食品分離技術(shù)

關(guān)于食品分離技術(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；第2頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第二節(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)第3頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共76頁，2024年2月25日，星期天一、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，達到分離懸浮液中固、液兩相的目的。第5頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（三）過濾設(shè)備

1、重力過濾設(shè)備2、加壓過濾機

3、真空過濾機4、離心過濾機（四）應(yīng)用范圍1、進行固－液系分離2、澄清3、除去微生物第6頁,共76頁，2024年2月25日，星期天二、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。第7頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（三）沉降設(shè)備

1、重力沉降器；2、沉降式離心機；3、旋液分離器（四）應(yīng)用范圍1、澄清；2、濃縮；3、分離或分級第8頁,共76頁，2024年2月25日，星期天三、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）離心機的分類

過濾式離心機沉降式離心機分離式離心機第9頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（三）適用范圍

物料脫水懸浮液分離、增濃或澄清乳濁液分離

第10頁,共76頁，2024年2月25日，星期天四、膜分離技術(shù)（一）定義

將含有兩個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第11頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（二）膜分離的類型和基本原理1．微濾（microfiltration,MF）分離范圍0.02～2μm，可截留微細物質(zhì)，可濾除細菌和細小的懸浮顆粒。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。第12頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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?？煞蛛x分子量150或更低的化合物分子。第14頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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。第16頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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，從而達到凈化作用的技術(shù)。第20頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第22頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（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。第23頁,共76頁，2024年2月25日，星期天2、膜應(yīng)具備以下性能特點耐壓

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)腐蝕高滲透流率第24頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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第25頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（四）膜分離技術(shù)特點及在食品工業(yè)中的應(yīng)用實例1．特點在常溫下進行不發(fā)生相變化能耗低在密閉容器中進行不用添加化學(xué)試劑、添加劑選擇性好使用范圍廣操作簡便，易自動化操作第28頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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

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）超濾第29頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第30頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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→無菌罐裝第31頁,共76頁，2024年2月25日，星期天

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→蒸汽過濾器第32頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（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)用第33頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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→包裝第34頁,共76頁，2024年2月25日，星期天膜法：

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→成品第35頁,共76頁，2024年2月25日，星期天五、浸出技術(shù)（一）定義用適當?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)部擴散到固體表面，最后溶質(zhì)從固體表面通過液膜擴散達溶劑中。第36頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（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，擴散速度愈大。3．浸出溫度：溫度愈高，擴散速度愈大。4．浸出時間：時間愈長，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。第37頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（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)式第38頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共76頁，2024年2月25日，星期天六、蒸餾和精餾

常用于揮發(fā)性物質(zhì)的提取和有機溶劑回收。

第40頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（一）蒸餾

根據(jù)液體各成分的沸點不同使之部分汽化，然后將蒸汽冷凝。分離出低沸點組分的產(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)品組分的含量進一步提高，反復(fù)多次的操作，可得到純度高的產(chǎn)品。第41頁,共76頁，2024年2月25日，星期天分子蒸餾分離技術(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到沸點時進行的，而被蒸餾物受熱時間很短，所以特別適用于高沸點、熱敏性物質(zhì)的分離。第42頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第43頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第46頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（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。

第47頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第50頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共76頁，2024年2月25日，星期天七、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寬的范圍內(nèi)變動這一特性而達到溶質(zhì)分離的一項技術(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。第53頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（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)。第54頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（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。在臨界點附近，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。第55頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第56頁,共76頁，2024年2月25日，星期天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：（1）臨界溫度接近常溫，保護熱敏性天然物品，且易于操作；（2）臨界壓力低，易于達到；（3）化學(xué)穩(wěn)定性好、無燃燒、無爆炸的危險；（4）無毒、無色、無味、不會污染制品（5）具有防止氧化，抑制細菌活性作用；（6）

易得到價廉而高純度的氣體。第57頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第58頁,共76頁，2024年2月25日，星期天3．超臨界流體萃取過程（1）等壓變溫法（2）等溫變壓法（3）吸附法第59頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第60頁,共76頁，2024年2月25日，星期天

等溫變壓流程：CO2氣體經(jīng)壓縮后達到最大溶解能力(即超臨界狀態(tài))，然后進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；氣體再進入壓縮機進行加壓，重新作為下一循環(huán)的萃取劑。第61頁,共76頁，2024年2月25日，星期天萃取工藝流程圖第62頁,共76頁，2024年2月25日，星期天自動控制系統(tǒng)流程圖第63頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第64頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第65頁,共76頁，2024年2月25日，星期天

（三）特點1.超臨界流體具有良好的滲透性和溶解性，可快速提取有效成分。2.在臨界點附近，流體溫度、壓力的變化微小變化會引起溶解能力的極大變化，這種強選擇性對分離溶解度接近的兩種成分有利，并且萃取后的溶質(zhì)和溶劑分離也很容易。3.選用CO2，可在t=31.1℃,p=7.38mPa下操作，可阻止高溫和氧氣對食品影響。4.溶劑回收重復(fù)使用，無污染。5.能耗低。6.設(shè)備投資大。第66頁,共76