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超滤和反渗透技术在苹果汁生产中的应用
来源:吴雅红    发布时间:2015-11-27

六十年代末,膜分离技术开始运用于食品工业,在西方发达国家"膜分离技术已广泛的应用。在国内对膜分离技术也开展了许多研究工作,特别是对超滤膜和反渗透膜的研究。鉴于超滤与反渗透在食品工业的众多应用,本文主要介绍其在果汁生产中的应用。


1、超滤和反渗透

超滤的分离机理一般认为是筛分作用.超滤可以分离范围在0.02~0.2um之间的不溶性物质"通常超滤薄膜可以用于过滤蛋白质、脂肪、病毒、树脂、葡萄糖和色素物质。该过程可在低于5个大气压状态下操作。


反渗透是利用反渗透膜只能选择性透过溶剂(通常是水)的性质,对溶液施加压力以克服溶剂的渗透压,使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。它是薄膜分离中复杂的技术,又被认为是脱水浓缩技术,它几乎能阻止所有不溶解的溶质,如盐、糖和离子,只?#24066;?#28342;解质或水通过。


超滤和反渗透技术在果汁生产中有许多优点,主要有:(1)操作过程是在常温下进行,特别适用于对热敏感物质的分离、浓缩与提纯,营养成分的损失较小;(2)无相变化,能保持饮料的芳香口味,且能耗仅为蒸发浓缩和冷冻浓缩方法的1/2~1/3; (3)色素分解和褐变反应较少,饮料颜色纯正,悦目;(4)不需用化学试剂和添加剂,产品不受外界污染,不会影响其成分及产品口感;(5)由于膜的推动力主要是压力,因此分离装置简便、操作容易、易控制。


2、超滤和反渗透在果汁生产中的应用

?#28304;親eatherbell?#28909;?#25104;功运用超滤技术制得了稳定的苹果澄清汁之后,超滤技术在果汁澄清中的研究与应用发展很快。国外已采用超滤反渗透技术在菠萝汁、柑桔汁、葡萄汁、蕃茄汁、梨汁等果汁中澄清与浓缩,产品质量及经济效益较好。果汁超滤澄清原理和反渗透浓缩原理见图(1),果汁加工采用超滤和反渗透以后,可以做到节能,质量好,芳香成分大部分保留,脂溶性成分保留多。因此浓缩果汁再生产后与鲜果汁无多大差别,保存期长。由于有除菌作用"以及滤液中无酶法处理所存在的未分解果胶,所以长期积存一般不会出现二次沉淀。

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2、1苹果汁

靠压榨产生的苹果汁,含有,12%的固体,其中包括糖、苹果酸、淀粉、果胶和酚类化合物,如图2.1(a)所示,常规苹果汁加工中,首先要加入酶以?#33529;?#26524;胶,然后加硅溶胶和明胶,静置后,上层清液加硅藻土过滤,然后加膨润土通过板框压滤机过滤。而采用超滤法,在果汁部分脱酸之后就用超滤法进行澄清,如图2.1(b)所示,如果采用Abcor25.4mm单管式超滤组件,!对脱酸25%的果汁,在50℃下可获得3m3/(d. m2)的膜透水速率。超滤得到的果汁浊度为0.4~0.6NTU,而常规的澄清过程得到浊度为1.5~3.0NTU的果汁.由于超滤后果汁中的细菌、霉菌、酵母和果胶被去除,所以超滤的果汁具有较长的货架寿命,可长达2年.超滤的果汁得率96%~98%,甚至可达98%~99%,且超滤加工时间很短,少于2h,而常规澄清则长达36h 。因为超滤操作的简便,所以采用超滤法澄清果汁还可节省贮藏设备和人力。

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有关研究表明:苹果汁用压滤澄清的价格为11.62美元/m3,而用超滤澄清的成本只有2.78美元/m3。目前DDS公司已有生产能力为10m3/H的苹果汁超滤澄清设备。


用醋酸纤维膜管式反渗透装置浓缩苹果汁的工?#23637;?#31243;可以得到高质量25。Brix的浓缩苹果汁,其维生素C、?#34987;?#37240;及香气成分的损失均比真空蒸馏浓缩要少得多。


用NTR膜的高脱除率和低脱除率的二种卷式反渗透组件组成的多级反渗透流程可以制取40。~45。Brix苹果浓缩。我们研究了?#38050;?#22269;产超滤膜在苹果汁澄清中作用,对国产的聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚砜-磺化聚砜?#19981;?#33180;(PS-SPS)及聚丙烯腈(PAN)四种膜进行比较,发现四种超滤膜所得的苹果澄清汁均呈现清澈’透明#色泽均?#21462;?#26080;沉淀、有明显的苹果香味,但经比较发现膜对蛋白质截留能力更强,PS膜和PS-SPS?#19981;?#33180;具有较高的抗污染能力。因此PS膜及PS-SPS膜适用于苹果汁澄清。


在对超滤苹果汁贮存期间澄清度和色泽变化的研究表明:超滤苹果汁随着贮存时间的增加,澄清度和色泽变化不大,质量变化平稳。

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