食品分离技术与应用

1、.新型食品分离技术与应用摘要：食品分离技术是指各种分离技术（包括物理、化学等）在食品科学与食品工程中的应用。本文简单的从分离原理、特点及其在食品加工中的应用来介绍几种新型的食品分离技术，如膜分离技术、超临界萃取技术、微波萃取技术、泡沫吸附分离技术和分子蒸馏技术等。Abstract：Separation technology refers to a variety of food separation techniques (including physics, chemistry, etc.) used in food science and food engineering. This pa

2、per briefly from the separation principle, characteristics and applications in food processing to introduce several new food separation techniques, such as membrane separation technology, supercritical fluid extraction, microwave extraction, adsorption and separation technology bubble and molecular

3、distillation technology.随着社会不断地高速发展，食品加工工业对分离技术的要求越来越高，新型的分离技术已经不断的替代传统的分离技术，并在其中得到应用和提高1。所有的分离技术，都可以分为机械分离和传质分离两大类。机械分离处理的是一相或者两相以上的混合物，目的是简单地将各相加以分离，过程中间不涉及传质过程。例如过滤、沉降、离心分离等。而新型的分离技术一般都为传质分离，如膜分离技术、超临界萃取等。1.膜分离技术膜分离技术是20世纪末兴起的一种新型分离技术，在21世纪发展的更迅速。膜分离技术是以选择透过性膜作为分离介质，通过在膜两侧施加某种推动力( 如压力差、蒸气分压差、浓度差、

4、电位差等)，使得原料侧组分有选择性地透过膜，从而达到分离、提纯和浓缩的目的2。目前食品加工中常用的膜分离技术有反渗透、超滤、微滤及电渗析等。反渗透是利用反渗透膜选择性地透过溶剂的性质, 对溶液施加压力, 克服溶剂的渗透性,使溶剂透过膜而从溶质中分离出来的过程3-5。该技术可用于海水淡化、果蔬汁浓缩、茶叶抽提液的浓缩。超滤和微滤都是在静压差的推动力作用下进行的液相分离过程, 从原理上说没有本质的差别, 同为筛孔分离过程。虽然膜分离技术的机理、操作方式各异，但它们具有相同的优点： 过程一般较简单，费用较低，效率较高，通常没有相变，可在常温下操作，既节省能耗，又适用于热敏物质的处理，在食品加工、医药

5、和生化技术领域有其独特的适用性。近年来，膜分离已逐渐成为化学工业、食品加工、废水处理、医药技术等方面的重要分离技术6。2.超临界萃取分离技术超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术。其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的7。超临界流体萃取具有极强的选择性,特别是对溶解度相近的两种成分的分离极为有利,而且还保持了气体所具有的传递性；萃取过程可在低温下进行, 这对分离热敏性物料极为有利；萃取过程中传质阻力小,这对多孔疏散

6、的固态物质和细胞材料中的化合物的萃取特别重要；超临界流体萃取能耗低，集萃取、蒸馏、分离于一体，工艺简单，操作方便；有利于高效分离的实现；具有低的化学活泼性和毒性；超临界流体萃取能与多种分析技术，包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用，省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。避免样品的损失、降解或污染，因而可以实现自动化8-9。但由于萃取过程要求在高压下进行,故萃取设备投资较高,且能耗较大。超临界流体萃取技术最适用于分离附加值高,难以用传统方法分离的生物化合物在食品加工方面, 超临界萃取技术已被广泛用于脱咖啡因,萃取香精油和风味物质,加工啤酒花；还用于从各种动植物油中萃取脂肪酸；从奶油和鸡蛋中去除

7、胆固醇,从天然产物中提取药用有效成分, 以及食用天然色素的萃取等。3.微波萃取技术从宏观上看,微波萃取的本质实际上是微波对萃取溶剂和物料的加热作用。从微观角度看, 在微波所产生的电磁场的作用下,物料中待萃取组分的分子如水分子高速旋转而成为激发态, 这种不稳定的高能量激发态或者使水分子汽化,加强萃取组分的驱动力；或者水分子本身释放能量回到基态,所释放的能量传递给其它分子,加速其热运动,缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间10。食品物料中的蛋白质、脂肪、碳水化合物及其香味成分都具有与水分子类似的作用机理。但不同物质对微波具有不同的吸收能力。利用物质的这种特性, 我们可以通过改善微波

8、辐射频率和功率来达到提高萃取速率和选择性萃取某种组分的目。4.泡沫吸附作用泡沫吸附分离技术是基于表面活性物质能自由地被界面聚集的性质使混合物分离的技术。它根据表面吸附的原理,借鼓泡使溶液内的表面活性物质聚集在气液界面上,当上浮至溶液上方时,形成泡沫层,将此泡沫层与液相主体分开就可达到浓缩表面活性物质和净化液相主体的目的11-13。泡沫吸附分离的两个基本条件是很大的气液接触表面和待提取物质具有表面活性。基于这两个基本条件,泡沫吸附分离的基本步骤为:加表面活性剂(若提取物没有表面活性)； 往溶液中吹气泡或搅拌,或用其它方法形成气泡与溶液的混合物,使被提物浓集在气泡表面上；分离出泡沫,并用化学、热或

9、机械方法破坏泡沫,将被提取物分离出来。泡沫吸附分离技术目前常用的有3种工艺,即提馏工艺、提浓工艺及提馏提浓联合操作工艺14-16。该技术常用于废水处理,可除去废水中的金属离子,阴离子和有机物；从海水中提取锌、铜、银、铀等痕量组分；在医药和生物工程上可用于分离蛋白质。5.分子蒸馏技术分子蒸馏技术是指在高真空的条件下，液体分子受热从液面逸出，利用不同分子平均自由程差导致其表面蒸发速率不同而达到分离的方法17。其特点是可以在远低于沸点的温度下进行操作；分离程度更高，能分离常规蒸馏不易分离的物质；适合不同组分分子平均自由程相差较大的混合物分离；适用于对热敏感、产物附加值高的粘性物料18-20。食品分离

10、技术越来越广泛的被使用，它分离程度高、作用效果强。我们国家对这些新型的食品分离技术刚刚步入，需要进一步研究才能赶上国际先进水平。参考文献1陈执中,章月华.中国药学杂志,2007,29 (1):12.2Stable E.etal. Plants Med,1978,34:192.3Stahi E. Rev. Latinoam Quim,1980,11:1.4Stahi E.etal. DE,2009,103(2):21 23.5Stah E.etal. Arch Pharm( Weinhelm),1998:31 33.6华河林,吴光夏,刘锴,等.电渗析技术的新进展J,环境污染治理技术与设备,201

11、01(2):4447.7黄维菊,褚良银,陈文梅,等.微滤膜分离过程强化研究新进展J.有色金属,2005,5(6):131-135.8吴爱东,王爱春,张树明,等.分子蒸馏技术的原理和应用J.山东食品发酵,2004,4: 4749.9卢国藩,张彦东,李军.分子蒸馏及其在香精香料工业中的应用J.香料香精化妆品,2003,(2): 3032.10Sibylle Schmidt and Ralf G. Berger.Aroma Compounds in Fermented Sausages of Different Origins J.Lebensm.-Wiss. u.- Technol,31(1998

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