食品分離技術(shù)與應用

1、.新型食品分離技術(shù)與應用摘要：食品分離技術(shù)是指各種分離技術(shù)（包括物理、化學等）在食品科學與食品工程中的應用。本文簡單的從分離原理、特點及其在食品加工中的應用來介紹幾種新型的食品分離技術(shù)，如膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、微波萃取技術(shù)、泡沫吸附分離技術(shù)和分子蒸餾技術(shù)等。Abstract：Separation technology refers to a variety of food separation techniques (including physics, chemistry, etc.) used in food science and food engineering. This pa

2、per briefly from the separation principle, characteristics and applications in food processing to introduce several new food separation techniques, such as membrane separation technology, supercritical fluid extraction, microwave extraction, adsorption and separation technology bubble and molecular

3、distillation technology.隨著社會不斷地高速發(fā)展，食品加工工業(yè)對分離技術(shù)的要求越來越高，新型的分離技術(shù)已經(jīng)不斷的替代傳統(tǒng)的分離技術(shù)，并在其中得到應用和提高1。所有的分離技術(shù)，都可以分為機械分離和傳質(zhì)分離兩大類。機械分離處理的是一相或者兩相以上的混合物，目的是簡單地將各相加以分離，過程中間不涉及傳質(zhì)過程。例如過濾、沉降、離心分離等。而新型的分離技術(shù)一般都為傳質(zhì)分離，如膜分離技術(shù)、超臨界萃取等。1.膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)是20世紀末興起的一種新型分離技術(shù)，在21世紀發(fā)展的更迅速。膜分離技術(shù)是以選擇透過性膜作為分離介質(zhì)，通過在膜兩側(cè)施加某種推動力( 如壓力差、蒸氣分壓差、濃度差、

4、電位差等)，使得原料側(cè)組分有選擇性地透過膜，從而達到分離、提純和濃縮的目的2。目前食品加工中常用的膜分離技術(shù)有反滲透、超濾、微濾及電滲析等。反滲透是利用反滲透膜選擇性地透過溶劑的性質(zhì), 對溶液施加壓力, 克服溶劑的滲透性,使溶劑透過膜而從溶質(zhì)中分離出來的過程3-5。該技術(shù)可用于海水淡化、果蔬汁濃縮、茶葉抽提液的濃縮。超濾和微濾都是在靜壓差的推動力作用下進行的液相分離過程, 從原理上說沒有本質(zhì)的差別, 同為篩孔分離過程。雖然膜分離技術(shù)的機理、操作方式各異，但它們具有相同的優(yōu)點： 過程一般較簡單，費用較低，效率較高，通常沒有相變，可在常溫下操作，既節(jié)省能耗，又適用于熱敏物質(zhì)的處理，在食品加工、醫(yī)藥

5、和生化技術(shù)領域有其獨特的適用性。近年來，膜分離已逐漸成為化學工業(yè)、食品加工、廢水處理、醫(yī)藥技術(shù)等方面的重要分離技術(shù)6。2.超臨界萃取分離技術(shù)超臨界流體萃取是一種以超臨界流體代替常規(guī)有機溶劑對目標組分進行萃取和分離的新型技術(shù)。其原理是利用流體(溶劑)在臨界點附近區(qū)域(超臨界區(qū))內(nèi)與待分離混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性能，且對溶質(zhì)的溶解能力隨壓力和溫度的改變而在相當寬的范圍內(nèi)變動來實現(xiàn)分離的7。超臨界流體萃取具有極強的選擇性,特別是對溶解度相近的兩種成分的分離極為有利,而且還保持了氣體所具有的傳遞性；萃取過程可在低溫下進行, 這對分離熱敏性物料極為有利；萃取過程中傳質(zhì)阻力小,這對多孔疏散

