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膜分离技术在食品工业上的应用一、本文概述随着科技的不断发展，膜分离技术作为一种新兴的分离和纯化技术，其在食品工业中的应用日益广泛。
本文旨在探讨膜分离技术在食品工业中的应用及其影响。
我们将首先概述膜分离技术的基本原理和类型，然后深入讨论其在食品工业中的多个应用领域，包括果汁澄清、乳制品生产、蛋白质分离、酒类精制以及食品添加剂的提取等。
我们还将讨论膜分离技术的优势，如高效、节能、环保等，以及面临的挑战和未来的发展趋势。
通过本文的阐述，我们希望能够为读者提供一个关于膜分离技术在食品工业中应用的全面视角，同时为其在食品工业中的进一步应用提供理论支持和指导。
二、膜分离技术的主要类型与特点膜分离技术是一种基于膜的选择性透过原理，利用不同物质在膜两侧的化学位差、电位差或浓度差，实现对混合物中各组分的分离、提纯和富集的技术。
在食品工业中，膜分离技术以其独特的优势，如操作简便、能耗低、分离效果好等，得到了广泛的应用。
膜分离技术的主要类型包括微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等。
微滤主要用于分离大颗粒物质，如悬浮物、细菌等；超滤则能截留分子量大于某一特定值的溶质，适用于分离蛋白质、胶体等；纳滤能够选择性地截留分子量介于超滤和反渗透之间的溶质，常用于去除有机物、色素等；反渗透则能够去除溶解性的无机盐、有机物等，是制备纯净水的主要手段；电渗析则利用电场作用下离子交换膜的选择透过性，实现对溶液中离子的分离。
这些膜分离技术各有特点，但共同的优势在于操作条件温和，不破坏物料的原有性质，且易于实现自动化和连续化生产。
膜分离技术在节能减排、提高产品质量和附加值等方面也具有显著优势。
因此，在食品工业中，膜分离技术被广泛应用于果汁澄清、乳制品加工、蛋白质提取、酒类精制等多个领域，为食品工业的发展提供了强有力的技术支持。
三、膜分离技术在食品工业中的应用膜分离技术以其独特的优势在食品工业中得到了广泛的应用。
其能够有效地分离、提纯、浓缩和精制食品原料，提高产品质量，同时也有助于节能减排，降低生产成本。
膜分离技术的应用及发展趋势摘要：综述膜分离技术的分离机理、特点、种类，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。
关键词：膜分离技术；微滤；超滤；纳滤；生化产品；微生物制药膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术的交叉结合，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，尤其在食品、医药、生化领域发展迅猛。
据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。
笔者在此综述了膜分离技术的原理及其应用现状，并展望其发展趋势。
1 膜分离技术1.1 原理膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3 种。
1.2 特点膜分离技术具有如下特点[2]：1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。
3)膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。
1.3分类超滤的截留相对分子质量在1000-100000之间，选择某一截留相对分子质量的膜可以将杂质与目标产物分离。
超滤技术在生化产品分离中应用最早、最为成熟，已广泛应用于各种生物制品的分离、浓缩。
化学工程与工艺中先进分离技术在纯化过程中的应用摘要：本文探讨了化学工程与工艺领域中先进分离技术在纯化过程中的应用。
先进技术如膜分离、超临界流体萃取和离子交换等，为化工行业带来了显著进步。
这些技术不仅提高了产品质量和纯度，还减少了能源消耗并降低了环境污染。
然而，虽然这些技术具有高效、环保的特点，但其高成本、工艺控制和技术选择等方面仍面临挑战。
随着技术不断发展完善，先进分离技术将在化工工业中发挥越来越重要的作用，推动其可持续发展。
关键词：化学工程与工艺；先进分离技术；纯化过程；应用引言在当今化学工程与工艺领域，先进分离技术的应用日益成为重要话题。
这些技术在纯化过程中扮演着关键角色，为提高产品质量、能源效率和环境可持续性带来了新的可能性。
从传统的蒸馏、萃取到如今的膜分离、超临界流体萃取和离子交换，技术不断演变，为化工产业带来了革命性的改变。
本文将深入探讨先进分离技术的多样性、应用场景以及它们在提高纯度、减少废物排放和能源消耗方面的重要作用。
通过对这些技术的综述和案例分析，我们将探讨其在化工领域中的前景和挑战，以及对工艺流程和环境可持续性的积极影响。
一、先进分离技术的概述先进分离技术是指利用各种物理、化学或生物学原理，对混合物中的成分进行有效分离和纯化的一系列技术手段。
传统的分离技术包括蒸馏、萃取、结晶和过滤等，而先进技术则包括膜分离、超临界流体萃取、离子交换和超声波提取等。
二、先进分离技术在化工领域的应用（一）膜分离技术膜分离技术是基于半透膜的一种分离方法，能有效地将混合物分离为不同的组分。
