食品分離技術樣本

資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。食品分離技術的現(xiàn)狀及研究進展1分離操作在食品工業(yè)中的作用隨著食品工業(yè)的發(fā)展,化工單元操作不斷向食品工業(yè)滲透并在食品加工領域內(nèi)實踐和提高,形成了適應食品加工特殊要求的新的單元操作。由于食品加工所用的動植物性原料幾乎都為固態(tài)和液態(tài),為了使固體和液體原料成為多種美味可口、營養(yǎng)豐富的食品,首先必須提取其精華,揚棄其糟粕,分離出不同成分并組合成不同種類的制品。同時為了做到有益無毒,風味別致,又必須重復提純和精制。因此分離操作已在食品工業(yè)中占有相當重要的地位,研究分離技術在食品加工中的應用,對食品加工的科學化具有重要意義[1]。食品分離技術在食品工業(yè)中具有相當重要的地位。其重要性表為以下幾個方面:(1)食品分離技術是食品工業(yè)的基礎[2]。絕大多數(shù)食品工業(yè)都分離不開食品分離技術,其中不少行業(yè)都是以分離工程為主要生產(chǎn)工序的。例如植物油的提取,淀粉的分離,糖制品的分離以及精練提純等等。(2)食品分離技術能提高食品原料的綜合利用程度。在食品加工工程中運用分離技術能夠有效的利用食品原料中的各種成分,提高原料的綜合利用程度,就提高了食品原料的利用價值。例如采用有效的分離方法能夠從茶葉下腳料中分離出茶多酚、茶堿等,從柑橙中分離甘橙油、果膠等,使原料利用率大為增值。制糖行業(yè)中色譜分離技術的應用使得產(chǎn)糖率大大提高。(3)食品分離技術能保持和改進食品的營養(yǎng)和風味。采用現(xiàn)代分離技術能夠?qū)⒁恍┬柙诟邷叵峦瓿傻墓に嚫臑樵诔叵逻M行,這樣就能夠大大地改進食品的色、香、味及營養(yǎng)。如用膜分離技術代替常規(guī)的蒸發(fā)濃縮和真空濃縮咖啡、果汁、茶汁等[3-4]。(4)食品分離技術使產(chǎn)品符合食品衛(wèi)生要求。食品分離技術包括提取原料中的有益組分和去除其中的有害成分。如花生、玉米等油制品易受黃曲霉污染而產(chǎn)生黃曲霉素,因此在加工過程中必須用適當?shù)姆椒▽⑵淙コ?5)現(xiàn)代食品分離技術能改變食品行業(yè)的生產(chǎn)面貌。現(xiàn)代分離技術在食品工業(yè)中的應用,往往能夠使行業(yè)的生產(chǎn)面貌大為改觀。例如過去利用太陽能將海水濃縮后結(jié)晶制食鹽,如今利用食品分離技術制食鹽,使得整個行業(yè)生產(chǎn)面貌大大改觀。2食品工業(yè)中的分離操作方法分離技術在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用,而且與我們的日常生活息息相關,同時分離機技術也在不斷促進其它學科的發(fā)展[5]。由于采用了有效的分離技術,能夠分離和提純較純的物質(zhì),大大的推進了化學學科的發(fā)展。又由于各種層析技術、超離心技術和電泳技術的發(fā)展和應用,使生物化學等生命科學得到了迅猛的發(fā)展。分離操作包括機械分離和傳質(zhì)分離兩大類,機械分離是指被分離的混合物由多于一相的物料所組成,分離設備只是簡單地將混合物進行相分離,它屬于非均相物系的分離,如沉降,過濾等。另一種分離操作是指依靠組分的擴散和傳質(zhì)來完成的分離過程,故又稱擴散分離或傳質(zhì)分離[6]。如蒸餾,吸收,萃取或膜分離等,適用于多組分均相混合物的分離以及非均相混合物的分離[7]。3傳統(tǒng)的機械分離技術在食品工業(yè)中,經(jīng)常會遇到需要將懸浮液或乳濁液中的兩相加以分離。即全部或部分地將這種非均相系的分散介質(zhì)和分散質(zhì)相分開。