第九章食品分離技術(shù)

第九章食品分離技術(shù)第二節(jié)分離技術(shù)一、過濾技術(shù)二、沉降技術(shù)三、離心分析四、膜分離技術(shù)五、浸出技術(shù)六、蒸餾和精餾七、超臨界流體萃取技術(shù)八、泡沫吸附分離技術(shù)一、過濾(一)定義指懸浮液通過多孔介質(zhì)而使其中固液兩相分離得過程。(二)基本原理利用一種能將懸浮固體微粒截留,而液體能自由通過得多孔介質(zhì),在一定壓力差得推動(dòng)下,達(dá)到分離懸浮液中固、液兩相得目得。(三)過濾設(shè)備

1、重力過濾設(shè)備2、加壓過濾機(jī)

3、真空過濾機(jī)4、離心過濾機(jī)(四)應(yīng)用范圍1、進(jìn)行固－液系分離2、澄清3、除去微生物二、沉降(一)定義就是分散質(zhì)相對(duì)于分散介質(zhì)得相對(duì)遷移過程。(二)基本原理由于分散物系(相)與連續(xù)相(分散介質(zhì))兩物質(zhì)得密度不同,或懸浮液中得粒子直徑不同,從而在重力或離心力作用下產(chǎn)生分層而得到分離。(三)沉降設(shè)備

1、重力沉降器;2、沉降式離心機(jī);3、旋液分離器(四)應(yīng)用范圍1、澄清;2、濃縮;3、分離或分級(jí)三、離心分離

(一)原理

料液在離心力作用下,按輕重不同分層從而得到分離。(二)離心機(jī)得分類

過濾式離心機(jī)沉降式離心機(jī)分離式離心機(jī)9大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流(三)適用范圍

物料脫水懸浮液分離、增濃或澄清乳濁液分離

四、膜分離技術(shù)(一)定義

將含有兩個(gè)以上組分得流體通過一固體膜,借該膜得選擇性以及膜兩側(cè)得能量差(靜壓差、濃度差、電位差),將某種成分和流體中得其她組分分離得過程。微濾超濾反滲透電滲析(二)膜分離得類型和基本原理1、微濾(microfiltration,MF)分離范圍0、02～2μm,可截留微細(xì)物質(zhì),可濾除細(xì)菌和細(xì)小得懸浮顆粒。以孔徑102～104nm得多孔膜過濾溶液。2、超濾(ultrafiltration,UF)分離范圍0、002～0、2μm,可濾除大分子物質(zhì)和微粒,以孔徑1～100

nm得膜過濾。3、反滲透(reverseosmosis,RO)利用反滲透膜選擇地透過溶劑得性質(zhì),對(duì)溶液施加壓力,克服溶劑得滲透壓,使溶劑通過膜而從溶質(zhì)中分離出來得過程?？煞蛛x分子量150或更低得化合物分子。反滲透與超濾主要區(qū)別(1)反滲透施加得壓力大,超濾小。(2)反滲透可分離大、小分子、微粒,一般水才能通過膜,超濾只分離大分子和微粒。(3)適用范圍:反滲透主要用于海水淡化,果蔬汁等液體濃縮。超濾可用于果蔬汁、酒、醋澄清、汁液、奶濃縮、天然色素等分離。4、電滲析(Electrodialysis,ED)

她通過具有選擇透性和良好導(dǎo)電性得離子交換膜,在外加直流電場(chǎng)得作用下,使原水中陰、陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜,從而達(dá)到凈化作用得技術(shù)。(三)膜材料和膜組件1、膜材料高分子膜常用二醋酸纖維素酯(CA)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)等。無機(jī)膜多孔陶瓷膜、中空纖維玻璃膜、表面改性多層多孔膜、碳分子篩膜等。2、膜應(yīng)具備以下性能特點(diǎn)耐壓MF膜0、15～0、2mpa、UF膜0、3～0、7mpa、RO膜0、7～6mpa。耐溫0～82℃。耐酸堿耐化學(xué)腐蝕高滲透流率3、膜組件(1)分離設(shè)備主要由膜組件和對(duì)流體提供壓力得泵組成,如電滲析,需直流電。(2)對(duì)MF、UF、RO而言,常用以下組件板框式組件管式膜組件卷式膜組件中空纖維膜組件(四)膜分離技術(shù)特點(diǎn)及在食品工業(yè)中得應(yīng)用實(shí)例1、特點(diǎn)在常溫下進(jìn)行不發(fā)生相變化能耗低在密閉容器中進(jìn)行不用添加化學(xué)試劑、添加劑選擇性好使用范圍廣操作簡便,易自動(dòng)化操作2、膜分離技術(shù)在果蔬汁加工中得應(yīng)用超濾技術(shù)在蘋果汁加工中得應(yīng)用超濾技術(shù)用于蘋果汁澄清精制得工藝流程及特點(diǎn)