微滤、超滤、纳滤和反渗透是常见的膜类型。
在化工生产中，膜分离技术被广泛应用于水处理、酒精精馏、药物纯化等领域。
其高效能和节能特性为工艺流程提供了重要支持。
微滤用于去除悬浮物，超滤则可分离较大分子，而纳滤和反渗透则可分离离子和溶质。
这些膜技术提供了高度可控的分离过程，减少了能源消耗和化学品使用，并降低了处理过程中产生的废物量，从而对提高产品质量和减少环境影响起到了关键作用。
生物技术中的新型分离技术生物技术是现代生命科学中的重要分支，其涉及的研究领域极为广泛，从基因工程到人类健康，都可以涉及到生物技术的应用和研究。
而生物技术中的分离技术是十分重要的一环，它可以帮助研究者将复杂的生物体系中分子与分子、物质与物质之间进行纯化和分离，更好地开展生物学研究和应用。
分离技术的发展历程分离技术作为生物技术的重要组成部分，其发展历程可以追溯到早期的柱层析技术和凝胶层析技术。
从柱层析技术的出现，意味着分子级别的分离和纯化成为可能，这对分子生物学和药物研究产生了深远的影响。
而凝胶层析技术则更加侧重于大分子的分离和纯化，例如蛋白质、核酸等。
随着生物技术的持续发展和深入研究，各种分离技术也不断升级和改进，如高效液相色谱技术、电泳技术、过滤技术等等，这些新型技术可以更加精确地进行纯化和分离，对于生物技术和医学研究都具有重要影响。
新型分离技术的发展与应用当前，新型分离技术依靠着先进的技术手段和理论基础，如分子识别、聚集态操纵等，不断涌现，并得到广泛应用。
有人工自组装技术，由于其可以依靠分子自身的结构和特性，在水溶液中快速自组装成为具有特定功能和形态的超分子体系，广泛应用于蛋白质分离及制备、纳米药物载体包装等领域。
还有大分子流体分离技术。
在这种方法中，通过改变大分子物质的流体特性，从而利用场梯度或者液体层析法进行分离和纯化。
尤其在分离高分子的超大分子量复合物、膜组分的高通量精细筛选等方面具有优势。
此外，现代化学纳米技术的发展，也为纳米颗粒分离和纯化提供了新思路。
纳米颗粒拥有独特的物理化学性质，例如磁性、光学等特征，可以利用这些特性制备出具有特定功能的分离材料和分离装置。
总之，新型分离技术是生物技术中不可或缺的重要分支，其不断的发展和应用，可以帮助我们更好地解决各种生命科学中的难题，为生物技术的研究和应用提供强大支撑。
未来，新型分离技术建设还需要结合生物技术的特点和需求，不断推陈出新，创新思维，为生物科技的发展贡献更大的力量。
随着时代的发展，对于各种物质的分离有了越来越高的要求，因此，各种新型分离技术也就随之而出现了。
下面就对几种新型分离技术作一简单介绍。
一、分子蒸馏技术传统蒸馏是基于不同物质的沸点差进行分离的，因此在沸点温度下易氧化、分解或聚合的某些物质难以分离。
分子蒸馏的分离作用则是利用液体分子受热时会从液面逸出，不同种类分子逸出后的运动平均自由程不同而实现物质的分离：混合液被加热后，轻、重分子均向气相逸出，由于轻、重分子自由程不同，轻分子自由程大，可达到冷凝板，冷凝后沿冷凝板向下流动，重分子自由程小，达不到冷凝面而在气相中饱和，并返回液相，沿加热板向下流动，从而形成轻、重分子的分流与分离。
分子蒸馏具有操作真空度高、加热温度低、受热时间短、分离程度高等特点，因此，特别适宜于高沸点、热敏性及易氧化物质的分离。
分子蒸馏技术具备着许多常规蒸馏无法比拟的优点。
1.操作温度低。
常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的, 而郑佳敏210711382107122分子蒸馏是靠不同物质分子运动自由程的差别进行分离的,因此, 后者是在远离(远低于)沸点下进行操作的。
2.蒸馏压强低。
由于分子蒸馏装置独特的结构形式, 其内部压强极小, 可以获得很高的真空度。
同时, 由分子运动自由程公式可知, 要想获得足够大的平均自由程, 可以通过降低蒸馏压强来获得, 一般为X×10-1Pa数量级。
3.受热时间短。
鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差别而实现分离的因而受加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动自由程(即距离很短), 这样由液面逸出的轻分子几乎未碰撞就到达冷凝面, 所以受热时间很短。
另外, 若采用较先进的分子蒸馏结构, 使混合液的液面达到薄膜状, 这时液面与加热面的面积几乎相等, 那么, 此时的蒸馏时间则更短。
假定真空蒸馏受热时间为1h, 则分子蒸馏仅用十几秒。
4.分离程度高。
分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏不易分开的物质,然而就这两种方法均能分离的物质而言, 分子蒸馏的分离程度更高。
现代分离技术综述分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提取或纯化的一门新型学科，随着社会的发展，对分离技术的要求越来越高，不但希望采用更高效的节能、优产的方法，而且希望所采用的过程与环境友好。
正是这种需求，推动了人们对新型分离技术不懈的探索。
近十余年来，新型分离技术发展迅速，其应用范围已涉及化工、环保、生化、医药、食品、电子、航天等领域，不少技术已趋成熟。
本文对分子蒸馏技术、膜分离技术、超临界萃取技术、新型生物膜技术进行综述。
