第九章食品分离技术

第一节食品分离技术应用范围物料有效成分的提取和分离；液体物料的浓缩；固形杂质的分离；提取或脱除物料中某一组分；过滤除菌；本文档共71页；当前第1页；编辑于星期六\10点31分第二节分离技术一、过滤技术二、沉降技术三、离心分析四、膜分离技术五、浸出技术六、蒸馏和精馏七、超临界流体萃取技术八、泡沫吸附分离技术本文档共71页；当前第2页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第3页；编辑于星期六\10点31分一、过滤（一）定义指悬浮液通过多孔介质而使其中固液两相分离的过程。（二）基本原理利用一种能将悬浮固体微粒截留，而液体能自由通过的多孔介质，在一定压力差的推动下，达到分离悬浮液中固、液两相的目的。本文档共71页；当前第4页；编辑于星期六\10点31分（三）过滤设备

1、重力过滤设备2、加压过滤机

3、真空过滤机4、离心过滤机（四）应用范围1、进行固－液系分离2、澄清3、除去微生物本文档共71页；当前第5页；编辑于星期六\10点31分二、沉降（一）定义是分散质相对于分散介质的相对迁移过程。（二）基本原理由于分散物系（相）与连续相（分散介质）两物质的密度不同,或悬浮液中的粒子直径不同，从而在重力或离心力作用下产生分层而得到分离。本文档共71页；当前第6页；编辑于星期六\10点31分（三）沉降设备

1、重力沉降器；2、沉降式离心机；3、旋液分离器（四）应用范围1、澄清；2、浓缩；3、分离或分级本文档共71页；当前第7页；编辑于星期六\10点31分三、离心分离

（一）原理

料液在离心力作用下，按轻重不同分层从而得到分离。（二）离心机的分类

过滤式离心机沉降式离心机分离式离心机本文档共71页；当前第8页；编辑于星期六\10点31分（三）适用范围

物料脱水悬浮液分离、增浓或澄清乳浊液分离

本文档共71页；当前第9页；编辑于星期六\10点31分四、膜分离技术（一）定义

将含有两个以上组分的流体通过一固体膜，借该膜的选择性以及膜两侧的能量差（静压差、浓度差、电位差）,将某种成分和流体中的其他组分分离的过程。微滤超滤反渗透电渗析本文档共71页；当前第10页；编辑于星期六\10点31分（二）膜分离的类型和基本原理1．微滤（microfiltration,MF）分离范围0.02～2μm，可截留微细物质，可滤除细菌和细小的悬浮颗粒。以孔径102～104nm的多孔膜过滤溶液。2．超滤（ultrafiltration,UF）分离范围0.002～0.2μm，可滤除大分子物质和微粒，以孔径1～100

nm的膜过滤。本文档共71页；当前第11页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第12页；编辑于星期六\10点31分3．反渗透（reverseosmosis,RO）利用反渗透膜选择地透过溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压,使溶剂通过膜而从溶质中分离出来的过程。可分离分子量150或更低的化合物分子。本文档共71页；当前第13页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第14页；编辑于星期六\10点31分反渗透与超滤主要区别（1）反渗透施加的压力大，超滤小。（2）反渗透可分离大、小分子、微粒，一般水才能通过膜，超滤只分离大分子和微粒。（3）适用范围：反渗透主要用于海水淡化，果蔬汁等液体浓缩。超滤可用于果蔬汁、酒、醋澄清、汁液、奶浓缩、天然色素等分离。本文档共71页；当前第15页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第16页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第17页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第18页；编辑于星期六\10点31分4．电滲析(Electrodialysis,ED)

