王艳晓，李 峰

（河南质量工程职业学院，河南平顶山 467000）

浅析膜分离技术在食品发酵工业中的应用

王艳晓，李 峰

（河南质量工程职业学院，河南平顶山 467000）

概述了膜分离技术。首先对膜技术进行了介绍，其次着重对不锈钢管式膜进行了介绍，包括管式膜的制作、特性等，进而分析了膜分离技术在食品发酵工业中的运用原理及与传统食品工业相比的优势。

膜分离技术；食品工业；发酵

1 膜技术概述

1.1 膜技术介绍

膜分离技术的关键是选择性透过膜，凭借膜两侧存在的某种力来使需要分离的原料侧组透过膜，以达到分离的目的，也往往用于提纯。选择性透过膜根据其过滤孔直径的大小可以分为∶微虑、超虑、纳虑、反渗透。微滤的过滤精度在0.1～10μ；超滤的过滤精度在10-7～10-9m，可以对溶液中的大分子进行截留；纳虑过滤的切割分子量为150～1 000，可以截留大分子组分；反渗透在理论上的切割分子量仅为18[2]。膜分离技术根据分离方式可以分为错流过滤与终端过滤两种。错流过滤可以对膜污染进行有效的控制，优势就是使得过滤可以连续进行而不至于因为更换膜而导致过滤中断。根据膜材料的不同，膜分离技术又可以分为无机材料膜和有机材料膜两种。而无机材料膜又能分为∶以不锈钢为支撑的二氧化钛过滤膜、以陶瓷为支撑的涂铝或钛过滤膜。有机膜通常是高分子材料做成的。有机膜相比于无机膜来说，容易污染而且使用寿命较短。

1.2 不锈钢管式膜介绍

由于食品工业材料的成分较为复杂多样，而不锈钢管式膜又属于无机膜。所以，其更适合在食品工业中使用。例如∶Hyflux不锈钢管式膜已经在食品工业中投产，具有广阔前景。

不锈钢管式膜的制作主要是选取一些较为独特的材料，进而采取特殊的加工工艺加工而成。其支撑管主要是由不锈钢粉组成，在保证支撑管孔径在1μm之后，在其表面镀上二氧化钛。不锈钢管式膜根据其过滤孔径大小，主要有分为10～20nm和50～100nm两种。一般来说，不锈钢管式膜具有以下特点∶很强的伸缩能力、超好的耐机械性能。很好的伸缩性主要是因为其支撑管是由不锈钢粉组合而成的，所以其能承受住突然的热胀冷缩。对于不锈钢管式膜来说，采取错流过滤方式较为常见，避免了过滤中的堵塞现象，过滤具有稳定性，易于控制。

2 膜分离技术在食品发酵中的具体运用

2.1 膜分离技术在味精生产中的运用

在食品工业中味精和赖氨酸的发酵一般是由细菌来完成的，而由于细菌的直径较小，用传统的食品加工工艺就难以把细菌完全过滤，而且如果通过将发酵液直接等电点结晶就会导致结晶率低和环境污染这两大问题。结晶率低是因为，由于细菌难以过滤，所以发酵液中存在的细菌影响了一次结晶率，导致加工工艺路线较长，影响效益。易产生环境污染是因为，发酵产品本来就是对水和能源需求巨大，污染也大。废水中菌体提取废液较多，水洗排放水也较多，因此易产生环境污染。

Hyflux不锈钢管式膜作为膜技术在食品工业中运用的典范，其可以有效解决食品发酵工业中结晶率低和环境污染大的问题。首先，该种不锈钢管式膜是无机膜，膜本身就具有极强的抵抗污染能力，解决了膜污染问题。因为其孔径范围在0.05～0.1μm，所以其能很好地对溶液中的菌体等不溶物进行去除，有利于提高结晶率和结晶纯度。减少了后续工艺中的用水量，环节了水污染问题。同时，排放的菌体可以制作成为饲料，使得味精生产成本降低了约800元/t，明显提高了食品生产工业的经济和环保效益。

2.2 不锈钢膜分离技术在柠檬酸生产中的运用

2.2.1 在钙盐提取工艺中不锈钢膜分离技术的运用

传统工艺生产柠檬酸一般所采取的方法是沉淀法∶首先使用板框来过滤发酵物得到过滤溶液，然后采取石灰来对溶液中的柠檬酸进行中和反应，形成柠檬酸三钙沉淀物。把这些沉淀物析出，进而用少量高温水对其进行洗涤，之后用浓硫酸进一步溶解柠檬酸三钙，以获取柠檬酸溶液。这种工艺由于板框的过滤精度不高，所以滤液质量也就不高。就会影响接下来的加工∶对中和进行影响，耗费大量的石灰，也消耗过多的高温水，产生污染也较大。导致最终得到的柠檬酸质量难以控制。

实践证明，采取Hyflux不锈钢管式膜可以有效过滤细菌等不溶物，使得滤液澄清。有利于对生产进行有效控制，还能减少对环境的污染。其优势如下∶首先过滤收虑高；其次中和效果好；再次利于环保；还可以提高产品收得率；最后有效避免了生产中的跑、冒等情况，有利于食品发酵工业的标准化管理。

2.2.2 在树脂法新工艺中不锈钢膜分离技术的运用

由于钙盐法在提取柠檬酸的过程中易产生硫酸钙废物，而且对硫酸钙进行处理十分困难，直接排放或者处理之后排放都会造成经济损失和环境污染。而采取树脂法提取柠檬酸，就排除了硫酸钙产生的可能。树脂法结合不锈钢管式膜的优势十分明显∶首先，不锈钢管式膜能过滤出更好的滤液，而且工艺流程少；其次因为滤液质量好，就可以相应地减少树脂用量，节省成本；第三，高质量溶液可以减少树脂耗损；最后可以促进最终产品——柠檬酸质量的提高。

[1] 葛毅强，孙爱东.现代膜分离技术及其在食品工业中的应用[J].食品与发酵工业，1998，（2）∶58.

[2] 申雅维.膜分离技术在食品发酵工业中的运用[C].第二届全国膜分离技术在食品工业中的运用研讨会论文集，2006∶53.

Application of Membrane Separation Technology in Food Fermentation Industry

Wang Yan-xiao，Li Feng

Membrane separation technology is introduced.First，the membrane technology is introduced，followed by the introduction of stainless steel tubular film，including the production of tubular film，characteristics and so on.And then analyzed the membrane separation technology in the food fermentation industry in the use of the principle and compared with the traditional food industry advantages.

membrane separation technology；food industry；fermentation我国传统的食品工业一直具有两个突出的问题∶其一，采取食品的食品加工方法会导致热敏性营养活性功能物质和风味物质失去活性，导致食品缺乏天然性和原味性。其二，传统食品发酵方式造成大量废水，不仅加剧环境污染，还使得一些营养物质被浪费。而膜分离技术是在低温环境下的分离技术，同时其具有高效和节能的特点[1]。所以其被充分运用到了我国食品工业之中。

TS205.5

A

1003-6490（2017）02-0053-02

2017-02-03

王艳晓（1985—），女，河南平顶山人，助教，主要研究方向为化学教育，工业工程。