1、分子蒸馏技术1.1分子蒸馏过程技术的基本原理分子蒸馏(molecular distillation)是指在高真空的条件下，液体分子受热从液面逸出，利用不同分子平均自由程差导致其表面蒸发速率不同，而达到分离的方法[1]。
分子分离过程如图1所示，经过预热处理的待分离料液从进料口沿加热板自上而下流入，受热的液体分子从加热板逸出。
由于冷凝和蒸发表面的间距一般小于或等于蒸发分子的平均自由程，逸出分子可以不经过分子碰撞而直接到达冷凝面冷凝，最后进入轻组分接收罐。
重组分分子由于平均自由程小，不能到达冷凝板，从而顺加热板流入重组分接收罐中，这样就实现了轻重组分的分离[2]。
图1分子蒸馏过程1.2分子蒸馏过程理论的研究国内外许多学者在过去几十年里，尝试建立了两种不同方法来研究分子蒸馏过程。
一种是蒸发系数法，即把各种阻力对分子蒸馏速率的影响归纳于参数蒸发系数E，但是由于在某种条件下得到的E值并不能用于另一种条件下的分子蒸馏速率的预测，所以采用该方法研究分子蒸馏并无太多的现实意义。
另一种方法是数学模型化法，即对分子蒸馏过程各个阶段产生的阻力进行研究，分别建立数学模型并求解，计算出分子蒸馏的速率。
Rees G J[3~4]针对离心式分子分馏器从传质传热机理出发，建立了一维数学分析模型，提出了蒸发面温度、液膜厚度与蒸发速率相关联的有限元方程，从微观方面分析了分子蒸馏过程。
M等[5]用高质量流量下膜理论描述了静止式分子蒸馏器液体内部传递过程对液相温度和组成分布的影响，理论和实验结果取得了一致。
膜分离技术在水处理中的应用综述随着人口的增加和工业化的发展，水资源的短缺和水污染问题日益严重。
因此，开发高效、经济、环保的水处理技术对于解决水资源问题具有重要意义。
膜分离技术作为一种被广泛应用于水处理领域的新型技术，具有高效、节能、环保等优点，被认为是解决水资源问题的重要途径之一。
膜分离技术是利用半透膜的选择性透过性，将溶质从溶液中分离出来的过程。
根据膜的性质和分离机制的不同，常见的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
这些技术在水处理领域广泛应用，具有以下几个方面的优势。
膜分离技术具有高效的分离能力。
膜孔径的选择可以根据需要进行调整，可以实现对不同大小的溶质进行有效分离。
微滤和超滤主要用于去除悬浮物、胶体和大分子有机物等，而纳滤和反渗透则可以去除溶解性盐类和微小颗粒等。
因此，膜分离技术可以有效去除水中的有害物质，提高水质。
膜分离技术具有节能的特点。
与传统的水处理方法相比，膜分离技术无需加入化学药剂，减少了处理过程中的能耗和化学废物的产生。
而且，膜分离技术可以实现连续操作，不需要额外的停工和启动过程，提高了水处理的效率，降低了能源消耗。
膜分离技术具有灵活性和可调性。
膜的材料和孔径可以根据需要进行选择和调整，以适应不同水质和处理目标。
此外，膜分离技术还可以与其他水处理方法结合使用，如与吸附、氧化、电化学等技术相结合，进一步提高水处理效果。
膜分离技术在水处理中的应用非常广泛。
首先，它被广泛应用于饮用水处理。
通过微滤和超滤等膜分离技术，可以有效去除水中的悬浮物、胶体和细菌等，提高水的透明度和卫生安全性。
其次，膜分离技术也被用于工业废水处理。
通过纳滤和反渗透等技术，可以有效去除废水中的重金属离子、有机物和微小颗粒等，达到环保排放的要求。
此外，膜分离技术还可用于海水淡化、污水回用和资源回收等领域。
然而，膜分离技术在应用过程中也存在一些挑战。
首先，膜的污染和结垢问题较为突出，会导致膜的通量下降和寿命缩短。
色谱分离技术的研究进展及应用色谱分离技术是一种重要的化学分析方法，通过将化合物在不同材料或介质中进行分离和纯化，实现对化学物质的定量和质量分析。
近年来，随着科技的发展和应用需求的增加，色谱分离技术在医学、环保、食品、化工等领域得到了广泛应用。
本文将从理论基础、新型分离材料、应用领域等方面综述色谱分离技术的研究进展及应用。
一、理论基础色谱分离技术基于物质在不同介质中的色谱性质实现。
不同物质具有各自不同的极性和亲疏水性，为了实现物质的分离和纯化，科学家们设计了各种分离介质和方法。
包括薄层色谱、气相色谱、液相色谱、离子色谱等方法。
其中，液相色谱是目前最常用的色谱分离技术。
液相色谱的理论基础是上述的某些物质在相同液相中分布系数不同的性质，从而实现物质的拆分和分离，为后续分析和应用提供基础。
色谱分离的成功并不是简单地将样品混入色谱柱，然后静等分离，依据样品性质与柱内分离实际存在的许多因素有关，如对分离过程的分子与柱材料的匹配性、进样柱前的样品前处理、柱内分离环境的控制、检测器敏感性和精度等。
比如，在液相中溶解度较高的物质或其他高分子材料，需要采用比表面积较大的吸附柱来扩大分离柱的静态表面积，以提高质谱分析的精度和灵敏度。
二、新型分离材料分离柱是液相色谱技术中的核心部件。
分离柱的材料不断更新，新型材料必须具备以下要求：高分离效率、宽的分离范围、良好的稳定性和重复性等。
目前，新型分离材料涵盖了天然材料、无机合成材料和有机合成材料三大类。
天然材料中，硅胶是经典的色谱分离介质，优点是质量稳定、表面性能好，但在pH、温度、微量杂质和某些化学物质下会出现脱落、分解等现象。
无机合成材料中，亲水性和亲油性介质在分离柱中均有得到应用。
