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1、第四章 食品分离技术,食品分离技术应用范围物料有效成分的提取和分离；液体物料的浓缩；固形杂质的分离；提取或脱除物料中某一组分；过滤除菌；,分离技术一、过滤技术二、沉降技术三、离心分析四、膜分离技术五、浸出技术六、蒸馏和精馏七、超临界流体萃取技术八、泡沫吸附分离技术,一、过滤,（一）定义 指悬浮液通过多孔介质而使其中固液两相分离的过程。（二）基本原理 利用一种能将悬浮固体微粒截留，而液体能自由通过的多孔介质，在一定压力差的推动下，达到分离悬浮液中固、液两相的目的。,（三）过滤设备1、重力过滤设备2、加压过滤机3、真空过滤机 4、离心过滤机,（四）应用范围1、进行固液系分离2、澄清3、除去微生物,
2、二、沉降,（一）定义 是分散质相对于分散介质的相对迁移过程。（二）基本原理 由于分散物系（相）与连续相（分散介质）两物质的密度不同,或悬浮液中的粒子直径不同，从而在重力或离心力作用下产生分层而得到分离。,（三）沉降设备1、重力沉降器；2、沉降式离心机；3、旋液分离器（四）应用范围1、澄清；2、浓缩；3、分离或分级,三、离心分离,（一）原理 料液在离心力作用下，按轻重不同分层从而得到分离。（二）离心机的分类 过滤式离心机 沉降式离心机 分离式离心机,（三）适用范围 物料脱水 悬浮液分离、增浓或澄清 乳浊液分离,四、膜分离技术,（一）定义 将含有两个以上组分的流体通过一固体膜，借该膜的选择性以及膜
3、两侧的能量差（静压差、浓度差、电位差）,将某种成分和流体中的其他组分分离的过程。微滤 超滤 反渗透 电渗析,（二）膜分离的类型和基本原理,1微滤（microfiltration,MF）分离范围0.022m，可截留微细物质，可滤除细菌和细小的悬浮颗粒。以孔径102104 nm的多孔膜过滤溶液。2超滤（ultrafiltration,UF）分离范围0.0020.2m，可滤除大分子物质和微粒，以孔径1100 nm的膜过滤。,3反渗透（reverse osmosis,RO）利用反渗透膜选择地透过溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压,使溶剂通过膜而从溶质中分离出来的过程。可分离分子量150或更低
4、的化合物分子。,反渗透与超滤主要区别,（1）反渗透施加的压力大，超滤小。（2）反渗透可分离大、小分子、微粒，一般水才能通过膜，超滤只分离大分子和微粒。（3）适用范围：反渗透主要用于海水淡化，果蔬汁等液体浓缩。超滤可用于果蔬汁、酒、醋澄清、汁液、奶浓缩、天然色素等分离。,4电滲析(Electrodialysis,ED)它通过具有选择透性和良好导电性的离子交换膜，在外加直流电场的作用下，使原水中阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜，从而达到净化作用的技术。,（三）膜材料和膜组件,1膜材料高分子膜 常用二醋酸纤维素酯(CA)、聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）等。无机膜 多孔陶瓷膜、中空纤维玻
5、璃膜、表面改性多层多孔膜、碳分子筛膜等。,2、膜应具备以下性能特点耐压 MF膜0.150.2mpa、UF膜0.30.7mpa、RO膜0.76mpa。耐温 082。耐酸碱耐化学腐蚀高渗透流率,3膜组件,（1）分离设备 主要由膜组件和对流体提供压力的泵组成，如电滲析，需直流电。（2）对MF、UF、RO而言，常用以下组件板框式组件管式膜组件卷式膜组件中空纤维膜组件,（四）膜分离技术特点及在食品工业中的应用实例,1特点在常温下进行不发生相变化能耗低在密闭容器中进行不用添加化学试剂、添加剂选择性好使用范围广操作简便，易自动化操作,2.膜分离技术在果蔬汁加工中的应用,超滤技术在苹果汁加工中的应用超滤技术用
6、于苹果汁澄清精制的工艺流程及特点 苹果料仓清洗 挑选破碎 压榨 筛滤芳香物回收酶解离心澄清硅藻土过滤精滤浓缩罐装（成品）,超滤,3.超滤技术在酒类生产中的应用,（1）熟啤的过滤 硅藻土过滤3m膜过滤 1m膜过滤清酒罐罐装（2）生啤的过滤 硅藻土过滤 3m膜过滤清酒罐 1m膜过滤0.45m或0.22m膜过滤无菌罐装,（3）白酒生产中的应用（4）葡萄酒生产中的应用（5）黄酒米酒生产中的应用（6）酒厂生产用水中的应用,7、膜技术在食用油加工和植物蛋白浓缩、提纯中的应用,膜法生产大豆分离蛋白传统的“碱溶酸沉”法：水 豆粕提取蛋白浆液离心分离渣子干燥 离心分离沉淀蛋白提取液酸 蛋白乳清水凝乳蛋白碱 净化
