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反渗透膜水处理工艺在食品工业中的应用

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-09-16 16:33:00

 

反渗透技术在食品工业主要应用于乳品加工、酒类生产、果汁加工、酶制剂生产等。
2.1在乳品工业中的应用
反渗透方法在乳品加工中的应用,主要是牛奶的浓缩和乳清蛋白的回收,这种应用已很普遍,并开发了微孔陶瓷膜与巴斯灭菌相结合的技术。使屋型奶的保质期从2周延长至1个月。
2.1.1牛奶浓缩
传统的奶粉制造工艺是先将牛奶加热以除去大部分水分,直到所需要的浓度后再进行喷雾干燥。引入膜分离技术后,改用超滤法除去牛奶中70%-80%的水,再用蒸发法浓缩到喷雾所需的浓度,最后进行喷雾干燥。相比之下,后一种工艺更省力。
2.1.2乳清蛋白的回收
原料乳分离出干酪蛋白后,剩余的干酪乳清约含有固形物7%、蛋白质0.7 %、乳糖5%及少量灰分、乳酸等。将干酪乳清用加热法浓缩、干燥,可得到乳清蛋白,这种乳清蛋白由于含有大量的乳糖而影响了其在食品工业中的应用。采用超滤和反渗透技术,可在浓缩乳清蛋白的同时,从膜的透过液中回收乳糖和灰分等(见图1),这就提高了乳清蛋白的质量,并获得了另一种乳制品—乳糖,而乳糖在工业、酸乳和婴儿食品中用途很广。
2.2在酒类生产中的应用
2.2.1啤酒酿造
反渗透法生产低度啤酒。首先将啤酒经反渗透浓缩,由于膜对酒精的截留能力差,一定量的透过液一起被分离出来,然后用不含酒精的溶液(如无菌水)稀释浓缩液,这样就降低了啤酒的酒精度。
2.2.2控制酒的甜度
为了提高葡萄酒的甜度,日本酿酒业已应用反渗透膜设备生产葡萄酒,用于分离溶液中的水,使酒浓缩而达到所需的甜度,生产出优质天然葡萄酒。其优点是:不需加热,因而不会产生煮熟味,不发生色素分解和褐色现象;不经过蒸发过程,不损失营养成分,可保持良好的酒质和香气;耗能低。
2.3在果汁加工中的应用
反渗透技术在果汁加工中的应用主要用于浓缩,澄清。技术上的难点主要是果汁的渗透压高和膜容易被污染。20世纪80年代以来,通过十儿年的研究与开发,目前膜分离用于果汁加工已趋于成熟并实现了工业化。
2.3.1在果汁浓缩中的应用
2.3.1.1苹果汁
用一般的醋酸纤维膜反渗透技术浓缩苹果汁,可以得到高质量、25 Brix的浓缩苹果汁。Vc,氨基酸及香气成分的损失比真空蒸馏浓缩要少得多。若用高脱盐率和低脱盐率两种复合膜卷式反渗透组件,采用多级浓缩工艺流程,则可获得40-45Brix的高浓度苹果汁。
2.3.1.3山检加工
我国已研究成功用反渗透和超滤技术对山检进行加工的工艺流程,该工艺能从鲜果中获得鲜果质量3%的果胶干粉和占鲜果质量约40%的20 Brix山检浓缩汁。与传统的先醇沉淀脱水、后真空干燥的果胶生产工艺和传统的蒸发浓缩果汁工艺相比,不仅生产成本降低,而且产品的产量和质量都有提高。
2.3.2果蔬加工废液处理
果蔬加工废水中含有大量有回收价值的物质,如淀粉、果胶、蛋白质等。可用反渗透法对其进行处理,回收其有价值的产品,另外,处理后的水可循环使用以补偿工厂的环保支出,具有良好的经济效益。
例如对于果蔬清洗液、脱皮液、预煮液等废液中含有糖、淀粉、果胶质及风味物质的回收已受到广泛的重视,尤其是对含糖量高的果蔬喷淋洗液的回收尤为重要;马铃薯加工废水是果胶淀粉的良好来源。
2.3.3果蔬加工中芳香物质的提取
对于高粘度果蔬汁,也可采用反渗透法回收芳香成分。R.. J. braddock等和L , kane分别对柑桔汁和柠檬汁芳香成分的反渗透浓缩进行了研究,结果表明,采用单级反渗透装置可将柑桔的芳香成分浓缩到31%,而柠檬汁的芳香成分可被浓缩到23.14%。采用多级反渗透装置更能提高浓缩度。
2.4绿茶浓缩
绿茶汁在生产过程中易氧化褐变,温度高易使茶汁产生熟汤味,故在工艺中对绿茶汁进行制冷,冷却到15-18℃以达到护色、保质、延缓氧化褐变的目的。采用以下流程可得到较好效果。
绿茶叶——浸提——过滤——制冷——超过滤——反渗透膜浓缩——绿茶浓缩汁——速溶茶粉
2.5饮料用水的处理
反渗透可用于饮料用水的软化,能实现95%-99的脱盐率,可满足不同要求的软化水。水的利用率为75%85%,高于电渗析。反渗透操作简单,能耗低,可运行1-2月进行设备清洗,投资虽然比电渗析高,但生产成本与电渗析相约。由于反渗透是分了级分离,它可以除去一些无极性的有机物,因此,再用反渗透软化水的同时也完成了水净化。
2.6纯净水的处理
近两年来国内的纯净水(包括蒸馏水)发展很快,除标明的蒸馏水是用蒸馏法生产之外,儿乎所有的纯净水都是用膜法来进行生产的。
众所周知,离了交换、电渗析只能脱除一些极性物质,对一些有机物,尤其是一些小分了有机物是很难去除的,蒸馏法也难以去除一些低沸点或挥发性有机物,而反渗透却能有效地去除这些物质,因此,反渗透在净化水处理中所占的地位将日益重要。
2.7在食品工业中的其它应用
反渗透技术还可用于食品工业中其它方面如:制糖工业中可用反渗透进行糖液的浓缩;用反渗透技术浓缩低分了量低浓度的寡肤水溶液等。
3反渗透膜的清洗
初步处理的给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质易对反渗膜造成污染,常见有碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或无机物沉淀物等四。常用的清洗方法有机械清洗、化学清洗、组合清洗。在选择清洗剂配方时应注意:不论采用何种配方,配方中所用的药剂必须与所用的RO膜兼容;配方中所用的药剂与污物反应,不能产生二次污染;配方中所用的药剂应对人与环境无害。

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