1、第四章第四章 食品分別技術食品分別技術食品分別技術運用范圍食品分別技術運用范圍物料有效成分的提取和分別；物料有效成分的提取和分別；液體物料的濃縮；液體物料的濃縮；固形雜質(zhì)的分別；固形雜質(zhì)的分別；提取或脫除物料中某一組分；提取或脫除物料中某一組分；過濾除菌；過濾除菌；分別技術分別技術一、過濾技術一、過濾技術二、沉降技術二、沉降技術三、離心分析三、離心分析四、膜分別技術四、膜分別技術五、浸出技術五、浸出技術六、蒸餾和精餾六、蒸餾和精餾七、超臨界流體萃取技術七、超臨界流體萃取技術八、泡沫吸附分別技術八、泡沫吸附分別技術一、過濾一、過濾一定義一定義 指懸浮液經(jīng)過多孔介質(zhì)而使其中指懸浮液經(jīng)過多孔介質(zhì)而使

2、其中固液兩相分別的過程。固液兩相分別的過程。二根本原理二根本原理 利用一種能將懸浮固體微粒截留，利用一種能將懸浮固體微粒截留，而液體能自在經(jīng)過的多孔介質(zhì)，在一而液體能自在經(jīng)過的多孔介質(zhì)，在一定壓力差的推進下，到達分別懸浮液定壓力差的推進下，到達分別懸浮液中固、液兩相的目的。中固、液兩相的目的。三過濾設備三過濾設備1、重力過濾設備、重力過濾設備2、加壓過濾機、加壓過濾機3、真空過濾機、真空過濾機 4、離心過濾機、離心過濾機四運用范圍四運用范圍1、進展固液系分別、進展固液系分別2、廓清、廓清3、除去微生物、除去微生物二、沉降二、沉降一定義一定義 是分散質(zhì)相對于分散介質(zhì)的相對是分散質(zhì)相對于分散介質(zhì)的

3、相對遷移過程。遷移過程。二根本原理二根本原理 由于分散物系相與延續(xù)相由于分散物系相與延續(xù)相分散介質(zhì)兩物質(zhì)的密度不同分散介質(zhì)兩物質(zhì)的密度不同,或懸或懸浮液中的粒子直徑不同，從而在重力浮液中的粒子直徑不同，從而在重力或離心力作用下產(chǎn)生分層而得到分別。或離心力作用下產(chǎn)生分層而得到分別。三沉降設備三沉降設備 1、重力沉降器；、重力沉降器；2、沉降式離心機；、沉降式離心機；3、旋液分別器、旋液分別器四運用范圍四運用范圍1、廓清；、廓清；2、濃縮；、濃縮；3、分別或分、分別或分級級三、離心分別三、離心分別 一原理一原理 料液在離心力作用下，按輕重不料液在離心力作用下，按輕重不同分層從而得到分別。同分層從而

4、得到分別。二離心機的分類二離心機的分類 過濾式離心機過濾式離心機 沉降式離心機沉降式離心機 分別式離心機分別式離心機三適用范圍三適用范圍 物料脫水物料脫水 懸浮液分別、增濃或廓清懸浮液分別、增濃或廓清 乳濁液分別乳濁液分別 四、膜分別技術四、膜分別技術一定義一定義 將含有兩個以上組分的流體經(jīng)過將含有兩個以上組分的流體經(jīng)過一固體膜，借該膜的選擇性以及膜兩一固體膜，借該膜的選擇性以及膜兩側的能量差靜壓差、濃度差、電位側的能量差靜壓差、濃度差、電位差差,將某種成分和流體中的其他組分將某種成分和流體中的其他組分分別的過程。分別的過程。 微濾微濾 超濾超濾 反浸透反浸透 電滲析電滲析 二膜分別的類型和根

