食品工程原理_膜分离技术
膜分离技术及其在食品工业中的应用
膜分离技术的原理和工艺过程
3、收集透过膜的物质和浓缩物质，以实现物质的分离、纯化或浓缩。
膜分离技术在食品工业中的应用
膜分离技术在食品工业中的应用
在食品工业中，膜分离技术主要应用于水处理、食品添加剂和配料的生产过 程中。
1、水处理方面：膜分离技术可有效去除水中的悬浮物、有机物、重金属离子 等有害物质，提高水质。同时，膜分离技术还可以实现水的软化、脱盐和浓缩等， 为食品加工提供优质水源。
3、饮料除菌和保鲜
3、饮料除菌和保鲜
膜分离技术可以用于饮料的除菌和保鲜，提高饮料的卫生质量和保存期。例 如，在瓶装饮料的生产过程中，采用超滤技术可以去除饮料中的微生物，延长瓶 装饮料的保质期。同时，纳滤或反渗透技术可以用于浓缩果汁，并将其制成固体 状，延长果汁的保存期。
与其他方法的对比分析
与其他方法的对比分析
在饮料工业中，膜分离技术与其他传统分离方法相比具有以下优势： 1、高效率和高质量：膜分离技术可以在常温下进行，不会对产品造成热损伤， 同时可以有效地去除杂质和微生物，提高产品的质量和稳定性。
与其他方法的对比分析
2、节能环保：膜分离技术不需要大量的化学试剂和高温高压条件，因此具有 较低的能源消耗和环境污染。
结论
通过不断优化膜材料的选择和工艺条件，可以进一步提高膜分离技术的效果 和降低成本；开发新型的膜分离技术也将为食品工业的发展带来更多的可能性。 因此，膜分离技术在食品工业中的应用具有广阔的前景和重要意义。
参考内容
引言
引言
膜分离技术是一种高效、环保的分离技术，在食品、医药、环保等领域得到 广泛应用。本次演示将重点介绍膜分离技术在饮料工业中的应用，包括膜分离技 术的原理、分类、特点等，以及在饮料工业中的具体应用案例和未来发展前景。
食品加工过程中膜分离技术的研究与应用
食品加工过程中膜分离技术的研究与应用食品加工是将原材料经过一系列处理和加工步骤，加工成具有可食用性的食品产品的工艺过程。
在食品加工过程中，膜分离技术被广泛应用于物质的分离、浓缩、净化和纯化等方面。
它通过在分离膜上形成过滤层，将不同大小和特性的分子或颗粒分离开来，从而实现目标物质的提纯和分离。
膜分离技术是一种基于膜的分离方式，常用于液体和气体的分离。
它的核心是半透膜，由多种材料制成，如聚醚酯、聚酯、聚酰胺等。
它们的特点是具有高的选择性、高的通透性和良好的耐化学性能。
在食品加工中，膜分离技术可以应用于许多方面。
首先是液体的分离和浓缩。
膜分离技术可以实现悬浮液、溶液和乳液等多种液体的分离和浓缩。
例如，膜过滤可以将乳化液中的乳化粒子分离出来，得到清澈的液体。
膜浓缩可以将液体中的目标物质浓缩到较小的体积，提高其纯度和浓度。
其次，膜分离技术还可以用于物质的净化和纯化。
通过选择合适的膜材料和操作条件，可以将液体中的杂质、有害物质或不需要的成分分离出来，从而提高产品的纯度和质量。
例如，在果汁的加工中，膜分离技术可以去除果汁中的悬浮物、颗粒和杂质，使得果汁更加清澈可口。
此外，膜分离技术还可以用于固体颗粒的分离和提纯。
例如，在酒类加工中，膜过滤技术可以将发酵液中的酒精和固体颗粒分离开来，从而获得更纯净的酒精液体。
在乳制品加工中，膜分离技术可以将牛奶中的脂肪、蛋白质和糖分离开来，制备出不同脂肪含量的乳制品。
除了以上的应用，膜分离技术还可以用于气体的分离和净化。
例如，在食品储存和包装过程中，膜分离技术可以去除空气中的水分和氧气，延长食品的保鲜期。
在食品加工中，膜分离技术还可以用于气体沉降和气体纯化。
需要注意的是，膜分离技术在食品加工中的应用并非一刀切的。
不同的食品材料、不同的目标物质和不同的工艺要求，都需要选择合适的膜材料和操作条件。
此外，膜分离技术的应用还需要考虑成本、工艺效率、产品品质和环境安全等因素。
综上所述，膜分离技术在食品加工过程中的研究和应用具有重要的意义。
食品加工新技术 膜分离技术
第五章膜分离技术第一节膜分离的原理和方法一、膜分离的基本概念（一）膜分离概念１、广义膜分离用天然或人工合成的高分子膜，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，统称为膜分离法。
包括膜浓缩和膜分离。
２、膜浓缩如果在分离过程中，通过半透膜的只有溶剂，则溶液获得了浓缩，此过程称为膜浓缩。
３、狭义膜分离如果在分离过程中，通过半透膜不仅是溶剂，而且有选择性地让某种溶质组分通过，则溶液中不同溶质得到分离，此分离过程称为膜分离。
（二）膜分离的分类根据分离过程中推动力的不同，膜分离技术可分为两类:一类是以压力为推动力的膜分离，如超滤和反渗透。
另一类是以电力为推动力的分离过程，所用的是一种特殊的半透膜，称为离子交换膜，这种分离技术叫做离子交换，如电渗析。
几种常见的膜分离方法及其适用范围如图5-1和图12-1。
（三）膜的性能１、膜的抗氧化和抗水解性能膜的抗氧化和抗水解性能，既取决于膜材料的化学结构，又取决于被分离的溶液的性质。
