低钠酱油膜分离技术的应用

膜分离技术应用在食品澄清浓缩中应用解读由于膜分离过程不需要加热，可防止热敏物质失活、杂茵污染，无相变，集分离、浓缩、提纯、杀菌为一体，分离效果高，操作简单、费用低，特别适合食品工业的应用。

下面介绍近年来膜分离技术在食品工业中的应用状况。

澄清澄清工序是澄清汁生产的关键。

传统的澄清方法如明胶单宁法、加热凝聚澄清法、冷冻法、板框过滤法、酶处理法等，都存在各自的弱点。

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。

以水果压榨出汁，制成的果汁饮料中含有许多悬浮的固形物以及引起果汁变质的细菌、果胶和粗蛋白。

应用膜超滤技术处理甘蔗汁、苹果汁、草莓汁、南瓜汁等汁液，分离澄清效果良好。

传统的酱油澄清技术是采用巴氏消毒法，板框过滤澄清产品。

产品有沉淀，细菌数偏高，生产强度大，废弃物多，易造成环境污染。

李书申等人用超滤膜技术替代传统的酱油生产中蒸发、浓缩、澄清、净化等装置，对酱油澄清、除茵、脱色处理，大幅降低能耗，提高了产品品质。

饮料业中的水处理。

饮料的主要成分是水，水的质量决定了饮料的质量，水处理设备与最终水质有密切关系。

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。

在饮料行业中要达到净化、澄清的目的，用0.45µm的微孔膜过滤元件进行流程过滤即可满足要求。

茶饮料是目前饮料市场上非常受欢迎的饮品。

然而茶提取液中含有蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质，其中的茶多酚类及其氧化产物易于咖啡碱等物质形成络合物，使茶汁产生混浊及沉淀，消除混浊及沉淀是茶饮料生产的关键。

浓缩、纯化利用膜的优良的选择性可将溶液中的欲提取组分在与其他组分分离的同时有效地得到浓缩和纯化。

酱油脱盐膜分离设备优势
酱油中食盐在9%左右对食盐摄入量受限制的病人
合适，因此，为了满足人们对低钠膳食的需求，需要对高盐酱油进行脱盐处理。

目前酱油市场上脱盐方法普遍存在能耗高、或设备投入成本大、或产量低、或产品风味损失大等多种原因，难以满足大规模工业化生产的需求等。

以市场需求为导向，酱油脱盐膜分离设备已在实际生产中取得了成功案例。

酱油脱盐膜分离设备将过滤前含盐量高的酱油通过特种膜分离技术工艺达到含盐量满足客户需求，且有效的营养成分控制在市场需求的指标范围内，达到即除盐又保留了酱油色香味的目的。

