膜技术在食品工业的发展冷却塔

膜技术在食品工业的发展

膜技术在食品工业的发展 2011年12月04日 来源： 食品工业中，膜技术已经成为重要的手段，利用所选择的聚合物薄膜可以进行超滤、微滤和反渗透，对食品进行浓缩、净化或者分馏。 膜技术应用的薄膜，其孔径尺寸依据对于溶解物和悬浮物的亲合力、结构材料、成本和寿命的不同而不同。早期的反渗透膜是由醋酸纤维素制成的，其价值在于能够阻挡溶解盐而又允许水的通过。反渗透技术目前已经成为公认的海水和盐溶液的脱盐工艺，广泛应用于饮料加工行业和农业生产。

目前的膜制备过程，使用了其他的聚合物，它们比醋酸纤维素寿命更长，并且能够精确地控制分子的分离点，可以对悬浮和溶解的分子进行分馏。这种膜的供应形式可以是平面膜片、较大直径的管子（直径为0.5in）、空心的纤维以及螺旋缠绕模块等。在加工过程中液体通常以非常高的速度平行于膜表面，以减少浓缩物在表面的堆积。应用膜技术的加工设备，通常是在标准模块下工作的，用串联或者并联的多模块方式，可以为给定的流量提供足够的表面。薄膜越疏松，在给定的压力下，通过它的流量就越高。流量的变化从5～100 gal/d/ft2。当然在较高的流量下通过较疏松的薄膜，被虑出的物质较少并且都是很典型的高分子物质。应用包括：浓缩牛奶、废水的循环处理、凝胶物质的提炼和加工、果汁净化、啤酒杀菌和废料回收。特别是奶酪乳清加工过程常常用到膜处理。Ionics公司就开发了一种有意思的乳清加工方法。通常，乳清需要利用超滤技术进行浓缩，以便增加蛋白质的含量。乳清蛋白质浓缩物是一种有用的食品成分。而另一种有价值的乳清组分——乳糖，却在超滤之后即与矿物质和水一起被废弃了。按照原始方法，通过渗透很难浓缩乳糖并去除矿物质。西班牙Ionics公司开发了一种复杂的膜处理工艺，将乳糖转化为L-乳酸并将其回收，并且回收一种乳清蛋白质浓缩物。步骤包括：浓缩乳清蛋白质的超滤过程；进行浓缩和从乳糖中去除矿物质的反渗透/全过滤过程；利用单一的乳酸菌株种进行发酵，有选择地产生L-乳酸，取代L-和D-乳酸混合物的过程；分离去掉细菌的微滤过程；进一步去掉乳酸矿物质的电渗析；进一步减少盐的离子交换；消除颜色的炭柱过滤；以及去除80%固体物的蒸发。Ionics公司最初是一家电渗析设备的供应商，后进入了膜处理领域。该公司也是一家用于食品和饮料加工的Corning陶瓷膜的发售商。Corning公司的陶瓷薄膜有两种，孔径为0.2和 0.01mm。大的孔径仍然足以排斥胶质材料和细菌，因而能够用于饮料的净化和消毒。 孔径为0.01mm的薄膜排斥分子量大致上大于250000道尔顿的分子，包括许多蛋白质、胶态离子和雾状粒子。食品领域的膜处理，最初的注意力集中于果汁，如苹果、樱桃和混合料，以及以这些果汁为基料的饮料。薄膜向有害微生物发起了挑战，并形成5-log的减少。如果同样的减少能够表现在病原体，如埃希氏菌属大肠杆菌方面，则该技术可以用来满足果汁的HACCP要求并保持口味新鲜。大多数果汁靠加热杀菌，这样可以有煮熟的味道。由薄膜杀菌的果汁当然干净，这是许多果汁和以果汁为基料的产品所要求的。但膜杀菌工艺没有用于还有果肉的果汁处理，如柑橘类果汁。尽管果肉和果汁也许可以分开处理，果肉单独接受加热处理和重新调制。但除非酶是无活性的，外加的果肉才可以很快澄清，所以该方法几乎是不可能的。当然陶瓷膜工艺仍是有效的，尤其是其可以在高于比聚合物薄膜的温度下工作，而且需要清理的次数也较少。同时膜技术还可以用于啤酒的低温杀菌和葡萄酒的净化。 美国的PCI 薄膜系统公司正在推广一种膜系统，称为Reco-CIP 用于处理现场的清洁溶液，由此清洁用的化学品就可以被回收再利用，而不是由于含有了脂肪和蛋白盐而被废弃。该项突破的关键是一种薄膜，它可承受在CIP系统中使用的酸和化学基料。这种系统还可以在140°F的高温下工作。此CIP系统使用一种列管式的布局，能够进行22小时的清理。该公司还称，依据容积、化学品的价值以及减少废弃物处理的价值，成本可以在一年之内回收。CIP溶液通常是回收的，但是要加一些新鲜的化学品以保持它的能力和消除悬浮的泥土。通过滤去这些泥土，就减少了对于配用的化学品的需求，废弃的化学品减少了，则废物处理系统的负荷也因之减轻。清洗是一些工厂中污染物的主要来源，如乳品厂和冰淇淋制造工厂，这些工厂是这种CIP系统的主要用户。膜处理工艺已接近于一种成熟的技术，有许多常规的用途，但是新材料，如陶瓷和生物技术的新合成物，表明膜技术的潜力还远没有被完全的开发。

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