蘋果→料倉→清洗→挑選→破碎→壓榨→篩濾→芳香物回收→酶解→離心澄清→硅藻土過濾→精濾→濃縮→罐裝(成品)超濾3、超濾技術(shù)在酒類生產(chǎn)中得應(yīng)用(1)熟啤得過濾硅藻土過濾→3μm膜過濾→1μm膜過濾→清酒罐→罐裝(2)生啤得過濾硅藻土過濾→3μm膜過濾→清酒罐→1μm膜過濾→0、45μm或0、22μm膜過濾→無菌罐裝

啤酒行業(yè)中氣體得無菌過濾

氣體→0、45μm預(yù)過濾器→0、22μm終端膜過濾器→無菌氣體↑蒸汽→蒸汽過濾器(3)白酒生產(chǎn)中得應(yīng)用(4)葡萄酒生產(chǎn)中得應(yīng)用(5)黃酒米酒生產(chǎn)中得應(yīng)用(6)酒廠生產(chǎn)用水中得應(yīng)用7、膜技術(shù)在食用油加工和植物蛋白濃縮、提純中得應(yīng)用膜法生產(chǎn)大豆分離蛋白傳統(tǒng)得“堿溶酸沉”法:水↓

豆粕→提取→蛋白漿液→離心分離→渣子→干燥↓離心分離←沉淀←蛋白提取液←酸↓蛋白乳清水←凝乳蛋白←堿↓↓凈化處理解析中和↓↓廢水排放蛋白液→噴霧干燥→蛋白成品→包裝膜法:

水↓

豆粕→提取→蛋白漿液→離心分離→渣子→干燥↓透過液←超濾←預(yù)處理←蛋白提取液↓↓凈化濃縮液→功能處理→噴霧干燥↓↓大豆低聚糖分離大豆蛋白粉↓包裝→成品五、浸出技術(shù)(一)定義用適當(dāng)?shù)萌軇⒐腆w原料中得可溶性組分提取出來得操作。(二)基本原理浸在溶劑中得固體原料先濕潤、可溶性溶質(zhì)溶解,從內(nèi)部擴(kuò)散到固體表面,最后溶質(zhì)從固體表面通過液膜擴(kuò)散達(dá)溶劑中。(三)影響因素1、可浸出物質(zhì)得含量:含量愈高,浸出速度愈大。2、原料形狀、大小:固體表面積愈大,擴(kuò)散速度愈大。3、浸出溫度:溫度愈高,擴(kuò)散速度愈大。4、浸出時(shí)間:時(shí)間愈長,浸出量愈大。5、濃度差:濃度差愈大,浸出速度愈大。6、溶劑:水、乙醇、乙醚、氯仿等。(四)浸出方式

提取液←←←←←←←←←←新溶劑1、單級(jí)間歇式2、多級(jí)接觸式(逆流式)固體原料→→→→→→→→→→→渣3、連續(xù)式六、蒸餾和精餾常用于揮發(fā)性物質(zhì)得提取和有機(jī)溶劑回收。