酱油脱盐膜分离设备优势：
1、脱盐效果显著，系统自动化程度高，无二次污染，产量高。

2、不影响调味品的口感风味和营养功能成份。

3、膜过滤系统采用错流流程设计，设备流量保持性好，不易堵塞，清洗通量易恢复。

4、占地面积小，投入成本低，操作简单，维护方便。

应用研究纳滤技术在酱油脱盐中的应用罗建泉1,2,杭晓风1,2,陈向荣1,苏　仪1,万印华13(1.中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室,北京100080;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘　要:分别对NF270,NF ,NF90,Desal -5DL 4种纳滤膜的酱油脱盐性能进行了考查,并选择脱盐效果较好的NF270进一步研究了操作条件,包括稀释倍数、通量、温度和p H 值等对酱油纳滤脱盐效果的影响.实验结果表明,随着酱油原液稀释倍数的增加,盐和氨基酸态氮的透过率都呈上升趋势,酱油原液先稀释一倍再浓缩至原体积后的脱盐率约为53%,氨基酸态氮损失率约为19%,可溶性无盐固形物损失率约为5%;随着过膜通量的增加,跨膜压力升高,脱盐率基本不变而氨基酸态氮损失率减小;温度上升对脱盐率无明显影响,但大大增加了氨基酸态氮的损失率,且膜污染加剧;p H 值上升可以减小跨膜压力,但使得氨基酸态氮和可溶性无盐固形物损失率明显上升,而脱盐率变化不大.关键词:纳滤;酱油;氨基酸态氮;可溶性无盐固形物;脱盐中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 文章编号:1007-8924(2009)04-0085-06 在酱油发酵酿造过程中,为了避免微生物的污染,需要添加大量食盐,从而使得高盐固态发酵酱油产品中含盐为16%～18%,低盐固态发酵酱油中含盐为12%左右,两者含盐量都偏高.现代医学表明,高钠膳食易导致高血压、肾脏病等疾病发生,也有研究表明酱油中食盐在9%左右对食盐摄入量受限制的病人最合适[1].因此,为了满足人们对低钠膳食的需求,需要对普通酱油进行脱盐处理.在酱油酿造业发达的日本,研究开发了多种方法生产低盐酱油,包括减压浓缩法、低盐水拌曲法、电渗析法、反渗透法和离子交换法等[1,2],而我国目前尚未有国产低盐酱油供应市场,相关技术文献报道也很少.刘贤杰等[3]研究了电渗析法在酱油脱盐中的应用,但电渗析法能耗较高、设备投入大、产量低,难以满足大规模工业化生产的需要.上述其它方法也存在产品风味损失大、成本高、难以规模化生产等不足.纳滤是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术.由于大多数纳滤膜具有荷电的表面分离层,因此其分离机制除了筛分作用外,还取决于溶质与膜表面的静电相互作用[4],其相对截留分子量(MWCO )介于200～2000之间,适合有机物和无机盐的分离.纳滤分离过程操作条件温和,不影响分离物质的生物活性,并具有能耗低、选择性高等优势,目前愈来愈广泛应用于生物产品的脱盐、浓缩和分离.氨基酸态氮(amino nitrogen ,AN )和可溶性无盐固形物(s oluble s olids excluding s odium chloride ,SS 2ESC )是评价酱油的主要指标.酱油脱盐主要是实现盐与氨基酸、可溶性无盐固形物的有效分离.有研究表明,在盐浓度较高的情况下,纳滤膜对一价盐的截留率较低[5],利用纳滤技术可在高盐浓度下实现谷氨酸和盐的高效分离[6],表明利用纳滤技术有可能实现酱油的脱盐.本文的目的是探讨利用纳滤技术进行酱油脱盐生产低盐酱油的可行性,重点进行了适合酱油脱盐纳滤膜的筛选、脱盐工艺参数优化的研究,以期为生产低盐酱油提供一种经济有效的方法,同时也为纳滤分离高盐复杂物料体系提供实验依据.收稿日期:2008-01-30;修改稿收到日期:2009-02-26基金项目:“863”计划资助项目(2007AA02Z202)作者简介:罗建泉(1983-),男,湖南湘潭市人,硕士,从事纳滤分离过程研究.3通讯联系人〈yhwan @ 〉第29卷　第4期膜　科　学　与　技　术Vol.29　No.42009年8月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY Aug.20091　实验部分1.1　实验材料实验所用的4种纳滤膜分别为:陶氏化学公司(DOW Chemical Corporation)的NF270,NF,NF90和通用电气(GE)的Desal-5DL.所用的这4种纳滤膜的基本性能参数列于表1[7,8].表1　所用膜的基本性能参数Table1　Properties of membranes tested纳滤膜型号制造厂商膜分离层材质截留分子量最高操作压力/MPa最高操作温度/℃NF270DOW-Filmtec聚酰胺150 4.145NF DOW-Filmtec聚哌嗪酰胺150 4.145NF90DOW-Filmtec聚酰胺90 4.145 Desal-5DL GE-Osmonics聚酰胺150～300 4.050 实验所用酱油原液由国内某调味食品有限公司提供,AN含量约为1g/100mL,SSESC含量约为16g/100mL,食盐NaCl浓度约为17.7%.