食品分离重组技术ppt展示

1、2016 食品分离重组技术 食品分离重组 膜分离 泡膜分离 超临界萃取 电泳分离 微波萃取 超声萃取 膜分离 膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的 混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术， 半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔 径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、 纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采 用错流过滤方式。 膜分离原理 膜分离技术是利用天然或人工制备的具有选透过性的膜， 以外界能量或者化学单位差为推动力对双组份的溶质和溶 剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。 在膜分离过程中，由于膜具有选择透过性当膜两侧存在某 种推动力（压力差、浓度差、电位差等

2、），原料侧以选择 透过性以达到分离提纯目的。膜传递过程十分复杂，使用 的膜不同，推动力也不同，其传递机理也不同。 膜分离原理 膜分离技术分类 膜种类膜功能分离驱动力透过物质截留物质 微滤多孔、去除微粒压力差水、溶剂、溶解物悬浮物、细菌类、 微粒子 超滤去除胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌 、病毒、乳胶、微粒子 反渗透 / 纳滤 去除盐类及低分子物压力差水、溶剂无机盐、糖类、氨基酸 、BOD、COD等 透析去除盐类及低分子物浓度差离子、低分子物、酸 、碱 无机盐、尿素、尿酸、 糖类、氨基酸 电渗析去除离子电位差离子无机、有机离子 渗透气体去除溶液中低分子及溶 剂间分离

3、 压力差 浓度差 蒸汽液体、无机盐、 乙醇溶液 气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过气体 微滤 微滤也是利用微滤膜的筛分机理，在压力驱动下，截 留直径在0.11m之间的颗粒，如悬浮物、细菌、部分 病毒及大尺寸胶体，多用于给水预处理系统。 渗透液渗透液 (滤出液，下游滤出液，下游) 原料液原料液 (进料液，上游进料液，上游) 超滤 超滤是利用超滤膜的微孔筛分机理，在压力驱动下， 将直径为0.002-0.1m之间的颗粒和杂质截留，去除胶 体、蛋白质、微生物和大分子有机物。应用于锅炉给水 处理、工业废污水处理、饮用水的生产及高纯水制备等。 在给水处理中常作为反渗透、离子交换的预处理。

4、 反渗透 反渗透是在高于溶液渗透压的压力作用下，只有溶液中的 水透过膜，而所有溶液中的大分子、小分子有机物及无机盐全 被截留。理想的反渗透膜应被认为是无孔的，它分离的原理是 溶解扩散（或毛细孔流学说）。膜孔径为0.11nm，采用压力 为110MPa。主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、 饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制 备饮用水等。 泡沫分离 泡沫分离（Foam Separation）是以气泡作分离介质来浓集表面 活性物质的一种新型分离技术，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为 载体，对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离。 可被分离的物质： 本身具有表面活

5、性的物质，例如蛋白质、酶 本身为非表面活性剂,但它们具备和某一类型的表面活 性物质络合或螯合的能力,例如工业污水中的金属离子。 泡沫分离的分类 需要鼓泡，但不 一定形成泡沫层 泡沫分离 泡沫分离是根据表面吸附原理，借 助鼓泡使溶液中的表面活性物质聚集 在气-液界面，随气泡上浮至溶液主体 上方，形成泡沫层，将泡沫和液相主 体分开，从而达到浓缩表面活性物质 （在泡沫层），净化液相主体的目的。 泡沫分离应用 分离细胞 泡沫分离法可以从待分离基质中分离出全细胞。 用月桂酸、硬脂酰胺或辛胺作为表而活性剂，对初始 细胞浓度为7.2108 cfucm3的大肠杆菌进行细胞分 离，结果lmin内能除去90的细胞

6、，用10min的时间 能除去99的细胞。此外，泡沫分离还可用于酵母细 胞、小球藻、衣藻等的分离。 泡沫分离应用 分离固体粒子 由于分离的对象是含有固体粒子的悬浮液，可以 加入合适的表面活性剂，捕收固体颗粒，使它们获得 疏水性。然后再加入适当起泡剂，利用空气鼓泡，根 据矿石粒子和脉石粒子性质的差异，使脉石下沉，矿 石随气泡上浮，从而达到分离目的。这种技术较为成 熟，已经广泛应用于工业生产中。 泡沫分离应用 矿物浮选 大多数天然矿物的表面是亲水的，易为水所润湿。因而，必须加入表 面活性剂作为捕收剂和起泡剂。有时还加入表面活性剂作为调节剂，对捕 收剂起促进或抑制作用，以达到对混合矿物作选择性浮选的目

7、的。表面活 性剂可以选择性地改变矿物的疏水性，从而使浮选几乎可用于所有的矿石， 同时它又有利于矿浆形成泡沫，以作为浮选的分离手段。泡沫浮选至今仍 是大多数矿物的分选和煤净化的一种最有效的技术。 浮选前处理：矿石 矿浆 泡沫和矿浆 粉碎 加水加浮选剂搅拌 通入空气 超临界流体萃取（SEF） 超临界流体萃取（SFE，简称 超临界萃取）是一种将超临界 流体作为萃取剂，把一种成分 （萃取物）从混合物（基质） 中分离出来的技术。二氧化碳 （CO2）是最常用的超临界流 体。 超临界流体萃取原理 超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术，在较低温度下， 不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当压力增高时