目前，氧化铝、氧化锆、硅酸铝、二氧化钛等均已用于柱材料的合成。
有机合成材料中，尤以新型聚合物和有机硅材料为最。
传统的聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙烯已有一定的限制，新型聚合物包括聚丙烯酸酯和有机硅材料，具有分离效率高、催化能力强和不让物质附着等优势，广泛应用于烯烃的气相色谱分离、化合物的分子印迹等领域。
《膜分离技术的研究进展及应用展望》篇一一、引言膜分离技术是一种基于膜的物理分离过程，具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于水处理、生物医药、食品工业、能源等多个领域。
近年来，随着科学技术的发展和人们对于节能环保要求的提高，膜分离技术得到了快速发展，不仅在理论上进行了大量的研究，同时在实践中也得到了广泛的应用。
本文将主要就膜分离技术的研究进展及其应用前景进行综述和展望。
二、膜分离技术研究进展（一）技术分类与特性根据不同原理和用途，膜分离技术主要分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等。
微滤主要用于去除大颗粒物质；超滤则能去除病毒和部分大分子物质；纳滤则介于超滤和反渗透之间，具有较高的截留分子量；反渗透则能实现高盐分和低盐分的分离。
这些技术各自具有独特的特性和应用领域。
（二）技术原理及研究进展膜分离技术的原理主要是利用膜的选择透过性进行物质分离。
在技术上，研究主要集中在新型膜材料的开发、膜制备工艺的优化以及膜的抗污染性等方面。
随着材料科学的发展，越来越多的新型膜材料如纳米复合膜、有机-无机复合膜等被开发出来，这些材料具有更高的通量、更好的截留性能和更长的使用寿命。
此外，膜的制备工艺也在不断优化，如热致相分离法、界面聚合法等，这些方法提高了膜的制备效率和性能。
三、应用领域及案例分析（一）水处理领域在水处理领域，膜分离技术被广泛应用于海水淡化、饮用水处理、污水处理等方面。
例如，在海水淡化中，反渗透技术能有效去除海水中的盐分和杂质，实现海水淡化的目标。
在饮用水处理中，超滤和纳滤技术能有效去除水中的细菌、病毒和部分大分子有机物，提高饮用水的安全性。
（二）生物医药领域在生物医药领域，膜分离技术被用于药物提纯、生物大分子分离等方面。
例如，利用纳滤技术可以有效地从中药提取液中提取出有效成分；利用超滤技术可以有效地去除生物制品中的杂质和病毒等污染物。
（三）食品工业领域在食品工业领域，膜分离技术被用于果汁澄清、乳品加工等方面。
膜分离技术综述摘要：阐述了膜分离技术的特点，并介绍了各种膜分离技术的分离原理以及较全面的综述了它们在的研究现状，及相关领域的应用。
关键词：膜分离技术原理研究现状相关应用正文：膜分离技术是近三十多年来发展起来的高新技术，是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展新的增长点。
它与传统的分离方法比较，具有如下明显的优点：1.高效：由于膜具有选择性，它能有选择性地透过某些物质，而阻挡另一些物质的透过。
选择合适的膜，可以有效地进行物质的分离，提纯和浓缩；2.节能：多数膜分离过程在常温下操作，被分离物质不发生相变, 是一种低能耗，低成本的单元操作；3.过程简单、容易操作和控制；4.不污染环境。
由于这些优点、使膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，已广泛有效地应用于石油化工、生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺织、食品、环保、航天、海运、人民生活等领域，形成了独立的新兴技术产业。
目前，世界膜市场以每年递增14～30％速度发展，它不仅自身形成了每年约百亿美元的产值，而且有力地促进了社会、经济及科技的发展。
特别是，它的应用与节能、环境保护以及水资源的再生有密切的关系，因此在当今世界上能源短缺、水荒和环境污染日益严重的情况下，膜分离技术得到世界各国的普遍重视，欧、美、日等发达国家投巨资立专项进行开发研究，已取得在此领域的领先地位。
我国在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”以及863、973计划中均列为重点项目，给予支持。
关于发展膜分离技术的重要性，美国官方的文件说，“18世纪电器改变了整个工业过程，而20世纪膜技术改变了整个面貌”。
1987年日本东京召开的国际膜与膜过程会议上，曾将“21世纪的多数工业中膜过程所扮演的战略角色”列为专题进行深入讨论，与会的专家一致认为，膜技术将是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。
世界著名的化工与膜专家，美国国家工程院院士、北美膜学会主席黎念之博士(我校化工系兼职教授)在1994年应邀访问我国时说“要想发展化工就必须发展膜技术”。
1引言国内外对分离技术的发展十分重视，但由于应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，决定了分离技术的多样性。
按机理划分，可大致分为五类：生成新相以进行分离(如蒸馏、结晶)；加入新相进行分离(如萃取、吸收)；用隔离物进行分离(如膜分离)；用固体试剂进行分离(如吸附、离子交换)和用外力场或梯度进行分离(如离心萃取分离、电泳)等。