5、本原理二膜分別的類型和根本原理1微濾微濾microfiltration, MF 分別范圍分別范圍0.022m，可截留微細物，可截留微細物質(zhì)，可濾除細菌和細小的懸浮顆粒。以孔質(zhì)，可濾除細菌和細小的懸浮顆粒。以孔徑徑102104 nm的多孔膜過濾溶液。的多孔膜過濾溶液。2超濾超濾ultrafiltration, UF 分別范圍分別范圍0.0020.2m，可濾除大分，可濾除大分子物質(zhì)和微粒，以孔徑子物質(zhì)和微粒，以孔徑1100 nm的膜過濾。的膜過濾。3反浸透反浸透reverse osmosis, RO 利用反浸透膜選擇地透過溶劑的性利用反浸透膜選擇地透過溶劑的性質(zhì)，對溶液施加壓力，抑制溶劑的浸透壓質(zhì)

6、，對溶液施加壓力，抑制溶劑的浸透壓,使溶劑經(jīng)過膜而從溶質(zhì)中分別出來的過程。使溶劑經(jīng)過膜而從溶質(zhì)中分別出來的過程。可分別分子量可分別分子量150或更低的化合物分子。或更低的化合物分子。反浸透與超濾主要區(qū)別反浸透與超濾主要區(qū)別1反浸透施加的壓力大，超濾小。反浸透施加的壓力大，超濾小。2反浸透可分別大、小分子、微粒，普通水才干經(jīng)反浸透可分別大、小分子、微粒，普通水才干經(jīng)過膜，超濾只分別大分子和微粒。過膜，超濾只分別大分子和微粒。3適用范圍：反浸透主要用于海水淡化，果蔬汁等適用范圍：反浸透主要用于海水淡化，果蔬汁等液體濃縮。超濾可用于果蔬汁、酒、醋廓清、汁液、液體濃縮。超濾可用于果蔬汁、酒、醋廓清、汁

7、液、奶濃縮、天然色素等分別。奶濃縮、天然色素等分別。4電滲析電滲析(Electrodialysis, ED) 它經(jīng)過具有選擇透性和良好導電性它經(jīng)過具有選擇透性和良好導電性的離子交換膜，在外加直流電場的作用下，的離子交換膜，在外加直流電場的作用下，使原水中陰、陽離子分別經(jīng)過陰離子交換使原水中陰、陽離子分別經(jīng)過陰離子交換膜和陽離子交換膜，從而到達凈化作用的膜和陽離子交換膜，從而到達凈化作用的技術。技術。三膜資料和膜組件三膜資料和膜組件1膜資料膜資料高分子膜高分子膜 常用二醋酸纖維素酯常用二醋酸纖維素酯(CA)、聚砜、聚砜PS、聚丙烯腈、聚丙烯腈PAN等。等。無機膜無機膜 多孔陶瓷膜、中空纖維玻璃膜

8、、外多孔陶瓷膜、中空纖維玻璃膜、外表改性多層多孔膜、碳分子篩膜等。表改性多層多孔膜、碳分子篩膜等。2、膜應具備以下性能特點、膜應具備以下性能特點耐壓耐壓 MF膜膜0.150.2mpa、UF膜膜0.30.7mpa、RO膜膜0.76mpa。耐溫耐溫 082。耐酸堿耐酸堿耐化學腐蝕耐化學腐蝕高浸透流率高浸透流率3膜組件膜組件1分別設備分別設備 主要由膜組件和對流體提供壓力的泵組成，主要由膜組件和對流體提供壓力的泵組成，如電滲析，需直流電。如電滲析，需直流電。2對對MF、UF、RO而言，常用以下組件而言，常用以下組件板框式組件板框式組件管式膜組件管式膜組件卷式膜組件卷式膜組件中空纖維膜組件中空纖維膜組

9、件四膜分別技術特點及在食品工業(yè)四膜分別技術特點及在食品工業(yè)中的運用實例中的運用實例1特點特點在常溫下進展在常溫下進展不發(fā)生相變化不發(fā)生相變化能耗低能耗低在密閉容器中進展在密閉容器中進展不用添加化學試劑、添加劑不用添加化學試劑、添加劑選擇性好選擇性好運用范圍廣運用范圍廣操作簡便，易自動化操作操作簡便，易自動化操作2. 膜分別技術在果蔬汁加工中的運用膜分別技術在果蔬汁加工中的運用超濾技術在蘋果汁加工中的運用超濾技術在蘋果汁加工中的運用超濾技術用于蘋果汁廓清精制的工藝流程及特點超濾技術用于蘋果汁廓清精制的工藝流程及特點 蘋果蘋果料倉料倉清洗清洗 挑選挑選破碎破碎 壓榨壓榨 篩濾篩濾芳香物回收芳香物回

