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超滤技术在食品工业中的应用 摘要：超滤技术作为一种新型的高新制造技术，因其独特的性能，使得它在食品工业发 展极快，成绩卓著，日益受到各界的关注，具有良好的发展和应用前景。本文重点介绍 了超滤技术的原理、材质、性能评价和影响超滤过程的因素，综述了超滤膜技术在食品 加工屮的应用及其发展前景，同时也对存在的问题进行了分析。 关键词：超滤 食品工业 应用 膜分离技术是一种新兴的高效分离技术，它以分离膜为介质，以外界能量或化学位 差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯或富集的过程⑴。由于其具有 分离精度高，选择性强；在常温下操作无相态变化；操作压力和能耗低；自动化程度高 和污染小等优点，已广泛运用于石油、化工、环保、能源、电子、重工、轻工、食品、 饮料、医药和牛物工程等行业中⑵。该技术现在已经得到世界各国的普遍重视。在能源紧 张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜技术视为二十一世纪工业技 术改造中的一项极为重要的新技术。国外有关专家把膜分离技术的发展称为“第三次工 业革命”。美国官方文件也说“目前没有一项技术能像膜技术这么广泛地应用。口本把 膜技术作为21世纪基本技术进行研究和开发，在1987年国际膜会议上明确指岀“在21世 纪的多数工业中，膜过程扮演着战略的角色”。国际上也流行着“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了化工的未来”的说法。膜分离技术成为国际上共同关注和重视的应用技术。该技 术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一⑶。 膜是使溶剂和较小的颗粒或者分子级的溶质通过一定的滤膜，从而使大颗粒或者高 分子物质脱水、脱盐和浓缩，使细菌、寄生虫截留，达到除菌、集菌、提高检岀率的目 的。按照过滤的方式分类可以分为正压过滤和负压过滤，按照分离物的大小，将滤膜技 术分为反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)⑷。 本文拟对超滤技术及其在食品工业中的应用的现状进行综述，并对其存在的问题进 行分析，为进一步应用提供参考。 1超滤技术 1.1超滤的原理 超滤(ultra?filtration, UF)所分离的组分一般为直径10?100nm,所用的膜为非对 称膜，其表面活性分离层平均孔径为10A?200A,能够截流分子量为500Da以上的犬分 子与胶体微粒，所用操作压差为O.IMPa?0.5MPa刃。超滤主耍运用物理筛分作用，在一 定的压力作用下，当原料溶液屮的溶剂和小溶质粒子从高压侧透过膜进入低压侧时，大 分子和组粒组分分别被膜阻拦，经浓缩后以浓缩液排出，而溶剂和小分子溶质将透过膜, 作为透过物被收集起来⑹。超滤膜表面活性层上孔的大小与形状对微粒的筛分作用决定其 对大分子物质的截留效果，膜表面、微孔内的吸附和粒子在膜孔中的滞留亦可使大分子 物质被截留，从而达到分离、提纯和浓缩产品的目的。超滤过程如图1所示⑺。 料液、0」 膜一 透过液 图1超滤原理示意图 1.2超滤膜的材质 1.2. 1 醋酸纤维素超滤膜（CA膜） 醋酸纤维素超滤膜是第一个基丁?分离的用丁?的水的反渗透和超滤技术的聚合膜。由 于具有亲水性，它可以抵抗污垢。但是它氧化作用低，化学稳定性及机械强度也比较低, 不适宜用于溶液的进一步净化⑻。用浇铸法制得的超滤切割膜相对分子质量范围为1000 ?50000? 1960年Loeb和Sourirajan制成第一张用于海水淡化的醋酸纤维素膜，并于1964 年取得美国专利后，醋酸纤维素膜有较快的发展。我国首先发展的超滤膜也是醋酸纤维 素膜，目前已有一定的规模。从膜的品种和某些研究工作的深度看，与世界上先进的国 家相比，差距不是很大，但在膜的质量、性能及商品化方面尚有较大的差距凶?⑴。 1.2.2聚飙超滤膜（PS膜） 聚飒是聚合膜领域中的一种重要材料，它具有机械强度，化学和热稳定性，抗压密 性及宽的pH使用范围（pH值为2?12）等优点:⑵。由于其疏水特性，蛋白质易在膜表面 吸附变性，聚集在膜表面，使膜受阻，造成膜污染，降低其实际应用价值网。正因为聚 飒的疏水性，膜的孔径范围不如醋酸纤维素宽广，因此它的切割相对分子质量特性稍差 些，为5000?50000 o 1.2.3芳香聚酰胺膜 芳香聚酰胺具有良好的机械强度和化学稳定性，可用于气体分离和全蒸发等膜分离 进程何。但是它在普通的有机溶剂中溶解度低和抗氯氧化性差，使膜的性能降低冋。聚 酰胺膜就有高水通量，切割相对分子质量范围为1000?50000o 1.2.4聚丙烯睛膜 聚丙烯膳具有较好的亲水性，优异的化学稳定性，良好的物理机械性能和化学稳定性、 易于成膜、一定的耐热性和耐溶剂性，是超滤膜中仅次于聚飒的常用材料，同时它也是 制备反渗透膜和渗透蒸发膜的常用材料之一役 但是，在实际应用中，膜污染会降低 膜通量，增加额外的资金投入。同时污垢在膜表面和膜