现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术。
2超临界流体萃取技术及其应用超临界流体萃取是_种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术。
其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。
由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来，所以是最常用的超临界流体。
相对于传统提取分离方法(煎煮、醇沉、蒸发浓缩等)具作者简介：周芙蓉，女，中北大学化工与环境学院研究生有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。
2.1超临界流体萃取技术特点⑴由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化，使萃取后溶剂与溶质容易分离。
⑵由于超临界流体具有与液体接近的溶解能力，同时又保持了气体所具有的传递性，有利于高效分离的实现。
(3)利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物质，更好地保护热敏性物质。
(4)萃取效率高，萃取时间短。
可以省却清除溶剂的程序，彻底解决了工艺繁杂、纯度不够且易残留有害物质等问题。
(5)萃取剂只需再经压缩便可循环使用，可大大降低成本。
(6)超临界流体萃取能耗低，集萃取、蒸馏、分离于_体，工艺简单，操作方便。
(7)超临界流体萃取能与多种分析技术，包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用，省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。
现代分离技术综述结晶分离技术的原理与应用朱正，董子豪常州大学华院131摘要: 概述了结晶分离技术的原理, 综述了冷却剂直接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏结晶耦合、氧化还原结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。
并且介绍了结晶分离新技术在一些领域的应用。
关键词: 结晶；分离；工艺；应用引言：溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用, 随着工业的发展, 高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛, 工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段, 国内外新型结晶技术及新型结晶器的开发设计工作取得了较大进展。
1、结晶分离技术的原理结晶分离过程为一同时进行的多相非均相传热与传质的复杂过程。
多年来, 众多研究者在结晶热力学、结晶成核、晶体生长动力学、结晶习性、晶体形态及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究并提出了描述结晶过程的理论结晶是一个重要的化工过程, 溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤: 晶核生成和晶体生长。
晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核; 而在晶核的基础上成长为晶体, 则为晶体生长。
2、结晶分离技术的分类结晶分离技术近年来发展很快, 传统结晶法进一步得到发展与完善, 新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。
（1）冷却剂直接接触冷却结晶法直接接触冷却结晶概念的构想早在20 世纪70年代就有人提出, 但因为选择冷却剂的困难使该技术一直难以获得工业应用。
由于直接冷却结晶具有节能、无需设置换热面、不会引起结疤、不会导致晶体破碎等特点, 因而近年来这一构想再次引起工业界的兴趣。
齐涛等[4] 研究了冷却剂酒精在高粘度高浓度的蔗糖水溶液中直接接触汽化传热过程, 探讨了酒精汽化冷却法制取蔗糖的结晶成核过程。
目前, 直接接触冷却结晶技术还处在研究开发过程中。
（2）反应结晶法反应结晶法作为传统结晶方法之一, 一直受到人们的重视。
工业结晶方法一般可分为溶液结晶、熔融结晶、升华、沉淀等4 类。
新型分离技术摘要随着社会的发展，对分离技术的要求越来越高，不但希望采用更高效的节能、优产的方法，而且希望所采用的过程与环境友好。
本文主要分别对分子蒸馏、新型萃取分离、新型生物膜法、膜分离等新型分离技术的应用和研究现状进行了的阐述。
关键词：分子蒸馏；新型萃取分离；新型生物膜法；膜分离世界万物都是由有序自发地走向无序，所有的纯物质都逐渐变成混合物。
分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提纯或纯化的一门新型学科，正是这种需求，推动了人们对新型分离技术不懈的探索。
