超滤在食品工业中的应用
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超滤浓缩倍数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述超滤浓缩是一种常见而重要的分离技术,通过超滤膜对溶液进行处理,将溶液中的溶剂和小分子溶质通过滤膜孔隙排除,从而实现对溶液中大分子溶质的富集和浓缩。
这种技术在许多领域都得到了广泛的应用,如饮用水处理、废水处理、食品加工、生物医药等领域。
超滤浓缩的原理是基于滤膜的分子屏障作用。
超滤膜的孔径通常在0.001-0.1微米之间,能够有效阻隔大部分的溶质,而溶剂和小分子溶质则可以通过膜的微孔散逸出去。
通过在一侧加压,可以促使溶剂和小分子溶质通过膜孔扩散,而大分子溶质则被膜层所截留,从而实现了对大分子溶质的分离和浓缩。
超滤浓缩在饮用水处理中的应用十分广泛。
比如在自来水处理过程中,通过超滤膜可以去除水中的悬浮物、胶体物质、细菌、病毒等微生物污染物,提高水质的卫生安全性。
在食品加工过程中,超滤浓缩可以用于浓缩果汁、提纯蛋白质等,提高产品的口感和品质。
在生物医药领域,超滤浓缩被广泛应用于细胞培养液的浓缩与蛋白质的纯化等。
总之,超滤浓缩作为一种高效、环保的分离技术,具有广泛的应用前景。
通过对溶液的浓缩处理,不仅可以提高产品的纯度和产量,还可以有效去除污染物质,提高产品的质量和安全性。
随着科学技术的不断进步,超滤浓缩技术也将不断发展和完善,为各行各业的应用提供更多可能和解决方案。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构部分是对整篇文章的组织和安排进行说明,它相当于给读者提供了一个整体的思路导向。
通过清晰的文章结构,读者可以更好地理解和把握文章的内容。
本篇文章的结构分为三个部分:引言、正文和结论。
引言部分是文章的开端,主要包括概述、文章结构和目的。
在概述中,可以简要介绍超滤浓缩的概念和作用,引起读者的兴趣;在文章结构中,可以说明本文的章节安排,给读者一个整体的预期;而在目的部分,可以明确说明本文的研究目标和意义,为读者提供一个明确的导向。
正文部分是文章的核心内容,主要包括超滤浓缩的定义、原理和应用。
超滤的作用超滤作为一种常见的膜分离技术,广泛应用于水处理、食品加工、药品制造、环境保护等领域。
其主要作用是通过膜孔径的选择性,将溶液中的悬浮物、胶体、微生物、重金属离子等大分子物质和一部分其他杂质分离出来,从而提高水质和产品纯度。
以下将分别从水处理和食品加工两个方面来阐述超滤的作用。
首先是超滤在水处理中的作用。
随着人口的不断增长和工业发展,水资源面临着枯竭和污染的双重压力。
超滤技术可以有效地去除水中的悬浮物、胶体、细菌病毒等有害物质。
它与传统的过滤技术相比,具有更高的分离效率和更低的能耗。
超滤膜的孔径一般在0.001~0.1微米之间,可以实现对大部分有害物质的拦截。
此外,由于超滤膜具有良好的亲水性和抗污性,因此它能够在长时间使用后仍然保持较高的通量,延长了设备的使用寿命,并降低了维护成本。
通过超滤技术处理后的水质,可以达到国家饮用水水质标准,保障人们的健康用水需求。
其次是超滤在食品加工中的作用。
食品加工过程中的杂质往往会影响产品的质量和口感。
超滤技术可以有效地去除食品中的悬浮物、蛋白质、胶体等物质,从而提高产品的纯度和透明度。
比如在果汁生产中,超滤膜可以去除果汁中的果肉和果皮残留物,使果汁更加纯净和口感更好。
在乳制品生产中,超滤技术可以去除乳液中的蛋白质、乳糖等,得到更浓缩的乳制品,提高了产品的乳化性和稳定性。
此外,超滤技术还可以用于蛋白质的提取、酵素的分离等过程,有效地提高产品的纯度和产量。
