膜分离技术在无醇米酒生产中的应用

膜分离技术及其在食品工业中的应用世界上的物质大多是复杂的混合物,但我们大多数时候希望得到符合我们要求的混合物或纯净物,所以就有物质分离,膜分离在分离中因廉价,安全,高效等而倍受青睐.在食品工业中应用越来越广泛.在很早以前，人们就发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内，后来经过大量的研究，使膜分离技术从实验室阶段发展到工业化应用。

目前膜分离已应用于海水淡化、果汁牛奶的浓缩、制糖工业废水处理、纯净水制造以及溶液浓缩、分离和精制等领域。

在膜分离的过程中，若通过半透膜的只是溶剂，则溶液得到浓缩，称之为膜浓缩；若通过半透膜的不仅是溶剂，而且有选择地让某些溶质组分通过，使溶液中不同溶质得到分离，称之为膜分离。

1．膜分离的概念：即是以天然或人工合成的高分子薄膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的方法称之为膜分离法。

2．膜的性能：膜的性能主要体现在四个方面：(1)膜的化学稳定性：膜的化学稳定性主要体现在抗氧化、抗水解性和耐酸碱性等。

膜的抗氧化、抗水解性和耐酸碱性既取决于膜材料的化学结构，又取决于被分离溶液的性质。

氧化、水解的最终结果使膜色泽变深，发硬变脆，使其化学结构与外观形态受到破坏。

(2)膜的物理稳定性：其主要体现在耐热性和机械强度等方面。

膜的耐热性取决于膜材料的化学结构。

故可以采取改变高分子的链节结构和聚集态结构，提高分子链的刚性等措施来提高膜的耐热性。

而膜的机械强度是高分子材料力学性质的体现。

在外力作用下，膜产生剪切蠕变，使膜透过速度下降。

外力消失后，若再给膜施加相同外力，膜的透过速度暂时有所回升随后很快下降。

(3)膜的分离透过性：虽然膜具对被分离物具有选择透过性，但它也不可能将某一组分百分之百完全阻挡，而对另一组分完全透过。

膜材料的化学特性、形态结构和分离过程中的一些操作条件等都会影响膜的分离能力。

膜的分离透过性是其处理能力的重要指标。

当膜达到所需的分离率后，其透量愈大愈好。

米酒功能性成分研究进展温承坤; 陈孝; 王奕芳; 方尚玲; 夏运峰; 李琴; 李小强; 陈茂彬【期刊名称】《《中国酿造》》【年(卷),期】2019(038)012【总页数】4页(P5-8)【关键词】微生物; 米酒; 功能因子; 有机酸; 生物活性肽【作者】温承坤; 陈孝; 王奕芳; 方尚玲; 夏运峰; 李琴; 李小强; 陈茂彬【作者单位】湖北工业大学生物工程与食品学院湖北武汉 430068; 湖北省酿造工艺与装备工程技术中心湖北武汉 430068; 湖北金盘酒业有限公司湖北麻城438300【正文语种】中文【中图分类】TS262随着人们生活水平的提高，无论是餐桌礼仪或逢年过节礼尚往来的赠品，酒作为一类大众饮品成为人们的不二选择。