新型分离技术目前受到材料开发、生产成本及其他学科发展的限制，工业化应用程度还不高，但它们已经在某些高新领域显示出良好的分离性能和强劲的发展势头。
目前新型分离技术主要包括：膜分离技术、膜技术-传统技术的改进、传统分离技术的新应用和反应-分离技术的耦合四个方面。
下面对膜分离技术、新型萃取分离技术、新型生物膜法和分子蒸馏技术的应用和研究现状进行阐述。
1.膜分离技术借助于具有分离性能的膜而实现分离的过程称为膜分离过程。
由于膜分离过程一般没有相变，既节约能耗，又适用于热敏性物料的处理，因而在生物、食品、医药、化工、水处理过程中备受欢迎。
膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对液相或者气相混合物内的不同成分进行分离、提纯、浓缩的先进加工技术。
根据膜分离过程的不同特征可分为微滤( MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)、渗析(D)、电渗析(ED)、电去离子技术(EDI)和气体分离(Gs)等过程，膜分离过程的优势特征：(1)膜分离过程通常在常温下进行，营养成分损失极少，特别适用于热敏性物质；(2)膜分离过程多数不发生相变化，不用化学试剂和添加剂，无二次污染，能耗低，并具有冷杀菌优势，且分离效率高；(3)膜分离过程在密闭的系统中进行，被分离原料无色素分解和褐变反应，所以挥发性成分损失极少，可保持原有的芳香；(4)膜分离过程可在分子级内进行物质分离，适用于许多特殊溶液体系的分离，具有普通滤材无法取代的卓越性能；(5)膜分离多以压力作为推动力，故分离装置简单，易连续操作自控，维修方便，膜组件可单独使用也可联合使用，工艺简单，容易实现自动化操作和高级加工。
我国膜分离技术综述一、本文概述膜分离技术，作为一种高效、节能、环保的分离技术，近年来在我国得到了广泛的关注和应用。
本文旨在全面综述我国膜分离技术的发展历程、现状以及未来的发展趋势，以期为相关领域的研究者和从业者提供有价值的参考。
文章首先回顾了我国膜分离技术的起源与发展历程，阐述了其在不同历史阶段的主要特点和技术进步。
接着，文章重点分析了当前我国膜分离技术的应用现状，包括在水处理、食品加工、生物医药、化工等领域的应用情况，以及在这些领域中取得的成效和存在的问题。
文章还对我国膜分离技术的发展趋势进行了展望，包括新材料的研究与应用、新技术的研发与推广、以及膜分离技术在更多领域的应用探索等方面。
文章指出，随着我国经济社会的持续发展和环保意识的不断提高，膜分离技术将在我国未来的能源、环境、生物等领域发挥更加重要的作用。
文章总结了我国膜分离技术的优势和不足，并提出了针对性的建议和对策，以期推动我国膜分离技术的持续创新和发展。
二、膜分离技术的分类和应用膜分离技术以其独特的分离原理和操作方式，被广泛应用于多个领域。
按照分离机制和孔径大小，膜分离技术主要可以分为以下几类：微滤是一种利用微孔滤膜截留液体中粒径大于1~10μm的微粒的膜分离过程。
它主要用于去除悬浮物、细菌、部分病毒及大分子有机物等。
超滤使用孔径小于1μm的滤膜，能截留分子量大于500~1000的溶质。
超滤常用于溶液的澄清、大分子物质的浓缩和分离、蛋白质溶液的脱盐与浓缩等。
纳滤膜的孔径介于超滤与反渗透之间，一般为几纳米至几百纳米，可用于分离分子量介于200~1000的溶质。
纳滤技术常用于软化水、脱除色度、去除有机物等。
反渗透利用半透膜两侧的压力差为推动力，使水分子通过半透膜而截留溶解在水中的无机盐、有机物及微生物等。
反渗透技术是海水淡化的主流技术。
电渗析是利用直流电场作为推动力进行渗析的一种膜分离方法。
新型分离技术综述——分离技术在各方面的应用摘要：现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术，他们在中药制药、农产品加工和环保工程中都得到了广泛应用。
主题词：中药制药农产品加工环保工程超临界流体萃取分子蒸馏膜分离正文：国内外对分离技术的发展十分重视，但由于应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。
按机理划分，可大致分为五类，即：生成新相以进行分离（如蒸馏、结晶）；加入新相进行分离（如萃取、吸收）；用隔离物进行分离（如膜分离）；用固体试剂进行分离（如吸附、离子交换）和用外力场或梯度进行分离（如离心萃取分离、电泳）等。
现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术。
1、超临界流体萃取技术及其应用超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术，其原理是利用流体（溶剂）在临界点附近区域（超临界区）内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。
超临界流体具有一系列重要的性质：1）超临界流体相当粘稠，其密度接近于液体，具有较大的溶解能力；2）超临界流体的扩散系数比液体大23个数量级，其粘度类似于气体，远小于液体。
这对于分离过程的传质极为有利，缩短了相平衡所需时间，大大提高了分离效率，是高效传质的理想介质；3）具有不同寻常的、巨大的压缩性，使得压力的微小变化将会引起流体密度和介电常数的很大变化。