总的来说,超滤技术具有广泛的应用前景和重要的经济价值。
它不仅可以提高水质和产品质量,还可以减少废物的排放和能源的消耗,对于保护生态环境和可持续发展具有积极的意义。
随着膜材料和膜工艺的不断创新和完善,相信超滤技术在未来会有更广泛的应用,并为人类的生活带来更多的便利和福祉。
超滤技术超滤技术是一种常用的分离技术,用于去除溶液中的大分子物质和悬浮物。
它通过利用膜的选择性透过性,将水或其他溶液中的溶质与溶剂分离,实现纯净水或清澈溶液的获得。
超滤技术在水处理、饮料生产、食品工业等领域具有广泛应用。
本文将介绍超滤技术的原理、应用以及未来发展趋势。
超滤技术的原理是基于膜的分子筛效应。
超滤膜是一种孔径在0.001微米至0.1微米之间的滤膜,其孔径比纳滤膜大,比逆渗透膜小。
当溶液经过超滤膜时,其大分子物质和悬浮物无法通过膜孔,而仅有水和小分子物质可以通过膜孔透过。
通过这种方式,超滤膜可以有效地去除溶液中的悬浮物、胶体、细菌和病毒等大分子物质,使溶液变得更加纯净。
超滤技术在水处理中有着广泛的应用。
首先,它可以用于海水淡化,将咸水转化为可供人们使用的淡水。
其次,超滤技术可以用于饮用水处理,去除水中的悬浮物、颜色、异味和有机物质,提高水的品质。
此外,超滤技术还可以用于废水处理和污水再生利用,有效地去除水中的污染物,保护环境。
在食品工业中,超滤技术可以用于乳制品、果汁和啤酒等食品的澄清和浓缩。
超滤技术的广泛应用使得我们可以获得更加纯净和安全的水和食品。
超滤技术还具有一些未来的发展趋势。
首先,随着科技的不断进步,超滤膜的透过性和选择性将进一步提高,使得超滤技术在各个领域有更广泛的应用。
其次,超滤技术可以与其他分离技术相结合,形成复合技术,如超滤-逆渗透(UF-RO)和超滤-电渗析(UF-ED),以实现更高效、更经济的分离过程。
此外,超滤技术也可以与其他水处理技术相结合,如臭氧氧化、紫外线杀菌等,以进一步提高水处理的效果。
综上所述,超滤技术是一种常用的分离技术,通过膜的选择性透过性,将水或其他溶液中的溶质与溶剂分离,实现纯净水或清澈溶液的获得。
超滤技术在水处理、饮料生产、食品工业等领域有着广泛的应用。
未来,随着科技的不断进步,超滤技术将具有更高的透过性和选择性,与其他分离和水处理技术相结合,为我们提供更加纯净和安全的水和食品。
超滤膜的应用与原理应用介绍超滤膜(Ultrafiltration Membrane)是一种常用的膜分离技术,主要用于分离和浓缩溶液中的大分子物质和悬浮物。
超滤膜能够移除溶液中的高分子聚合物、胶体和微生物,广泛应用于水处理、食品和饮料工业、制药工业等领域。
工作原理超滤膜是一种半透膜,由于具有较大的孔径(通常为几纳米至几十纳米),使得溶液中的溶质、胶体和微生物无法通过膜孔,但溶剂和低分子量物质可以通过膜孔。
超滤过程是通过施加一定压力将原料液体推入超滤膜的一侧,并在压力差的作用下,让溶剂和小分子通过膜孔,而大分子被滞留在膜表面,从而实现分离的过程。
应用领域1.水处理领域:超滤膜常用于水处理中的脱盐、除菌和除臭等过程。
它可以有效去除水中的悬浮物、胶体、细菌和病毒,提供清洁、安全的饮用水。
此外,超滤膜还可以用于处理工业废水和污水,去除有害物质。
2.食品和饮料工业:超滤膜在食品和饮料工业中的应用非常广泛。
它可以用于去除牛奶中的脂肪和细胞、浓缩果汁、澄清啤酒、去除蛋白质等。
超滤膜能够保持食品和饮料的原始口感和营养成分,提高产品质量。
3.制药工业:超滤膜在制药工艺中的应用越来越重要。
它可以用于浓缩和纯化抗生素、脱除药物中的无效成分、去除微生物等。
超滤膜在制药领域中具有高分离效率、低能耗和占地面积小的优势。
4.生物技术:超滤膜在生物技术中起着关键的作用。
它被用于澄清和浓缩发酵液、分离和提纯重组蛋白、分离细胞和培养基等。
