1.概述 ，構制組成自然界的各種物質當中，除了少數以純凈物質形式存在以外，還有絕大多數以混合物形式存在。為了能夠使各類物質適合人們的需求，經常要進行物質分離、凈化、提純或濃縮等處理操作。隨著現代社會對物質高效分離與純化的要求, 膜科學技術應運而生，并且形成一項欣欣向榮的高科技產業。膜分離法主要是以外界能量為推動力，用高分子薄膜，憑借各組分在膜中傳質的選擇性差異，對多組分流體物質進行分離、分級、提純和富集的方法。膜分離法是微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、氣體分離(GP)、滲透蒸發（PV）、滲析（DL）和電滲析（ED)等一系列膜分離技術的總稱。 膜分離的整個過程一般不會涉及相變化，操作溫度在室溫左右即可，具有投資小、占地少、無污染、高效、節能等優質特點，能夠有效減少產品的流失，提高產品成品率并避免環境污染，符合清潔生產工藝的要求與規范。在人類面臨環境污染、能源與資源危機的今天，膜分離技術受到世界各國環保當局的高度重視與推廣。近二三十年來膜技術取得了顯著的有效進展。1990年制膜工業銷售總額已經達到了40億美元，并且以每年14～30%的速度持續增長，目前已經被廣泛應用于化工、電子、輕工、醫藥、紡織、印染、造紙、發電冶金、國防、石油、污水處理、農業、食品等各個行業。膜分離技術是當代的有經濟效益和社會效益的之一。下面對膜技術及其在食品工業中的主要應用做一簡要介紹。2.膜技術在食品行業當中的應用2.1 在果蔬汁生產中的應用 在果蔬汁生產過程中，膜技術工藝有主要兩方面的應用：微濾、超濾技術可用于澄清過濾；納濾、反滲透技術可用于濃縮。 用超濾法澄清果汁的時候，細菌將與濾渣一起被膜截留，不必加熱就可以有效除去混入果汁里面的細菌。相對于酶法而言，濾汁中不存在未分解的果膠，長期貯存極少出現二次沉淀。 果蔬汁濃縮的目的是為了提高果汁成份的穩定性、減少體積以便于運輸，同時期望能夠除去酸和產生不良氣味的成分等，改善果蔬汁風味。傳統的果蔬汁濃縮方法主要是采用蒸發與冷凍脫水兩種，都存在高溫或低溫相變過程，能耗較大，而且因果蔬汁內含有大量有機酸，加熱濃縮的時候容易氧化變質，營養成份損失較為嚴重，產品品質低。比如說果蔬汁中的芳香成份在蒸發濃縮過程中幾乎全部失去，冷凍脫水法也只能夠保留大約8%，而用反滲透技術則可以有效保留30~60%。 在乳品工業中的應用反滲透、超濾技術主要用于乳清蛋白的回收和牛乳的濃縮。目前各國廣泛應用超濾法作為回收乳清蛋白的標準技術工藝。 用膜分離技術加工乳品比用其他的方法更為實惠。從牛奶生產酸奶或奶酪等傳統上使用蒸發濃縮法，不但能耗很高，而且會破壞牛奶當中的某些熱敏性成份，直接影響到產品的質量。將反滲透技術用于稀牛奶的濃縮，可以生產出品質令人滿意的奶酪及甜酸奶。用反滲透技術除去乳牛清中的微量，這樣大大延長了乳制品的保質期。采用反滲透法還可以將乳清中的固形成分濃縮至18%～30%，進一步干燥以后用于家畜飲料或乳清酪的原料。但是在全干乳清中由于含有大量的乳糖和灰分，因此限制了它在食品中的應用，當采用超濾方法的時候，可以在濃縮乳清蛋白的同時，從膜的透過液中分離掉乳糖、灰分等成分。日本對牛奶的超過濾濃縮與真空蒸發法作了顯明對比，結果表明，對于一個日處理量為226.8t的工廠來說,無論是設備投資與運轉費用超過濾法均要便宜得多。古巴干酪公司生產干酪素的經驗表明，每4.536kg牛奶可制備0.453kg干酪，剩下4.082公斤乳清若以反滲透法和蒸發法結合對乳清進行處理的時候，當日處理牛奶量為421848kg，一年生產92d，比單純用蒸發干燥法可節省8萬美元。 