膜技術(shù)是用天然或人工合成的高分子薄膜以外界能量位差 （如壓力差、 濃度差、 電位差、 溫度差等） 為推動(dòng)力，在實(shí)際工作過(guò)程中， 把雙組份或多組份的溶質(zhì)和溶劑實(shí)施有效分離，在分離的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)其分級(jí)提純， 最后達(dá)到相關(guān)溶質(zhì)或溶劑的富集。

    應(yīng)用中的膜分離技術(shù)， 是把選擇性透過(guò)膜作為分離介質(zhì)，在膜的兩側(cè)產(chǎn)生一定的推動(dòng)力時(shí)， 通過(guò)原料側(cè)組分選擇性的透過(guò)膜， 就可以達(dá)到分離提純的目的。

    膜分離技術(shù)具備以下特點(diǎn)： 選擇性強(qiáng)， 是一種高效的分離過(guò)程； 分離過(guò)程中不發(fā)生相變化， 耗能低， 故又稱省能技術(shù)； 在使用過(guò)程中不需要加熱， 也不用進(jìn)行相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)； 應(yīng)用范圍較廣， 對(duì)于有機(jī)物、 無(wú)機(jī)物、溶液等都適用； 操作簡(jiǎn)單， 使用成本低。

    一、膜分離技術(shù)概述

    常用的膜分離方法主要有微濾、 超濾、 反滲透、 納濾、電滲析、 氣體分離和滲透蒸發(fā)等。表 1 是幾種主要的膜分離過(guò)程及其傳遞機(jī)理、 推動(dòng)力、 透過(guò)物、 膜類型的比較。
    二、膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

    進(jìn)入 21 世紀(jì)以后， 我國(guó)食品工業(yè)飛速發(fā)展， 伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 國(guó)家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略， 建立環(huán)境友好型社會(huì)。由于其能耗低、 無(wú)污染以及具有防止雜菌污染和熱敏性物質(zhì)失活等優(yōu)點(diǎn)， 膜分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域， 并已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展， 具有良好的發(fā)展前景。

    1、 膜分離技術(shù)在飲料工業(yè)中的應(yīng)用

    1） 在果蔬汁生產(chǎn)中的應(yīng)用

    傳統(tǒng)的果蔬汁加工工藝， 不僅損害風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)， 而且能耗與生產(chǎn)成本較高。 超濾和反滲透等膜分離技術(shù)的日益發(fā)展增加了果蔬汁等飲料的生產(chǎn)中保持其原有風(fēng)味以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可行性。

    2）超濾在果蔬汁生產(chǎn)中的應(yīng)用

    果蔬汁脫苦。E. Hernandez 等研究了利用超濾和二乙烯基聚苯乙烯樹(shù)脂吸附的聯(lián)合過(guò)程， 對(duì)葡萄柚汁進(jìn)行脫苦， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 由于超濾過(guò)程除去了一些苦味前體物質(zhì)和易被樹(shù)脂吸附的大分子物質(zhì)及懸浮小顆粒， 樹(shù)脂的使用壽命和脫苦效率明顯改善，柚皮苷和檸檬堿可被完全除去，明顯提高了果汁的風(fēng)味。

    果汁澄清。 運(yùn)用超濾技術(shù)能夠制出穩(wěn)定的蘋果澄清汁， 除去易引起蘋果汁發(fā)生渾濁沉淀的大分子物質(zhì)， 解決連續(xù)化作業(yè)的難題， 確保了色值、 透光率等技術(shù)指標(biāo)的持久穩(wěn)定， 對(duì)濃縮青蘋果汁出口非常有利。

    2、膜分離技術(shù)在濃縮果汁中的應(yīng)用

    濃縮是果汁加工中的最主要工序，傳統(tǒng)的果汁濃縮多采用蒸發(fā)技術(shù)， 在高溫下果汁中的熱敏性物質(zhì)以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)容易受到高溫?fù)p害， 因此采用膜分離技術(shù)進(jìn)行果汁的濃縮， 最常用的就是反滲透技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成功地用于蘋果、 梨、 柑橘、菠蘿、 葡萄、 番茄、 西番蓮等果蔬汁的濃縮。分滲透技術(shù)在濃縮果汁時(shí)適用于相對(duì)分子質(zhì)量小于 500 的低分子無(wú)機(jī)物或有機(jī)物水溶液的分離。操作壓力為 0.1~10MPa， 較易控制。