超滤膜具有滤液清澈、分离效率高、易于操作等优势。
主要优势1.高效分离:超滤膜能够有效地分离和去除溶液中的大分子物质和悬浮物,具有高分离效率。
2.营养保留:超滤膜在处理食品和饮料时能够保留产品中的营养成分,不会对产品造成损失。
3.操作简便:超滤膜的操作相对简单,只需施加一定压力即可实现分离过程。
4.低能耗:与传统的分离方法相比,超滤膜具有低能耗的优势,有利于节约能源和降低成本。
使用注意事项1.清洗维护:超滤膜在使用过程中需要进行定期清洗和维护,以保证膜的正常运行和延长使用寿命。
超滤纯化的作用超滤是一种常用的膜分离技术,通过使用特定孔径大小的膜,将溶质和溶剂分离开来。
超滤技术在工业生产、水处理、食品加工等领域得到广泛应用。
下面将详细介绍超滤纯化的作用。
超滤可以用于溶质分离。
溶液中的溶质分子通常具有不同的分子大小,超滤膜可以根据溶质的分子大小进行筛选,将较大分子的溶质滞留在膜表面,而较小分子的溶质则通过膜孔径透过。
这样就可以实现对不同分子大小的溶质进行有效分离,从而得到纯净的产物。
超滤的孔径通常在1-100纳米之间,可以有效分离一些大分子,如蛋白质、多糖等。
超滤可以用于液体浓缩。
在一些工业生产过程中,需要将大量的溶液或悬浮液浓缩,以达到减少体积、方便运输等目的。
超滤技术可以通过选择合适孔径的膜,将水分子从溶液中移除,从而使溶液浓缩。
这种液体浓缩方法相比传统的蒸发浓缩更加节能、环保,同时也能够保留一些温度敏感的营养成分。
超滤还可以用于溶剂回收。
在一些工业生产过程中,溶剂通常需要定期替换,这不仅增加了成本,还对环境造成一定污染。
通过超滤技术,可以将溶剂中的有用成分分离出来,实现溶剂的回收利用。
比如在化工行业中,通过超滤技术可以回收有机溶剂,减少资源浪费和环境污染。
超滤也可以用于废水处理。
在工业生产过程中,会产生大量的废水,其中含有各种有机污染物、重金属离子等有害物质。
传统的废水处理方法如沉淀、过滤等存在一定的缺陷,而超滤技术相对来说更为高效、节能。
通过选择合适的超滤膜和操作条件,可以将废水中的有害物质有效去除,得到符合排放标准的净化水。
在食品加工领域,超滤可以用于分离乳清蛋白。
乳清蛋白是牛奶加工过程中分离出来的一种重要的蛋白质。
通过超滤技术,可以快速、高效地分离出乳清蛋白,去除多余的脂肪和乳糖,得到纯度较高的乳清蛋白产品。
乳清蛋白具有丰富的氨基酸组成,是一种重要的食品添加剂,可以用于营养补充、运动营养、婴幼儿配方食品等。
总的来说,超滤纯化的作用包括溶质分离、液体浓缩、溶剂回收、废水处理以及食品加工等多个方面。
超滤工作原理超滤是一种常用的分离和过滤技术,广泛应用于水处理、食品加工、制药、化工等领域。
它通过使用超滤膜,将溶质和溶剂分离,实现不同分子大小的物质的分离和浓缩。
本文将详细介绍超滤的工作原理及其应用。
一、超滤膜的结构与特点超滤膜是一种多孔性膜,由聚合物材料制成。
其孔径通常在0.1微米至0.01微米之间,相对于微滤膜和纳滤膜而言,超滤膜的孔径较大。
超滤膜的特点如下:1. 多孔性:超滤膜具有多孔结构,孔径大小可根据需要进行调整。
2. 分子筛选性:超滤膜能够根据分子的大小和形状进行筛选,使得溶质和溶剂得以分离。
3. 耐化学性:超滤膜能够耐受酸、碱等化学物质的腐蚀,具有较好的化学稳定性。
二、超滤的工作原理超滤的工作原理基于压力差和分子大小的差异。
其主要步骤如下:1. 进料:待处理的液体通过进料管道进入超滤系统。
2. 过滤:液体在超滤膜的作用下,通过滤膜孔径较大的孔道,溶剂和小分子溶质可以通过膜孔进入膜内,而大分子溶质则被截留在膜外。
3. 分离:通过超滤膜的筛选作用,将溶质和溶剂分离开来。
溶剂通过膜孔进入膜内,而溶质则被截留在膜外。
4. 浓缩:超滤膜可以实现对溶液中溶质的浓缩,通过控制膜内外溶质的浓度差,使得溶质从高浓度区域向低浓度区域扩散,从而实现浓缩效果。
