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膜技術(shù)用于食品工業(yè)始于60年代未,首先應用于乳品加工,隨后才逐漸用于果蔬汁飲料的無菌過濾、酒類精制和酶制劑的提純和濃縮等方面。

1、茶飲料

茶飲料目前正值黃金上升期，茶飲料是由茶葉提取物，速溶茶粉、茶濃縮汁經(jīng)過濾調(diào)配制得，其中速溶茶粉或濃縮汁對實現(xiàn)“集中生產(chǎn)主劑、分散灌裝”的工業(yè)化生產(chǎn)起到很大作用。由于綠茶汁中含有豐富的葉綠素和多酚類營養(yǎng)保健物質(zhì)，這些成份易氧化褐變，而應用反滲透膜低溫濃縮方法工業(yè)化生產(chǎn)制得澄清、黃綠明亮具有原汁原味的綠茶風味。

工藝流程：綠茶葉→浸提→過濾→制冷→超過濾→反滲透膜濃縮→綠茶濃縮汁→速溶茶粉。

綠茶汁在生產(chǎn)過程中易氧化褐變，溫度高易使茶汁產(chǎn)生熟湯味，故在工藝中對綠茶汁進行制冷，冷卻到15～18℃以達到護色、保質(zhì)、延緩氧化褐變的目的。

反滲透膜濃縮的前提是必須達到膜的進液要求，故對綠茶汁進行超過濾，去除大分子物質(zhì)及一些雜質(zhì)，使之達到要求。

綠茶汁是利用500kg綠茶葉用1:20的水浸提，通過超濾后得到8500kg濃度為1.5%左右的澄清綠茶液。溫度為15～18℃的綠茶汁在濃縮過程中，由于在閉路中循環(huán)，綠茶汁溫度逐漸上升，所以在設(shè)備中配有換熱器，將茶汁溫度降低，以減弱茶水的熱效應。濃縮結(jié)束時，溫度控制在≤23℃，即溫升控制在≤5℃。反滲透膜耐溫≤45℃，實際控制為≤23℃。溫度低，極大地抑制了綠茶汁的氧化褐變及熟湯味。

利用反滲透膜低溫濃縮綠茶汁極大地抑制了綠茶汁在生產(chǎn)過程中的氧化褐變以及熟湯味，可以得到色、香、味俱佳的濃縮綠茶汁。

2、在果蔬汁濃縮加工中的應用

果汁濃縮,可以減少果汁容積,便于運輸貯藏能夠提高果汁貯藏的穩(wěn)定性。常規(guī)的果汁濃縮是采用多級真空蒸發(fā)法。由于熱作用的影響易導致果汁芳香成分的逸散、褐變和焦糊味道的產(chǎn)生,耗能高。

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗,。目前最有可能替代熱濃縮的是膜分離技術(shù)。用于果蔬汁濃縮一般采用反滲透濃縮技術(shù)。它適用于分子量小于500道爾頓的低分子無機物或有機物水溶液的分離,操作壓力也容易控制,一般為0.1~10Mpa。

人們對反滲透濃縮蘋果、梨、柑桔、菠蘿、葡萄及蕃茄等果蔬汁在近20年的時間內(nèi)作了大量的研究。果蔬汁濃縮多用醋酸纖維素反滲透膜,它對醇和有機酸的分離率較低,與蒸發(fā)法相比,反滲透濃縮的果汁可使?jié)饪s果汁有更好的芳香感與清涼感。

采用蒸發(fā)法濃縮的果汁,其中芳香成分幾乎全部消失;采用速凍法濃縮的果汁芳香成分只保留8%,而采反滲透法芳香成分可保留30%~60%,而且脂溶性部分比水溶性部分保留更多,Vc、氨基酸及香氣成份的損失均比真空蒸餾濃縮要小得多。果汁濃縮時膜的透水速率隨果汁種類、操作條件以及預處理條件而異。透過膜的液體成分因膜種類而異,一般都含有一定量的無機鹽和果酸,透過液可作為礦泉水或天然飲料的用水。利用醋酸纖維膜管式反滲透裝置濃縮蘋果汁可以得到高質(zhì)量的濃縮蘋果汁。用高脫除率和低脫除率二種卷式反滲透組件所組成的反滲透流程,可以制取相對高濃度的蘋果濃縮汁。

3、酒類釀造

1)啤酒釀造

反滲透法生產(chǎn)低度啤酒。首先將啤酒經(jīng)反滲透濃縮,由于膜對酒精的截留能力差,一定量的透過液一起被分離出來,然后用不含酒精的溶液(如無菌水)稀釋濃縮液,這樣就降低了啤酒的酒精度。

2)控制酒的甜度

為了提高葡萄酒的甜度,日本釀酒業(yè)已應用反滲透膜設(shè)備生產(chǎn)葡萄酒,用于分離溶液成分中的水,使酒濃縮而達到所需的甜度,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)天然葡萄酒。其優(yōu)點是:不需加熱,因而不會產(chǎn)生煮熟味,不發(fā)生色素分解和褐色現(xiàn)象;不經(jīng)過蒸發(fā)過程,不損失營養(yǎng)成分,可保持良好的酒質(zhì)和香氣;耗能低。

4、飲料用水的處理

反滲透可用于飲料用水的軟化,能實現(xiàn)95%~99%的脫鹽率,可滿足不同要求的軟化水。水的利用率為75%~85%,高于電滲析。反滲透的操作簡單,能耗低,可運行1~2個月進行設(shè)備清洗,投資雖然比電滲析高,但生產(chǎn)成本與電滲析相約。

由于反滲透是分子級分離,它可以除去一些無極性的有機物及細菌,因此,再用反滲透軟化水的同時也完成了水的除菌和凈化。

5、純凈水的處理

近兩年來國內(nèi)的純凈水(包括蒸餾水)發(fā)展很快,除標明的蒸餾水是用蒸餾法生產(chǎn)之外,幾乎所有的純凈水都是用膜法來進行生產(chǎn)的。

眾所周知,離子交換、電滲析只能脫除一些極性物質(zhì),對一些有機物,尤其是一些小分子有機物是很難去除的,蒸餾法也難以去除一些低沸點或揮發(fā)性有機物,而反滲透卻能有效地去除這些物質(zhì),因此,反滲透在凈化水處理中所占的地位將日益重要。

6、食品工業(yè)中其他方面的應用

反滲透技術(shù)還可用于食品工業(yè)中其它反面的如在乳清加工中反滲透可用于全乳清的濃縮;制糖工業(yè)中可用反滲透進行糖液的濃縮等。

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反滲透在食品行業(yè)的應用