7、处理 解析中和 废水排放 蛋白液喷雾干燥蛋白成品包装,膜法：水 豆粕提取蛋白浆液离心分离渣子干燥 透过液超滤预处理蛋白提取液 净化 浓缩液功能处理喷雾干燥 大豆低聚糖 分离大豆蛋白粉 包装成品,五、浸出技术,（一）定义 用适当的溶剂将固体原料中的可溶性组分提取出来的操作。（二）基本原理 浸在溶剂中的固体原料先湿润、可溶性溶质溶解，从内部扩散到固体表面，最后溶质从固体表面通过液膜扩散达溶剂中。,（三）影响因素1可浸出物质的含量：含量愈高，浸出速度愈大。2原料形状、大小：固体表面积愈大，扩散速度愈大。3浸出温度：温度愈高，扩散速度愈大。4浸出时间：时间愈长，浸出量愈大。5浓度差：浓度差愈大，浸出速
8、度愈大。6溶剂：水、乙醇、乙醚、氯仿等。,六、蒸馏和精馏,常用于挥发性物质的提取和有机溶剂回收。,（一）蒸馏 根据液体各成分的沸点不同使之部分汽化，然后将蒸汽冷凝。分离出低沸点组分的产品，但纯度低。（二）精馏 把蒸馏得到的初步产品又一次部分汽化并冷凝，产品组分的含量进一步提高，反复多次的操作，可得到纯度高的产品。,分子蒸馏分离技术,1.概念 分子蒸馏技术是一种利用分子自由程的原理，对含有不同物质的物料在液-液状态下进行分离的技术。2.分子蒸馏技术是一种特殊的高真空蒸馏分离技术。3.分子蒸馏是在高真空下物料未达到沸点时进行的，而被蒸馏物受热时间很短，所以特别适用于高沸点、热敏性物质的分离。,（三
9、）食品工业应用 精制鱼油、鱼肝油、脂肪酸及其衍生物、二聚酸、生育酚、单甘酯、脂肪酸酯、牛油及猪油脱胆固醇、小麦胚芽油、乳酸、双甘油酯、辣椒油树脂、植物蜡等。,七、超临界流体萃取技术,超临界流体萃取是一种新型的萃取分离技术。该技术利用流体（溶剂）在临界点附近某一区域（超临界区）内与呆分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且它对溶质溶解能力随温度和压力改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。1897年Hannay等发现超临界乙醇具有极佳的溶解能力，60年代德国Zosel利用其从羊毛油中提取羊毛脂，现代应用较广泛。,（一）定义 利用作为溶剂的流体在临界温度压力以上与待分
10、离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且溶解能力随温度和压力改变而在相当宽的范围内变动的特性，萃取混合物中可溶性组成的分离技术。,（二）基本原理,1超临界流体的基本性质 物质存在着气体和液体不能共存的固有状态，此态称为临界态，气体能被液化的最高温度称为临界温度（Tc），在临界温度下被液化的最低压力称为临界压力（Pc），临界温度和临界压力统称为临界点。在临界点附近，压力和温度的微小变化都会引起气体密度的很大变化。随着向超临界气体加压，气体密度增大到液态性质，这种状态的液体称为超临界流体（Super critical fluid,简称SCF），其性质介于气体和液体之间。超临界流体的密度为气
11、体的数百倍，并且接近液体，而其流动性和粘度仍接近于气体，扩散系数大约为气体的百分之一，而较液体大数百倍。适用于超临界萃取的溶剂有二氧化碳、乙烷、丙烷、氢、甲苯等等。,2CO2的超临界特性,应用二氧化碳作溶剂，具有以下优点：（1）临界温度接近常温，保护热敏性天然物品，且易于操作；（2）临界压力低，易于达到；（3）化学稳定性好、无燃烧、无爆炸的危险；（4）无毒、无色、无味、不会污染制品（5）具有防止氧化，抑制细菌活性作用；（6）易得到价廉而高纯度的气体。,3超临界流体萃取过程,（a）等压变温法（b）等温变压法（c）吸附法,等温变压流程：CO2气体经压缩后达到最大溶解能力(即超临界状态)，然后进入萃
12、取器中与被萃取的物料接触；萃取物经减压后在分离器内溶解能力将大大下降，溶质也就分离出来了；气体再进入压缩机进行加压，重新作为下一循环的萃取剂。,萃取工艺流程图,（三）特点,1.超临界流体具有良好的渗透性和溶解性，可快速提取有效成分。2.在临界点附近，流体温度、压力的变化微小变化会引起溶解能力的极大变化，这种强选择性对分离溶解度接近的两种成分有利，并且萃取后的溶质和溶剂分离也很容易。3.选用CO2，可在t=31.1,p=7.38mPa下操作，可阻止高温和氧气对食品影响。4.溶剂回收重复使用，无污染。5.能耗低。6.设备投资大。,（四）应用,1香精与芳香成分萃取2除去有害成分3脱色或提取色素4油脂
13、萃取5酶、维生素等精制回收,八、泡沫吸附分离技术,（一）定义 泡沫分离根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离。（二）基本原理 它根据表面吸附原理，溶液起泡后表面活性物质聚集在气泡表面，当上浮形成泡沫层后将浓缩的表面活性物质(泡沫层)和净化液相分开。,（三）操作方法,1加表面活性剂(如被提物无表面活性时)2吹汽、搅拌，形成气泡3分离出泡沫，并破坏泡沫，分离出被提物。,分离方式,(1)提馏方式：塔底流出液中被提物的含量较低。(2)提浓方式：可提高泡沫中被提物的浓度。(3)联合方式：既可以在塔顶得到浓度较高的产物，又可以在塔底获得含量较低的液体。,（四）应用前景1.废水处理 2.从海水中提取痕量组分 3.分离蛋白、胶体、皂苷等,