5. 收集:分离后的溶剂和溶质分别通过收集管道进行收集,以便后续处理或利用。
三、超滤的应用1. 水处理:超滤广泛应用于饮用水、工业用水和废水处理中。
它可以去除悬浮物、胶体、细菌和病毒等微生物,提高水质。
2. 食品加工:超滤在食品加工中常用于浓缩果汁、分离蛋白质、去除杂质等。
例如,通过超滤可以将牛奶中的脂肪和蛋白质分离,得到低脂奶和高蛋白奶。
3. 制药:超滤在制药领域中用于分离和浓缩药物、提取天然产物等。
它可以去除杂质、浓缩有效成分,提高药物的纯度和活性。
4. 化工:超滤在化工工艺中常用于分离和浓缩溶液、去除杂质等。
例如,通过超滤可以将有机溶剂和溶质分离,实现溶剂的回收利用。
简述超滤的原理及其应用超滤的原理超滤是一种通过孔径较小的膜实现分离、浓缩和净化液体的方法。
超滤膜的孔径通常为0.1微米到0.01微米,介于微滤和纳滤之间。
超滤膜可以去除溶质、胶体和大分子物质,而保留溶剂和小分子物质。
超滤的原理是利用膜孔的大小选择性进行分离。
当液体通过超滤膜时,较小的溶质、胶体和大分子物质无法通过膜孔,而被截留在膜表面形成浓缩液,而较小的溶剂和分子则可以通过膜孔,形成滤液。
这样就实现了对溶质和溶剂的分离。
超滤的应用超滤技术在水处理、食品加工、生物医药等领域有着广泛的应用。
水处理超滤技术在水处理中常用于去除重金属离子、色素、微生物、胶体等污染物。
超滤膜可以去除水中的悬浮物、细菌、病毒和有机物质,提高水的质量和透明度。
在工业废水处理中,超滤技术可以实现废水的回收和资源化利用。
食品加工超滤技术在食品加工中起到了重要的作用。
例如,在乳品加工中,利用超滤技术可以去除乳中的微生物、脱脂、浓缩和分离乳清,产生高质量的乳制品。
超滤还可以用于果汁和酿酒的澄清、蔬菜汁的浓缩等。
生物医药超滤在生物医药领域的应用也较为广泛。
超滤技术可以用于药物的纯化、酶的分离、蛋白质的富集和去除杂质等。
超滤可以实现对体内毒素的清除,对药物和有害物质的分离和浓缩,对细胞的分离和培养液的澄清。
环境保护超滤技术在环境保护中也发挥着重要的作用。
例如,超滤可以用于处理酸洗废液、电镀废水和垃圾渗滤液等。
超滤可以去除废水中的重金属离子和有机污染物,减少污染物对环境的影响。
其他应用超滤技术还可以应用于饮料生产、制药工业、电子工业、纸浆造纸等领域。
在饮料生产中,超滤可以去除水中的杂质和微生物,提高饮料的质量和口感。
在制药工业中,超滤可以用于制备高纯度的药物和抗体。
在电子工业中,超滤可以用于制备纳米材料和纳米纤维。
在纸浆造纸中,超滤可以净化浆水,降低废水的排放。
总结超滤是一种通过膜孔大小选择性分离、浓缩和净化液体的方法。
它在水处理、食品加工、生物医药等领域有着广泛的应用,带来了许多积极的影响。
超滤膜技术的进展和应用前景一、引言随着工业化和城市化的加速发展,资源的消耗和生产的废水排放,给环境带来了很大的压力。
然而,随着科技的不断发展,新型的水处理技术如超滤技术不断出现,无疑成为了水资源可持续利用的一大利器。
超滤技术以其卓越的过滤效果和结构紧凑、易于维护等优势,越来越被广泛运用在水处理,食品和饮料,生物制药和生命科学等领域。
在这篇文章中,我们将探讨超滤技术的进展和应用前景,以及其面临的挑战和解决方案,最后预测超滤技术的市场前景和展望。
二、超滤技术的进展1. 超滤技术的发展历程和现状超滤技术最早出现于20世纪50年代,当时只是一种实验室级的技术。
其随后得到了快速的发展,特别是在30年代末期的医疗领域,广泛应用于治疗患有尿毒症等疾病的肾脏衰竭患者。
如今的超滤技术已广泛应用于各个领域,特别是水处理领域。
除此之外,超滤技术还被应用于农业、食品、能源和环境等领域。
2. 超滤膜材料的改进和性能提升超滤膜材料的改进和性能提升是超滤技术进展的重要方面。
