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超滤膜分离技术的应用(二)
中国超滤膜技术网2012-06-23

    超滤膜分离工艺在食品工业中有着极其重要的先进性特点,现已遍及酒类的过滤,如啤酒、白酒、黄酒、葡萄酒、果酒等的过滤除菌与澄清;果汁饮料、明胶和葡萄糖等的澄清过滤;牛奶的过滤除菌;回收啤酒渣等许多领域。
   由于膜技术在食品工业应用中需要涉及清洗和消毒等操作,同时在处理高黏度物料时还需要较高的剪切速度,因此超滤膜的选择,具有使用寿命长,运行稳定,分离效率高等是十分重要的。

一、浓缩、纯化

  利用膜的优良的选择性可将溶液中的欲提取组分在与其他组分分离的同时有效地得到浓缩和纯化。

  羊栖菜是一种暖温带海藻.羊栖菜多糖具有明显的生物活性,具有抗肿瘤、促进造血功能、防止血栓形成、降血糖、降胆固醇、防高血压、增强免疫力等功能,是“绿色黄金食品”。采用中空维超滤膜技术(截留分子量6000,入口压力1.00-1.09MPa,出口压力0.4O—O.46MPa,操作温度13-15 ℃)脱除羊栖菜粗多糖提取液中的盐分,脱除率达99.9%,同时脱除部分色素物质,在保留了粗多糖提取液中生理活性物质的同时,浓缩了提取液,提高了主要成分褐藻胶与褐藻糖胶的含量。

  分离提纯酶解后大豆蛋白粗品制造出具有特定功能性和营养性的富含大豆蛋白肽的食品,是大豆肽能广泛应用的关键.传统生产技术采用醇法或酸碱法,产品得率低,工艺复杂,废水排放易造成环境污染.采用聚砜超滤膜材料,截留分子量5000,工作压力0.15MPa,温度25℃)以全回流方式对大豆肽粗产品进行处理,分离出纯度达75%的大豆肽。

  可利用截留分子量为50,000u的外压式中空纤维超滤膜对微生物胞外多糖发酵液进行分离浓缩。在0.05Mpa下对3%的料液超滤浓缩至5.8%的浓缩液,多糖回收率达82.7%。在0.1Mpa下将O.5%的料液浓缩至2.95%,浓度提高4.9倍。在分离发酵液中残余的培养基组分(包括糖、含氮物质、无机盐等)的同时,浓缩澄清纯化了多糖。

  果胶是一种由半乳糖醛酸组成的高分子物质,在食品工业上用作胶凝剂,增稠剂等,市场需求量很大。目前,生产工艺主要以柑橘皮等为原料,以稀酸提取,提取液中含大量对胶凝度无贡献的有机酸、酚、皮油及色素。后续处理任务繁重,成本高,产品色深.安徽砀山宇宁生物技术有限公司和杭州新越膜技术有限公司在2010年7月合作应用超滤膜装置对提取液进行处理,初步浓缩除去大部分对胶凝度无贡献的杂质后,再经电渗析(ED)脱去大部分盐酸和无机离子,所得提取液可直接干燥获得高品质的果胶,且大幅降低了生产成本。

二、除菌

  传统的食品饮料杀菌方法为巴氏杀菌和高温瞬时杀菌,操作繁琐,残留细菌多,高温易造成热敏物质失活和产品口味营养的破坏。用微滤技术取而代之,孔径为纳米级的微滤膜足以阻止微生物通过,从而在分离的同时达到“冷杀菌”的效果。

  在鲜啤酒生产过程中采用微滤膜常温下处理用水及发酵液,可有效去除水中的大肠杆菌和谷类杂菌,有效去除发酵液中的污染微生物和残留的酵母菌。褚良银等人采用孔径为0.5µm陶瓷膜处理除菌率达100%,色截留率仅为3%。

  在谷氨酸发酵液除菌中王焕章等人采用微孔陶瓷膜过滤器过滤,实现除菌、洗菌、浓缩连续操作,除菌率高于99.98%,浓缩倍数达25倍,膜平均通量为80L/m2 •h,当加水量达到发酵液的0.1倍时,谷氨酸收率达99.7%。

  在牛奶及果酒的除菌过滤中,采用膜孔径为1—1.5 m的微孔陶瓷膜脱除低脂牛奶中细菌,效率达99.6% ,滤速达500L-700L/m2•h,产品在低温下的保存期由未处理前的6—8天延长至16—21天。

  芦荟凝胶汁是各种芦荟产品的基础原料.要保障芦荟产品的保健功能,在加工过程中尽可能减少生物活性物质的损失.但这些物质大多属于热敏物质,在传统加工技术中极易降解失活。可利用截留分子量为100,O00D的聚醚砜(PES)超滤膜(料液浓度为0.2% ±O.05%左右,循环速度0.75m3/h,操作压力(0.2-O.35MPa)在常温下处理芦荟凝胶汁,有效去除了产品中微生物和部分褐变色素及苦味前体,基本保留了芦荟凝胶汁中的营养成分,大大改善了产品的品质和口感。

三、酶的提取

  酶是一种高效、专一、活性可以调节的催化剂.在食品工业中广泛用于制糖工业、啤酒发酵、蛋白制品加工、水果蔬菜加工、肉类鱼类加工、食品保藏等方面。常用的提取方法有凝胶过滤法、疏水层析法、亲水层析法、高效液相层析等,存在着或分辨率过低,或不适于工业化连续生产等缺陷,而利用膜分离技术可以很好地解决这些困难。

  生姜蛋白酶对猪肉、牛肉有良好的嫩化效果,对啤酒、红葡萄酒亦有良好的澄清效果。传统的生姜蛋白酶的提取方法很多,但成本高、产量低、操作繁琐,不适于工业化大规模生产。利用超滤技术提取生姜蛋白酶的新工艺(产品品质好,纯度高,成本低。

  溶菌酶能催化细胞壁中肽聚糖的β-1,4-糖苷键水解,使细胞溶化,消失,广泛用于食品防腐、医药等方面。鸡蛋清是工业生产溶菌酶的主要原料。如何降低溶菌酶的提纯成本和提高酶的活性是关键。聚醚砜(PES)为膜材料的超滤装置提纯溶菌酶。(截留分子量为30000、操作压力为0.35MPa、温度为15℃)超滤进行15min后进行清洗。酶得率63%,纯度98.5%,酶活14610U/mg或16831U/mg。将浓缩液直接进行冷冻干燥即可。

 





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