实验用试剂氢氧化纳、硝酸钾,购自北京化学试剂公司,甲醛购自西陇化工厂,均为分析纯.实验用溶液均用去离子水配制,所有溶液在进行纳滤实验前先经过0.45μm的微滤膜预过滤.1.2　分析方法及仪器氨基酸态氮(AN)的测定采用甲醛滴定法[9];氯化钠浓度采用氯离子选择电极测定[10],上海精科雷磁仪器厂生产的p HS-2F型p H计以及电极插口转换器、pCl-1型氯离子选择电极、参比电极;可溶性无盐固形物(SSESC)采用电热恒温干燥箱直接烘干测定[9].1.3　酱油原液的预处理酱油原液先用J6-MC离心机(B EC KMAN,美国)(4000r/min,4600×g)离心30min,然后经011μm中空纤维微滤膜(天津膜天膜科技有限公司)过滤,得到透过液用作实验料液.1.4　纳滤实验纳滤实验装置如图1所示,带磁力搅拌的终端膜过滤装置为实验室自制,容积为8.12mL,有效膜面积为4.52×10-4m2.实验温度通过水浴控制,所有的实验都在恒定通量(Constant permeate flux)条件下操作,跨膜压力通过计算机数据采集系统自动记录.纳滤膜的透水性能用纯水透过系数(L p)来表示,其计算公式如下:L p=J Δp式中,J为透过通量,Δp为压力差.在酱油脱盐实验中,将预处理后的酱油原液1.料液罐;2.高压泵;3.进样阀;4.进样柱;5.压力传感器;6.带磁力搅拌的终端膜过滤装置;7.水浴;8.恒温磁力搅拌器;9.渗透液收集槽;10.计算机数据采集系统图1　纳滤实验装置示意图Fig.1　Experimental set-up for nanofiltration experiments 稀释液浓缩至原体积,分别测定透过液和截留液中NaCl,AN,SSESC的浓度,它们的脱除率(或损失率)用下式计算:损失率=C P・V PC R・V R+C P・V P×100%式中,C P和C R分别为透过液和截留液中溶质浓度,mol/L;V P和V R分别为透过液和截留液的体积.酱油原液稀释倍数(Dilution factor,DF)由下式定义:D F=V d-V0V0式中,V d表示酱油稀释后体积,mL;V0表示稀释前酱油原液体积,mL.不可逆膜污染(Irreversible fouling,IF)用下式计算[11]:I F=L pi-L pfL pi×100%式中,L pi表示新膜的纯水透过系数;L pf表示污染后膜的纯水透过系数.　・86　・膜　科　学　与　技　术第29卷　2　结果与讨论2.1　纳滤膜的评测与筛选2.1.1　纯水透过系数的测定膜的纯水透过系数(L p )是反映膜性能的一个基本参数.图2为4种纳滤膜L p 随水通量的变化关系.由图2可见,NF270具有优异的透水性能,纯水透过系数远高于其它3种膜,这可能是其孔隙率较高所致;并且这4种纳滤膜的L p 在实验条件下几乎不随水通量变化,表明在实验操作条件下,这4种膜的透水性能均非常稳定.图2　4种纳滤膜的纯水透过系数Fig.2　Pure water permeabilities (L p )of four nanofiltration membranes against flux2.1.2　纳滤膜的筛选具有工业应用价值的纳滤膜应当具有除盐效果好、AN 和SSESC 损失率低、跨膜压力(Transmem 2brane pressure ,TMP )小、抗污染性强等特点.为了筛选合适的纳滤膜,本文分别从这四个方面对上述 4种纳滤膜的分离性能进行考查.结果见表2.表2　不同纳滤膜对酱油脱盐的结果Table 2　Results of soy sauce desalination usingdifferent nanofiltration membranes纳滤膜型号NaCl 脱除率/%AN 损失率/%SSESC 损失率/%透过液的吸光度(530nm )NF2705318.81 4.870.061NF 5318.573.980.077NF90————Desal -5DL5227.0015.950.107 实验料液为D F =1的稀释液;过膜通量6.64L/(m 2・h );操作温度22℃;p H 值5.1;搅拌速率1200r/min.表2列出了在相同条件下4种纳滤膜对酱油脱盐的结果.其中NF90由于截留分子量小,且对氯化钠的截留率高,高的盐浓度使得膜两侧渗透压过大,料液在实验操作的最大压力下(4.1MPa )无法透过膜,因此NF90不适合处理这种高盐复杂物料.其他3种纳滤膜对氯化钠的透过率相近,对AN ,SSESC 的损失率排序为:NF <NF270<Desal -5DL.Desal -5DL 由于损失有效成分过多而不适合酱油脱盐,而NF 尽管在有效成分损失率上略低于NF270,但从图3～图5中可以发现,NF270透过液的颜色要比NF 的浅,表明在同样脱盐率的情况下,用NF270处理时酱油色度损失更小;TM P NF270<TM P NF ,表明在相同压力条件下NF270的处理量更大;I F NF270<I F NF ,表明NF270的抗污染性能好于NF.因此,综合考虑,NF270更具有工业应用价值.