现代食品工程高新技术3

第12章膜分离技术

膜分离概念

用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。

膜分离技术包括哪几类？各自的原理和在食品工业中的应用。

膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的，故而可以按分离粒子大小进行分类：

（1）反渗透

基本原理

利用反渗透膜选择性的只能透过溶剂的性质，对溶液施加压力以克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。

（2）超滤

基本原理

是溶液在压力作用下,溶剂与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧,而高分子溶质或其它乳化胶束团被截留,实现从溶液中分离的目的。它的分离机理主要是靠物理的筛分作用。超滤分离时是在对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附，在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等三种方式被超滤膜阻止，而水和低分子物质通过膜。

（3）反渗透

基本原理

电渗析是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程。电渗析淡化器，就是利用多层隔室中的电渗析过程达到使水除盐的目的。

膜分离在食品工业中典型应用

1在乳品工业中的应用

1.1从乳清中回收蛋白质

乳清中含有高营养价值的蛋白质、乳糖、乳酸、脂肪及矿物质。为了从低分子量组份中分离出蛋白质，通常采用超滤和反渗透处理。

1.2脱脂乳的浓缩

在制备干酪用乳中加入发酵剂和凝乳酶，然后进行混合和凝固。采用超滤、反渗透技术，不但干酪品质控制得到保证，还可提高干酪产量。

2在饮料工业中的应用

葡萄、苹果、柑橘和猕猴桃等果汁中含有果胶和水溶性半纤维素等物质，会引起果汁混浊甚至产生沉淀。若用超滤法分离出果胶及可能存在的浆料物，就可达到快速澄清果汁的目的。

日本生产的清酒在加热过程中会蒸发或破坏部分香味物质，引起酒质下降；未经加热的生酒风味很好，但易酸败产生白色沉淀。用超滤法除去混浊物和菌体，加上无菌装瓶工艺形成了完全不加热生产生清酒的新技术，现已投入工业化生产。

3在豆制品工艺中的应用

豆制品生产上膜分离的应用主要是从废液中回收蛋白质。

4在纯水制造工业中的应用

采用反渗透、超滤微滤技术，能有效的去除水中的胶体、有机物、颗粒及细菌等杂质，采用电渗析主要使去除离子。

5其他食品工业中的应用

淀粉加工：对马铃薯淀粉采用膜技术进行蛋白质的回收。

制糖工业废水处理

动物血液处理

蛋清的浓缩

酒和含酒精饮料的精制

第13章超临界流体萃取

超临界CO2流体萃取的概念

超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法，它是以CO2为萃取剂，在超临界状态下，加压后使其溶解度增大。将物质溶解出来，然后通过减压又将其释放出来。该过程中C O2循环使用。在压力为8--40MPa时的超临界CO2足以溶解任何非极性、中极性化合物，在加入改性剂后则可溶解极化合物。

超临界CO2流体萃取的基本原理

超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

超临界流体萃取在食品工业中的应用范围

超临界流体技术是一项跨世纪的高新技术，已被广泛应用于医药、食品、保健、石油化工、环保、发电、核废料处理及纺织印染等诸多领域。

主要应用领域

1、脱咖啡因：

其生产过程大致为：先用机械法清洗咖啡豆，去除灰尘和杂质；接着加蒸汽和水预泡，提高其水分含量达30%~50%；然后将预泡过的咖啡豆装入萃取罐，不断往罐中送入CO2，咖啡因就逐渐被萃取出来。带有咖啡因的CO2被送往清洗罐，使咖啡因转入水相。然后水相中咖啡因用蒸馏法加以回收，CO2则循环使用。提取后的咖啡仍保留其特有的芳香物质。

2、啤酒花萃取

啤酒花中的有用成份是挥发性油和软树脂中的葎草酮及α-酸，挥发油赋予啤酒以特有的香味，而葎草酮和α-酸在麦芽汁煮沸过程中，将异构化为异葎草酮和异α-酸，这是造成

啤酒特殊苦味的重要物质。

采用超临界流体萃取法制造啤酒浸膏，得到高质量、富含风味物的浸膏，同时避免了使用可能致癌的化学物质。

3、动植物油的萃取分离

自70年代以来，许多学者采用超临界流体为溶剂进行植物油和动物脂肪的萃取分离的研究。

用超临界CO2萃取大豆油和米糠油，得到的大豆油产品油色清亮，铁、磷等杂质含量低，不需再经精炼。

用超临界CO2进行原料米的脱脂，能去除40％左右的粗脂质。用处理后的米酿造出的酒，色度降低，香味醇厚，且酒中脂肪酸的饱和度增大，综合品质提高。

采用超临界CO2分馏乳脂肪，可以生产低胆固醇的乳脂。

从鱼类萃取脂肪酸和从蛋黄中分离胆固醇，结果得到具有医疗效果的不饱和脂肪酸及胆固醇。

4、香料的萃取分离

食品加工中，香味是很重要的感官指标。而天然香料的产量有限，且品质不一。因此对分离、纯化和浓缩天然产物中的香气和香味的研究就显得十分重要。

柑桔香精油的萃取分离，去除了大部分产生苦味的萜烯化合物，得到柑桔风味浓厚的桔香精油。

超临界流体萃取在动植物油分离中的应用

自70年代以来，许多学者采用超临界流体为溶剂进行植物油和动物脂肪的萃取分离的研究。

用超临界CO2萃取大豆油和米糠油，得到的大豆油产品油色清亮，铁、磷等杂质含量低，不需再经精炼。

用超临界CO2进行原料米的脱脂，能去除40％左右的粗脂质。用处理后的米酿造出的酒，色度降低，香味醇厚，且酒中脂肪酸的饱和度增大，综合品质提高。

采用超临界CO2分馏乳脂肪，可以生产低胆固醇的乳脂。

从鱼类萃取脂肪酸和从蛋黄中分离胆固醇，结果得到具有医疗效果的不饱和脂肪酸及胆固醇。

第15章气调保鲜

气调保鲜的基本原理

在一定的封闭体系内，通过各种调节方式得到的不同于正常大气组成（或浓度）的调节气体，以此来抑制食品本身引起食品劣变生理生化过程或抑制作用与食品的微生物活动过程。

气调技术的效用和特点

（一）、潜在的好处

1、延缓果蔬产品的衰老（老熟和老化）变化过程

降低呼吸强度

降低产品对于乙烯作用的敏感性

延缓叶绿素的寿命

减慢果胶的变化

2、减轻一定的贮藏性生理病害--- 冷害

3、抑制微生物的作用