2.3 在酒類生產中的應用 用超濾膜能除去酒及酒精飲料中如殘存的酵母菌、雜菌及膠體等雜質，使酒的澄清性得到改善，并獲得良好的保存性，還能夠使生酒具有熟成味，縮短老熟期。一些酒經過超濾處理之后風味會有所改善，變得清爽而又醇香延綿。目前采用超濾對酒和酒精飲料的精制已在美國、意大利、日本等國被廣泛應用，被處理酒類包含葡萄酒、威士忌、燒酒、清酒、黃酒等。使用超濾法還避免酒的熱殺菌易引起的混濁成分的析出，簡化了過濾設備裝置。 用超濾代替離心分離進行葡萄酒的提純作業，可以在不加化學試劑情況下制得透明葡萄酒，還可以有效降低酒中的乙醇含量。過濾是啤酒生產過程當中非常重要的環節，目的是為了除去啤酒中的酵母、蛋白質和多酚復合物等微小物質，改善啤酒的生物和非生物的穩定性。經過棉餅過濾或硅藻土過濾后之啤酒稱為鮮啤酒或生啤酒，貯存超過一周就會發生生物混濁的情況。人們日常飲用的瓶裝啤酒，在裝瓶以后必須要進行低溫滅菌處理，使殘留的酵母及其他雜菌停止繁殖，這樣的啤酒稱為熟啤酒，一般能夠有效保持60~90d或更長。生啤酒的口味雖優于熟啤酒，但是不能長期保存，給運輸及銷售等環節帶來了一定的困難。為了使生啤酒不經過低溫加熱滅菌而能長期保存，建議采用過濾膜進行啤酒的精濾和無菌過濾的新技術。 2.4 在豆制品工業中的應用 蛋白質的分離和回收是膜技術在豆制品工業當中的主要應用。豆乳制作時產生的大豆乳清，通常方法只可以從水質當中提取近60%的蛋白質，殘留蛋白質可以用超濾進行濃縮，能夠增加20～30%的豆腐收率。采用超濾法可在濃縮蛋白的同時，去除產生豆膻味和影響豆乳穩定性的低分子物質，提高豆乳質量。 制醬工廠排出的廢水水質當中，80%以上BOD主要都是來自大豆的蒸煮汁。大豆煮汁可以進行分階段超濾處理，經膜法處理后的透過液可作為生產用水回收，濃縮液可作為生產原料。大豆蛋白工業中的乳清處理，是防止水體污染的首要問題。大豆乳清中含有多種低分子蛋白質、多糖類、肽、少糖類等物質，采用超濾的方法從大豆乳清中回收濃縮大豆蛋白，以滿足人類和畜牧業的要求。采用超濾的方法對大豆乳清進行濃縮分離，濃縮液中含有β-、胰朊酶、阻凝酶、阻凝劑等元素藥劑，選擇合適的超濾膜對β-進一步分離濃縮，即可可獲得β-產品。 3、膜技術應用于食品工業的特點膜分離技術作為新興的化工分離單元，在食品/飲料工業當中都受到高度認可。主要特點如下： ①在常溫下持續進行作業，營養成分損失較少，特別適用于熱敏性物質如果汁、酶等的分離、分級、濃縮與富集。 ②不發生相變化，所以揮發性成分如芳香物質損失較少，可有效保持原有的芳香，與有相變化的分離法和其他分離法相比，能耗低，在分離水分的時候，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/2~1/5左右。③在密閉的系統當中進行，被分離食品無色素分解和褐變反應 ④不用化學試劑和添加劑，產品不會受到污染。⑤選擇性好，可在分子級內進行物質分離，具有普通濾材無法取代的性能。 ⑥適應性較強，使用范圍廣，可用于分離、濃縮、純化、澄清等技術工藝。 ⑦處理規模可大可小，可以連續也可以間歇性運行，膜組件可單獨使用也能夠聯合使用，工藝和操作較為簡便，易于實現自動化操作。在食品加工行業中，膜技術應用的障礙是處理料液多種多樣，物理性質也有很大的差別。同時食品工業要求膜技術的處理成本十分低廉，這就更增加了膜分離技術在食品工業當中的應用難度。北京中科新遠環境工程有限公司主要經營；北京軟化水設備、北京實驗室純水設備、北京管式膜設備、北京水處理設備、北京純水設備