反滲透在食品行業的應用
膜技術用于食品工業始于60年代未,首先應用于乳品加工,隨后才逐漸用于果蔬汁飲料的無菌過濾、酒類精制和酶制劑的提純和濃縮等方面。
1、在果蔬汁濃縮加工中的應用
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果汁濃縮,可以減少果汁容積,便于運輸貯藏能夠提高果汁貯藏的穩定性。常規的果汁濃縮是采用多級真空蒸發法。由于熱作用的影響易導致果汁芳香成分的逸散、褐變和焦糊味道的產生,耗能高。
為了提高產品質量和降低能耗,。目前最有可能替代熱濃縮的是膜分離技術。用于果蔬汁濃縮一般采用反滲透濃縮技術。它適用于分子量小于500道爾頓的低分子無機物或有機物水溶液的分離,操作壓力也容易控制,一般為0.1~10Mpa。
人們對反滲透濃縮蘋果、梨、柑桔、菠蘿、葡萄及蕃茄等果蔬汁在近20年的時間內作了大量的研究。果蔬汁濃縮多用醋酸纖維素反滲透膜,它對醇和有機酸的分離率較低,與蒸發法相比,反滲透濃縮的果汁可使濃縮果汁有更好的芳香感與清涼感。
采用蒸發法濃縮的果汁,其中芳香成分幾乎全部消失;采用速凍法濃縮的果汁芳香成分只保留8%,而采反滲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、氨基酸及香氣成份的損失均比真空蒸餾濃縮要小得多。果汁濃縮時膜的透水速率隨果汁種類、操作條件以及預處理條件而異。透過膜的液體成分因膜種類而異,一般都含有一定量的無機鹽和果酸,透過液可作為礦泉水或天然飲料的用水。利用醋酸纖維膜管式反滲透裝置濃縮蘋果汁可以得到高質量的濃縮蘋果汁。用高脫除率和低脫除率二種卷式反滲透組件所組成的反滲透流程,可以制取相對高濃度的蘋果濃縮汁。
2、茶飲料
茶飲料目前正值黃金上升期，茶飲料是由茶葉提取物，速溶茶粉、茶濃縮汁經過濾調配制得，其中速溶茶粉或濃縮汁對實現“集中生產主劑、分散灌裝”的工業化生產起到很大作用。由于綠茶汁中含有豐富的葉綠素和多酚類營養保健物質，這些成份易氧化褐變，而應用反滲透膜低溫濃縮方法工業化生產制得澄清、黃綠明亮具有原汁原味的綠茶風味。
工藝流程：綠茶葉→浸提→過濾→制冷→超過濾→反滲透膜濃縮→綠茶濃縮汁→速溶茶粉
綠茶汁在生產過程中易氧化褐變，溫度高易使茶汁產生熟湯味，故在工藝中對綠茶汁進行制冷，冷卻到15～18℃以達到護色、保質、延緩氧化褐變的目的。
反滲透膜濃縮的前提是必須達到膜的進液要求，故對綠茶汁進行超過濾，去除大分子物質及一些雜質，使之達到要求。
綠茶汁是利用500kg綠茶葉用1:20的水浸提，通過超濾后得到8500kg濃度為1.5%左右的澄清綠茶液。溫度為15～18℃的綠茶汁在濃縮過程中，由于在閉路中循環，綠茶汁溫度逐漸上升，所以在設備中配有換熱器，將茶汁溫度降低，以減弱茶水的熱效應。濃縮結束時，溫度控制在≤23℃，即溫升控制在≤5℃。反滲透膜耐溫≤45℃，實際控制為≤23℃。溫度低，極大地抑制了綠茶汁的氧化褐變及熟湯味。
利用反滲透膜低溫濃縮綠茶汁極大地抑制了綠茶汁在生產過程中的氧化褐變以及熟湯味，可以得到色、香、味俱佳的濃縮綠茶汁。
3、酒類釀造
1）啤酒釀造
反滲透法生產低度啤酒。首先將啤酒經反滲透濃縮,由于膜對酒精的截留能力差,一定量的透過液一起被分離出來,然后用不含酒精的溶液(如無菌水)稀釋濃縮液,這樣就降低了啤酒的酒精度。
2）控制酒的甜(tian)度
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為了提高葡萄酒的甜度,日本釀酒業已應用反滲透膜設備生產葡萄酒,用于分離溶液成分中的水,使酒濃縮而達到所需的甜度,生產出優質天然葡萄酒。其優點是:不需加熱,因而不會產生煮熟味,不發生色素分解和褐色現象;不經過蒸發過程,不損失營養成分,可保持良好的酒質和香氣;耗能低。
4、飲料用水的處理
反滲透可用于飲料用水的軟化,能實現95%~99%的脫鹽率,可滿足不同要求的軟化水。水的利用率為75%~85%,高于電滲析。反滲透的操作簡單,能耗低,可運行1~2個月進行設備清洗,投資雖然比電滲析高,但生產成本與電滲析相約。
由于反滲透是分子級分離,它可以除去一些無極性的有機物及細菌,因此,再用反滲透軟化水的同時也完成了水的除菌和凈化。
5、純凈水的處理
近兩年來國內的純凈水(包括蒸餾水)發展很快,除標明的蒸餾水是用蒸餾法生產之外,幾乎所有的純凈水都是用膜法來進行生產的。
眾所周知,離子交換、電滲析只能脫除一些極性物質,對一些有機物,尤其是一些小分子有機物是很難去除的,蒸餾法也難以去除一些低沸點或揮發性有機物,而反滲透卻能有效地去除這些物質,因此,反滲透在凈化水處理中所占的地位將日益重要。
6、食品工業中其他方面的應用
反滲透技術還可用于食品工業中其它反面的如在乳清加工中反滲透可用于全乳清的濃縮;制糖工業中可用反滲透進行糖液的濃縮等。
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