由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来，所以是最常用的超临界流体。
相对于传统提取分离方法（煎煮、醇沉、蒸发浓缩等）具有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。
河北工业大学结课论文课程名称：新型分离技术基础课程编号：14B15C0103姓名：唐猛学号：201511501014班级：化学工程与技术学院：化工学院新型分离技术综述——分离技术在各方面的应用摘要：现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术，他们在中药制药、农产品加工和环保工程中都得到了广泛应用。
主题词：中药制药农产品加工环保工程超临界流体萃取分子蒸馏膜分离正文：国内外对分离技术的发展十分重视，但由于应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。
按机理划分，可大致分为五类，即：生成新相以进行分离（如蒸馏、结晶）；加入新相进行分离（如萃取、吸收）；用隔离物进行分离（如膜分离）；用固体试剂进行分离（如吸附、离子交换）和用外力场或梯度进行分离（如离心萃取分离、电泳）等。
现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术。
1、超临界流体萃取技术及其应用超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术，其原理是利用流体（溶剂）在临界点附近区域（超临界区）内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。
超临界流体具有一系列重要的性质：1）超临界流体相当粘稠，其密度接近于液体，具有较大的溶解能力；2）超临界流体的扩散系数比液体大23个数量级，其粘度类似于气体，远小于液体。
这对于分离过程的传质极为有利，缩短了相平衡所需时间，大大提高了分离效率，是高效传质的理想介质；3）具有不同寻常的、巨大的压缩性，使得压力的微小变化将会引起流体密度和介电常数的很大变化。
由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来，所以是最常用的超临界流体。
相对于传统提取分离方法（煎煮、醇沉、蒸发浓缩等）具有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。
1.1 超临界流体萃取技术特点1）由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化，使革取后溶剂与溶质容易分离。
2）由于超临界流体具有与液体接近的溶解能力，同时它又保持了气体所具有的传递性，有利于高效分离的实现。
3）利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物质，更好地保护热敏性物质。
4）萃取效率高，萃取时间短。
可以省却清除溶剂的程序，彻底解决了工艺繁杂、纯度不够、且易残留有害物质等问题。
5）萃取剂只需再经压缩便可循环使用，可大大降低成本。
6）超临界流体萃取能耗低，集萃取、蒸馏、分离于一体，工艺简单，操作方便。
7）超临界流体萃取能与多种分析技术，包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用，省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。
避免样品的损失、降解或污染，因而可以实现自动化。
1.2 超临界流体技术之应用1）中药制药第一，中药有效成分、有效部位的提取。
利用超临界二氧化碳萃取技术来提取丹参、干姜、木香、姜黄、莪术、牡丹皮等中药中的有效成分，一步即可取得，含量一般可达50%，最高可达90%。
第二，中药新药的生产。
柴芩菊感冒胶囊、口疮泰软胶囊等都是以多种中药材为组成成分，通过超临界二氧化碳萃取技术萃取而获得。
第三，中药的二次开发或浓缩回收。
超临界二氧化碳萃取分离改良复方丹参片、心痛宁滴丸的分离技术，使得药品有效率明显提高。
2）农产品加工由于超临界流体萃取技术在农产品加工中的应用日益广泛，已开始进行工业化规模的生产。
例如：原西德、美国等国的咖啡厂用该技术进行脱咖啡因；澳大利亚等国用该技术萃取啤酒花浸膏；欧洲一些公司也用该技术从植物中萃取香精油等风味物质，从各种动物油中萃取各种脂肪酸，从奶油和鸡蛋中去除胆固醇，从天然产物中萃取药用有效成分等等。
迄今为止，超临界二氧化碳萃取技术在农产品加工中的应用及研究主要集中在五大方面：第一，农产品风味成分的萃取，如香辛料、果皮、鲜花中的精油、呈味物质的提取；第二，动植物油的萃取分离，如花生油、菜籽油、棕橱油等的提取；第三，农产品中某些特定成分的萃取，如沙棘中沙棘油、月见草中(一亚麻酸、牛奶中胆固醇、咖啡豆中咖啡碱的提取；第四，农产品脱色脱臭脱苦，如辣椒红色素的提取、羊肉嬗味物质的提取、柑桔汁的脱苦等；第五，农产品灭菌防腐方面的研究。
2、分子蒸馏技术分子蒸馏是一种特殊的液-液分离技术，在极高真空下操作。