氧化和水解的最终结果，是膜的色泽变深、发硬脆裂、化学结构和外观形态受到破坏。
由于高分子材料因氧化而产生的主链断裂，首先发生在低能的键上。
因此，希望高分子材料中各个共价键有足够的强度，即希望有高的键能。
高分子材料的主链中，应尽量避免键能较低的O-O和N-N键。
膜的水解和氧化作用是同时发生的，水解作用与高分子材料的化学结构密切相关。
当高分子链中具有易水解的化学基团-CONH-、-COOR-、-CN、-CH2 -O-等时，这些基团在酸和碱的作用下，会产生水解降解反应，使膜的性能受到破坏。
表１２－１是几种共价键的键能：２、膜的耐热性和机械强度膜的耐热性取决于高分子材料的化学结构。
由于水在膜中渗透，使高分子之间的作用力部分地受到削弱，结构使膜的耐热性低于纯高分子材料的耐热性。
为了提高膜的耐热性，可以改变高分子的链节结构和聚集态结构，提高分子链的刚性。
例如在高分子链中尽量减少单键，引进共轭双键、三键或环状结构，或者使主链成为双链形的“梯形”结构。
膜分离技术在食品工业上的应用
膜分离技术在食品工业上的应用随着科技的不断发展，膜分离技术作为一种新型的分离技术，在食品工业中得到了广泛应用。
膜分离技术以其高效、节能、环保等特点，在食品加工过程中发挥着越来越重要的作用。
本文将详细介绍膜分离技术的原理、分类、特点，并探讨其在食品工业中的应用、存在的问题以及未来发展趋势。
膜分离技术是一种利用膜材料分离液体或气体混合物的新型分离技术。
其原理是利用膜材料的不同孔径和选择性能，将混合物中的不同组分进行分离、提纯和浓缩。
膜分离技术可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等类别，具有高效、节能、环保、操作简便等特点。
在饮料加工过程中，膜分离技术主要用于果汁、酒类等液体的澄清和提纯。
通过超滤技术，可以有效地去除果汁中的果胶、蛋白质、细菌等杂质，提高果汁的澄清度和口感。
同时，在酒类加工中，膜分离技术可以去除酒中的甲醇、乙醛等有害物质，提高酒的质量和安全性。
在发酵工业中，膜分离技术主要应用于菌体分离、蛋白质分离和发酵液的澄清。
通过微滤或超滤技术，可以有效地将菌体和未发酵的溶液进行分离，得到高纯度的菌体蛋白质。
同时，膜分离技术还可以去除发酵液中的杂质，提高发酵产物的质量和产量。
在蒸馏工业中，膜分离技术主要应用于脱盐、脱氧、脱氨等操作。
通过反渗透技术，可以有效地去除溶液中的无机盐、有机物和微生物，得到高质量的蒸馏产品。
例如，在制糖工业中，反渗透技术可以去除糖汁中的盐分和色素，提高糖的纯度和白度。
膜污染是膜分离技术中普遍存在的问题。
由于原料液中的悬浮物、微生物和有机物等杂质会附着在膜表面，导致膜通量下降，甚至出现堵塞和破裂等问题。
为解决这一问题，可以采用预处理措施，如过滤、沉淀、离心等，以去除原料液中的杂质。
定期清洗和化学清洗也可以有效地减轻膜污染。
膜的寿命是影响膜分离技术成本的关键因素之一。
由于膜材料本身的质量和加工工艺的限制，膜的寿命存在一定的局限性。
为延长膜的寿命，可以选用高分子量、高稳定性、低污染的膜材料，优化膜组件的设计和加工工艺，避免极端操作条件等。
纯化分离-食品工业中的膜分离技术应用
膜分离技术在食品工业中的应用班级学号姓名引言膜技术是一种绿色高效的可起到分离、富集、浓缩及纯化作用的技术，它以高分子分离膜为典型代表，是一种新型的流体分离单元操作技术。
虽然该技术在20至30年代已取得很大发展，但一直到60年代反渗透分离技术被成功地运用到海水脱盐及废水处理时，膜技术才真正得到应用。
由于膜技术具有诸多优点[1]，比如说浓缩时不会发生相变，因此不需要蒸发器或冷冻设备，节约能源，投资成本低。
有由于在分离过程中不需加热，容易保持食品某些原有的风味和营养功效，因此，随着食品工业的不断发展，膜技术在食品领域的应用越来越广泛。
1 膜分离的基本原理当选择透过性膜的两侧存在某种或某几种推动力时，比如浓度差、压力差、电位差、温度差等时，原料两侧的组分可以选择透过性地透过膜，从而达到分离纯化的目的。
分离膜能够使得混在一起的物质分开，主要是通过以下两种机理：(1)物理性质不同：根据被分离物质的质量、体积大小、几何形态差异，用过筛的办法将其分离。
(2)化学性质不同：根据被分离物质通过分离膜的总速度的差异进行分离。
总速度取决于两个步骤，一是从膜表面接触的混合物中进入膜内的速度（溶解速度），其次是进入膜内后从膜的表面扩散到膜的另一表面的速度。
若总速度越大，透过膜所需时间越短；总速度越小，则透过时间越长。
2 分离膜应具备的条件(1) 分离性：分离膜必须对被分离混合物具有选择透过能力，也即具有分离能力。
分离的能力要适度，由于膜的分离性能和透过性能相互关联，若分离性能高，就必须牺牲一部分透过量，所以并非越大越好。
膜的分离能力主要取决于膜材料的化学特性和分离膜的形态结构，但也与膜分离过程的一些操作条件有关。