下面将选定NF270纳滤膜对酱油脱盐进行较系统的研究,考查多种工艺参数对分离效果的影响.2.2　工艺条件对酱油纳滤脱盐效果的影响2.2.1　稀释倍数对酱油纳滤脱盐效果的影响酱油原液中成分复杂且盐浓度高(约3mol/L ),如果直接采用原液进行膜过滤会使得操作压力过大,因此采用先对原液进行稀释,然后再经膜浓缩到原体积.实验采用的过膜通量为6.64L/(m 2・h ),温　第4期罗建泉等:纳滤技术在酱油脱盐中的应用・87　・　度22℃,p H 值5.1.图6为不同稀释倍数对各成分损失率的影响,随着稀释倍数的增加,耗水量增多,操作时间增长,酱油各成分损失率上升,脱盐率变化趋势尤为明显,跨膜压力随料液稀释倍数的增加而减小,见图7.当稀释倍数D F =0.5时,尽管有效成分损失最小,但跨膜压力过大,且脱盐率未能达到日本所制定的低盐酱油行业标准[1].当D F =1时,脱盐率达52%,使酱油中盐浓度降到9%以下,达到低盐酱油标准,且跨膜压力在1.5～3.5MPa 之间;尽管AN 和SSESC 损失率均较D F =0.5时高,但从工业化角度(如加工时间、压力控制等)考虑,D F =1较合适,浓缩液中AN 和SSESC 浓度分别为0.8g/100mL 和15g/100mL ,达到了酿造酱油国家标准(G B 18186—2000)中特级酱油标准[9].2.2.2　膜通量对酱油纳滤脱盐效果的影响在实验料液D F =1,实验温度为22℃,p H 值为5.1相同的条件下,考查了不同膜通量条件下完成一次稀释-浓缩过程对酱油纳滤脱盐效果的影响,见图8.由图8可见,AN 和SSESC 的损失率随膜通量的增加而减小,而脱盐率却保持不变.这是由图6　稀释倍数对酱油各成分分离效果的影响Fig.6　E ffect of DF on the loss ofsoy sauce components图7　稀释倍数对跨膜压力的影响Fig.7　E ffect of DF on TMP profile　图8　通量对酱油各成分分离效果的影响Fig.8　E ffect of permeate flux on the loss of soy sauce components于实验所用的膜通量较小,溶质的传递由扩散作用控制,溶质的透过随料液通量的增加变化不大,但溶剂通量变大,从而使得溶质截留率上升[12,13],特别是主要以筛分作用分离的SSESC 变化较为明显.由于氯化钠为负截留,而且因其扩散系数大,从而导致膜通量增加时,膜表面氯化钠浓度变化不大,因此氯化钠的损失率不随膜通量增加而变化.图9为不同通量下跨膜压力的变化趋势,通量增加跨膜压力显著上升,但所需处理时间减少.2.2.3　温度对酱油纳滤脱盐效果的影响据报道,温度对NF270的通量、截留率和使用寿命有较大影响[13].图10,11考察了温度对酱油纳滤脱盐效果及跨膜压力的影响.实验料液D F =1,过膜通量为6.64L/(m 2・h ),p H 值为5.1.由图10,11可知,随着温度上升,AN 和SSESC 损失率明显升高,跨膜压力下降,这可能与以下两方面原因有关[13]:1)溶质的扩散作用随温度上升而增强,透过率上升;2)随着温度上升,纳滤膜有效孔径因孔壁水图9　膜通量对跨膜压力的影响Fig.9　E ffect of permeate flux on TMP profile图10　温度对酱油各成分分离效果的影响Fig.10　E ffect of temperature on loss of soy sauce components图11　温度对跨膜压力的影响Fig.11　E ffec of temperatureon TMP profile　・88　・膜　科　学　与　技　术第29卷　化层变薄而增大,使得溶质截留率下降.由图10还可以看出,脱盐率随温度变化不大,只在45℃时降到51%,这可能是高温时,盐的扩散作用增强,浓差极化现象有所减轻,弱化了NaCl 的负截留效应所致.实验还发现,温度的上升还会带来膜污染的加剧(图12),可能是由于温度升高,酱油中少量活性物质(如多肽,蛋白质等)变性或失活所致.因此,NF270不适合在高温下操作,M ntt ri 等[14]也得出了类似的结论.2.2.4　p H 值对酱油纳滤脱盐效果的影响为了探讨p H 条件对高盐复杂物料体系纳滤性能的影响,本文用0.1mol/L HCl 或NaOH 溶液对酱油稀释液的p H 值进行调节,研究了不同p H 值下的酱油纳滤脱盐效果.实验发现酱油在碱性条件下会发生水解反应,严重破坏酱油风味,因此选定p H4,5,6,7四个值进行实验.实验料液D F =1,过膜通量为6.64L/(m 2・h ),温度22℃.图13,14分别给出了不同p H值下酱油各成分的损失率和跨膜压力的变化趋势.随着p H 值的上升,AN 和SSESC 的损失率升高,跨膜压力明显下降,这是因为p H 值影响纳滤膜的性能(表面电荷、亲水性、孔径)和料液的物化性质[15,16].据文献报道[12],p H 值上升有可能导致膜孔扩张或膜溶胀,溶质截留率下降,跨膜压力降低,并且这种溶胀作用在高盐物料体系下更为显著.p H 值对溶质截留率的影响可能还与膜污染有关,p H值下降造成膜污染加剧(图15),从而导致溶质截留率上升[17],跨膜压力增大.