10、收酶解酶解離心廓清離心廓清硅藻土過濾硅藻土過濾精濾精濾濃縮濃縮罐裝廢品罐裝廢品超濾超濾3. 超濾技術在酒類消費中的運用超濾技術在酒類消費中的運用1熟啤的過濾熟啤的過濾 硅藻土過濾硅藻土過濾3m膜過濾膜過濾 1m膜過濾膜過濾清清酒罐酒罐罐裝罐裝2生啤的過濾生啤的過濾 硅藻土過濾硅藻土過濾 3m膜過濾膜過濾清酒罐清酒罐 1m膜膜過濾過濾0.45m或或0.22m膜過濾膜過濾無菌罐裝無菌罐裝3白酒消費中的運用白酒消費中的運用4葡萄酒消費中的運用葡萄酒消費中的運用5黃酒米酒消費中的運用黃酒米酒消費中的運用6酒廠消費用水中的運用酒廠消費用水中的運用7、膜技術在食用油加工和植物蛋白濃縮、提、膜技術在食用油加

11、工和植物蛋白濃縮、提純中的運用純中的運用l膜法消費大豆分別蛋白l傳統(tǒng)的“堿溶酸沉法：l 水l 豆粕提取蛋白漿液離心分別渣子枯燥l l 離心分別沉淀蛋白提取液酸l l蛋白乳清水凝乳蛋白堿 l l凈化處置 解析中和l l 廢水排放 蛋白液噴霧枯燥蛋白廢品包裝l膜法：l 水l 豆粕提取蛋白漿液離心分別渣子枯燥l l 透過液超濾預處置蛋白提取液l l 凈化 濃縮液功能處置噴霧枯燥 l l 大豆低聚糖 分別大豆蛋白粉l l 包裝廢品五、浸出技術五、浸出技術一定義一定義 用適當?shù)娜軇⒐腆w原料中的可用適當?shù)娜軇⒐腆w原料中的可溶性組分提取出來的操作。溶性組分提取出來的操作。二根本原理二根本原理 浸在溶劑中

12、的固體原料先潮濕、浸在溶劑中的固體原料先潮濕、可溶性溶質(zhì)溶解，從內(nèi)部分散到固體可溶性溶質(zhì)溶解，從內(nèi)部分散到固體外表，最后溶質(zhì)從固體外表經(jīng)過液膜外表，最后溶質(zhì)從固體外表經(jīng)過液膜分散達溶劑中。分散達溶劑中。三影響要素三影響要素1可浸出物質(zhì)的含量：含量愈高，浸可浸出物質(zhì)的含量：含量愈高，浸出速度愈大。出速度愈大。2原料外形、大小：固體外表積愈大，原料外形、大小：固體外表積愈大，分散分散速度愈大。速度愈大。3浸出溫度：溫度愈高，分散速度愈浸出溫度：溫度愈高，分散速度愈大。大。4浸出時間：時間愈長，浸出量愈大。浸出時間：時間愈長，浸出量愈大。5濃度差：濃度差愈大，浸出速度愈濃度差：濃度差愈大，浸出速度愈

13、大。大。6溶劑：水、乙醇、乙醚、氯仿等。溶劑：水、乙醇、乙醚、氯仿等。六、蒸餾和精餾六、蒸餾和精餾 常用于揮發(fā)性物質(zhì)的提取和有機溶劑回收。 一蒸餾一蒸餾 根據(jù)液體各成分的沸點不同使之根據(jù)液體各成分的沸點不同使之部分汽化，然后將蒸汽冷凝。分別出部分汽化，然后將蒸汽冷凝。分別出低沸點組分的產(chǎn)品，但純度低。低沸點組分的產(chǎn)品，但純度低。二精餾二精餾 把蒸餾得到的初步產(chǎn)品又一次部把蒸餾得到的初步產(chǎn)品又一次部分汽化并冷凝，產(chǎn)品組分的含量進一分汽化并冷凝，產(chǎn)品組分的含量進一步提高，反復多次的操作，可得到純步提高，反復多次的操作，可得到純度高的產(chǎn)品。度高的產(chǎn)品。分子蒸餾分別技術分子蒸餾分別技術1. 概念概念