它是根据不同物质其分子运动有不同的平均自由程这一物理特性而达到分离的目的，因而能使液体在低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。
由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，因而能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护了热敏物料的品质。
与常规蒸馏相比，具有明显地优点：分离程度比常规蒸馏的高，蒸馏压强极低，蒸发温度低，受热时间短等。
2.1 分子蒸馏技术的主要特点1）分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操作的；2）分子蒸馏是在很低的压强下进行操作，一般为×10-1Pa数量级(×10-3托数量级)，可使物料避免氧化受损；3）物料受热时间短，避免了因受热时间长造成某些组分分解或聚合的可能；4）分子蒸馏的分离程度更高，能分离常规蒸馏不易分开的物质；5）无毒、无害、无污染、无残留，可得到纯净安全的产物；6）可进行多级分子蒸馏，适用于较为复杂的混合物的分离提纯，产率较高；7）特别适合于不同组分分子平均自由程相差较大的混合物的分离；8）更适用与对热敏感、产物附加值高的粘性物料；9）可与超临界流体技术和膜分离技术等配合配套使用。
2.2 分子蒸馏技术之应用分子蒸馏技术主要在农产品加工中应用广泛，且工艺日趋成熟。
1）天然维生素E的浓缩精制为避免植物油加工过程中维生素E的损失，通常采用直接提取法，即脱胶、脱酸后进行分子蒸馏，制得的Ⅶ浓缩物可以达到药典指标。
对油脂脱臭馏出物中的天然维生素E的进行浓缩精制，成品有机农药残留很低，安全f生和氧化稳定性提高，成品附加值很高。
2）高碳脂肪醇的精制二十八烷醇等高碳脂肪醇因对人体具有众多生理活性而倍受人瞩目，若应用分子蒸馏精制，可有效地避免溶剂残留，工艺过程简单，操作安全可靠，自动化程度高。
3）风味物质的获取分子蒸馏技术尤其适用于易挥发的风味物质。
目前已经成功地应用涂膜式分子蒸馏技术和降膜式分子蒸馏技术从果汁、山核桃、奶酪、扇贝及调味大料油等香辛料中分离获取了香气成分，分离出的香气浓缩物还原性好。
4）DHA和EPA的富集根据EPA和DHA的沸点高低不同，运用分子蒸馏法分离富集。
分离脂肪酸甲酯和乙酯的效果比分离脂肪酸的效果更好。
5）食用植物油的提取运用分子蒸馏技术从葵花籽、红花籽、黄豆、花生、麦胚、棕榈、苏籽、鳄梨、可可豆等中提取的食用植物油脂，话性成分含量高，氧化稳定性强，磷含量低，着色度低，无臭味，回收率高，且不存在溶剂萃取法的溶剂分离回收问题。
6）胡萝h素的回收红棕榈油中含有0．昕％的胡萝卜素，将红棕榈油在低温下用甲醇甲酯化后，用三级分子蒸馏回收胡萝卜素，可获得40％以上的天然胡萝卜素，且其质量要优于传统方法得到的胡萝卜素。
分子蒸馏技术还可应用于其他食品加工过程，如(一3不饱和脂肪酸的浓缩、牛奶内酯的获取、二聚脂肪酸的制取、米糠中有效成分的分离等。
3、膜分离技术膜分离技术作用于中药的机理在于：膜分离系统依据药效活性与其分子结构及分子量水平密切相关的特性，通过选用不同截留特性的膜组件构成膜分离系统对中药有效部位和有效成分进行分离和纯化。
由于膜分离技术通常以压力为推动力，并且可以在常温下完成，无需添加其它物质，具有选择性高、产品收率高等优点。
膜分离技术在中药制药、农产品加工以及环保工程中都有广泛应用。
1）中药制药采用超滤法从黄芩中提取黄芩苷产率可达6.93%至7.68%（比传统工艺高出近1倍）；有研究表明利用微滤、超滤和反渗透组成的膜分离系统在最佳运行条件下运行，可以获得纯度分别为71.13%的分子量在200万左右的姬松茸多糖和92.59%的分子量在1万以下的姬松茸多糖；杭州水处理中心采用纳滤膜改造了中药醇提工艺，浓缩回收透过液的酒精浓度跟进料液几乎相同，酒精可直接开发。
2）农产品加工在果蔬汁加工、纯净水加工、浓缩鲜乳、从乳清中回收蛋白质、酒类加工、糖类加工、除菌、酶加工和发酵中，膜反应器都有很大的应用前景，而且，由于其占地面积相对小、操作简单、省能，运用范围越来越广泛。
3）环保在环保过程中，如汽车制造业的电泳涂料清洗用水的处理、含油废水的处理、合成纤维生产中含乙烯醇废水的处理，造纸工业中纸浆废水处理均可使用超滤；用膜法富氧技术可得到含氧40％的含氧空气。
总结目前，各新型分离技术日新月异，已逐步走向工业化，并在中药制药、农产品加工、环境治理与保护等多领域的综合技术。
由于受工艺技术和仪器发展水平的限制，我国对这些技术的应用研究还只是刚刚起步，要赶上国际先进水平还有待于进一步的努力。
参考资料：[1]高新分离技术在中药制药工程中的应用，莫启武，广州美晨药业有限公司，广州医药2006年两岸药学（羊城）论坛/沙龙；[2]膜分离技术在传统中药生产中的应用，韩永萍，林强，何绪文，《时珍国医国药》，2009年第20卷第8期，1983-1985页；[3]面向21世纪的化工分离工程，朱家文，房鼎业，华东理工大学，《化工生产与应用》，2000年第7卷第2期，1-6页；[4]精细化工与高新分离技术，杨村，冯武文，刘玮，于宏奇，北京化工大学新特科技发展公司，《精细与专用化学品》，2000年第23期，18-20页；[5]化工新分离技术的应用，吴红卫，中石化上海石油化工股份有限公司化工事业部，上海，《维纶通讯》，2004年6月，40-43页。