由图15还可以发现,在p H =5上升到p H =6,7时,不可逆膜污染急剧下降,这可能与NF270膜(其等电点约为p H 5)带负电后,膜与溶液中不同溶质的相互作用及溶液中各溶质之间的相互作用变化有关.由于酱油是十分复杂的体系,不但含有较高浓度的氨基酸、多糖类化合物,还有少量多肽及未水解的蛋白质,这些化合物性能各异,都是潜在的膜污染物质.因此,要确切解释不同p H 下膜污染的变化规律,还有待进一步研究.图12　温度对膜污染的影响Fig.12　E ffect of temperature onirreversible fouling图13　p H 对酱油各成分分离效果的影响Fig.13　E ffect of p H on loss ofsoy sauce components图14　p H 对跨膜压力的影响Fig.14　E ffect of p H on TMP profile图15　p H 值对膜污染的影响Fig.15　E ffect of p H on irreversible fouling 氯化钠的脱除率在不同p H 值条件下变化不大,只是在靠近p H =5时稍大,这与杭晓风等[6]的实验结果是一致的.这是由于当p H 值接近膜的等电点时,纳滤膜的电荷排斥作用消失,盐离子的截留率最小[15].3　结论1)在实验所用的4种纳滤膜中,NF270的脱盐效果最好,膜通量最大,适合用于酱油的脱盐.2)随着酱油稀释倍数的增加,浓缩至原体积后脱盐率、AN 和SSESC 损失率都明显上升;过膜通量的上升可以降低有效成分的损失率,并且缩短了操作时间,提高设备的利用率,但同时也带来跨膜压力高、能耗大的问题,在实际应用中须综合考虑.3)温度、p H 值影响NF270膜对酱油稀释液的分离性能.随着温度、p H 值升高,AN 和SSESC 损失率明显上升,跨膜压力降低,而脱盐率变化不大.温度上升会导致膜污染加剧.4)将酱油原液稀释一倍再浓缩至原体积后,脱　第4期罗建泉等:纳滤技术在酱油脱盐中的应用・89　・　盐率可达53%,浓缩液中盐浓度可降至9%以下,AN 含量约为0.8g/100mL ,SSESC 含量约为15g/100mL ,达到了酿造酱油国家标准规定的特级产品标准,表明采用纳滤技术进行酱油脱盐技术上是可行的.参考文献[1]马玉梅.低盐酱油在日本的研究利用状况[J ].中国调味品,1997(10):11-12.[2]毋瑾超,朱碧英.亚洲酱油的发展及现状[J ].食品科技,2001(1):41-42.[3]刘贤杰,陈福明.电渗析技术在酱油脱盐中的应用[J ].中国调味品,2004(4):17-21.[4]王学松.现代膜技术及其应用指南[M ].北京:化学工业出版社,2005:69.[5]Wang X L ,Wang W N ,Wang D X..Experimental in 2vestigation on separation performance of nanofiltration membranes for inorganic electrolyte solutions[J ].Desalina 2tion ,2002,145(1-3):115-122.[6]杭晓风,陈向荣,万印华,等.纳滤技术分离谷氨酸和盐混合液的研究[J ].膜科学与技术,2008,28(2):63-68.[7]李鑫玮,祝万鹏,朱安娜.纳滤膜对水中酚类物质的截留率及其定量结构关系的研究[J ].膜科学与技术,2006,26(4):14-19.[8]Bruggen B V ,K im J H ,Di G iano F A ,et al .Influence ofMF Pretreatment on NF performance for aqueous solution containing particles and an organic foulant [J ].Sep PurifTechnol ,2004,36:203-213.[9]G B18186-2000.酿造酱油中华人民共和国国家标准[S].[10]贾玉平.氯离子选择电极测定酱油中的氯化钠[J ].大众标准化,2005(12):11-13.[11]M ntt ri M ,Nystrom M.Critical flux in NF of high mo 2lar mass polysaccharides and effluents from the paper in 2dustry[J ].J Membr Sci ,2000,170:257-273.[12]Freger V ,Arnot T C ,Howell J A.Separation of concen 2trated organic/inorganic salt mixtures by nanofiltration [J ].J Membr Sci ,2000,178:185-193.[13]G oulas A K ,K apasakalidis P C ,Sinclair H R ,et al .Pu 2rification of oligosaccharides by nanofiltration [J ].J Membr Sci ,2002,209:321-335.