常见的超滤材料包括聚丙烯,聚酰胺,聚醚砜等。
超滤膜材料的改进主要是为了增强其抗污染,高通量和低能耗等特性。
在超滤膜材料的选择和设计方面,最近的研究表示,设计多层结构的超滤膜可以提高膜的性能。
此外,还有部分研究试图利用纳米材料和复合材料的纤维制造技术来设计和制造高性能的超滤膜。
3. 超滤系统的集成化和自动化趋势随着超滤技术进一步发展,超滤系统的集成化和自动化趋势也变得越来越重要。
在集成化方面,将预处理和辅助设备与超滤系统集成在一起,可以将系统的占地面积降至最小,并提高整个系统的工作效率。
自动化则主要是通过自动化控制系统,对超滤过程进行精细化操作,提高生产效率,并降低管理和运营成本。
三、超滤技术的应用前景1. 水处理行业中的超滤技术应用超滤技术在水资源的处理和保护方面具有重要意义。
应用于水处理领域,不仅可以减少污染物的浓度和提高水质,而且在水源的去除和回收方面也有较好的表现。
超滤膜的用途超滤膜是一种常用于液体分离与净化的膜分离技术。
它是一种较为粗孔径的滤膜,可以有效地分离溶解物质,从而实现液体的浓缩、分离、过滤和纯化。
超滤膜广泛应用于生物、医药、食品、环境、化工等领域,具有以下几种主要的应用。
1. 污水处理与再生利用:超滤膜可以对废水进行过滤,去除其中的悬浮物、胶体、细菌和病毒等物质,提高废水的水质。
尤其在城市污水处理、工业废水处理和农村污水处理等方面具有很大的应用潜力。
此外,超滤膜还可以对处理后的水进行回用,实现水资源的再生利用,减少对自然水资源的依赖。
2. 饮用水净化:超滤膜能够有效地去除水中的悬浮物、胶体、细菌、病毒等有害物质,使得水质达到卫生标准,适用于饮用水净化。
在水质较差的地区,超滤膜可以作为独立的净水设备,用来过滤地下水或自来水,改善水质,保障人们的健康。
3. 生物制药与食品加工:超滤膜可以用于生物制药过程中的菌体分离、浓缩和纯化。
例如,它可以用于细胞培养过程中,去除细胞碎片、代谢产物和蛋白质等杂质,提高纯度和产率。
此外,在食品和饮料加工过程中,超滤膜也可以用于浓缩、分离和纯化液态食品、果汁、乳制品和酒精等。
4. 环境监测与分析:超滤膜可用于环境监测与分析,例如地下水、河流和湖泊等水源的监测与保护。
它可以有效地去除水中的有机物、重金属和悬浮物等污染物,提高分析的准确性和可靠性。
同时,超滤膜还可以用于水体富营养化、藻华和毒藻的监测与治理。
5. 能源与化工领域:超滤膜在能源和化工领域也有广泛应用。
例如,在电力工业中,可以使用超滤膜对电厂的循环冷却水和锅炉给水进行过滤和处理,防止管道堵塞和设备腐蚀。
此外,超滤膜还可以用于石油和天然气开采过程的水包套,实现水与油的有效分离,降低环境影响。
总之,超滤膜是一种多功能的膜分离技术,在污水处理、饮用水净化、生物制药、食品加工、环境监测与分析以及能源与化工领域等方面均具有广泛的应用。
随着技术的不断发展和改进,相信超滤膜在各个领域的应用将会越来越广泛,并为人们的生活和生产带来更多的便利。
超滤工作原理超滤是一种常用的膜分离技术,广泛应用于水处理、食品饮料、制药等领域。
超滤膜是一种具有特定孔径的薄膜,可以用于分离溶液中的悬浮物、胶体物质、高分子有机物等。
超滤的工作原理主要基于物质的分子大小和溶质的分子大小选择性渗透的特性。
超滤膜的孔径通常在0.01-0.1微米之间,可以过滤掉溶液中的大分子物质,如蛋白质、胶体颗粒等,而较小分子的溶质,如水分子、无机盐等则可以通过膜孔径。
超滤过程中,被处理的溶液被施加压力推动穿过超滤膜,溶液中的溶质分子在膜上形成一个浓度较高的溶液层,而溶剂则通过膜孔径进入膜的另一侧。
这样,大分子物质被截留在膜上,形成浓缩液,而小分子物质则通过膜孔径进入膜的另一侧,形成透过液。
超滤膜的选择性渗透性能主要取决于膜的孔径大小和膜材料的特性。