追溯我国酒的发展史，几千年前便有大量文献记载，故中国被称为酒的故乡。

按照现有不同的发酵工艺划分，分为啤酒、白酒、黄酒、葡萄酒、米酒等。

其中，米酒因低度保健功能而得到关注，在酒类饮品中所占分量越来越重。

米酒又名酒酿、甜酒，常以糯米为原料，经过浸泡、蒸煮、冲淋、加曲、糖化发酵等发酵工艺所得的一类低度酒类饮品[1-2]。

在我国，米酒是汉族及其他少数民族的传统特产酒，因此目前市售的米酒种类繁多，常见有孝感米酒、麻城老米酒、陕西朱鹮黑米酒、广东红米酒等。

其中，以湖北孝感米酒多为大众熟知，它是一种具有近千年历史的地方小吃，发展可追溯至光绪年间。

孝感米酒作为湖北省名牌产品之一，曾获得国家银质奖[3]。

纵观米酒发展，其发酵工艺不断在改进，演变至今，市售米酒基本发酵工艺及原理相同。

以孝感米酒为例，所选用的原料多为孝感优质糯米，拌入具有孝感特色的酒曲（凤窝酒曲）经过根霉菌（还有少量的毛霉和酵母）等发酵得来的产品[4]。

发酵一段时间后，其理化性质发生了对应的改变。

在微生物及其他酶的作用下，糯米中蛋白质、淀粉、脂肪等大分子物质被转化为葡萄糖等单糖、低聚糖、肽类、氨基酸、有机酸等小分子物质[5-6]。

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。

膜分离技术与传统的分离方法相比，具有节能、几乎无污染、不会产生健康危险、不需要助滤剂、使用灵活等优点，因此，在工业发展中有着极其重要的价值[1] 。

此外，逐步完善的环境保护法也为膜分离技术的发展提供了新的机遇。

膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性可以实现料液不同组分的分离、纯化和浓缩。

膜可以在分子范围内进行分离，且这一过程是物理过程，不需发生相的变化和添加助滤剂。

膜的孔径一般为微米级。

根据其孔径（或截留分子量）的不同，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等[2] 。

根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是微滤级别的膜，如陶瓷膜和金属膜；有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、聚醚砜、聚氟聚合物等等。

根据其构件的不同，可分为平板膜、卷式膜、管式膜。

膜分离技术已在传统酿酒行业中得到广泛的应用，并表现出巨大的应用前景。

1 用反渗透膜生产无醇或低醇酒反渗透法生产无醇或低醇酒因几乎不改变风味而成为主流方法。

国外基本都使用反渗透法生产无醇啤酒和低醇葡萄酒。

反渗透又名逆渗透，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。

即对膜一侧的料液施加高压，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向，作反方向渗透。

饮料酒中的各种成分，对膜的渗透能力相差很大：水最易透过；酒精次之；浸出物最困难，这样即可达到脱醇的目的。

目前，国内已经研究开发出了反渗透法生产无醇啤酒的方法和设备，可得到酒精度< 0.5% （v/v）的无醇啤酒，反渗透法脱醇前后酒的理化指标分析见表1[3] 。

从表1可看出，经过反渗透，酒精度下降89.7% ，反映啤酒中总浸出物的真正浓度几乎不变，表明反渗透膜对乙醇的透过率比啤酒中的其他物质大得多，用反渗透的工艺来制备无醇啤酒是可行的。

此外，反映啤酒醇厚性的总蛋白质、多酚、葡聚糖3项指标经脱醇后确有下降，但下降仅在3.3% 以内，因此在酒体的醇厚性及黏稠度上，脱醇酒与原酒是基本一致的。

膜分离技术在燃料乙醇分离发酵液提取浓缩中的应用
将管式超滤膜与发酵罐耦合起来,实现了发酵过程的连续化,发酵所得的乙醇在膜上得到分离,细胞被截留,稀释率为0.03～0.3h-1,底物浓度为50～300g/L,所得的大乙醇产率为15g/L·h,乙醇的大浓度可达
81g/L。

将发酵罐与多孔氧化铝陶瓷膜进行耦合,细胞被膜截留后返回发酵罐中;膜透过液送入蒸发器中蒸发得到乙醇,残留液经冷却后继续用于发酵,当细胞浓度增至236g/L时,乙醇产率13.1g/L·h。

膜分离技术的优势：
(1)在常温下进行
有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩;
(2)无相态变化
保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8;
(3)无化学变化
典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染;
(4)选择性好
可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能;
(5)适应性强
处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化;
(6)能耗低
只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的
1/3-1/8。

