第九章食品分離技術(shù)

第一節(jié)食品分離技術(shù)應(yīng)用范圍物料有效成分的提取和分離；液體物料的濃縮；固形雜質(zhì)的分離；提取或脫除物料中某一組分；過濾除菌；目前一頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)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)目前二頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前三頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)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的過程。（二）基本原理利用一種能將懸浮固體微粒截留，而液體能自由通過的多孔介質(zhì)，在一定壓力差的推動下，達(dá)到分離懸浮液中固、液兩相的目的。目前四頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（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、除去微生物目前五頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)二、沉降（一）定義是分散質(zhì)相對于分散介質(zhì)的相對遷移過程。（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)的密度不同,或懸浮液中的粒子直徑不同，從而在重力或離心力作用下產(chǎn)生分層而得到分離。目前六頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（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、分離或分級目前七頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)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)的分類

過濾式離心機(jī)沉降式離心機(jī)分離式離心機(jī)目前八頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（三）適用范圍

物料脫水懸浮液分離、增濃或澄清乳濁液分離

目前九頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)四、膜分離技術(shù)（一）定義

將含有兩個(gè)以上組分的流體通過一固體膜，借該膜的選擇性以及膜兩側(cè)的能量差（靜壓差、濃度差、電位差）,將某種成分和流體中的其他組分分離的過程。微濾超濾反滲透電滲析目前十頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（二）膜分離的類型和基本原理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)小的懸浮顆粒。以孔徑102～104nm的多孔膜過濾溶液。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的膜過濾。目前十一頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前十二頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)3．反滲透（reverseosmosis,RO）利用反滲透膜選擇地透過溶劑的性質(zhì)，對溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓,使溶劑通過膜而從溶質(zhì)中分離出來的過程。可分離分子量150或更低的化合物分子。目前十三頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前十四頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)反滲透與超濾主要區(qū)別（1）反滲透施加的壓力大，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。目前十五頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前十七頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前十八頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)4．電滲析(Electrodialysis,ED)

它通過具有選擇透性和良好導(dǎo)電性的離子交換膜，在外加直流電場的作用下，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)到凈化作用的技術(shù)。目前十九頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前二十一頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（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。目前二十二頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)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)腐蝕高滲透流率目前二十三頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)3．膜組件（1）分離設(shè)備主要由膜組件和對流體提供壓力的泵組成，如電滲析，需直流電。（2）對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目前二十四頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前二十五頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前二十六頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（四）膜分離技術(shù)特點(diǎn)及在食品工業(yè)中的應(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，易自動化操作目前二十七頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)2.膜分離技術(shù)在果蔬汁加工中的應(yīng)用超濾技術(shù)在蘋果汁加工中的應(yīng)用超濾技術(shù)用于蘋果汁澄清精制的工藝流程及特點(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）超濾目前二十八頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前二十九頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)3.超濾技術(shù)在酒類生產(chǎn)中的應(yīng)用（1）熟啤的過濾硅藻土過濾→3μm膜過濾→1μm膜過濾→清酒罐→罐裝（2）生啤的過濾硅藻土過濾→3μm膜過濾→清酒罐→1μm膜過濾→0.45μm或0.22μm膜過濾→無菌罐裝目前三十頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)

啤酒行業(yè)中氣體的無菌過濾

氣體→0.45μm預(yù)過濾器→0.22μm終端膜過濾器→無菌氣體↑蒸汽→蒸汽過濾器目前三十一頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（3）白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用（4）葡萄酒生產(chǎn)中的應(yīng)用（5）黃酒米酒生產(chǎn)中的應(yīng)用（6）酒廠生產(chǎn)用水中的應(yīng)用目前三十二頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)7、膜技術(shù)在食用油加工和植物蛋白濃縮、提純中的應(yīng)用膜法生產(chǎn)大豆分離蛋白傳統(tǒng)的“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→包裝目前三十三頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)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→成品目前三十四頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)五、浸出技術(shù)（一）定義用適當(dāng)?shù)娜軇⒐腆w原料中的可溶性組分提取出來的操作。（二）基本原理浸在溶劑中的固體原料先濕潤、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。目前三十五頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（三）影響因素1．可浸出物質(zhì)的含量：含量愈高，浸出速度愈大。2．原料形狀、大?。汗腆w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。目前三十六頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（四）浸出方式

提取液←←←←←←←←←←新溶劑1.單級間歇式2.多級接觸式（逆流式）固體原料→→→→→→→→→→→渣3．連續(xù)式目前三十七頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前三十八頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)六、蒸餾和精餾常用于揮發(fā)性物質(zhì)的提取和有機(jī)溶劑回收。

目前三十九頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（一）蒸餾

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

把蒸餾得到的初步產(chǎn)品又一次部分汽化并冷凝，產(chǎn)品組分的含量進(jìn)一步提高，反復(fù)多次的操作，可得到純度高的產(chǎn)品。目前四十頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)分子蒸餾分離技術(shù)1.概念分子蒸餾技術(shù)是一種利用分子自由程的原理，對含有不同物質(zhì)的物料在液-液狀態(tài)下進(jìn)行分離的技術(shù)。2.分子蒸餾技術(shù)是一種特殊的高真空蒸餾分離技術(shù)。3.分子蒸餾是在高真空下物料未達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)進(jìn)行的，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)的分離。目前四十一頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前四十二頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前四十三頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前四十四頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前四十五頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（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。

目前四十六頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前四十七頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前四十八頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前四十九頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前五十頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前五十一頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)七、超臨界流體萃取技術(shù)超臨界流體萃取是一種新型的萃取分離技術(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)與呆分離混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性能，且它對溶質(zhì)溶解能力隨溫度和壓力改變而在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變動這一特性而達(dá)到溶質(zhì)分離的一項(xiàng)技術(shù)。1897年Hannay等發(fā)現(xiàn)超臨界乙醇具有極佳的溶解能力，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。目前五十二頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（一）定義

利用作為溶劑的流體在臨界溫度壓力以上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，且溶解能力隨溫度和壓力改變而在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變動的特性，萃取混合物中可溶性組成的分離技術(shù)。目前五十三頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（二）基本原理1．超臨界流體的基本性質(zhì)

物質(zhì)存在著氣體和液體不能共存的固有狀態(tài)，此態(tài)稱為臨界態(tài)，氣體能被液化的最高溫度稱為臨界溫度（Tc），在臨界溫度下被液化的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，壓力和溫度的微小變化都會引起氣體密度的很大變化。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)的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。超臨界流體的密度為氣體的數(shù)百倍，并且接近液體，而其流動性和粘度仍接近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)大約為氣體的百分之一，而較液體大數(shù)百倍。適用于超臨界萃取的溶劑有二氧化碳、乙烷、丙烷、氫、甲苯等等。目前五十四頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前五十五頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)2．CO2的超臨界特性應(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、無爆炸的危險(xiǎn)；（4）無毒、無色、無味、不會污染制品（5）具有防止氧化，抑制細(xì)菌活性作用；（6）

易得到價(jià)廉而高純度的氣體。目前五十六頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前五十七頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)3．超臨界流體萃取過程（1）等壓變溫法（2）等溫變壓法（3）吸附法目前五十八頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前五十九頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)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的物料接觸；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)的萃取劑。目前六十頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)萃取工藝流程圖目前六十一頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)自動控制系統(tǒng)流程圖目前六十二頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前六十三頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)目前六十四頁\總數(shù)七十一頁\編于七點(diǎn)（三）特點(diǎn)1.超臨界流體具有良好的滲透性和溶解性，可快速提取