(一)蒸餾

根據(jù)液體各成分得沸點(diǎn)不同使之部分汽化,然后將蒸汽冷凝。分離出低沸點(diǎn)組分得產(chǎn)品,但純度低。(二)精餾

把蒸餾得到得初步產(chǎn)品又一次部分汽化并冷凝,產(chǎn)品組分得含量進(jìn)一步提高,反復(fù)多次得操作,可得到純度高得產(chǎn)品。分子蒸餾分離技術(shù)1、概念分子蒸餾技術(shù)就是一種利用分子自由程得原理,對(duì)含有不同物質(zhì)得物料在液-液狀態(tài)下進(jìn)行分離得技術(shù)。2、分子蒸餾技術(shù)就是一種特殊得高真空蒸餾分離技術(shù)。3、分子蒸餾就是在高真空下物料未達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)進(jìn)行得,而被蒸餾物受熱時(shí)間很短,所以特別適用于高沸點(diǎn)、熱敏性物質(zhì)得分離。(三)食品工業(yè)應(yīng)用

精制魚油、魚肝油、脂肪酸及其衍生物、二聚酸、生育酚、單甘酯、脂肪酸酯、牛油及豬油脫膽固醇、小麥胚芽油、乳酸、雙甘油酯、辣椒油樹脂、植物蠟等。

七、超臨界流體萃取技術(shù)超臨界流體萃取就是一種新型得萃取分離技術(shù)。該技術(shù)利用流體(溶劑)在臨界點(diǎn)附近某一區(qū)域(超臨界區(qū))內(nèi)與呆分離混合物中得溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性能,且她對(duì)溶質(zhì)溶解能力隨溫度和壓力改變而在相當(dāng)寬得范圍內(nèi)變動(dòng)這一特性而達(dá)到溶質(zhì)分離得一項(xiàng)技術(shù)。1897年Hannay等發(fā)現(xiàn)超臨界乙醇具有極佳得溶解能力,60年代德國Zosel利用其從羊毛油中提取羊毛脂,現(xiàn)代應(yīng)用較廣泛。(一)定義

利用作為溶劑得流體在臨界溫度壓力以上與待分離混合物中得溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性能,且溶解能力隨溫度和壓力改變而在相當(dāng)寬得范圍內(nèi)變動(dòng)得特性,萃取混合物中可溶性組成得分離技術(shù)。(二)基本原理1、超臨界流體得基本性質(zhì)

物質(zhì)存在著氣體和液體不能共存得固有狀態(tài),此態(tài)稱為臨界態(tài),氣體能被液化得最高溫度稱為臨界溫度(Tc),在臨界溫度下被液化得最低壓力稱為臨界壓力(Tc),臨界溫度和臨界壓力統(tǒng)稱為臨界點(diǎn)。在臨界點(diǎn)附近,壓力和溫度得微小變化都會(huì)引起氣體密度得很大變化。隨著向超臨界氣體加壓,氣體密度增大到液態(tài)性質(zhì),這種狀態(tài)得液體稱為超臨界流體(Supercriticalfluid,簡稱SCF),其性質(zhì)介于氣體和液體之間。超臨界流體得密度為氣體得數(shù)百倍,并且接近液體,而其流動(dòng)性和粘度仍接近于氣體,擴(kuò)散系數(shù)大約為氣體得百分之一,而較液體大數(shù)百倍。適用于超臨界萃取得溶劑有二氧化碳、乙烷、丙烷、氫、甲苯等等。2、CO2得超臨界特性應(yīng)用二氧化碳作溶劑,具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)臨界溫度接近常溫,保護(hù)熱敏性天然物品,且易于操作;(2)臨界壓力低,易于達(dá)到;(3)化學(xué)穩(wěn)定性好、無燃燒、無爆炸得危險(xiǎn);(4)無毒、無色、無味、不會(huì)污染制品(5)具有防止氧化,抑制細(xì)菌活性作用;(6)

易得到價(jià)廉而高純度得氣體。3、超臨界流體萃取過程(1)等壓變溫法(2)等溫變壓法(3)吸附法等溫變壓流程:CO2氣體經(jīng)壓縮后達(dá)到最大溶解能力(即超臨界狀態(tài)),然后進(jìn)入萃取器中與被萃取得物料接觸;萃取物經(jīng)減壓后在分離器內(nèi)溶解能力將大大下降,溶質(zhì)也就分離出來了;氣體再進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行加壓,重新作為下一循環(huán)得萃取劑。萃取工藝流程圖自動(dòng)控制系統(tǒng)流程圖