(2) 透过性：对被分离的混合物能够进行有选择地透过是最基本的条件。
也就是说被除去的物质透过速度越低，通过的物质速度越快则越好，二者的速度之比即为分离效率。
而分离膜的透过性能即为其处理能力的主要标志。
在达到所需分离率之后，分离膜的透过量越大越好，因为它将增强膜的处理能力，降低运行成本。
(食品工程原理)10_膜分离
图示指状结构，多用于超滤， 反渗透膜的结构多为不对称 海绵状结构。
膜元件
膜元件
1.4 膜性能 （分离透过性，物化稳定性）
分离透过性 分离效率
渗透通量
表观截留率
R 1 cp cb
实际截留率 R cw
cb
Cp透过液质量浓度
Cb料液质量浓度
Cw 膜表面上溶质浓度
① 渗析式膜分离 料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的
推动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。 属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等； ② 过滤式膜分离
利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过 膜的速率差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分 离的有超滤、微滤、反渗透和气体渗透等； ③ 液膜分离
液膜与料液和接受液互不混溶，液液两相通过 液膜实现渗透，类似于萃取和反萃取的组合。
膜分离技术的主要特征和优点
• 实践证明，当不能经济地用常规的分离方法得到较 好的分离时，膜分离作为一种分离技术往往是非常 有用的。
• 膜技术还可以和常规的分离方法结合起来使用，使 技术投资更为经济。
• 膜分离过程没有相的变化(渗透蒸发膜除外)，常温 下即可操作；由于避免了高温操作，所浓缩和富集 物质的性质不容易发生变化，因此在膜分离过程食 品、医药等行业使用具有独特的优点；
• 1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人用 各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以 水—丙酮—溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分 子量的膜，这种膜是真正的超滤膜。美国Amicon 公司首先将这种膜商品化。
• 1967年，Du Pont公司研制成功了以尼龙—66为 主要组分的中空纤维反渗透膜组件。同一时期， 丹麦DDS公司研制成功平板式反渗透膜组件。反 渗透膜开始工业化。
膜分离技术的原理
膜分离技术的原理膜分离技术是一种利用半透膜对不同组分进行分离的技术。
它主要包括超滤、纳滤、反渗透和气体分离等几种类型，广泛应用于水处理、生物工程、食品加工、医药等领域。
膜分离技术的原理主要是利用膜的选择性通透性，将混合物中的不同组分分离出来。
膜分离技术的原理可以简单概括为，在一定的压力作用下，将混合物置于膜的一侧，通过膜的选择性通透性，使得其中一种组分能够通过膜，而另一种组分则被截留在膜的一侧，从而实现两者的分离。
不同类型的膜分离技术有不同的分离原理，下面将分别介绍几种常见的膜分离技术及其原理。
首先是超滤技术，超滤膜的孔径在纳米到微米之间，可以有效截留溶质、胶体和悬浮物等大分子物质，而溶剂和小分子物质则可以通过膜。
其原理是利用压力驱动溶剂和小分子物质通过膜，而大分子物质则被截留在膜的一侧，从而实现溶质和溶剂的分离。
其次是纳滤技术，纳滤膜的孔径在纳米级别，可以截留溶质和大部分溶剂，而水分子等小分子物质则可以通过膜。
其原理是利用压力差使得溶质和大分子物质被截留在膜的一侧，而溶剂和小分子物质则通过膜，实现了对溶质和溶剂的有效分离。
另外是反渗透技术，反渗透膜的孔径在纳米级别以下，可以截留绝大部分溶质和溶剂，只有水分子等极小分子物质可以通过膜。
其原理是利用高压作用下，使得水分子通过膜，而溶质和溶剂被截留在膜的一侧，实现了对水和溶质的有效分离。
最后是气体分离技术，气体分离膜可以选择性地通透不同气体分子，根据气体分子的大小、形状和亲和性等特性，实现对混合气体的分离。
其原理是利用压力差使得不同气体分子在膜上的透过速率不同，从而实现了对混合气体的有效分离。
总的来说，膜分离技术的原理是利用膜的选择性通透性，通过施加压力或压力差的方式，实现对混合物中不同组分的有效分离。
不同类型的膜分离技术有着不同的应用和分离原理，但都以膜的选择性通透性为基础，为各行各业的生产和生活提供了重要的分离技术支持。
膜分离技术在食品行业的应用
膜分离技术在食品行业的应用膜分离技术为食品生产质量把关，在现今的社会中，人们的生活速度越来越快，在饮食方面人们没有大量的时间去自己做，那么很多的年轻人选择购买速饮食品，但是这些食品生产的质量是否符合饮食标准，是否能够达到人体所需的营养，成为了人们最为关心的话题。