6、的固態(tài)物質(zhì)和細胞材料中的化合物的萃取特別重要；超臨界流體萃取能耗低，集萃取、蒸餾、分離于一體，工藝簡單，操作方便；有利于高效分離的實現(xiàn)；具有低的化學活潑性和毒性；超臨界流體萃取能與多種分析技術(shù)，包括氣相色譜、高效液相色譜、質(zhì)譜等聯(lián)用，省去了傳統(tǒng)方法中蒸餾、濃縮溶劑的步驟。避免樣品的損失、降解或污染，因而可以實現(xiàn)自動化8-9。但由于萃取過程要求在高壓下進行,故萃取設備投資較高,且能耗較大。超臨界流體萃取技術(shù)最適用于分離附加值高,難以用傳統(tǒng)方法分離的生物化合物在食品加工方面, 超臨界萃取技術(shù)已被廣泛用于脫咖啡因,萃取香精油和風味物質(zhì),加工啤酒花；還用于從各種動植物油中萃取脂肪酸；從奶油和雞蛋中去除

7、膽固醇,從天然產(chǎn)物中提取藥用有效成分, 以及食用天然色素的萃取等。3.微波萃取技術(shù)從宏觀上看,微波萃取的本質(zhì)實際上是微波對萃取溶劑和物料的加熱作用。從微觀角度看, 在微波所產(chǎn)生的電磁場的作用下,物料中待萃取組分的分子如水分子高速旋轉(zhuǎn)而成為激發(fā)態(tài), 這種不穩(wěn)定的高能量激發(fā)態(tài)或者使水分子汽化,加強萃取組分的驅(qū)動力；或者水分子本身釋放能量回到基態(tài),所釋放的能量傳遞給其它分子,加速其熱運動,縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴散到萃取溶劑界面的時間10。食品物料中的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物及其香味成分都具有與水分子類似的作用機理。但不同物質(zhì)對微波具有不同的吸收能力。利用物質(zhì)的這種特性, 我們可以通過改善微波

8、輻射頻率和功率來達到提高萃取速率和選擇性萃取某種組分的目。4.泡沫吸附作用泡沫吸附分離技術(shù)是基于表面活性物質(zhì)能自由地被界面聚集的性質(zhì)使混合物分離的技術(shù)。它根據(jù)表面吸附的原理,借鼓泡使溶液內(nèi)的表面活性物質(zhì)聚集在氣液界面上,當上浮至溶液上方時,形成泡沫層,將此泡沫層與液相主體分開就可達到濃縮表面活性物質(zhì)和凈化液相主體的目的11-13。泡沫吸附分離的兩個基本條件是很大的氣液接觸表面和待提取物質(zhì)具有表面活性?；谶@兩個基本條件,泡沫吸附分離的基本步驟為:加表面活性劑(若提取物沒有表面活性)； 往溶液中吹氣泡或攪拌,或用其它方法形成氣泡與溶液的混合物,使被提物濃集在氣泡表面上；分離出泡沫,并用化學、熱或

9、機械方法破壞泡沫,將被提取物分離出來。泡沫吸附分離技術(shù)目前常用的有3種工藝,即提餾工藝、提濃工藝及提餾提濃聯(lián)合操作工藝14-16。該技術(shù)常用于廢水處理,可除去廢水中的金屬離子,陰離子和有機物；從海水中提取鋅、銅、銀、鈾等痕量組分；在醫(yī)藥和生物工程上可用于分離蛋白質(zhì)。5.分子蒸餾技術(shù)分子蒸餾技術(shù)是指在高真空的條件下，液體分子受熱從液面逸出，利用不同分子平均自由程差導致其表面蒸發(fā)速率不同而達到分離的方法17。其特點是可以在遠低于沸點的溫度下進行操作；分離程度更高，能分離常規(guī)蒸餾不易分離的物質(zhì)；適合不同組分分子平均自由程相差較大的混合物分離；適用于對熱敏感、產(chǎn)物附加值高的粘性物料18-20。食品分離

10、技術(shù)越來越廣泛的被使用，它分離程度高、作用效果強。我們國家對這些新型的食品分離技術(shù)剛剛步入，需要進一步研究才能趕上國際先進水平。參考文獻1陳執(zhí)中,章月華.中國藥學雜志,2007,29 (1):12.2Stable E.etal. Plants Med,1978,34:192.3Stahi E. Rev. Latinoam Quim,1980,11:1.4Stahi E.etal. DE,2009,103(2):21 23.5Stah E.etal. Arch Pharm( Weinhelm),1998:31 33.6華河林,吳光夏,劉鍇,等.電滲析技術(shù)的新進展J,環(huán)境污染治理技術(shù)與設備,201

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