膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用分析

石小飛

廣東利誠檢測技術(shù)有限公司

摘要：食品發(fā)酵工業(yè)是關(guān)系國計民生的重要部分。發(fā)酵或者生物工程是一種過程手段，許多食品、藥品等也都是通過微生物發(fā)酵途徑來生產(chǎn)的，比如味精、檸檬酸、酶制劑、醬油、醋等。本文對膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用進行了分析，旨在使讀者了解膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：食品發(fā)酵工業(yè)；膜分離技術(shù)；應(yīng)用

傳統(tǒng)的食品加工技術(shù)及裝備已經(jīng)逐步被食品加工高新技術(shù)及裝備取代，大大提升了食品加工業(yè)的科技水平和裝備水平，提高了食品資源的利用效率、減少了廢棄物的總量和污染物的排放總量。特別是以乳制品加工、天然產(chǎn)物提取物加工、糧食油脂深加工、飲料工業(yè)為代表的大宗食品加工業(yè)，膜分離技術(shù)的逐步應(yīng)用，豐富了加工手段、提升了加工品品質(zhì)、降低了能耗、減少了排放，為食品工業(yè)帶來了技術(shù)上的一次革命。

一、膜分離技術(shù)概述

膜技術(shù)是一種有效分離技術(shù)，它可以將雙組份或者是多組份的溶質(zhì)和溶劑進行有效分離，在實際工作過程中的動力是外界能量位差，使用的材料是天然或者是人工合成的高分子薄膜。膜分離技術(shù)以對溶質(zhì)和溶劑的初步分離作為基礎(chǔ)，再一次實現(xiàn)分級提純，使相關(guān)的溶質(zhì)或者是溶劑達到富集。膜分離技術(shù)的分離介質(zhì)是選擇性透過膜，分離過程中在膜的兩側(cè)會產(chǎn)生一定的推動力，選擇性透過膜會將原料進行分離，從而實現(xiàn)分離提純。膜分離技術(shù)具備以下五個特點：第一分離過程選擇性比較強，分離過程高效；第二在分離過程中不會發(fā)生任何相變化，低耗能，鑒于此膜分離技術(shù)又稱省能技術(shù)；第三膜分離過程中不需要加熱，更不會發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)；第四膜分離技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，在有機物、無機物以及溶液等物質(zhì)上都能夠使用；第五使用膜分離技術(shù)成本較低，操作也很簡單。

膜分離技術(shù)中的膜是可以以固態(tài)形式存在，也可以以液態(tài)形式存在的薄薄的一層物質(zhì)。膜分離技術(shù)中的膜材料在結(jié)構(gòu)和組成上具有特殊性，這一特性使得這種膜材料微孔結(jié)構(gòu)具有規(guī)律性，或者說成是具有電性，或者說成是具有獨特的物理和化學(xué)活性，因此可以將液相或者是氣相混合物中的一些物質(zhì)進行有選擇行的分離。我們在日常生活中經(jīng)常聽到的天然膜，動物膜以及海帶在海水中的富集典作用等等都是膜分離技術(shù)中的選擇性分離功能所產(chǎn)生的作用。因此，這種膜材料我們也可以成為是功能性分離膜。

膜分離技術(shù)是借助于一定孔徑的各種高分子膜，將形狀不同、大小不同、性質(zhì)不同的物質(zhì)顆粒或分子分離的技術(shù)。簡而言之，膜分離就是一種使用半透膜的分離方法。用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進行分離、分級、提純和濃縮的方法，統(tǒng)稱為膜分離法。

常用的膜分離技術(shù)，主要有微孔過濾、電滲析、反滲透、超濾等。由于膜分離技術(shù)是一種在常溫下無相變的高效、節(jié)能、無污染的分離、提純、濃縮技術(shù)，所以這些特性適合于保健功能性食品的加工。膜分離技術(shù)在保健食品產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用日益廣泛。

二、膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

21世紀以來，由于我國食品工業(yè)飛速發(fā)展，國家也在大力提倡可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，全社會共同建立環(huán)境友好型社會。膜分離技術(shù)的優(yōu)點是耗能低、沒有任何污染，而且在防治雜菌污染和熱敏性物質(zhì)失活方面發(fā)揮著重要作用，鑒于膜分離技術(shù)的這些優(yōu)點，使得其在食品加工行業(yè)被廣泛應(yīng)用，其市場前景一片看好。

1、膜分離技術(shù)在飲料工業(yè)中的應(yīng)用

果蔬汁加工的傳統(tǒng)工藝，不僅使果蔬的風(fēng)味和營養(yǎng)受到損害，而且能耗高，生產(chǎn)成本也較高。但是膜分離技術(shù)中超濾以及反滲透技術(shù)取代了果蔬汁傳統(tǒng)加工工藝，使得加工的果蔬汁保持風(fēng)味以及營養(yǎng)價值的愿望得以實現(xiàn)。

