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膜分离技术在食品工业中的应用展望

2013-10-31 11:27:08 来源:中国投资研究网 【字体: 【收藏本页】【打印】【关闭】

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核心提示:膜分离技术(MembraneSeparationTechnology,MST)是用天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力,对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。


关键词: 膜分离

  膜分离技术(MembraneSeparationTechnology,MST)是用天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力,对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离主要有微滤、Micro-Filtration,MF)、纳滤、Nano-Filtration,NF)、超滤、Ultra-Filtration,UF)、反渗透、Reverse-Osmosis,RO)和电渗析、Electro-Dialysis,ED)等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点,可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离,可以说是对传统分离方法的一次革命,被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一,也是当代国际上公认的最具效益技术之一。

  事实上,MST用于食品工业始于20世纪60年代未,首先应用于乳品加工,随后又逐渐用于果蔬汁饮料的无菌过滤、酒类精制和酶制剂的提纯、浓缩等方面。此外,新发展起来的联合MST、膜蒸馏、MembraneDistillation,MD)和渗透蒸发、Per-Vaporation,PV)浓缩技术、膜分离与传统理化分离方法结合分离技术也属于MST的范畴。在不久的将来,这些技术将可能替代热浓缩、热杀菌等加工工艺,在果蔬汁浓缩、无菌灌装、功能活性成分提纯等食品加工领域带来一场技术性的飞跃。

  目前,MST在食品工业中已被广泛应用于饮用水、乳及乳制品、果蔬汁、饮料、酿造发酵、粮油、水产品、畜禽产品、食品功能活性成分、天然食品添加剂和食品加工废弃物综合利用等多个食品生产加工领域。与此同时,提高食品产品附加值、改善传统加工工艺及开发新产品而采用MST也是食品加工领域的发展方向之一。

  MST由于环保、绿色、节约等特点,已广泛应用于食品工业中,且因其特性的优势而在食品行业扮演着重要角色。根据不同工艺需求,我们可以选择用MF来澄清(去除悬浮物),用UF做提纯或分离含大分子物质的溶液,用NF或ED脱盐、除矿物质以及用RO进行浓缩、分级。在过去几十年里,膜的应用在食品行业以乳制品和果蔬汁领域最为普遍,且在其他饮料行业(酒水、咖啡、茶),畜禽动物制品行业(动物胶、骨、血液、蛋),谷物类加工行业(谷物蛋白分离、玉米成分提炼、大豆加工)和生物科技领域(酶制剂的提炼、天然成分提纯、MBR)等方面的应用也较广泛。综合来看,在当今食品行业中,UF是所有膜工艺中应用最广泛的。在将来,随着膜材料、膜元件及膜工艺设计的不断改进,RO和微孔膜也会增加它们的应用范围;联合MST、MD和PV浓缩技术、MST与传统的理化分离方法结合分离技术等也会成熟地应用于食品工业生产。

  MST要实现在食品工业中的规模性广泛应用,还要取决于其诸如膜污染机理研究,性能优良、抗污染膜材料的研制开发等相关方面的发展。为了使食品生产提高产品质量,降低成本,缩短处理时间,今后的研究趋势将是分离技术的高效集成化。多种类型的MST在产品应用中协同发展,UF、NF、MF、RO等多种分离技术联用,取长补短,实行多级分离也是一大发展趋势。同时,优化食品加工中的膜分离过程,建立膜通量衰减模型,探明膜污染、堵塞过程和机理,研究开发最合理的膜清洗、防污然方案是MST的另一个应用研究重点。

  随着膜科学技术的不断进步,对膜选择性,操作可靠性、稳定性的不断深入探究,高分子膜和无机膜等新型膜材料的开发,MST性价比的逐步提高,人类终究能够解决MST中诸如膜污染、膜通量衰减、费用较高等缺陷。MST在食品工业中的应用前景十分广阔,其优越性将日益显著,也将推动21世纪的食品科学与工业继续向前发展。


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