称截留分子量为20—50KDa的超滤膜对红霉果浆废水中的花然沉降澄清、加热凝聚澄清、酶处理法澄清等。酶处理法主要加入果青素的回收率达80。胶酶,将果肉内

8、的果胶分解为半乳糖醛酸从而达到分离纯化的效果汁脱苦:柑橘类果汁柚皮苷、类柠檬苦素等的存在,极大地影果,极大地

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