[14]M ntt ri M ,Pekuri T ,Nystrom M.NF270,a newmembrane having promising characteristics and being suitable for treatment of dilute effluents from the paper industry[J ].J Membr Sci ,2004,242:107-116.[15]M ntt ri M ,Pihlajamaki A ,Nystrom M.E ffect of p Hon hydrophilicity and charge and their effect on the filtra 2tion efficiency of NF membranes at different p H [J ].J Membr Sci ,2006,280:311-320.[16]Ballet G T ,Hafiane A ,Dhahbi M.Influence of operat 2ing conditions on the retention of phosphate in water by nanofiltration[J ].J Membr Sci ,2007,290:164-172.[17]Butylina S ,Luque S ,Nystrom M.Fractionation of whey -derived peptides using a combination of ultrafiltration and nanofiltration[J ].J Membr Sci ,2006,280:418-426.Application of nanof iltration technology in desalination of soy sauceL U O Jianquan1,2,HA N G Xiaof eng1,2,CH EN Xiangrong 1,S U Yi 1,W A N Yi nhua13(1.National K ey Laboratory of Biochemical Engineering ,Institute of Process Engineering ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080,China ;2.G raduate University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )Abstract :Desalination of soy sauce was investigated with four nanofiltration membranes including NF270,NF ,NF90and Desal -5DL.NF270was chosen to further study the effect of dilution factor (DF ),permeate flux ,temperature and p H value on the desalting performance.The results showed that the removal ratios (or loss ra 2tios )of NaCl and amino nitrogen (AN )increased with the increase in DF.When the diluted soy sauce (DF =1)was concentrated to its original volume ,the loss ratios of NaCl ,AN and soluble solids excluding sodium chloride (SSESC )were about 53%,19%and 5%,respectively.Moreover ,the increase in permeate flux resulted in thereduction of AN loss and the ascend of trans -membrane pressure (TMP ).When temperature rose ,the loss ra 2tio of AN increased significantly and membrane fouling became much severer.With increasing p H ,TMP de 2creased while the loss ratios of AN and SSESC increased obviously.However ,temperature ,p H and permeate flux showed little effect on NaCl removal.K ey w ords :nanofiltration ;soy sauce ;amino nitrogen ;soluble solids excluding sodium chloride ;desalination　・90　・膜　科　学　与　技　术第29卷　。

