膜分離技術在食品發酵工業中的應用分析

石小飛

廣東利誠檢測技術有限公司

摘要：食品發酵工業是關系國計民生的重要部分。發酵或者生物工程是一種過程手段，許多食品、藥品等也都是通過微生物發酵途徑來生產的，比如味精、檸檬酸、酶制劑、醬油、醋等。本文對膜分離技術在食品發酵工業中的應用進行了分析，旨在使讀者了解膜分離技術在食品發酵工業中的應用。

關鍵詞：食品發酵工業；膜分離技術；應用

傳統的食品加工技術及裝備已經逐步被食品加工高新技術及裝備取代，大大提升了食品加工業的科技水平和裝備水平，提高了食品資源的利用效率、減少了廢棄物的總量和污染物的排放總量。特別是以乳制品加工、天然產物提取物加工、糧食油脂深加工、飲料工業為代表的大宗食品加工業，膜分離技術的逐步應用，豐富了加工手段、提升了加工品品質、降低了能耗、減少了排放，為食品工業帶來了技術上的一次革命。

一、膜分離技術概述

膜技術是一種有效分離技術，它可以將雙組份或者是多組份的溶質和溶劑進行有效分離，在實際工作過程中的動力是外界能量位差，使用的材料是天然或者是人工合成的高分子薄膜。膜分離技術以對溶質和溶劑的初步分離作為基礎，再一次實現分級提純，使相關的溶質或者是溶劑達到富集。膜分離技術的分離介質是選擇性透過膜，分離過程中在膜的兩側會產生一定的推動力，選擇性透過膜會將原料進行分離，從而實現分離提純。膜分離技術具備以下五個特點：第一分離過程選擇性比較強，分離過程高效；第二在分離過程中不會發生任何相變化，低耗能，鑒于此膜分離技術又稱省能技術；第三膜分離過程中不需要加熱，更不會發生相應的化學反應；第四膜分離技術的應用范圍較廣，在有機物、無機物以及溶液等物質上都能夠使用；第五使用膜分離技術成本較低，操作也很簡單。

膜分離技術中的膜是可以以固態形式存在，也可以以液態形式存在的薄薄的一層物質。膜分離技術中的膜材料在結構和組成上具有特殊性，這一特性使得這種膜材料微孔結構具有規律性，或者說成是具有電性，或者說成是具有獨特的物理和化學活性，因此可以將液相或者是氣相混合物中的一些物質進行有選擇行的分離。我們在日常生活中經常聽到的天然膜，動物膜以及海帶在海水中的富集典作用等等都是膜分離技術中的選擇性分離功能所產生的作用。因此，這種膜材料我們也可以成為是功能性分離膜。

膜分離技術是借助于一定孔徑的各種高分子膜，將形狀不同、大小不同、性質不同的物質顆?；蚍肿臃蛛x的技術。簡而言之，膜分離就是一種使用半透膜的分離方法。用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、提純和濃縮的方法，統稱為膜分離法。

常用的膜分離技術，主要有微孔過濾、電滲析、反滲透、超濾等。由于膜分離技術是一種在常溫下無相變的高效、節能、無污染的分離、提純、濃縮技術，所以這些特性適合于保健功能性食品的加工。膜分離技術在保健食品產業中應用日益廣泛。

二、膜分離技術在食品工業中的應用

21世紀以來，由于我國食品工業飛速發展，國家也在大力提倡可持續發展戰略，全社會共同建立環境友好型社會。膜分離技術的優點是耗能低、沒有任何污染，而且在防治雜菌污染和熱敏性物質失活方面發揮著重要作用，鑒于膜分離技術的這些優點，使得其在食品加工行業被廣泛應用，其市場前景一片看好。

1、膜分離技術在飲料工業中的應用

果蔬汁加工的傳統工藝，不僅使果蔬的風味和營養受到損害，而且能耗高，生產成本也較高。但是膜分離技術中超濾以及反滲透技術取代了果蔬汁傳統加工工藝，使得加工的果蔬汁保持風味以及營養價值的愿望得以實現。

2、膜分離技術在濃縮果汁中的應用

反滲透技術在果汁濃縮中被廣泛使用，目前在蘋果、梨、柑橘、菠蘿等一些水果汁的加工中被成功運用。濃縮作為果汁加工中的重要工序，其加工工藝對濃縮的果汁質量有直接影響。傳統果汁濃縮加工工藝使用的是蒸發技術，但是果蔬的營養物質以及熱敏性物質很容易受到蒸發技術中高溫的影響。膜分離技術中反滲透技術的使用就使這些問題迎刃而解。反滲透技術在果汁濃縮過程中能夠將一些分子質量小于500的低分子有機物或者有機物水溶液進行分離，濃縮過程中的壓力在0.1-10MPa之間，比較容易控制。