以上几个方面探讨了膜分离技术在发酵液提取浓缩中的广泛应用前景和重大意义。

膜技术在酒类生产中的应用一、引言膜技术是一种新兴的分离技术，在酒类生产中有着广泛的应用。

本文将介绍膜技术在酒类生产中的应用，包括酒精浓缩、脱水、除臭、澄清等方面。

二、酒精浓缩酒精浓缩是指将低度酒精通过膜技术进行分离，得到高度酒精的过程。

膜技术可以实现低温下的分离，避免了传统加热浓缩方法中可能出现的热敏感问题，同时也可以减少对环境的污染。

1. 膜分离过程常见的膜分离过程包括逆渗透、气体渗透和渗透汽化等。

在酒类生产中，常用逆渗透法进行酒精浓缩。

该方法使用半透膜对溶液进行过滤，将溶液中较小分子量的溶质通过半透膜排出，从而实现浓缩。

2. 膜材料选择在选择半透膜材料时需要考虑其耐久性、渗透性能、选择性等因素。

常见的半透膜材料包括聚酰胺膜、聚醚脲膜等。

三、脱水在酒类生产中，常常需要将水分从酒中去除，以提高酒的浓度和口感。

传统的脱水方法包括加热浓缩、冷冻浓缩等，但这些方法存在能耗高、效率低等问题。

而采用膜技术进行脱水可以有效地解决这些问题。

1. 膜分离过程在酒类生产中，常用逆渗透法进行脱水。

该方法使用半透膜对溶液进行过滤，将溶液中的水分通过半透膜排出，从而实现脱水。

2. 膜材料选择在选择半透膜材料时需要考虑其耐久性、渗透性能、选择性等因素。

常见的半透膜材料包括聚酰胺膜、聚醚脲膜等。

四、除臭在酿造过程中，会产生一些难闻的气味，影响产品质量和口感。

采用膜技术进行除臭可以有效地去除这些气味。

1. 膜分离过程在酒类生产中，常用微滤法进行除臭。

该方法使用微孔膜对溶液进行过滤，将其中的杂质、异味等分子通过膜排出，从而实现除臭。

2. 膜材料选择在选择微孔膜材料时需要考虑其耐久性、渗透性能、选择性等因素。

常见的微孔膜材料包括聚酰胺膜、聚丙烯膜等。

五、澄清在酒类生产中，澄清是一个非常重要的环节，可以去除浑浊物质和杂质，提高产品的透明度和口感。

采用膜技术进行澄清可以有效地提高澄清效率和产品质量。

1. 膜分离过程在酒类生产中，常用超滤法进行澄清。

举例说明膜分离技术在食品加工中的应用膜分离技术是一种通过膜的选择性通透性实现物质分离的方法，广泛应用于食品加工中。

下面是10个关于膜分离技术在食品加工中的应用的例子：1. 淡化果汁：膜分离技术可用于淡化浓缩果汁中的水分，保留果汁的原味和营养成分。

通过超滤膜或逆渗透膜，可以去除果汁中的水分、糖分和无机盐，得到浓缩果汁。

2. 乳制品生产：在乳制品生产过程中，膜分离技术广泛应用于浓缩乳液、分离乳脂肪和蛋白质、去除乳清中的乳糖等。

通过超滤膜、纳滤膜或逆渗透膜，可以实现乳液浓缩、乳脂肪和蛋白质的分离、乳清中乳糖的去除等。

3. 果汁澄清：膜分离技术可以用于澄清果汁，去除其中的浑浊物质和杂质。

通过微滤膜或超滤膜，可以去除果汁中的悬浮物、细菌和微生物等，使果汁更加清澈。

4. 酒类生产：在酒类生产中，膜分离技术可用于酒液澄清、酒精浓缩和去除杂质等。

通过微滤膜、超滤膜或逆渗透膜，可以去除酒液中的悬浊物、酵母菌和杂质，实现酒液的澄清和浓缩。

