反渗透在食品行业的应用
膜技术用于食品工业始于60年代未,首先应用于乳品加工,随后才逐渐用于果蔬汁饮料的无菌过滤、酒类精制和酶制剂的提纯和浓缩等方面。
1、在果蔬汁浓缩加工中的应用
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果汁浓缩,可以减少果汁容积,便于运输贮藏能够提高果汁贮藏的稳定性。常规的果汁浓缩是采用多级真空蒸发法。由于热作用的影响易导致果汁芳香成分的逸散、褐变和焦糊味道的产生,耗能高。
为了提高产品质量和降低能耗,。目前最有可能替代热浓缩的是膜分离技术。用于果蔬汁浓缩一般采用反渗透浓缩技术。它适用于分子量小于500道尔顿的低分子无机物或有机物水溶液的分离,操作压力也容易控制,一般为0.1~10Mpa。
人们对反渗透浓缩苹果、梨、柑桔、菠萝、葡萄及蕃茄等果蔬汁在近20年的时间内作了大量的研究。果蔬汁浓缩多用醋酸纤维素反渗透膜,它对醇和有机酸的分离率较低,与蒸发法相比,反渗透浓缩的果汁可使浓缩果汁有更好的芳香感与清凉感。
采用蒸发法浓缩的果汁,其中芳香成分几乎全部消失;采用速冻法浓缩的果汁芳香成分只保留8%,而采反渗透法芳香成分可保留30%~60%,而且脂溶性部分比水溶性部分保留更多,Vc、氨基酸及香气成份的损失均比真空蒸馏浓缩要小得多。果汁浓缩时膜的透水速率随果汁种类、操作条件以及预处理条件而异。透过膜的液体成分因膜种类而异,一般都含有一定量的无机盐和果酸,透过液可作为矿泉水或天然饮料的用水。利用醋酸纤维膜管式反渗透装置浓缩苹果汁可以得到高质量的浓缩苹果汁。用高脱除率和低脱除率二种卷式反渗透组件所组成的反渗透流程,可以制取相对高浓度的苹果浓缩汁。
2、茶饮料
茶饮料目前正值黄金上升期，茶饮料是由茶叶提取物，速溶茶粉、茶浓缩汁经过滤调配制得，其中速溶茶粉或浓缩汁对实现“集中生产主剂、分散灌装”的工业化生产起到很大作用。由于绿茶汁中含有丰富的叶绿素和多酚类营养保健物质，这些成份易氧化褐变，而应用反渗透膜低温浓缩方法工业化生产制得澄清、黄绿明亮具有原汁原味的绿茶风味。
工艺流程：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
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。
反渗透膜浓缩的前提是必须达到膜的进液要求，故对绿茶汁进行超过滤，去除大分子物质及一些杂质，使之达到要求。
绿茶汁是利用500kg绿茶叶用1:20的水浸提，通过超滤后得到8500kg浓度为1.5%左右的澄清绿茶液。温度为15～18℃的绿茶汁在浓缩过程中，由于在闭路中循环，绿茶汁温度逐渐上升，所以在设备中配有换热器，将茶汁温度降低，以减弱茶水的热效应。浓缩结束时，温度控制在≤23℃，即温升控制在≤5℃。反渗透膜耐温≤45℃，实际控制为≤23℃。温度低，极大地抑制了绿茶汁的氧化褐变及熟汤味。
利用反渗透膜低温浓缩绿茶汁极大地抑制了绿茶汁在生产过程中的氧化褐变以及熟汤味，可以得到色、香、味俱佳的浓缩绿茶汁。
3、酒类酿造
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）控制酒的甜度
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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,用于分离溶液成分中的水,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。
4、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。反渗透的操作简单,能耗低,可运行1~2个月进行设备清洗,投资虽然比电渗析高,但生产成本与电渗析相约。
由于反渗透是分子级分离,它可以除去一些无极性的有机物及细菌,因此,再用反渗透软化水的同时也完成了水的除菌和净化。
5、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,几乎所有的纯净水都是用膜法来进行生产的。
众所周知,离子交换、电渗析只能脱除一些极性物质,对一些有机物,尤其是一些小分子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。
6、食品工业中其他方面的应用
反渗透技术还可用于食品工业中其它反面的如在乳清加工中反渗透可用于全乳清的浓缩;制糖工业中可用反渗透进行糖液的浓缩等。
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