3、膜分離技術在飲料業中的水處理中的應用

膜分離技術能夠將水中的雜質進行有效分離，提高水的質量，水質量的好壞決定飲料質量好壞，因為水是飲料的主要成分。膜分離技術保證飲料水的質量就是保證飲料的質量。

三、膜分離技術在食品發酵中的應用

1、調味產品

醬油、味精、醋等發酵調味產品在我國的消費量很大，膜分離技術由于在處理液態物料的脫鹽、濃縮和除菌方面具有突出的優點，因此在上述調味產品的規?；a中迅速得到應用。特別是近年來，消費市場對低鹽和營養強化醬油、糧食發酵味精等新產品的需求增加以及對傳統醬油、味精高污染工藝綠色改良的要求，膜技術顯示出越來越重要的作用。

江南大學發明了“一種應用膜過濾技術生產純生醬油的方法”，發明方法包括：先將發酵成熟的醬油沉降一定時間后，在普通的預過濾處理后，再用微濾膜過濾而得到成品醬油。與現有技術相比，該方法既可以保證醬油的有效除菌，又能使醬油保持原有的風味；能有效地去除不必要的蛋白，延長醬油的貨架期，并使醬油的營養成分盡可能少地丟失。因而，該方法能克服現有技術的缺陷，且操作簡單，被過濾的醬油回收率高，又能夠提供更有利于工業化生產的工藝條件。

2、在乳品工業中的應用

反滲透、超過濾技術在乳品工業中的應用，主要是乳清蛋白的回收和牛乳的濃縮。美國首先用反滲透法研究了乳清蛋白的回收，然后又發展了用超過濾法回收乳清蛋白。目前，超過濾法已作為回收乳清蛋白的標準技術，在各國乳品工業中得到廣泛的應用。

膜分離技術在牛乳和乳清加工中主要是用超過濾法從干酪乳清中回收乳清蛋白以及用超過濾法濃縮脫脂牛乳，也可以采用反滲透法，但更多的工廠采用的是超過濾法，或者將兩種方法組合。采用膜分離技術可以獲得很多乳制品品種，同時提高了產品的質量。

我國乳品工業近年來得到較大發展，但與國外相比仍有很大差距，品種質量都有待不斷提高，用膜分離技術加工乳品更經濟有效。目前，國內膜分離技術在乳品工業中的應用尚處于試驗階段，內蒙古輕工業研究所采用丹麥DDS公司板式反滲透和超過濾裝置進行了馬乳的濃縮試驗，無錫化工研究設計院采用管式超過濾組件進行了牛乳的濃縮試驗。另外，上海、大連等地也曾進行過用超過濾回收乳清蛋白的研究。

3、膜分離技術在食品發酵工業領域中的應用研究進展

膜分離技術與食品、發酵工業的結合分別始于20世紀60年代和80年代，進入21世紀后，隨著膜制造技術的進步和食品發酵工業的快速發展，膜技術逐漸成為食品發酵工業的發展趨勢和學術研究熱點。

從工業應用來看，世界主要膜材制造公司，如國外的Pall、Millipore、Myklrolis、Ion-ics、Zenon，Hynux，國內的天津膜天膜工程技術公司、中藍膜技術有限公司、南京久吾膜技術有限公司等均有各種規格型號的膜件用于生物制藥、功能性食品、醫藥因子的發酵生產以及蛋白質、碳水化合物大分子的分離精制。Ajinomoto（味之素，世界氨基酸生產第一大公司）、安琪酵母、Novozyme（諾維信，世界第一大酶制劑生產公司）、AEStaley、Cargill（淀粉糖）、Cerestar、ADM等國內外食品發酵工業的著名企業，也已經在生產中廣泛采用膜技術。

總結

總而言之，膜分離技術在食品發酵工業中應用應用越來越廣泛，日常生活中我們使用的發酵產品，大多數都使用了膜分離技術，為食品加工帶來巨大經濟效益的同時也造福了人們的日常生活。隨著科技的發展，科研人員的努力，膜分離技術的一些不足之處將會被克服，膜分離技術在食品發酵工業中的使用將會更加廣泛。

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