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。

膜分离技术及其在食品工业中的应用膜分离技术已为食品加工业作出了巨大贡献,并推动了食品加工业的快速发展。

膜的化学稳定性、物理稳定性、分离透过性、经济实用性决定了膜的广阔应用前景。

反渗透、超滤和电渗析是其分离的基本方法。

随着科学技术的发展和社会的进步,膜分离技术必将更加完善,应用将更加普及,利用膜分离技术将会开发出更多更好的食品,造福人类。

一、膜分离技术概念及膜的性质膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。

膜分离技术由于具有常温下操作、无相态变化、高效节能、在生产过程中不产生污染等特点，因此在饮用水净化、工业用水处理，食品、饮料用水净化、除菌，生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用，并迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域。

分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。

膜是具有选择性分离功能的材料。

利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。

它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。

膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。

有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。

二、膜分离的基本方法及应用领域微滤。

鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物。

又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。

膜分离技术在食品工业中的应用周敏食品科学与工程071240313摘要：膜技术是一项新兴的高效分离技术，为食品工业的发展发挥了重要的作用。

在饮料工业、乳品工业、大豆蛋白分离工业、食品色素精制工业、酱油食醋生产工业、酶制剂工业中得到了广泛应用，并产生了巨大的经济效应和社会效应。

关键词：膜分离技术；食品工业；饮料工业；酶制剂工业；乳品工业；The Application Of Membrane Sep Aration TEchnology In The Food ScienceZhoumin Food science and engineering 071240313 Abstract:Membrane technology is a new highly efficient separation technology, for the food industry has played an important role in the development. In the beverage industry, dairy industry, soy protein isolate, food pigment refining industry, soy sauce, vinegar production, has been widely used in enzyme preparation industry, and has produced great economic effect and social effect. Key words:Membrane separation technology; The food industry. Beverage industry; Enzyme preparation industry; The dairy industy1、引言随着现代杜会对物质高敬分离与纯化的要求．膜技术应运丽生，并形成一项欣欣向荣的高科投产业。