在食品行业生产过程中膜技术的出现解决了其生产中的很多难题，杀菌，消毒，过滤，浓缩分离，膜的特性被应用的淋淋尽致。
现在我们就共同探讨分析膜在食品行业中的应用。
膜的分离原理：透过膜进行选择性的分离介质，通过膜两侧受到某种推力，选择性的把原料进行分离，达到了分离、提纯的目的。
根据不同的生产需要，要选择不同的膜进行处理，目前应用在成产中的膜种类含有：超滤(UF)、反渗透(RO)、微滤(MF)、电渗析(ED)、渗析(D)、气体分离(GS)、乳化液膜(ELM)、渗透汽化(PV)、等。
膜分离技术：目前较为成熟的膜技术为：反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大类。
已经有大规模的工业生产应用，这些技术是膜类产品的代表。
解析东丽TORAY反渗透膜技术在食品行业中的应用1、果汁生产中澄清：澄清工序是澄清汁生产的关键。
将膜超滤技术用于食醋、酱油、果蔬汁、茶汁、啤酒等生产中，在分离致浊组分的同时达到澄清的目的。
由于操作不受温度的影响，不发生相变，可以较好地保存原有风味，同时具有快速、经济的特点。
只用传统的沙滤棒或硅藻土过滤手段，不可能达到精细的过滤等级和绝对地去除微生物。
而应用膜分离手段则可能达到极好的分离效果。
在膜技术发达国家，饮料生产领域95%以上采用微孔滤膜为分离途径之一，在我国，微滤、超滤技术在饮料生产中都已得到较广泛应用。
茶叶是目前最受欢迎的健康饮品之一，采用超滤法处理绿茶汁和红茶汁可有效去除茶汁中的大部分蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质，而茶多酚、氨基酸、儿茶素、咖啡碱等含量损失很少，醇不溶性物质[AIS]可去除38%—7O%，使透明度提高92%—95%。
茶汁外观清澈透明，口感好，茶汁不易二次浑浊和变质。
(食品工程原理)9.膜分离技术
膜分离技术的应用领域
食品加工
可用于浓缩果汁、分离乳清蛋白等。
废水处理
适用于去除溶解物、色素和微生物等。
膜的种类和选择
1 微滤膜
2 超滤膜
用于分离悬浮物、胶体和大分子物质。
适用于去除高分子物质、细菌和病毒。
3 反渗透膜
用于海水淡化、纯化水和浓缩溶液。
膜分离技术的优势和局限性
优势
• 能耗低、设备紧凑 • 高分离效率和选择性
案例1 案例2 案例3
食品饮料行业中使用超滤膜进行乳清蛋白的分离 和提纯。
工业废水处理中利用反渗透膜去除污染物和盐分， 实现水的回用。
海水淡化厂使用反渗透膜将海水转化为淡水，满 足可持续发展的需求。
局限性
• 膜污染和堵塞 • 成本较高的设备和维护
膜分离技术的发展和前景
研究和创新
科学家们致力于改进膜的性能和 生产工艺，以推动膜分离技术的 进一步发展。
可持续食品生产
膜分离技术能够帮助实现更加可 持续的食品生产过程。
清洁水资源Leabharlann 反渗透膜等膜分离技术可用于提 供可靠的清洁水资源。
膜分离技术的实际案例和应用举例
(食品工程原理)9.膜分离 技术
膜分离技术是指利用半透膜对混合溶液进行分离的一种工业化技术。该技术 在食品工程中具有广泛的应用和潜力。
膜分离技术的定义和概述
膜分离技术通过利用不同材料制成的膜，以其特殊的孔径和渗透性，实现对 混合物的分离和纯化。
膜分离技术的原理
膜分离技术基于渗透、电动力和筛分等原理，通过膜的孔隙结构和性质，实 现溶质的选择性传输和分离。
食品分离技术——膜分离技术
在膜分离技术发展史上，首先出现的技术为超滤 (Ultrafiltration，简称UF)和微孔过滤(Microfiltration， 简称MF)，然后出现反渗透(Reverse Osmosis，简称RO)。
我 国：
• 1957年中国科学院化学所开始了离子交换膜的研究。 • 1964年海军医学研究所研制出咸水淡化器。 • 1970年北京市环境保护科学研究所建立电渗析淡化
孔径0.1~1 nm
类的脱除
压差 1~ 10 MPa
非对称离子交换膜 水溶液中无机酸、
孔径1~10 nm
盐的脱除
浓度差
阴、阳离子交换膜 孔径1~10 nm
水溶液中酸、 碱、盐的脱
除
电位差
均质膜和非对称膜 滤除 50 nm的 压差1~10 Mpa
颗粒
浓度差
复合膜
水、有机物的分 渗透边的分压
离
下降
液体保存在多孔膜中 盐、生理活性物 质的分离
离血清蛋白质等；
• 1953年，美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透
淡化海水；
• 1960年，Loeb与Sourirtajan发明了第一代高性能的非对
称性醋酸纤维素膜，反渗透(RO)首次用于海水及苦咸水 淡化。但至20世纪60年代中期，才应用于工业上。
• 20世纪60年代初，在制膜技术取得了突破后， 膜分离技