通常情况下,孔径较小的超滤膜可以过滤掉更大分子的物质,而孔径较大的超滤膜则可以过滤掉较小分子的物质。
膜材料的选择也很重要,常用的超滤膜材料有聚酯、聚醚砜、聚丙烯等。
超滤工艺可以单独使用,也可以与其他工艺组合使用,如超滤与反渗透工艺的组合可以实现更高效的水处理效果。
超滤膜具有较好的物理和化学稳定性,可以经过反复清洗和再生使用。
超滤技术在水处理中的应用非常广泛。
例如,在饮用水处理中,超滤可以去除水中的浑浊物、胶体物质、微生物等,提高水的透明度和卫生安全性。
在工业废水处理中,超滤可以去除废水中的悬浮物、有机物、重金属等,达到废水的排放标准。
在食品饮料工业中,超滤可以用于浓缩果汁、乳制品、啤酒等,提高产品的品质和口感。
总之,超滤是一种基于膜分离原理的高效分离技术,通过选择性渗透作用实现对不同分子大小的物质的分离。
超滤技术在水处理、食品饮料、制药等领域有着广泛的应用前景,可以提高产品质量,保障人们的健康与安全。
科技信息
1膜分离技术的分离原理及其特点
膜分离技术是利用一种特殊的具有选择性透过功能的薄层物质(称为分离膜)使流体内的一种或几种物质透过,而其他物质不能透过,从而起到浓缩和分离纯化作用的技术。
其分离原理主要是利用溶液中溶质分子的大小、形状、性质等的差别,对于各种薄膜表现出不同的可透性而达到分离的目的。
膜分离技术包括透析、微滤、超滤、反渗透和电渗析等。
膜分离技术具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和节省能源等优点,然而也存在不足之处,如存在浓差极化和膜污染,寿命有限等。
近年来,膜分离在食品工业中的应用日趋广泛,受到了普遍的关注[1]。
2超滤技术
2.1超滤技术的原理
超滤是20世纪60年代兴起的一项新技术,是膜分离技术之一。
它操作简便,成本低廉,分离效率高,且不引起温度、离子状态及相的变化,但需要外加压力。
近来广泛用于生物制品、食品和制药工业、三废处理及其他浓缩、脱盐及分级分离过程,特别是分离一些分子量差别较大的溶液,更显出它的优越性[1]。
超滤主要依赖于被分离物质分子的大小、形状和性质不同。
当溶液体系经由水泵进入超滤器时,在一定的压力差下,溶液中的物质在滤器内的超滤膜表面发生分离,溶剂和其他小分子质量溶质透过具有不对称微孔结构的特制滤膜,大于孔径的溶质分子和微粒被滤膜截留,使不同大小的分子得以分离从而达到分离、提纯和浓缩产品的目的[2]。
2.2超滤膜材料及其特点
目前用作超滤膜的材料主要有聚砜类、聚砜酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯、醋酸纤维素等。
目前制成的超滤膜为中空纤维型滤膜或卷膜,或把中空纤维卷扎成束。
超滤膜组件有卷式、膜盒式和中空纤维等。
超滤膜一般具有两层典型的膜结构,上部是致密的分离层,下部是结构较疏松的支撑层,这种膜结构使得液体在分离过程中大分子溶质的微粒随溶液切向流经膜表面时,由于液体的快速流动使得这些物质既不能进入致密细孔,引起膜的内堵塞,也不会停留在膜上形成表面的堵塞,即滤饼。
决定截留效果的主要因素是膜的表面活性层上孔的大小与形状,这就是被广泛用来形象地分析超滤膜分离机理的说法:
“筛分”理论。
然而,超滤膜既具有孔结构的重要特性,同时还具有膜表面的化学性质。
超滤膜的性能指标有渗透通量和截留率。
一般用截留分子量方法表示膜产品的分离能力[3]。
2.3影响流率的几个因素
流率可用在一定压力下每分钟通过单位面积膜的液体量来表示,一般用无离子水进行测定,常用ml/cm2/min表示流率单位。
流率大小与膜的结构性质有关,如膜的表观孔径大小以及膜的结构类别。
此外,流率还受以下因素影响:(1)溶质的分子性质;(2)溶质浓度;(3)压力;(4)搅拌;(5)温度;(6)其他因素:溶液pH、离子强度及溶剂性质等。