5. 酱油生产：膜分离技术可以用于酱油的制备过程中，去除发酵液中的悬浊物、脂肪和杂质，提高酱油的质量。

通过微滤膜或超滤膜，可以去除酱油中的悬浊物、脂肪和杂质，使酱油更加清澈纯正。

6. 植物蛋白提取：膜分离技术可用于植物蛋白的提取和分离。

通过超滤膜或逆渗透膜，可以去除植物浆液中的杂质和无机盐，得到纯净的植物蛋白。

7. 蛋白质浓缩：膜分离技术可用于蛋白质的浓缩，去除蛋白质溶液中的水分和杂质。

通过超滤膜或逆渗透膜，可以去除蛋白质溶液中的水分和无机盐，得到浓缩的蛋白质。

8. 食品添加剂提取：膜分离技术可用于食品添加剂的提取和分离。

通过逆渗透膜或超滤膜，可以去除食品添加剂溶液中的水分和杂质，得到纯净的食品添加剂。

9. 食品废水处理：膜分离技术可用于食品加工废水的处理和回用。

通过纳滤膜或逆渗透膜，可以去除废水中的有机物、微生物和杂质，得到符合排放标准的水。

10. 食品精制：膜分离技术可用于食品的精制过程，去除其中的杂质、色素和异味物质。

膜分离技术在无水乙醇生产中的应用班级：化工1309摘要：采用膜分离技术可以有效地对各种酒类进行除菌、除浊、降低酒精浓度、提高酒的澄清度,并且可以保持生酒的色、香、味,延长酒的保存期。

着重介绍了应用于无水乙醇生产的膜材料、分离方法及在工业上的应用实例,并对前景做了展望。

关键字：膜分离技术；无水乙醇；膜分离法；聚乙烯醇(PVA)；工业目录绪论 31.用于无水乙醇生产的膜材料的选用 32.膜分离法 53.膜法生产无水乙醇的工业应用 84.技术经济评价和发展展望 9绪论自从20世纪70年代发生能源危机以来,人们开始关注对可再生资源的利用。

无水酒精作为一种清洁的可再生资源,在国民经济中占有很重要的地位,它的用途涉及很多方面,特别是汽油醇的使用。

无水酒精与汽油混合物形成稳定的混合物,俗称汽油醇,可做内燃机的燃料。

将无水酒精添加入汽油中可以提高燃料的抗震性能,同时免去汽油的添加剂铅,防止铅对大气和人类的污染。

美国和巴西等国家都大力推行无水酒精的生产和消费,及无水酒精的研究工作。

由于乙醇与水形成恒沸物(在101.323kPa下恒沸液组成为含乙醇0.894摩尔分率,恒沸点温度为78.15e),所以不能通过普通的精馏方法得到无水乙醇。

现在生产无水酒精的方法有很多种,如:生石灰脱水法、醋酸钾及醋酸钠混合液脱水法、萃取蒸馏法、真空蒸馏法、恒沸精馏法等。

而作物吸附法、分子筛法、膜分离法作为新型的分离方法在实际生产中已得到很好的应用。

特别是膜分离法有许多优点,诸如无外加的化学添加剂(萃取剂或恒沸剂);渗透液(含乙醇5%~50%质量)直接返回精馏塔,几乎没有乙醇的损失(通常的恒沸精馏中乙醇平均损失4%);无废水排放,热能消耗小、设备体积小,操作方便等。

1.用于无水乙醇生产的膜材料的选用目前用于无水乙醇生产的膜材料很多,关于它的研究也很多。

但无外乎两种:亲水性的膜和疏水性的膜,也就是优先透水和优先透醇两种。

对于乙醇与水的近沸或共沸混合物,分离过程中选用高选择性的膜,无论是何种复合膜,起主要分离作用的活性层总是表面极薄的均质膜,使用溶解-扩散模型最为合适。