5、食品分离新技术能改变食品行业的生产面貌。
一、 膜分离技术的发展历程
• 1748年，Abble Nelkt首次进行猪膀胱膜的渗透分离试验，
揭示了膜分离现象；
• 1861年Thomas Graham介绍了用膜分离法可以从多糖蛋白质
食品工程原理--膜分离
生态环境
膜法自来水厂
巴黎瓦兹河梅里市 14万立方米/天的 纳滤厂，每天为巴 黎附近50万居民提 供14万吨饮用水
在牛奶工业中的应用
脂肪和细菌 MF 脱脂牛奶 高脂奶油 饮料 生产奶酪 UF截留物 牛 奶 UF 特殊奶制品 全蛋白 UF渗透物 RO浓縮物 RO 乳糖生产
发酵食品和非食品生产
蒸发 奶罐运输 干燥 全奶粉
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧 烷等 壳聚糖，聚电解质等
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2. 按膜的分离原理及适用范围分类
根据分离膜的分离原理和推动力的不同，
可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、
渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
3. 按膜的形态分类
按膜的形状分为平板膜、管式膜和中空纤维膜。
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4. 按膜的结构分类
(3)、螺旋卷式膜组件
目前,螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种膜分离过程。 膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通过适当的方式被组合 在一起,然后将其装入能承受压力的外壳中制成膜组件。通过改变料液和过 滤液流动通道的形式,这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的形式。
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(4)、中空纤维膜组件
中空纤维膜组件的最大特点是单位
四、常见的膜分离技术
• • • • 1、反渗透（RO) 2、超滤（UF） 3、微滤（MF） 4、电渗析（ED）
微 滤 超 滤 纳 滤 反 渗 透 悬浮颗 粒 大分子 有机物 糖类等小分子 有机物，二价 盐或多价盐 单价 盐
水
反渗透、超滤、微滤和电渗析为四大已开发应用的膜分离 技术，有大规模的工业应用和市场。其中反渗透、超滤、 微滤相当于过滤技术，用于分离含溶解的溶质或悬浮微粒 的液体。电渗析用的是荷电膜，在电场的推动下，用于从 水溶液中脱出离子，主要用于苦咸水的脱盐。
食品加工过程中的膜分离技术研究
食品加工过程中的膜分离技术研究食品加工是一项具有深远意义的科学研究领域，其中膜分离技术在食品工业中发挥了重要作用。
本文将介绍膜分离技术的原理、应用和对食品加工过程的影响。
一、膜分离技术原理膜分离技术是一种基于不同物质在膜中传递的速率差异实现分离的方法。
它利用膜材料的特性，通过膜的微孔或选择性渗透性，将混合物分离成不同成分。
膜的微孔大小、孔隙率和渗透性决定了不同物质在膜上的传递速率，从而实现分离。
二、膜分离技术在食品加工中的应用1. 膜过滤膜过滤是膜分离技术的一种常见应用，它常用于食品加工过程中的液体澄清和浓缩处理。
通过选择合适的膜材料和膜孔大小，可以去除悬浮物、微生物和其他杂质，使液体更加纯净。
同时，通过控制膜的渗透性，可以实现对液体中溶解物质的浓缩。
2. 膜超滤膜超滤是利用膜的选择性渗透性来分离不同分子量的物质。
在食品加工中，膜超滤常用于乳制品的浓缩和蛋白质的提取。
通过选择合适的膜孔径，可以去除较大分子的组分，使产品更加纯净和浓缩。
3. 反渗透反渗透是一种利用压力将水分子从溶液中驱逐出来的膜分离技术。
在食品加工中，反渗透常用于酸奶、果汁和饮料的浓缩和脱水。
通过膜的选择性渗透作用，可以去除水分子，使溶液浓缩，并提高产品的品质和保存期限。
三、膜分离技术对食品加工过程的影响膜分离技术在食品加工过程中有以下几方面的影响：1. 提高生产效率膜分离技术能够在较短的时间内实现分离和浓缩，从而提高生产效率。
与传统的分离方法相比，膜分离技术具有操作简单、能耗低和设备体积小的特点，适用于大规模的工业生产。
2. 保留物质的品质和营养价值膜分离技术可以通过选择合适的膜材料和操作条件，保留物质的品质和营养价值。
相比传统的热处理方法，膜分离技术对物质的影响更小，可以减少对产品的破坏，从而提高产品的口感和营养价值。
3. 减少能源消耗和环境污染膜分离技术相比传统的分离方法能够在较低的温度和压力下实现分离，从而减少能源消耗和环境污染。
食品分离技术在食品工程的应用