如奶油的制取,葡萄糖品體食品的獲得,以及澄清果蔬汁的制取都是兩相分離結(jié)果。3.1過濾過濾過程是指分散介質(zhì)相對于分散質(zhì)的遷移過程。過濾操作的基本原理是利用一種能將懸浮固體微粒截留而使液體自由經(jīng)過的多孔介質(zhì),達到懸浮液中固體與液體分離的目的。此多孔介質(zhì)稱為過濾介質(zhì)。因此過濾只適用于懸浮液。過濾設備在食品工業(yè)上的應用非常廣泛:(1)作為一般固一液系的分離手段:如蔗掂榨汁中會有許多固形雜質(zhì),除用澄清法外還須過濾精制。在食用油的浸取與精煉上,用板框壓濾機,箱式壓濾機和加壓葉濾機等設備可除去種子碎片和組織細胞,還可用于油類脫色后濾去漂白土等[8];(2)作為澄清設備:如對啤酒,葡萄酒,果汁,搪漿等用陶質(zhì)管濾機進行過濾澄清。如制品含有極細固體微粒或呈膠泥狀,則過濾時一般以預授形式應用助濾劑或?qū)⒅鸀V劑加人漿液中混合后再送人過濾機進行過濾;(3)用過濾法除去微生物:管濾機常見于葡萄酒、啤酒和果汁的過濾以降低微生物的數(shù)目。3.2沉降沉降過程是分散質(zhì)相對于分散介質(zhì)的相對遷移過程。在重力場中:使混合物中密度不同的兩相獲得分離的操作,稱重力沉降。根據(jù)分散質(zhì)集態(tài)的不同,可分為懸浮液沉降和乳濁液沉降。實現(xiàn)重力沉降分離的設備稱為沉降器,按操作方式可分為間歇式,半連續(xù)式和連續(xù)式,無論是何種方式的沉降器,其生產(chǎn)能力Q都取決于沉降面積和沉降速度的乘積,而與沉降器的高度無關。故現(xiàn)代化的沉降器的結(jié)構特點都是截面大,高度低[9]。沉降在食品工業(yè)中的應用主要有三個方面:(1)以澄清為目的。如果汁、酒類等制品的澄清處理以除去懸浮液中的混濁雜質(zhì)。(2)以增稠為目的。如淀粉制造,首先利用沉降達到懸浮液的沉淀增濃。(3)以分級或分離為目的利用同一物質(zhì)的粒徑或不同物質(zhì)粒子的密度不同而使它們得到分離故沉降也是食品加工的常見手段。4新型的分離技術科學技術的不斷發(fā)展導致了對分離技術的要求越來越高,分離的難度也越來越大[10]。特別是隨著各種天然資源的不斷開采使用,含有用物質(zhì)的資源逐步減少,迫使人們從含量較少的資源中去分離、提取有用物質(zhì)。所有這些,促進了分離技術的不斷發(fā)展,舊的分離方法不斷改進完善,新的分離方法不斷發(fā)現(xiàn),如近幾十年來發(fā)展起來的一些新型傳質(zhì)分離技術,如膜分離技術,超臨界萃取技術及泡沫吸附分離技術等已引起了食品工業(yè)界的重視并已嶄露頭角[11]。4.1膜分離技術反滲透、超濾、微濾、電滲析這四大過程在技術上已經(jīng)相當成熟,已有大規(guī)模的工業(yè)應用,形成了相當規(guī)模的產(chǎn)業(yè),有許多商品化的產(chǎn)品可供不同用途使用[12]。(1)反滲透是利用反滲透膜(一般為均質(zhì)膜或表面致密的復合膜)選擇地透過溶劑的性質(zhì),對溶液施加壓力,克服溶劑的滲透壓,使溶劑經(jīng)過膜而從溶質(zhì)中分離出來的過程,這種技術可用于海水淡化、果蔬汁的濃縮、茶葉抽提液的濃縮等[13]。(2)超濾應用孔徑為10一ZOOA的超濾膜來過濾含有大分子或微細粒子的溶液,使之從溶液中分離的過程。與反滲透不同的是小分子溶質(zhì)與溶劑一起經(jīng)過超濾膜[14]。這種分離過程可用于果蔬汁的濃縮和澄清、天然色素和食品添加劑的分離和濃縮、奶的分離和濃縮、酒和醋的澄清與提純等。(3)微濾以孔徑小于10四的多孔膜過濾含有微粒的溶液將微粒從溶液中除去?？捎糜谑程堑木啤⒊吻?、過濾及啤酒的冷過濾除菌等。