它通过具有选择透性和良好导电性的离子交换膜，在外加直流电场的作用下，使原水中阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜，从而达到净化作用的技术。本文档共71页；当前第19页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第20页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第21页；编辑于星期六\10点31分（三）膜材料和膜组件1．膜材料高分子膜常用二醋酸纤维素酯(CA)、聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）等。无机膜多孔陶瓷膜、中空纤维玻璃膜、表面改性多层多孔膜、碳分子筛膜等。本文档共71页；当前第22页；编辑于星期六\10点31分2、膜应具备以下性能特点耐压MF膜0.15～0.2mpa、UF膜0.3～0.7mpa、RO膜0.7～6mpa。耐温0～82℃。耐酸碱耐化学腐蚀高渗透流率本文档共71页；当前第23页；编辑于星期六\10点31分3．膜组件（1）分离设备主要由膜组件和对流体提供压力的泵组成，如电滲析，需直流电。（2）对MF、UF、RO而言，常用以下组件板框式组件管式膜组件卷式膜组件中空纤维膜组件本文档共71页；当前第24页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第25页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第26页；编辑于星期六\10点31分（四）膜分离技术特点及在食品工业中的应用实例1．特点在常温下进行不发生相变化能耗低在密闭容器中进行不用添加化学试剂、添加剂选择性好使用范围广操作简便，易自动化操作本文档共71页；当前第27页；编辑于星期六\10点31分2.膜分离技术在果蔬汁加工中的应用超滤技术在苹果汁加工中的应用超滤技术用于苹果汁澄清精制的工艺流程及特点

苹果→料仓→清洗→挑选→破碎→压榨→筛滤→芳香物回收→酶解→离心澄清→硅藻土过滤→精滤→浓缩→罐装（成品）超滤本文档共71页；当前第28页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第29页；编辑于星期六\10点31分3.超滤技术在酒类生产中的应用（1）熟啤的过滤硅藻土过滤→3µm膜过滤→1µm膜过滤→清酒罐→罐装（2）生啤的过滤硅藻土过滤→3µm膜过滤→清酒罐→1µm膜过滤→0.45µm或0.22µm膜过滤→无菌罐装本文档共71页；当前第30页；编辑于星期六\10点31分

啤酒行业中气体的无菌过滤

气体→0.45µm预过滤器→0.22µm终端膜过滤器→无菌气体↑蒸汽→蒸汽过滤器本文档共71页；当前第31页；编辑于星期六\10点31分（3）白酒生产中的应用（4）葡萄酒生产中的应用（5）黄酒米酒生产中的应用（6）酒厂生产用水中的应用本文档共71页；当前第32页；编辑于星期六\10点31分7、膜技术在食用油加工和植物蛋白浓缩、提纯中的应用膜法生产大豆分离蛋白传统的“碱溶酸沉”法：水↓

豆粕→提取→蛋白浆液→离心分离→渣子→干燥↓离心分离←沉淀←蛋白提取液←酸↓蛋白乳清水←凝乳蛋白←碱↓↓净化处理解析中和↓↓废水排放蛋白液→喷雾干燥→蛋白成品→包装本文档共71页；当前第33页；编辑于星期六\10点31分膜法：

水↓

豆粕→提取→蛋白浆液→离心分离→渣子→干燥↓透过液←超滤←预处理←蛋白提取液↓↓净化浓缩液→功能处理→喷雾干燥↓↓大豆低聚糖分离大豆蛋白粉↓包装→成品本文档共71页；当前第34页；编辑于星期六\10点31分五、浸出技术（一）定义用适当的溶剂将固体原料中的可溶性组分提取出来的操作。（二）基本原理浸在溶剂中的固体原料先湿润、可溶性溶质溶解，从内部扩散到固体表面，最后溶质从固体表面通过液膜扩散达溶剂中。本文档共71页；当前第35页；编辑于星期六\10点31分（三）影响因素1．可浸出物质的含量：含量愈高，浸出速度愈大。2．原料形状、大小：固体表面积愈大，扩散速度愈大。3．浸出温度：温度愈高，扩散速度愈大。4．浸出时间：时间愈长，浸出量愈大。5．浓度差：浓度差愈大，浸出速度愈大。6．溶剂：水、乙醇、乙醚、氯仿等。本文档共71页；当前第36页；编辑于星期六\10点31分（四）浸出方式

提取液←←←←←←←←←←新溶剂1.单级间歇式2.多级接触式（逆流式）固体原料→→→→→→→→→→→渣3．连续式本文档共71页；当前第37页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第38页；编辑于星期六\10点31分六、蒸馏和精馏常用于挥发性物质的提取和有机溶剂回收。