总的来说,可以认为凡是能够增加溶质溶解度或减小溶质形成凝胶倾向的因素都能增加超滤的流率[4]。
3超滤技术在食品工业中的应用
3.1超滤在果汁生产中的应用
自从Heatherbell等人成功运用超滤技术制得了稳定的苹果澄清汁之后,超滤技术在果汁澄清中的研究与应用发展很快。
国外已采用超滤反渗透技术在菠萝汁、柑桔汁、葡萄汁、蕃茄汁、梨汁等果汁中澄清与浓缩,产品质量及经济效益较好[5]。
如陈穗[6]等采用超滤技术处理荔枝原汁,澄清过程中荔枝汁无相变,较好地去除上述果胶等不稳定因素,果汁非常澄清,稳定性和均匀性也很好。
选择适宜的截留分子质量的膜,不仅可对荔枝汁起到冷杀菌的效果,且果汁在低温下进行超滤澄清,可有效克
服传统的澄清和加热灭菌等工序制备荔枝汁时所造成的果汁褐变、后混浊及具有强烈煮熟味的缺点,较好地保持了鲜荔枝原有的色香味,大大提高了果汁质量。
3.2超滤在乳品加工中的应用
乳品工业的超滤加工就是让牛乳在一定的压力下,纵向流经带有微孔的滤膜表面,让小分子量的水、盐类和乳糖等穿过滤膜滤掉,而使大分子量的蛋白质和脂肪被截留下来。
超滤技术应用在乳品工业的优点不仅在于能耗小、占地而积小和设备简单,还在于它是又一种有效调制乳制品成分的手段[7]。
国外的超滤在乳品工业上主要用于鲜奶的预浓缩和制造干酪处理乳清,还用于精制乳糖、脱盐和分离,并提浓乳清蛋白,制造高营养的乳制品。
如脱脂乳超滤后,经喷雾成粉,蛋白质含量高达60%以上,成为蛋白质添加剂,可配制多种高级营养滋补品[8]。
3.3超滤在酒类生产中的应用
超滤技术应用于酒类生产,可起澄清、灭菌、浓缩、精制、去酶以及改变酒体口感、风味等作用。
如朱一松[9]等用截留分子量为30000和10000的超滤膜对生黄酒进行过滤,分析了超滤处理前后的黄酒样品。
结果表明,这2种规格的超滤膜对淀粉酶、糖化酶、蛋白酶都能达到去除的要求;超滤处理后的黄酒各理化指标均符合GB/T13662-2000的指标要求,蛋白质和氨基酸均有所减少,酒样颜色变浅,黄酒有新的香味感觉,具有淡爽感,呈现一种黄酒新品种的风味。
应用超滤技术可以有效地祛除葡萄酒中引起浑浊、沉淀和苦涩味的物质,提高葡萄酒的澄清度,使酒体更加稳定,色泽、口感、风味更加丰满圆润[10]。
4膜污染及其控制
制约超滤技术产业化应用的主要障碍是膜污染。
膜污染是指被处理物料中的微粒、胶体粒子和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膜表面或膜孔内吸附、堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化的现象。
解决膜污染主要从两方面着手:一是防止膜污染,二是进行污染后的处理,即再生。
再生法虽然在短期内能降低操作成本,但会导致膜寿命减少,因此防止膜污染则显得至关重要。
超滤膜改性的方法已成为解决膜污染的重要手段。
超滤膜改性一般有两类方法:一是对制膜前的基体改性,二是在成膜之后,再对膜进行改性,即表面改性。
基体改性常用的方法有共混和共聚。
表面改性的常用方法有:(1)等离子体改性;(2)辐照接枝改性;(3)表面化学反应改性;(4)表面活性剂改性[11]。
参考文献
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超滤在食品工业中的应用
南京农业大学食品科技学院郭向莹
[摘要]本文介绍了膜技术和超滤技术的分离原理、膜材料、特点,综述了超滤膜技术在食品加工中的应用及膜污染和超滤膜改性技术。
[关键词]超滤食品工业膜技术
高校理科研究
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