膜分离技术在染料脱盐中的应用膜分离技术以其在染料工业应用中可以有效脱盐和浓缩的优势，一直是染料工艺中一种绿色清洁生产工艺。

本文就对膜分离技术基本概况以及在染料工业中的应用和发展方向进行分析研究。

一、引言染料工业是一个资源和能效消耗比较大的劳动密集型行业，传统的染料制备方法具有获得的染料粒径度大、色牢度不好的弱点，如果不进行提纯的话，会严重影响染料的上色效果以及色牢度，另外在采用传统的蒸发浓缩和盐析方式进行提纯的时候，得到的产品质量比较差，不但盐的消耗量要达到质量分数的10%～15%，染料流失率也会达到质量分数的5%左右，所造成的废水污染也相当的严重。

膜分离技术不但可以有效的进行粗制染料的脱盐以及浓缩，而且所得到的染料还可以制成液体产品，或者经过干燥后制成固体粉状产品，大大的改善了传统染料制备方式中的弱点，成为了染料工业中的一种绿色清洁生产工艺。

二、膜分离技术的基本概况膜分离技术是通过一张具有选择性通过物质的薄膜，利用外力推动，可把混合物进行分离、浓缩以及提纯的方法。

就是利用一张薄膜，这张薄膜必须是有的物质可以通过，有的物质不能够通过，膜分离技术就是把这张具有选择性的薄膜作为了分离介质，然后再在膜的两侧施加压力差、浓度差、电位差等不同的推动力，把原料中的物质进行分离，以达到提纯、浓缩以及分离的目的。

其中把压力差作为推动力进行膜分离的过程，依据所分离对象的不同，可以分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）以及反渗透（RO）。

微滤以及超滤的目的都是对溶液进行净化，只是超滤比微滤的效果要好，还可以实现液体浓缩的目的；纳滤是一种比较新的分离技术，他可以通过膜表面的电荷把多肽以及氨基酸进行分级分离；反渗透则是一种最先进、最节能的分离技术之一，他可以有效的把水中的溶解盐、有机物、细菌以及胶体等杂质进行消除。

三、膜分离技术在染料生产以及脱盐中的应用在传统的染料生产中采用的是盐析以压滤来实现把合成染料从水溶液中进行分离的目的，不但生产出的染料纯度低，还给产品的质量以及附加值产生了严重的影响。

酱油脱盐脱色设备应用膜分离技术
酱油脱盐脱色设备通过膜分离技术工艺处理含盐量高的酱油，降低含盐量并将有效营养成分控制在市场需求的指标范围内，达到即除盐又保留了酱油色香味的目的。

酱油脱盐脱色设备优势：
1、脱盐效果显著，系统自动化程度高，无二次污染，产量高。

2、不影响酱油的口感风味和营养功能成份。

3、膜过滤系统采用错流设计，设备流量保持性好，不易堵塞，清洗通量易恢复。

4、占地面积小，投入成本低，操作简单，维护方便。

人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。

1950年朱达W．Juda试制出选择透过性能的离子交换膜，奠定了电渗析的实用化基础。

1960年洛布(Loeb)和索里拉简(Sourirajan)首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜，这在膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。

其发展的历史大致为：20世纪30年代微孔过滤；40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。

此外，以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。

一、膜分离原理膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差、温度差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。

不同的膜过程使用不同的膜，推动力也不同。

目前已经工业化应用的膜分离过程有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等。

二、膜分离技术反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大过程在技术上已经相当成熟，已有大规模的工业应用，形成了相当规模的产业，有许多商品化的产品可供不同用途使用。

这里主要以反渗透膜和超滤膜为代表介绍一下。

2.1 反渗透膜(RO)反渗透膜使用的材料，最初是醋酸纤维素(CA)，1966年开发出聚酰胺膜，后来又开发出各种各样的合成复合膜。

CA 膜耐氯性强，但抗菌性较差。

合成复合膜具有较高的透水性和有机物截留性能，但对次氯酸等酸性物质抗性较弱。

这两种材料耐热性较差，最高温度大约是60℃左右，这使其在食品加工领域的应用中受到限制。

2.2 超滤膜(UF)超滤膜最初也是使用CA做材料，后来各种合成高分子材料得以广泛应用。

其材料多种多样，共同特点是具有耐热、耐酸碱、耐生物腐蚀等优点。