本文档共71页；当前第39页；编辑于星期六\10点31分（一）蒸馏

根据液体各成分的沸点不同使之部分汽化，然后将蒸汽冷凝。分离出低沸点组分的产品，但纯度低。（二）精馏

把蒸馏得到的初步产品又一次部分汽化并冷凝，产品组分的含量进一步提高，反复多次的操作，可得到纯度高的产品。本文档共71页；当前第40页；编辑于星期六\10点31分分子蒸馏分离技术1.概念分子蒸馏技术是一种利用分子自由程的原理，对含有不同物质的物料在液-液状态下进行分离的技术。2.分子蒸馏技术是一种特殊的高真空蒸馏分离技术。3.分子蒸馏是在高真空下物料未达到沸点时进行的，而被蒸馏物受热时间很短，所以特别适用于高沸点、热敏性物质的分离。本文档共71页；当前第41页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第42页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第43页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第44页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第45页；编辑于星期六\10点31分（三）食品工业应用

精制鱼油、鱼肝油、脂肪酸及其衍生物、二聚酸、生育酚、单甘酯、脂肪酸酯、牛油及猪油脱胆固醇、小麦胚芽油、乳酸、双甘油酯、辣椒油树脂、植物蜡等。

本文档共71页；当前第46页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第47页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第48页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第49页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第50页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第51页；编辑于星期六\10点31分七、超临界流体萃取技术超临界流体萃取是一种新型的萃取分离技术。该技术利用流体（溶剂）在临界点附近某一区域（超临界区）内与呆分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且它对溶质溶解能力随温度和压力改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。1897年Hannay等发现超临界乙醇具有极佳的溶解能力，60年代德国Zosel利用其从羊毛油中提取羊毛脂，现代应用较广泛。本文档共71页；当前第52页；编辑于星期六\10点31分（一）定义

利用作为溶剂的流体在临界温度压力以上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，且溶解能力随温度和压力改变而在相当宽的范围内变动的特性，萃取混合物中可溶性组成的分离技术。本文档共71页；当前第53页；编辑于星期六\10点31分（二）基本原理1．超临界流体的基本性质

物质存在着气体和液体不能共存的固有状态，此态称为临界态，气体能被液化的最高温度称为临界温度（Tc），在临界温度下被液化的最低压力称为临界压力（Tc），临界温度和临界压力统称为临界点。在临界点附近，压力和温度的微小变化都会引起气体密度的很大变化。随着向超临界气体加压，气体密度增大到液态性质，这种状态的液体称为超临界流体（Supercriticalfluid,简称SCF），其性质介于气体和液体之间。超临界流体的密度为气体的数百倍，并且接近液体，而其流动性和粘度仍接近于气体，扩散系数大约为气体的百分之一，而较液体大数百倍。适用于超临界萃取的溶剂有二氧化碳、乙烷、丙烷、氢、甲苯等等。本文档共71页；当前第54页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第55页；编辑于星期六\10点31分2．CO2的超临界特性应用二氧化碳作溶剂，具有以下优点：（1）临界温度接近常温，保护热敏性天然物品，且易于操作；（2）临界压力低，易于达到；（3）化学稳定性好、无燃烧、无爆炸的危险；（4）无毒、无色、无味、不会污染制品（5）具有防止氧化，抑制细菌活性作用；（6）

易得到价廉而高纯度的气体。本文档共71页；当前第56页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第57页；编辑于星期六\10点31分3．超临界流体萃取过程（1）等压变温法（2）等温变压法（3）吸附法本文档共71页；当前第58页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第59页；编辑于星期六\10点31分等温变压流程：CO2气体经压缩后达到最大溶解能力(即超临界状态)，然后进入萃取器中与被萃取的物料接触；萃取物经减压后在分离器内溶解能力将大大下降，溶质也就分离出来了；气体再进入压缩机进行加压，重新作为下一循环的萃取剂。本文档共71页；当前第60页；编辑于星期六\10点31分萃取工艺流程图本文档共71页；当前第61页；编辑于星期六\10点31分自动控制系统流程图本文档共71页；当前第62页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第63页；编辑于星期六\10点31分本文档共71页；当前第64页；编辑于星期六\10点31分（三）特点1.超临界流体具有良好的渗透性和溶解性，可快