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1、第一节 现代分离技术,三相点：三种相态-气相、液相、固相三相成平衡态共存的点。临界点：液、气两相成平衡状态的点。临界压力：在临界点时的温度和压力。,一、超临界流体萃取技术,1、超临界流体萃取的定义、原理及特点,相关概念,超临界流体（SF）是指液体处于临界温度和临界压力之上的一种非气非液状态的流体。特性：具较大溶解度，易扩散和运动，许多性质(如黏度、密度、扩散系数、溶剂化能力等)随温度和压力变化很大,选择性敏感。超临界流体萃取（SFE）就是利用流体在临界点附近所具有的特殊性质进行物质的分离提取的一项应用技术。,超临界流体的溶解能力与其密度成正比，而在临界点附近温度和压力的微小变化都会引起流体密度
2、的大幅度变化。超临界流体正是利用这一特性来实现物质分离，即利用压力、温度的变化来实现萃取和分离的过程。,原理,超临界流体萃取的特点,可以在较低的温度下提取，适用于高温下变性、分解物质的提取；萃取流体不残留，安全性高；溶媒可循环利用。,2、超临界流体的应用,在食品方面的应用 超临界二氧化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、可可豆中提取油脂，这种方法比传统的压榨法的回收率高，而且不存在溶剂法的溶剂分离问题。,天然香精香料的提取 从桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取花香精，从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，从芹菜籽、生姜，莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油。啤酒花是啤酒酿造中不可
3、缺少的添加物，超临界萃取技术为酒花浸膏的生产开辟了广阔的前景。,3、超临界流体萃取工艺,萃取装置,压力调节阀,热交换器,萃取器,分离器,防爆器,过滤器,流量器,分离器,膜泵,计量阀,萃取流程,操作步骤,称量样品,粉碎样品,设置参数,萃取与分离,收集产品,我国从20世纪70年代末80年代初即开展了对超临界流体技术的研究。与世界先进水平相比,我国在这一方面尚存一定差距。超临界流体特别是超临界CO2萃取技术以其提取率高、产品纯度好、过程能耗低、后处理简单,以及无毒、无三废、无易燃易爆危险等优势,近年来得到了广泛的应用,在食品工业中的应用正在不断扩展,它既有从原料中提取和纯化少量有效成分的功能,还可以
4、去除一些影响食品的风味和有碍人体健康的物质。在食品工业,特别是对高附加值天然产物和生理活性物质的提取和分离等,有着广阔的应用前景。,5、超临界流体萃取技术的前景与展望,二、微胶囊技术,微胶囊技术的独特功能可以使许多传统工艺无法解决的难题得以解决。微胶囊技术是利用特殊的手段将固体、液体或气体物质包裹在封闭型的微小胶囊内的过程。采用微胶囊技术制得的产品称为微胶囊制品。,1、相关概念,被包覆的物料称为芯材、囊芯、内核、填充物。微胶囊外部的包覆膜称为壁材、囊壁、包膜、壳体。微胶囊粒子有多种形状，按粒子大小可以分为超细胶囊，微胶囊，纳米胶囊。,保护敏感成分，防止其受氧化、紫外辐射和温度、湿度等因素的影响
5、，有利于保持物料特性和营养。减少芯材向环境的扩散或蒸发掩蔽芯材的异味，降低挥发性，保存易挥发物质、减少食品香气成分损失，并掩盖不良气味的释放。可以改变物料密度；对食品材料的质构有改善作用，可提高风味物质的利用率。,2、微胶囊技术的特点,3、常用的微胶囊壁材,植物胶类：阿拉伯树胶、琼脂、琼脂糖、褐藻酸钠、角叉胶、黄耆胶等；碳水化合物类：麦芽糊精、环糊精、变性淀粉、玉米糖浆；蛋白质类：明胶、酪蛋白、纤维原蛋白、血红蛋白、玉米蛋白、鸡蛋蛋白等；脂类：石蜡、蜂蜡、硬脂酸、硬化油、松香等；其他材料如虫胶等。,4、微胶囊芯材,食品工业的芯材主要是油脂类、调味品类、香精类、色素类、酸味剂类、营养强化剂类和生
6、物活性材料类等。,5、微胶囊技术在食品工业中的应用,在饮料工业中的应用制造固体饮料 在乳制品中的应用果味奶粉、姜汁奶粉、可乐奶粉、发泡奶粉在糖果中的应用应用于糖果的调色、调香、调味以及糖果的营养强化和品质改善 在食品添加剂中的应用酸味剂、风味与调味料、甜味剂、色素,膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。,三、膜分离技术,1、膜分离技术概念,半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等。根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金
7、属膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。,2、几种膜分离过程的定义及原理,微滤又称微孔过滤，它属于精密过滤，利用筛分原理，分离、截留直径为0.0210um大小的粒子的膜分离技术，即滤膜的孔径为0.0210um。微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。,超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1nm分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术,以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质
8、通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化。,(3)纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在801000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在6090%，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。,(4)反渗透是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物
9、分离的膜过程。反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛。,反渗透在食品工业中的应用,在食品工业中最大的商业化应用是乳清浓缩，其他还包括蒸发前果汁的浓缩；柠檬酸、咖啡、淀粉糖浆、天然提取物浓缩；乳清脱盐（但保留糖）；纯化水等。海水淡化制饮用水,3、膜分离技术在食品工业中的应用,超滤的最大应用也是乳制品行业，如预浓缩，选择性脱糖或脱盐，分离功能性成分。其它应用包括：乳清蛋白的回收；牛乳的
10、浓缩；大豆乳清的回收；大豆分离蛋白的制取；酒类和含酒精饮料的澄清和除菌；果蔬汁的超滤澄清和除菌。,超滤在食品工业中的应用,在制备纯水时作为反渗透的保安过滤器，用以清除细小的悬浮物；在酒类生产中用于脱出酵母、霉菌和其他微生物；还用于果汁、糖液的澄清。,微滤在食品工业中的应用,膜分离技术的应用,应用,水的脱盐和净化,食品工业,医疗、卫生方面,石油、化工方面,环境工程,其他方面,海水与苦咸水淡化,电厂锅炉供水脱盐,超纯水制备,城市家庭饮用水的净化,乳品加工,酒类生产,果汁加工,酶制剂生产,医疗、卫生用水,药品生产,医疗应用,中药提炼,回收有机蒸气,制取富氧空气,无水乙醇生产,膜与生物技术,国防上的应用,交通、运输方面,脱气膜,电泳漆废水,电镀废水,纤维工业废水,造纸工业废水,其他废水,膜性能的改善:开发透过率高、选择性强的膜；开发不易发生污染的膜；开发用简单的清洗方法即可清除污染的膜和膜装置以及具有全自动反冲洗装置的膜分离系统；开发用简单的热蒸汽杀菌即可杀菌的膜和膜装置；膜清洗和保护技术；开发新的超薄膜，甚至是单分子膜，以实现低压下的高透过率。提高产品附加值及开发新产品膜分离技术大规模重大革新。,4、膜分离技术的前景与展望,