食品分离技术在食品工程的应用现代食品分离新技术，主要有膜分离技术、超临界萃取技术，分子蒸馏技术和冷冻干燥技术。
1、膜分离技术膜分离根据过程推动力的不同，大致分两类：一类是以压力为推力的膜过程，如在食品工业具有突出实用意义的超滤和反渗技术；另一类是以电力为推动力的膜过程，所使用的是一种特殊的离子离换膜，如食品工业具有实用意义的电渗打技术。
超滤，是指利用半透膜的微孔过滤，以截留溶液中大溶质分子的操作技术；反渗，是指通过膜渗分离技术，使溶剂分子反渗透压力流向较稀溶液的操作技术；电渗析，是指在电场的作用下利用离子交换膜对离子具有不同的选择、透过的特性，使溶液中的阳、阴离子和溶剂分离的操作技术。
超滤和反渗主要用于食品的浓缩和提纯，以及饮用水纯化；电渗析主要用于食品工业用水的纯化处理，以及乳清加工。
2、超临界萃取技术超临界萃取技术是利用CO2作为超临界萃取剂，萃取压力为2.8～4.5毫巴，钢瓶中CO2的压力为6～6.5毫巴，使体CO2进入低温溶槽(约5℃)将其冷缩为液体，然后加热至临界点以上，形成超临界状态，能有效地把食物原料中的酯等特殊成分萃取出来。
目前，已应用于各种香辛料的提取。
3、分子蒸馏技术蒸馏按操作原理划分，可分为水蒸气蒸馏、分子蒸馏，简单蒸馏(一次蒸馏)及精蒸馏(多次蒸馏)。
分子蒸馏技术，可用于各种酯类进行单向或双方向蒸馏提取，分离有效成份的纯度可达97%以上。
目前，已广泛用于单甘酯的分离。
4、冷冻干燥技术冷冻干燥，又称真空冷冻干燥、冷冻升华干燥、分子干燥等。
它是将湿性物料先冻结至冰点以下，使水变为固态冰，然后在较高的真空度下，将冰直接转化为蒸汽而除去，使物料干燥。
目前，在食品加工保藏中，利用冷冰干燥技术，把新鲜果蔬菜、肉类食品，经冷冻至零下20℃，然后移至真空升华室直接脱水干燥，制成粉末状，能有效保持食品色、香、味和营养成份。
膜分离技术在食品工业中的应用及研究进展
膜分离技术在食品工业中的应用及研究进展一、本文概述膜分离技术是一种基于膜的选择性透过性质，将混合物中的不同组分进行分离、提纯或浓缩的技术。
近年来，随着科技的快速发展，膜分离技术因其高效、节能、环保等优点，在食品工业中的应用越来越广泛。
本文旨在全面综述膜分离技术在食品工业中的应用现状及其研究进展，以期为食品工业的科技创新和产业升级提供理论支撑和实践参考。
本文将首先介绍膜分离技术的基本原理和分类，然后重点论述膜分离技术在食品加工、饮料制造、食品安全检测等领域的具体应用，包括膜过滤、膜蒸馏、膜萃取等。
还将探讨膜分离技术在提高食品品质、保障食品安全、节能减排等方面的优势和潜力。
本文将分析当前膜分离技术在食品工业中面临的挑战和未来的发展趋势，以期推动膜分离技术在食品工业中的进一步发展和应用。
通过本文的综述，我们期望能够为食品工业的科技创新和产业升级提供有益的启示和思考。
二、膜分离技术基础膜分离技术，作为一种高效的分离、纯化和浓缩方法，近年来在食品工业中得到了广泛的应用。
其基本原理是利用膜的选择性透过性质，在分子级别上实现物质的分离。
膜分离技术的核心在于膜的选择，这些膜可以根据其孔径大小、材料特性和表面性质等因素，被设计成适用于不同的分离任务。
膜分离技术的主要类型包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
微滤主要用于分离颗粒和悬浮物，其孔径较大，可以允许较大的分子或颗粒通过。
超滤则用于分离溶液中的大分子物质，如蛋白质、胶体等。
纳滤则更进一步，可以分离分子量较小的物质，如某些有机物、无机盐等。
而反渗透则是通过高压将溶剂从溶液中分离出来，常用于海水淡化、纯水制备等领域。
在食品工业中，膜分离技术主要用于以下几个方面：用于果汁、饮料的澄清和浓缩，可以去除悬浮物、胶体等杂质，提高产品的清澈度和口感。
用于蛋白质的分离和纯化，可以帮助从复杂的食品体系中提取出高纯度的蛋白质，为后续的食品加工或研究提供便利。
膜分离技术还可以用于乳品的加工、油脂的分离和回收等领域。
食品工程原理膜分离技术
食品工程原理膜分离技术引言膜分离技术是一种重要的食品加工技术，通过使用特殊的膜材料，能够实现对食品中的悬浮物、溶质和溶剂的分离。
本文将深入探讨食品工程原理膜分离技术的原理、应用和优势。
膜分离技术的原理膜分离技术是利用半透膜的选择性通透性来实现分离的过程。
膜可以根据其能够通过的分子和离子的大小和电荷来选择性地穿透。
通常，膜可以分为微孔膜、超滤膜、反渗透膜和气体分离膜等不同类型。
食品工程中常用的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
膜分离技术的应用膜分离在果汁加工中的应用膜分离技术在果汁加工中起到了重要的作用。
通过超滤膜可以去除果汁中的悬浮物和大分子物质，从而得到更纯净的果汁。
而反渗透膜可以去除果汁中的盐分和重金属离子，提高果汁的品质和保质期。
膜分离在乳制品加工中的应用膜分离技术在乳制品加工中也有广泛的应用。