(4)實質(zhì)上,電滲析能夠說是一種除鹽技術,因為各種不同的水(包括天然水、自來水、工業(yè)廢水)中都有一定量的鹽分,而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別向相反方向的電極移動[15]。如果在一個電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個,由于離子交換膜具有選擇透過性,即陽離子交換膜只允許陽離子自由經(jīng)過,陰離子交換膜只允許陰離子以經(jīng)過,這樣在兩個膜的中間隔室中,鹽的濃度就會因為離子的定向遷移而降低,而靠近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室,最后在中間的淡化室內(nèi)達到脫鹽的目的。膜分離共同的優(yōu)點是:①節(jié)約能源;②在常溫下進行,特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理,能夠防止食品品質(zhì)的惡化和營養(yǎng)成分及香味物質(zhì)的損失;③食品的色澤變化小,能保持食品的自然狀態(tài);④設備體積小且構造簡單,費用較低,效率較高;⑤適用范圍廣,有機物和無機物都可濃縮,可用于分離、濃縮、純化、澄清等工藝。膜分離的缺點是:①產(chǎn)品被濃縮的程度有限;②有時其適用范圍受到限制,因加工溫度、食品成分、pH、膜的耐藥性、膜的耐溶劑性等的不同,有時不能使用分離膜;③規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢較低,一般需與其它工藝相結(jié)合[16]。由于膜分離過程不需要加熱,可防止熱敏物質(zhì)失活、雜茵污染,無相變,集分離、濃縮、提純、殺菌為一體,分離效果高,操作簡單、費用低,特別適合食品工業(yè)的應用[17]。4.2超臨界萃取技術超臨界萃取是利用超臨界流體這種在臨界點附近具有特殊性能的物質(zhì)作為溶劑進行萃取的一種分離方法。超臨界流體是指超過臨界溫度與臨界壓力的氣體[18]。如果某種氣體處于臨界溫度以上,無論壓力多高,也不能液化,依然是氣體,這時稱此氣體是超臨界流體。超臨界流體具有這樣的物理性質(zhì):其密度與液體較接近,粘度和自擴散能力卻接近于氣體。因此超臨界流體對液體、固體物質(zhì)的溶解度與液體溶劑相接近,且在臨界點附近,壓力和溫度的微小變化會引起其溶解能力的極大變化[19]。利用超臨界流體的這些特性,經(jīng)過改變溫度或壓力可在近臨界點附近實現(xiàn)萃取劑與待分離物質(zhì)的分離。(1)由于在臨界點附近,流體溫度或壓力的微小變化會引起溶解能力的極大變化,這種極強的選擇性對分離溶解度相接近的兩種成分非常有利,且萃取后溶劑與溶質(zhì)的分離很容易。(2)由于超臨界流體具有與液體相接近的溶解能力,同時它又保持了氣體所具有的傳遞性,這種具有液體與氣體雙重性能的流體能使傳質(zhì)很快地達到平衡,有利于高效分離的實現(xiàn)。(3)超臨界流體如CO2(Tc=31.1℃,Pc=7.38Mp)適合于食品工業(yè)中一些熱敏性物質(zhì)的萃取。當然,超臨界萃取的缺點是設備和操作都要求在高壓下進行,設備投資費用高。在食品工業(yè)方面,利用超臨界萃取技術可從咖啡豆和茶葉中脫除咖啡因,還可用于提取啤酒花中的有用成分及從煙草中脫除尼古丁等。超臨界流體萃取技術作為一種新的分離技術,正越來越受到人們的重視,將在各個領域中得到廣泛的應用[20]。4.3泡沫吸附分離技術泡沫分離是根據(jù)表面吸附的原理,借助鼓泡使溶液中的表面活性物質(zhì)聚集在氣-液界面,隨氣泡上浮至溶液主體上方,形成泡沫層,將泡沫和液相主體分開,從而達到濃縮表面活性物質(zhì)(在泡沫層),凈化液相主體的目的。