8、，液体 的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc） 和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力，物质不会成为液体 或气体，这一点就是临界点。在临界点以上的范围内，物质状态处 于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。 超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和 溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。 超临界流体萃取的应用 在食品方面的应用 传统的食用油提取方法是乙烷萃取法，但此法生产的食 用油所含溶剂的量难以满足食品管理法的规定，美国采用超 临界二氧化碳萃取法（SCFE）提取豆油获得成功，产品质量 大幅度提高，且无污染问题

9、。目前，已经可以用超临界二氧 化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、棕榈、可可豆中 提取油脂，且提出的油脂中含中性脂质，磷含量低，着色度 低，无臭味。这种方法比传统的压榨法的回收率高，而且不 存在溶剂法的溶剂分离问题。 超临界流体萃取的应用 在医药保健品方面的应用 在抗生素药品生产中，传统方法常使用丙酮、甲醇等有机溶剂， 但要将溶剂完全除去，又不使药物变质非常困难，若采用SCFE法则完 全可以符合要求。 另外，用SCFE法从银杏叶中提取的银杏黄酮，从鱼的内脏，骨头 等提取的多烯不饱和脂肪酸（DHA，EPA），从沙棘籽提取的沙棘油， 从蛋黄中提取的卵磷脂等对心脑血管疾病具有独特的疗效。日本学者

10、宫地洋等从药用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、红花、月见草 中提取了有效成分。 超临界流体萃取的应用 在化工方面的应用 用SCFE法萃取香料不仅可以有效地提取芳香组分，而且还可以提 高产品纯度，能保持其天然香味，如从桂花、茉莉花、菊花、梅花、 米兰花、玫瑰花中提取花香精，从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，从 芹菜籽、生姜、莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油， 不仅可以用作调味香料，而且一些精油还具有较高的药用价值。啤酒 花是啤酒酿造中不可缺少的添加物，具有独特的香气、清爽度和苦味。 传统方法生产的啤酒花浸膏不含或仅含少量的香精油，破坏了啤酒的 风味，而且残存的有机溶剂对人体有害。 电

11、泳分离技术 电泳（electrophoresis, EP）： 带电颗粒在电场作用下，向着与 其电性相反的电极移动。利用带 电粒子在电场中移动速度不同而 达到分离的技术称为电泳分离技 术。 电泳分离原理 生物大分子如蛋白质，核酸，多糖等大多都有 阳离子和阴离子基团，称为两性离子。常以颗粒分 散在溶液中，它们的静电荷取决于介质的H+浓度或 与其他大分子的相互作用。在电场中，带电颗粒向 阴极或阳极迁移，迁移的方向取决于它们带电的符 号，这种迁移现象即所谓电泳。 电泳分离的应用 聚丙烯酰胺凝胶电泳可用做蛋白质纯度的鉴定 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳可测定蛋白质分子量 聚丙烯酰胺凝胶电泳可用于蛋白质定量 琼

12、脂或琼脂糖凝胶免疫电泳可用于检查蛋白质制剂的纯 度分析蛋白质混合物的组分研究抗血清制剂中是否具 有抗某种已知抗原的抗体检验两种抗原是否相同 微波萃取 微波萃取是利用电磁场的作用使固体或半固体物质 中的某些有机物成分与基体有效的分离，并能保持分析对 象的原本化合物状态的一种分离方法。微波是指频率在 300兆赫至300千兆赫的电磁波。 微波萃取的原理 微波加热过程中，目标组分的分子在高频 电磁波的作用下，以每秒数十亿次的高速振动 产生热能，使分子本身获得巨大的能量而得以 挣脱周围环境的束缚。当环境存在一定的浓度 差时，即可在非常短的时间内实现分子自内向 外的迁移，在短时间内达到提取目的。常用的 微

13、波频率为2450M HZ。 微波萃取的原理 微波萃取的应用 在天然中的应用：如从植物中提取茜素 在环境分析中的应用：如对土壤，沉积物和水 中各种污染物的萃取 在化学分析中的应用：在石油化工中，微波萃 取用于对聚合物及其添加物进行过程监控和质 量控制 超声萃取 超声波萃取利用超声波辐射压强产生的强烈 空化应效应、机械振动、扰动效应、高的加速度、 乳化、扩散、击碎和搅拌作用等多级效应，增大 物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从 而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行。 超声萃取的原理 超声萃取的强化作用最 主要的原因是空化效应 即存在于液体的微小气 泡,在超声场的作用下被 激活,表现为泡核的形成、 振荡、生长、收缩乃至 崩溃等一系列动力学过 程,及其引发的物理和化 学效应。 超声萃取的应用 超声波提取技术可以从米糠、麦麸、大豆、玉米胚芽等中提取高附加 值成分，利用超声处理使豆