14、分子蒸餾技術是一種利用分子自在程的原理，對分子蒸餾技術是一種利用分子自在程的原理，對含有不同物質(zhì)的物料在液含有不同物質(zhì)的物料在液-液形狀下進展分別的技液形狀下進展分別的技術。術。2.分子蒸餾技術是一種特殊的高真空蒸餾分別技術。分子蒸餾技術是一種特殊的高真空蒸餾分別技術。3.分子蒸餾是在高真空下物料未到達沸點時進展的，分子蒸餾是在高真空下物料未到達沸點時進展的，而被蒸餾物受熱時間很短，所以特別適用于高沸而被蒸餾物受熱時間很短，所以特別適用于高沸點、熱敏性物質(zhì)的分別。點、熱敏性物質(zhì)的分別。三食品工業(yè)運用三食品工業(yè)運用 精制魚油、魚肝油、脂肪酸及其衍生精制魚油、魚肝油、脂肪酸及其衍生物、二聚酸、生育

15、酚、單甘酯、脂肪酸酯、物、二聚酸、生育酚、單甘酯、脂肪酸酯、牛油及豬油脫膽固醇、小麥胚芽油、乳酸、牛油及豬油脫膽固醇、小麥胚芽油、乳酸、雙甘油酯、辣椒油樹脂、植物蠟等。雙甘油酯、辣椒油樹脂、植物蠟等。七、超臨界流體萃取技術七、超臨界流體萃取技術 超臨界流體萃取是一種新型的萃取分別技術。超臨界流體萃取是一種新型的萃取分別技術。該技術利用流體溶劑在臨界點附近某一區(qū)域該技術利用流體溶劑在臨界點附近某一區(qū)域超臨界區(qū)內(nèi)與呆分別混合物中的溶質(zhì)具有異超臨界區(qū)內(nèi)與呆分別混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳送性能，且它對溶質(zhì)溶解才干常相平衡行為和傳送性能，且它對溶質(zhì)溶解才干隨溫度和壓力改動而在相當寬的范圍內(nèi)變動

16、這一隨溫度和壓力改動而在相當寬的范圍內(nèi)變動這一特性而到達溶質(zhì)分別的一項技術。特性而到達溶質(zhì)分別的一項技術。 1897年年Hannay等發(fā)現(xiàn)超臨界乙醇具有極佳的等發(fā)現(xiàn)超臨界乙醇具有極佳的溶解才干，溶解才干，60年代德國年代德國Zosel利用其從羊毛油中提利用其從羊毛油中提取羊毛脂，現(xiàn)代運用較廣泛。取羊毛脂，現(xiàn)代運用較廣泛。一定義一定義 利用作為溶劑的流體在臨界溫利用作為溶劑的流體在臨界溫度壓力以上與待分別混合物中的溶質(zhì)度壓力以上與待分別混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳送性能，且具有異常相平衡行為和傳送性能，且溶解才干隨溫度和壓力改動而在相當溶解才干隨溫度和壓力改動而在相當寬的范圍內(nèi)變動的特性

17、，萃取混合物寬的范圍內(nèi)變動的特性，萃取混合物中可溶性組成的分別技術。中可溶性組成的分別技術。二根本原理二根本原理1超臨界流體的根本性質(zhì)超臨界流體的根本性質(zhì) 物質(zhì)存在著氣體和液體不能共存的固有形狀，物質(zhì)存在著氣體和液體不能共存的固有形狀，此態(tài)稱為臨界態(tài)，氣體能被液化的最高溫度稱為此態(tài)稱為臨界態(tài)，氣體能被液化的最高溫度稱為臨界溫度臨界溫度Tc，在臨界溫度下被液化的最低壓，在臨界溫度下被液化的最低壓力稱為臨界壓力力稱為臨界壓力Pc，臨界溫度和臨界壓力統(tǒng)，臨界溫度和臨界壓力統(tǒng)稱為臨界點。在臨界點附近，壓力和溫度的微小稱為臨界點。在臨界點附近，壓力和溫度的微小變化都會引起氣體密度的很大變化。隨著向超臨變