    3、膜分離技術(shù)在飲料業(yè)中的水處理中的應(yīng)用

    飲料的主要成分是水，水質(zhì)量的好壞決定著飲料質(zhì)量的好壞。而通過(guò)使用膜分離技術(shù)，能夠有效分離水中的其他雜質(zhì)，大大提高水的質(zhì)量， 進(jìn)而保證飲料的質(zhì)量。

    4、膜分離技術(shù)在油脂加工中的應(yīng)用

    從油脂加工技術(shù)的發(fā)展來(lái)看， 上世紀(jì)八九十年代， 一些大型的先進(jìn)油脂企業(yè)才開(kāi)始運(yùn)用膜分離技術(shù)，現(xiàn)在已在大豆蛋白提取、 菜籽蛋白提取和脫毒、 油脂精煉等方面取得了一些可喜的研究成果。 應(yīng)用于混合油預(yù)分離、 尾氣回收、 油脂副產(chǎn)品的深加工等方面也引起了研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家的重視。

    1）在脫酸、 脫色中的應(yīng)用。

    傳統(tǒng)的脫酸工藝是物理精煉和化學(xué)精煉， 即通過(guò)向油脂中加堿中和其中的游離脂肪酸， 或者通過(guò)蒸餾將游離脂肪酸脫除的方法進(jìn)行油脂的脫酸工藝。 脫色為利用活性白土的吸附作用將油脂中的色素脫除以達(dá)到脫色的目的。 使用超濾技術(shù)可以將油脂的脫酸和脫色工藝合二為一，省去了傳統(tǒng)工藝中的許多工序， 使得油率大為提高， 還可降低脫色的白土用量和處理廢白土費(fèi)用， 及減少脫色白土所吸收中性油脂的損失。

    2）在油脂副產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。

    磷脂的制備： 膜分離技術(shù)從植物油中直接制備磷脂不僅可省去精煉工藝中脫膠工序， 而且可以省去投資較大的旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器。

    5、膜分離技術(shù)在葡萄酒釀造中的應(yīng)用

    膜過(guò)濾在葡萄酒生產(chǎn)行業(yè)中應(yīng)用廣泛， 是必不可少的操作單元。通過(guò)超濾法分離葡萄的沉降物，不僅能夠起到除菌抑菌的效果， 還可以提升葡萄酒的品質(zhì)， 使其變得更加清澈， 增加良好的口感。

    使用超濾膜除酒石與死端過(guò)濾， 其中用硅藻土作為介質(zhì)， 通過(guò)對(duì)比研究， 發(fā)現(xiàn)除酒石對(duì)葡萄酒中單寧色度的分離功效， 要比硅藻土過(guò)濾更好， 對(duì)于微生物的過(guò)濾來(lái)說(shuō)， 除酒石也具有非常優(yōu)秀的效果。 從總體上來(lái)說(shuō)， 通過(guò)使用超濾膜處理技術(shù)， 能夠有效提升葡萄酒的質(zhì)量， 對(duì)于其香氣的保留有著非常好的效果， 在減少葡萄酒在處理過(guò)程中損失程度的同時(shí)， 提高了成品酒產(chǎn)量。

    6、膜分離技術(shù)在酶制劑濃縮中的應(yīng)用

    傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮能耗高， 熱相變過(guò)程生物酶易褐變活， 超濾則能很好地解決這些問(wèn)題， 目前已在淀粉酶、 糖化酶、 蛋白酶等酶制劑的生產(chǎn)中得到應(yīng)用。 如使用板框式膜組件進(jìn)行發(fā)酵液中真菌蛋白酶濃縮，經(jīng) 20h 循環(huán)操作，可使 300L 料液濃縮至10L， 酶的回收率為 96%。

    三、結(jié)語(yǔ)

    通過(guò)上述的論述可以知道， 膜分離技術(shù)在很多領(lǐng)域的應(yīng)用有著一定的優(yōu)勢(shì)， 但是膜分離技術(shù)還存在一定程度的局限性， 例如， 膜成本比較高， 而且這些選擇性透過(guò)膜一般都是化學(xué)材料制成， 較難降解， 可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等。但是隨著科技的不斷進(jìn)步，我們一定能克服這些缺點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的更廣泛的應(yīng)用。