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超濾和反滲透技術在蘋果汁生產中的應用
來源:吳雅紅    發布時間:2015-11-27

六十年代末,膜分離技術開始運用于食品工業,在西方發達國家"膜分離技術已廣泛的應用。在國內對膜分離技術也開展了許多研究工作,特別是對超濾膜和反滲透膜的研究。鑒于超濾與反滲透在食品工業的眾多應用,本文主要介紹其在果汁生產中的應用。


1、超濾和反滲透

超濾的分離機理一般認為是篩分作用.超濾可以分離范圍在0.02~0.2um之間的不溶性物質"通常超濾薄膜可以用于過濾蛋白質、脂肪、病毒、樹脂、葡萄糖和色素物質。該過程可在低于5個大氣壓狀態下操作。


反滲透是利用反滲透膜只能選擇性透過溶劑(通常是水)的性質,對溶液施加壓力以克服溶劑的滲透壓,使溶劑通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。它是薄膜分離中復雜的技術,又被認為是脫水濃縮技術,它幾乎能阻止所有不溶解的溶質,如鹽、糖和離子,只允許溶解質或水通過。


超濾和反滲透技術在果汁生產中有許多優點,主要有:(1)操作過程是在常溫下進行,特別適用于對熱敏感物質的分離、濃縮與提純,營養成分的損失較小;(2)無相變化,能保持飲料的芳香口味,且能耗僅為蒸發濃縮和冷凍濃縮方法的1/2~1/3; (3)色素分解和褐變反應較少,飲料顏色純正,悅目;(4)不需用化學試劑和添加劑,產品不受外界污染,不會影響其成分及產品口感;(5)由于膜的推動力主要是壓力,因此分離裝置簡便、操作容易、易控制。


2、超濾和反滲透在果汁生產中的應用

自從Heatherbell等人成功運用超濾技術制得了穩定的蘋果澄清汁之后,超濾技術在果汁澄清中的研究與應用發展很快。國外已采用超濾反滲透技術在菠蘿汁、柑桔汁、葡萄汁、蕃茄汁、梨汁等果汁中澄清與濃縮,產品質量及經濟效益較好。果汁超濾澄清原理和反滲透濃縮原理見圖(1),果汁加工采用超濾和反滲透以后,可以做到節能,質量好,芳香成分大部分保留,脂溶性成分保留多。因此濃縮果汁再生產后與鮮果汁無多大差別,保存期長。由于有除菌作用"以及濾液中無酶法處理所存在的未分解果膠,所以長期積存一般不會出現二次沉淀。

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2、1蘋果汁

靠壓榨產生的蘋果汁,含有,12%的固體,其中包括糖、蘋果酸、淀粉、果膠和酚類化合物,如圖2.1(a)所示,常規蘋果汁加工中,首先要加入酶以破壞果膠,然后加硅溶膠和明膠,靜置后,上層清液加硅藻土過濾,然后加膨潤土通過板框壓濾機過濾。而采用超濾法,在果汁部分脫酸之后就用超濾法進行澄清,如圖2.1(b)所示,如果采用Abcor25.4mm單管式超濾組件,!對脫酸25%的果汁,在50℃下可獲得3m3/(d. m2)的膜透水速率。超濾得到的果汁濁度為0.4~0.6NTU,而常規的澄清過程得到濁度為1.5~3.0NTU的果汁.由于超濾后果汁中的細菌、霉菌、酵母和果膠被去除,所以超濾的果汁具有較長的貨架壽命,可長達2年.超濾的果汁得率96%~98%,甚至可達98%~99%,且超濾加工時間很短,少于2h,而常規澄清則長達36h 。因為超濾操作的簡便,所以采用超濾法澄清果汁還可節省貯藏設備和人力。

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有關研究表明:蘋果汁用壓濾澄清的價格為11.62美元/m3,而用超濾澄清的成本只有2.78美元/m3。目前DDS公司已有生產能力為10m3/H的蘋果汁超濾澄清設備。


用醋酸纖維膜管式反滲透裝置濃縮蘋果汁的工藝過程可以得到高質量25。Brix的濃縮蘋果汁,其維生素C、氨基酸及香氣成分的損失均比真空蒸餾濃縮要少得多。


用NTR膜的高脫除率和低脫除率的二種卷式反滲透組件組成的多級反滲透流程可以制取40。~45。Brix蘋果濃縮。我們研究了幾種國產超濾膜在蘋果汁澄清中作用,對國產的聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚砜-磺化聚砜共混膜(PS-SPS)及聚丙烯腈(PAN)四種膜進行比較,發現四種超濾膜所得的蘋果澄清汁均呈現清澈’透明#色澤均勻、無沉淀、有明顯的蘋果香味,但經比較發現膜對蛋白質截留能力更強,PS膜和PS-SPS共混膜具有較高的抗污染能力。因此PS膜及PS-SPS膜適用于蘋果汁澄清。


在對超濾蘋果汁貯存期間澄清度和色澤變化的研究表明:超濾蘋果汁隨著貯存時間的增加,澄清度和色澤變化不大,質量變化平穩。

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