18、化都會引起氣體密度的很大變化。隨著向超臨界氣體加壓，氣體密度增大到液態(tài)性質(zhì)，這種形界氣體加壓，氣體密度增大到液態(tài)性質(zhì)，這種形狀的液體稱為超臨界流體狀的液體稱為超臨界流體Super critical fluid,簡簡稱稱SCF，其性質(zhì)介于氣體和液體之間。超臨界，其性質(zhì)介于氣體和液體之間。超臨界流體的密度為氣體的數(shù)百倍，并且接近液體，而流體的密度為氣體的數(shù)百倍，并且接近液體，而其流動性和粘度仍接近于氣體，分散系數(shù)大約為其流動性和粘度仍接近于氣體，分散系數(shù)大約為氣體的百分之一，而較液體大數(shù)百倍。氣體的百分之一，而較液體大數(shù)百倍。 適用于超臨界萃取的溶劑有二氧化碳、乙烷、適用于超臨界萃取的溶劑有二氧化

19、碳、乙烷、丙烷、氫、甲苯等等。丙烷、氫、甲苯等等。2CO2的超臨界特性的超臨界特性運用二氧化碳作溶劑，具有以下優(yōu)點：運用二氧化碳作溶劑，具有以下優(yōu)點：1臨界溫度接近常溫，維護熱敏性天然物品，且臨界溫度接近常溫，維護熱敏性天然物品，且易于操作；易于操作；2臨界壓力低，易于到達；臨界壓力低，易于到達；3化學穩(wěn)定性好、無熄滅、無爆炸的危險；化學穩(wěn)定性好、無熄滅、無爆炸的危險；4無毒、無色、無味、不會污染制品無毒、無色、無味、不會污染制品5具有防止氧化，抑制細菌活性作用；具有防止氧化，抑制細菌活性作用；6 易得到價廉而高純度的氣體。易得到價廉而高純度的氣體。3超臨界流體萃取過程超臨界流體萃取過程a等壓

20、變溫法等壓變溫法b等溫變壓法等溫變壓法c吸附法吸附法 等溫變壓流程：等溫變壓流程：CO2氣體經(jīng)緊縮后到達氣體經(jīng)緊縮后到達最大溶解才干最大溶解才干(即超臨界即超臨界形狀形狀)，然后進入萃取器，然后進入萃取器中與被萃取的物料接觸；中與被萃取的物料接觸；萃取物經(jīng)減壓后在分別萃取物經(jīng)減壓后在分別器內(nèi)溶解才干將大大下器內(nèi)溶解才干將大大下降，溶質(zhì)也就分別出來降，溶質(zhì)也就分別出來了；氣體再進入緊縮機了；氣體再進入緊縮機進展加壓，重新作為下進展加壓，重新作為下一循環(huán)的萃取劑。一循環(huán)的萃取劑。萃取工藝流程圖 三特點三特點1. 超臨界流體具有良好的浸透性和溶解性，可快速提超臨界流體具有良好的浸透性和溶解性，可快速提取有效成分。取有效成分。2. 在臨界點附近，流體溫度、壓力的變化微小變化會在臨界點附近，流體溫度、壓力的變化微小變化會引起溶解才干的極大變化，這種強選擇性對分別溶引起溶解才干的極大變化，這種強選擇性對分別溶解度接近的兩種成分有利，并且萃取后的溶質(zhì)和溶解度接近的兩種成分有利，并且萃取后的溶質(zhì)和溶劑分別也很容易。劑分別也很容易。3. 選用選用CO2，可在，可在t=31.1,p=7.38mPa下操作，可阻下操作，可阻止高溫暖氧氣對食品影響。止高溫暖氧氣對食品影響。4. 溶劑回收反復運用，無污染。溶劑回收反復運用，無污染。5. 能耗低。能耗低。6. 設備投資大。設備投資大。四運用