通过超滤膜可以将牛奶中的蛋白质、乳糖等大分子物质分离出来，得到更纯净的乳清。
而纳滤膜可以去除乳制品中的微生物和细菌，延长乳制品的保质期。
膜分离在酒类加工中的应用在酒类加工中，膜分离技术也有着重要的应用。
通过微滤膜可以去除酒中的悬浮物和微生物，提高酒的品质。
而反渗透膜可以去除酒中的有害物质和异味物质，改善酒的口感。
膜分离技术的优势食品工程原理膜分离技术相比传统分离技术具有以下几个优势：1.低能耗：膜分离技术相对于传统分离技术来说，能耗较低。
它不需要高压或高温条件下的操作，能够节约能源。
2.高效率：膜分离技术能够高效地分离物质，因为膜的通透性较好，能够实现高通量的分离。
3.易操作：相比传统的离心分离和过滤技术，膜分离技术更加易于操作。
只需将物质通过膜进行分离，不需要复杂的设备和工艺步骤。
4.保留营养成分：膜分离技术在分离过程中能够有效保留食品中的营养成分，避免了传统过程中的损失。
5.提高产能：膜分离技术可以实现持续的分离过程，能够提高食品加工的产能。
结论食品工程原理膜分离技术在食品加工中起到了重要的作用。
食品加工新技术膜分离技术
食品加工新技术膜分离技术The following text is amended on 12 November 2020.第五章膜分离技术第一节膜分离的原理和方法一、膜分离的基本概念（一）膜分离概念１、广义膜分离用天然或人工合成的高分子膜，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，统称为膜分离法。
包括膜浓缩和膜分离。
２、膜浓缩如果在分离过程中，通过半透膜的只有溶剂，则溶液获得了浓缩，此过程称为膜浓缩。
３、狭义膜分离如果在分离过程中，通过半透膜不仅是溶剂，而且有选择性地让某种溶质组分通过，则溶液中不同溶质得到分离，此分离过程称为膜分离。
（二）膜分离的分类根据分离过程中推动力的不同，膜分离技术可分为两类:一类是以压力为推动力的膜分离，如超滤和反渗透。
另一类是以电力为推动力的分离过程，所用的是一种特殊的半透膜，称为离子交换膜，这种分离技术叫做离子交换，如电渗析。
几种常见的膜分离方法及其适用范围如图5-1和图12-1。
（三）膜的性能１、膜的抗氧化和抗水解性能膜的抗氧化和抗水解性能，既取决于膜材料的化学结构，又取决于被分离的溶液的性质。
氧化和水解的最终结果，是膜的色泽变深、发硬脆裂、化学结构和外观形态受到破坏。
由于高分子材料因氧化而产生的主链断裂，首先发生在低能的键上。
因此，希望高分子材料中各个共价键有足够的强度，即希望有高的键能。
高分子材料的主链中，应尽量避免键能较低的O-O和N-N键。
膜的水解和氧化作用是同时发生的，水解作用与高分子材料的化学结构密切相关。
当高分子链中具有易水解的化学基团-CONH-、-COOR-、-CN、-CH2 -O-等时，这些基团在酸和碱的作用下，会产生水解降解反应，使膜的性能受到破坏。
表１２－１是几种共价键的键能：２、膜的耐热性和机械强度膜的耐热性取决于高分子材料的化学结构。
由于水在膜中渗透，使高分子之间的作用力部分地受到削弱，结构使膜的耐热性低于纯高分子材料的耐热性。
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膜的发展历史
我国1958年开始研究离子交换膜和电渗析，1966年开 始研究RO、UF、MF、液膜、气体分离等膜分离过程应 用与开发研究。80年代后期又陆续开展了渗透汽化、 膜萃取、膜蒸馏和膜反应等新膜过程的研究，并着手 进行膜技术的推广应用工作。
国内主要的膜研究和推广单位： 1）气体分离：大连化学物理研究所（天邦膜公司） 2）液体分离：杭州水处理技术中心（西斗门公司）
膜过程的一些术语
浓差极化：在膜分离过 程中，一部分溶质被截 留，在膜表面及靠近膜 表面区域的浓度越来越 高，造成从膜表面到本 体溶液之间产生浓度梯 度，这一现象称为“浓
差极化”。
1
2 3
Cf Cm Cp
浓差 膜层 渗透侧
极化层
极化层
膜过程的一些术语
传递阻力：
1）膜阻Rm:与膜本身的结构有关，包含膜层到支撑层的 传递阻力；
膜过程的一些术语
错流过滤的优点：
(1)便于连续化操作过程中控制循环比； (2)流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力带走膜
表面的沉积物，防止污染层积累，使之处于动态平衡， 从而有效地改善液体分离过程，使过滤操作可以在较 长的时间内连续进行； (3)错流过滤所产生的流体剪切力和惯性举力能促进膜表 面的溶质向流体主体的反向运动，提高了过滤速度。
2）浓差极化阻力Rc：由于被截留组分在膜面浓度的增大 而引起的；
3）推动力的损失：进料侧和渗透侧的压力损失； 4）膜污染阻力：由于物料中的成分对膜产生吸附、堵塞、
以及沉积等现象而引起的。
膜污染
Rm 膜管本身阻力 Ri 膜孔内污染阻力 Rg 凝胶层阻力 Rc 浓差极化阻力