2、膜分離技術(shù)在濃縮果汁中的應(yīng)用

反滲透技術(shù)在果汁濃縮中被廣泛使用，目前在蘋果、梨、柑橘、菠蘿等一些水果汁的加工中被成功運用。濃縮作為果汁加工中的重要工序，其加工工藝對濃縮的果汁質(zhì)量有直接影響。傳統(tǒng)果汁濃縮加工工藝使用的是蒸發(fā)技術(shù)，但是果蔬的營養(yǎng)物質(zhì)以及熱敏性物質(zhì)很容易受到蒸發(fā)技術(shù)中高溫的影響。膜分離技術(shù)中反滲透技術(shù)的使用就使這些問題迎刃而解。反滲透技術(shù)在果汁濃縮過程中能夠?qū)⒁恍┓肿淤|(zhì)量小于500的低分子有機物或者有機物水溶液進行分離，濃縮過程中的壓力在0.1-10MPa之間，比較容易控制。

3、膜分離技術(shù)在飲料業(yè)中的水處理中的應(yīng)用

膜分離技術(shù)能夠?qū)⑺械碾s質(zhì)進行有效分離，提高水的質(zhì)量，水質(zhì)量的好壞決定飲料質(zhì)量好壞，因為水是飲料的主要成分。膜分離技術(shù)保證飲料水的質(zhì)量就是保證飲料的質(zhì)量。

三、膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵中的應(yīng)用

1、調(diào)味產(chǎn)品

醬油、味精、醋等發(fā)酵調(diào)味產(chǎn)品在我國的消費量很大，膜分離技術(shù)由于在處理液態(tài)物料的脫鹽、濃縮和除菌方面具有突出的優(yōu)點，因此在上述調(diào)味產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)中迅速得到應(yīng)用。特別是近年來，消費市場對低鹽和營養(yǎng)強化醬油、糧食發(fā)酵味精等新產(chǎn)品的需求增加以及對傳統(tǒng)醬油、味精高污染工藝綠色改良的要求，膜技術(shù)顯示出越來越重要的作用。

江南大學(xué)發(fā)明了“一種應(yīng)用膜過濾技術(shù)生產(chǎn)純生醬油的方法”，發(fā)明方法包括：先將發(fā)酵成熟的醬油沉降一定時間后，在普通的預(yù)過濾處理后，再用微濾膜過濾而得到成品醬油。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法既可以保證醬油的有效除菌，又能使醬油保持原有的風(fēng)味；能有效地去除不必要的蛋白，延長醬油的貨架期，并使醬油的營養(yǎng)成分盡可能少地丟失。因而，該方法能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，且操作簡單，被過濾的醬油回收率高，又能夠提供更有利于工業(yè)化生產(chǎn)的工藝條件。

2、在乳品工業(yè)中的應(yīng)用

反滲透、超過濾技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用，主要是乳清蛋白的回收和牛乳的濃縮。美國首先用反滲透法研究了乳清蛋白的回收，然后又發(fā)展了用超過濾法回收乳清蛋白。目前，超過濾法已作為回收乳清蛋白的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，在各國乳品工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

膜分離技術(shù)在牛乳和乳清加工中主要是用超過濾法從干酪乳清中回收乳清蛋白以及用超過濾法濃縮脫脂牛乳，也可以采用反滲透法，但更多的工廠采用的是超過濾法，或者將兩種方法組合。采用膜分離技術(shù)可以獲得很多乳制品品種，同時提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

我國乳品工業(yè)近年來得到較大發(fā)展，但與國外相比仍有很大差距，品種質(zhì)量都有待不斷提高，用膜分離技術(shù)加工乳品更經(jīng)濟有效。目前，國內(nèi)膜分離技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用尚處于試驗階段，內(nèi)蒙古輕工業(yè)研究所采用丹麥DDS公司板式反滲透和超過濾裝置進行了馬乳的濃縮試驗，無錫化工研究設(shè)計院采用管式超過濾組件進行了牛乳的濃縮試驗。另外，上海、大連等地也曾進行過用超過濾回收乳清蛋白的研究。

3、膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進展

膜分離技術(shù)與食品、發(fā)酵工業(yè)的結(jié)合分別始于20世紀60年代和80年代，進入21世紀后，隨著膜制造技術(shù)的進步和食品發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展，膜技術(shù)逐漸成為食品發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展趨勢和學(xué)術(shù)研究熱點。

從工業(yè)應(yīng)用來看，世界主要膜材制造公司，如國外的Pall、Millipore、Myklrolis、Ion-ics、Zenon，Hynux，國內(nèi)的天津膜天膜工程技術(shù)公司、中藍膜技術(shù)有限公司、南京久吾膜技術(shù)有限公司等均有各種規(guī)格型號的膜件用于生物制藥、功能性食品、醫(yī)藥因子的發(fā)酵生產(chǎn)以及蛋白質(zhì)、碳水化合物大分子的分離精制。Ajinomoto（味之素，世界氨基酸生產(chǎn)第一大公司）、安琪酵母、Novozyme（諾維信，世界第一大酶制劑生產(chǎn)公司）、AEStaley、Cargill（淀粉糖）、Cerestar、ADM等國內(nèi)外食品發(fā)酵工業(yè)的著名企業(yè)，也已經(jīng)在生產(chǎn)中廣泛采用膜技術(shù)。

總結(jié)

總而言之，膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用應(yīng)用越來越廣泛，日常生活中我們使用的發(fā)酵產(chǎn)品，大多數(shù)都使用了膜分離技術(shù)，為食品加工帶來巨大經(jīng)濟效益的同時也造福了人們的日常生活。隨著科技的發(fā)展，科研人員的努力，膜分離技術(shù)的一些不足之處將會被克服，膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的使用將會更加廣泛。

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