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(guò)濾除菌；當(dāng)前1頁(yè)，總共71頁(yè)。第二節(jié)分離技術(shù)一、過(guò)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)當(dāng)前2頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前3頁(yè)，總共71頁(yè)。一、過(guò)濾（一）定義指懸浮液通過(guò)多孔介質(zhì)而使其中固液兩相分離的過(guò)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(guò)的多孔介質(zhì)，在一定壓力差的推動(dòng)下，達(dá)到分離懸浮液中固、液兩相的目的。當(dāng)前4頁(yè)，總共71頁(yè)。（三）過(guò)濾設(shè)備

1、重力過(guò)濾設(shè)備2、加壓過(guò)濾機(jī)

3、真空過(guò)濾機(jī)4、離心過(guò)濾機(jī)（四）應(yīng)用范圍1、進(jìn)行固－液系分離2、澄清3、除去微生物當(dāng)前5頁(yè)，總共71頁(yè)。二、沉降（一）定義是分散質(zhì)相對(duì)于分散介質(zhì)的相對(duì)遷移過(guò)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。當(dāng)前6頁(yè)，總共71頁(yè)。（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)當(dāng)前7頁(yè)，總共71頁(yè)。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(lèi)

過(guò)濾式離心機(jī)沉降式離心機(jī)分離式離心機(jī)當(dāng)前8頁(yè)，總共71頁(yè)。（三）適用范圍

物料脫水懸浮液分離、增濃或澄清乳濁液分離

當(dāng)前9頁(yè)，總共71頁(yè)。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(guò)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(guò)程。微濾超濾反滲透電滲析當(dāng)前10頁(yè)，總共71頁(yè)。（二）膜分離的類(lèi)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(guò)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(guò)濾。當(dāng)前11頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前12頁(yè)，總共71頁(yè)。3．反滲透（reverseosmosis,RO）利用反滲透膜選擇地透過(guò)溶劑的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓,使溶劑通過(guò)膜而從溶質(zhì)中分離出來(lái)的過(guò)程?？煞蛛x分子量150或更低的化合物分子。當(dāng)前13頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前14頁(yè)，總共71頁(yè)。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(guò)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。當(dāng)前15頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前16頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前17頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前18頁(yè)，總共71頁(yè)。4．電滲析(Electrodialysis,ED)

它通過(guò)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(chǎng)的作用下，使原水中陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜，從而達(dá)到凈化作用的技術(shù)。當(dāng)前19頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前20頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前21頁(yè)，總共71頁(yè)。（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(wú)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。當(dāng)前22頁(yè)，總共71頁(yè)。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)腐蝕高滲透流率當(dāng)前23頁(yè)，總共71頁(yè)。3．膜組件（1）分離設(shè)備主要由膜組件和對(duì)流體提供壓力的泵組成，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當(dāng)前24頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前25頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前26頁(yè)，總共71頁(yè)。（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(jiǎn)便，易自動(dòng)化操作當(dāng)前27頁(yè)，總共71頁(yè)。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(píng)果汁加工中的應(yīng)用超濾技術(shù)用于蘋(píng)果汁澄清精制的工藝流程及特點(diǎn)

蘋(píng)果→料倉(cāng)→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(guò)濾→精濾→濃縮→罐裝（成品）超濾當(dāng)前28頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前29頁(yè)，總共71頁(yè)。3.超濾技術(shù)在酒類(lèi)生產(chǎn)中的應(yīng)用（1）熟啤的過(guò)濾硅藻土過(guò)濾→3μm膜過(guò)濾→1μm膜過(guò)濾→清酒罐→罐裝（2）生啤的過(guò)濾硅藻土過(guò)濾→3μm膜過(guò)濾→清酒罐→1μm膜過(guò)濾→0.45μm或0.22μm膜過(guò)濾→無(wú)菌罐裝當(dāng)前30頁(yè)，總共71頁(yè)。

啤酒行業(yè)中氣體的無(wú)菌過(guò)濾

氣體→0.45μm預(yù)過(guò)濾器→0.22μm終端膜過(guò)濾器→無(wú)菌氣體↑蒸汽→蒸汽過(guò)濾器當(dāng)前31頁(yè)，總共71頁(yè)。（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)用當(dāng)前32頁(yè)，總共71頁(yè)。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→包裝當(dāng)前33頁(yè)，總共71頁(yè)。膜法：

水↓

豆粕→提取→蛋白漿液→離心分離→渣子→干燥↓透過(guò)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→成品當(dāng)前34頁(yè)，總共71頁(yè)。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(lái)的操作。（二）基本原理浸在溶劑中的固體原料先濕潤(rùn)、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(guò)液膜擴(kuò)散達(dá)溶劑中。當(dāng)前35頁(yè)，總共71頁(yè)。（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(zhǎng)，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。當(dāng)前36頁(yè)，總共71頁(yè)。（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)式當(dāng)前37頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前38頁(yè)，總共71頁(yè)。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。

當(dāng)前39頁(yè)，總共71頁(yè)。（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。當(dāng)前40頁(yè)，總共71頁(yè)。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(duì)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。當(dāng)前41頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前42頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前43頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前44頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前45頁(yè)，總共71頁(yè)。（三）食品工業(yè)應(yīng)用

精制魚(yú)油、魚(yú)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(shù)脂、植物蠟等。

當(dāng)前46頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前47頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前48頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前49頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前50頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前51頁(yè)，總共71頁(yè)。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(duì)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(dòng)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(guó)Zosel利用其從羊毛油中提取羊毛脂，現(xiàn)代應(yīng)用較廣泛。當(dāng)前52頁(yè)，總共71頁(yè)。（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(dòng)的特性，萃取混合物中可溶性組成的分離技術(shù)。當(dāng)前53頁(yè)，總共71頁(yè)。（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(chēng)為臨界態(tài)，氣體能被液化的最高溫度稱(chēng)為臨界溫度（Tc），在臨界溫度下被液化的最低壓力稱(chēng)為臨界壓力（Tc），臨界溫度和臨界壓力統(tǒng)稱(chēng)為臨界點(diǎn)。在臨界點(diǎn)附近，壓力和溫度的微小變化都會(huì)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(chēng)為超臨界流體（Supercriticalfluid,簡(jiǎn)稱(chēng)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(dòng)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。當(dāng)前54頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前55頁(yè)，總共71頁(yè)。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(wú)燃燒、無(wú)爆炸的危險(xiǎn)；（4）無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)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)廉而高純度的氣體。當(dāng)前56頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前57頁(yè)，總共71頁(yè)。3．超臨界流體萃取過(guò)程（1）等壓變溫法（2）等溫變壓法（3）吸附法當(dāng)前58頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前59頁(yè)，總共71頁(yè)。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(lái)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。當(dāng)前60頁(yè)，總共71頁(yè)。萃取工藝流程圖當(dāng)前61頁(yè)，總共71頁(yè)。自動(dòng)控制系統(tǒng)流程圖當(dāng)前62頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前63頁(yè)，總共71頁(yè)。當(dāng)前64頁(yè)，總共71頁(yè)。（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