Cg
C
u
Cb
Rm Ri
微生物、微粒等方面的分离和富集； 1950年W.Juda成功研制了第一张具有实用价值的离子交换膜； 1960年Loeb 和Sourirajan研制出第一张不对称的醋酸纤维素反渗
透膜，导致了膜分离技术进入了实用和装置的研制阶段； 1967年以后在美国、丹麦、日本等国出现了多家膜及其组件的生
产厂家，逐渐开始了膜分离技术的规模应用。
膜的分类
膜的适用范围
分离对象的粒径分布
膜元件
膜元件
膜过程的一些术语
终端过滤 污染严重
错流过滤 污染轻
膜分离的形式——错流过滤
膜过程的一些术语
错流过滤
P1
F eed
Permeate P3
C ro ssflo w m em b ran e m o d u le
P2
R eten tate
R ecircu latio n lo o p
天津纺织工学院（膜天公司） 3）无机膜：南京工业大学（久吾高科）
中国科技大学
膜的发展历史
膜过程
微滤 超滤 血液渗析 电渗析 反渗透 超滤 气体分离 膜蒸馏 全蒸发
/荷兰 19301950195 519601960197 9198
国家
德国 德国 荷兰 美国 美国 美国 美国 德国 德国/荷兰
年代
1920 1930 1950 1955 1960 1960 1979 1981 1982
பைடு நூலகம்应用
实验室用（细菌过滤器） 实验室用 人工肾 脱盐 海水脱盐 大分子物质浓缩 氢回收 水溶液浓缩 有机溶液脱水
膜的简介
渗透液
特征：具有选择性分离的功
能薄膜材料，以及以其为核心 的装置、过程、工艺的集成与 应用
特点：
无相变、低能耗 高效率、污染小 工艺简单、操作方便
便于与其它技术集成
浓缩液 进料液
膜分离技术及其应用
膜分离发展过程和趋势 低增长 高增长 可用？
透析 微滤 超滤 反渗透
电渗析 控制释放 气体分离 渗透汽化 双极膜 液膜
膜反应器
闸膜 活化传递
膜的适用范围
微滤 0.1～10m： 细菌、煤灰、发酵细胞、颜料、
蛋白等 超滤 0.005～ 0.1m： 蛋白、颜料、多糖、大分子 纳滤 0.0005～0.005m： 低聚糖、染料、多价离子 反渗透0.0001～0.001m： 电解质、大于100Da的有机溶质
膜过程的一些术语
通量：在一定操作条件下，单位时间通过单位面积膜 的体积流量。单位L/m2.h
选择性：将混合物总的组分分离开来的能力。
1）液体分离的选择性常用截留率表示： R＝1－Cp/Cf
2）气体分离或有机溶剂混合物的分离常用分离因子表示选择性： A/B＝(yA/yB)/(xA/xB)，其中y表示渗透侧各组分的浓度，x表示原 料侧的浓度。当A/B等于1，表示无法实现分离目的，大于1表示A 组分通过膜的速度大于B组分。
Rg
Rc
膜污染阻力的概念模型
膜过程的一些术语
膜污染：指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子 由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在 膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使 膜产生渗透通量与分离特性的不可逆变化现象。
物理污染包括膜表面的沉积，膜孔内的阻塞，这与膜孔结构、膜表 面的粗糙度、溶质的尺寸和形状等有关。
水、小于100Da的有机溶质
膜的简介
定义： 具有选择性分离的功能 薄膜材料。
水 小分子 大分子 料液
膜
渗透液
“21世纪的多数工业中， 膜技术扮演着战略的角色”
“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了21世纪的未来”
报告内容
膜技术简介
发展历史 专业术语 应用实例
典型膜过程
反渗透 超滤 微滤
陶瓷膜技术
膜的发展历史
膜过程的一些术语
通量衰减系数m：由于过程的浓差极化、膜的 压密、膜污染等的影响，使得通量随时间的变 化
膜过程的一些术语
推动力：
1）对多孔膜而言，在对流流动的情况下，传质推动力是膜两侧 的压力差。
P2 P1
P3
P＝（P1＋P2）/2－P3
膜压降：P1-P2，是由于流体流动引起的。 2）对致密膜而言，推动力为膜两侧的化学势之差。
化学污染包括膜表面和膜孔内的吸附，这与膜表面的电荷性、亲水 性、吸附活性点及溶质的荷电性、亲水性、溶解度等有关。
1748年Abble Nelkt 发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内， 首次揭示了膜分离现象；
1827年Dutrochet引入名词渗透（Osmosis）； 1861年Schmidt提出超滤概念； 1864年Traube成功研制了人类历史上第一张人造膜（亚铁氰化铜
膜） 1918年Zsigmondy提出了商品微滤膜的制备方法，并将其应用于