從液相主體中濃縮分離的既能夠是表面活性物質(zhì),也能夠是能與表面活性物質(zhì)相互親和的任何溶質(zhì),比如金屬陽離子、蛋白質(zhì)、酶、染料等等。另外,一些固體粒子(沉淀微?；虻V石小顆粒),也能夠被表面活性物質(zhì)吸附,從溶液中分離出來。泡沫吸附分離技術是近幾十年發(fā)展比較快的的新興分離技術,一般把凡是利用氣體在溶液中鼓泡,以達到分離或濃縮的這類方法,總稱為泡沫分離技術[21]。泡沫分離必須具備兩個基本條件,首先,所需分離的溶質(zhì)應該是表面活性物質(zhì),或者是能夠和某些活性物質(zhì)相絡合的物質(zhì),它們都能夠吸附在氣-液界面上;其次,富集質(zhì)在分離過程中借助氣泡與液相主體分離,并在塔頂富集。因此,它的傳質(zhì)過程在鼓泡區(qū)中是在液相主體和氣泡表面之間進行,在泡沫區(qū)中是在氣泡表面和間隙液之間進行。因此,表面化學和泡沫本身的結(jié)構和特征是泡沫分離的基礎[22]。隨著人們對環(huán)境污染的日益重視,要求治理污染的呼聲越來越高,政府對企業(yè)污染的控制也越來越嚴格,泡沫分離技術作為一種新興的分離技術,越來越受到人們廣泛的關注,它的優(yōu)點就在于適合低濃度的分離回收,能在很低濃度下十分有效地除去表面活性物質(zhì);設備簡單,投資少、能耗小,而且操作方便。5分離技術的展望當前,各種新型分離技術比傳統(tǒng)分離法已有了突破性進展,這對于進一步提純功能性食品成分,開發(fā)功能性產(chǎn)品,更大限度地發(fā)揮銀杏資源優(yōu)勢具有推動作用。隨著高精度、高靈敏度分析技術的應用,天然產(chǎn)物活性成分的提取純化和結(jié)構鑒定特別是在產(chǎn)品的應用領域顯示了更為廣闊的前景,同時這也促進了植物有效物質(zhì)的結(jié)構、藥理、藥效等方面的深入研究。銀杏葉加工集成優(yōu)化工藝的探究,微量天然產(chǎn)物成分的高效快速高純分離和鑒定的集成系統(tǒng)技術的建立,都將提高銀杏葉及其特色藥用資源的利用率,有利于實現(xiàn)資源優(yōu)勢向技術優(yōu)勢的轉(zhuǎn)化,從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益[23]。分離操作在食品加工中占有非常重要的地位。分離技術的發(fā)展方興未艾,研究掌握各種分離技術的原理和技術,特別是一些新叮的傳質(zhì)分離技術能夠提高現(xiàn)有的分離技術冰平,是一項非常重要的工作,對食品加工的科學化具有重要的意義。參考文獻[1]高等教育學.教育部高等教育司.高等教育出版社[2]吳格明.創(chuàng)新能力培養(yǎng).中國教育學刊,.6[3]遠輝.影響課程教學效果的幾種心里因素.云南教育,:增刊[4]溫恒福.論教學方式的改變.中國教育學刊,.6[5]徐世明,張志鵬,王繼峰,等.銀杏葉活性成分的提取制備及質(zhì)量標準、測定方法的研究進展[J].藥品分析與鑒定,,3(6):33-36.[6]敏濤.水果蔬菜的保健價值與食用禁忌[M].南昌:江西科學技術出版社,1992.[7]孫偉,丁寶蓮.半加工切割蔬菜的生理和品質(zhì)保持研究[J](Ⅰ,Ⅱ).上海農(nóng)業(yè)學報,1999,32(3):72-77.[8]張維一,畢陽.果蔬采后病害與控制[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1996.[9]畢陽.果蔬貯運學[M].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學出版社,1992.[10]薛衛(wèi)東.果蔬貯藏與保鮮[M].成都:電子科技