膜分离技术在果蔬汁中的应用

膜分离技术在果蔬汁加工中的应用
1膜分离的原理
膜分离法[3]是指用天然或人工合成的高分子膜，以外加压力或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶液进行分离、分级、提纯和富集的方法。

2.1 微/超滤技术用于澄清过滤
果蔬清汁生产过程中，澄清工序的目的不仅要除去果蔬汁中的果肉等肉眼可见的悬浮性物质(悬浮固体、纤维等)，同时浊汁里的蛋白质、淀粉、糊精和单宁分子等引起果蔬汁成品的存储期内产生浑浊、二次沉淀的物质必须去除，在保证果蔬汁长期保持澄清的同时，很少损失果蔬汁的有效营养成分和芳香成分．果蔬清汁的基本生产工艺流程为：
果蔬→前处理→破碎→巴氏灭菌一酶处理→脱胶
→澄清→蒸发浓缩→巴氏灭菌→无菌灌装
传统的果蔬汁澄清方法通常是用酶长时间处理，然后再用硅藻土过滤除去悬浮物。

传统的澄清过程需要几个单元操作，如碟片离心机分离、酶处理、用硅藻土进行转动真空过滤等。

超滤作为新兴的分离技术，具有澄清度高，果蔬汁风味保持较好，保留Vc，截留可溶性蛋白，褐变程度小等优点，自1977年Heatherbell等人利用超滤技术进行了苹果汁的澄清研究以来，该项技术获得了迅速发展。

近年来国内外对超滤澄清苹果汁、葡萄汁、猕猴桃汁、甘蔗汁、西番莲汁及桑椹汁等果蔬汁开展了广泛的研究，其中许多已实现了工业化生产。

超滤法成为近年来新兴的果蔬汁澄清方法。

以超滤法结合酶处理生产果蔬汁比常规法优越之处在于：
1)节省成本，节省澄清剂，增加澄清度，节省助滤剂费用，减少离心机、压滤机、反应罐等设备的费用，可节省60％的酶；
2)操作单元少，减少过程损耗，采用超滤膜可使果蔬汁的工艺损失少于2％～3％；
3)质量稳定可靠，在连续的操作工艺中始终保持产品质量一致；
4)减少生产环节，过程时间较硅藻土过滤减少近1/2。

2.2 微/超滤技术用于果蔬汁脱色
目前，用于果蔬清汁脱色的方法主要有两种：1)采用树脂脱色；2)采用活性炭结合微/超滤技术实现脱色过程。

其中树脂脱色由于控制较为方便可靠得到广泛应用，但是由于吸附技术对酚类化合物并无选择性，使一些具有突出生理功效的小分子酚类化合物中如类黄酮(芦丁、槲皮素等)同样被从果蔬汁中脱出，降低了果蔬汁的营养价值。

因此，采用活性炭吸附脱色技术在保持果蔬汁营养、口感方面仍然有独特的优势。

活性炭是一种优良的吸附剂，其内部有大量的微孔和空隙，表面积可达200～500ｍ2/g。

它对色素、细菌、热原等杂质有很强的吸附能力通常，采用活性炭脱色是在果蔬浊汁酶解脱胶后加入活性炭，经过一段时问后再进行微/超滤，从而实现果蔬汁脱色。

2.3 微/超滤技术用于果蔬浊汁脱苦
柑橘类果蔬汁由于含有柚皮苷、柠檬类苦素等苦味物质，破坏了产品的风味和商业价值。

一般情况下，主要是采用树脂对这类果蔬汁脱苦处理，但是由于浊汁中的果肉会导致树脂污染和堵塞，因此在进树脂脱苦前先采用微/超滤技术分离出果肉，只将清汁用树脂进行脱苦处理后再把先前分离出来的果肉加入脱苦后的清汁。

其基本生产工艺流程为：
果肉
在微／超滤技术与树脂联合脱苦技术中，微／超滤技术的作用不仅仅是起到分离出浊汁中果肉的作用，Hernandez等[8]研究了利用超滤和二乙烯基聚苯乙烯树脂吸附的联合过程，
对葡萄柚汁进行脱苦，结果发现，由于超滤过程除去了一些苦味前体物质和易被树脂吸附的大分子物质及悬浮小颗粒，树脂的使用寿命和脱苦效率明显改善，柚皮苷和柠檬碱可被完全除去，明显提高了果蔬汁的风味。

2.4 膜分离技术用于果蔬浊汁浓缩
浓缩果蔬汁时主要是将果蔬汁中的大部分水分去掉，因此采用膜技术进行果蔬汁浓缩主要是依靠反渗透膜技术，但是，如果直接采用反渗透膜进行浓缩，果蔬汁有果胶、蛋白质、纤维素等悬浮性固形物易造成严重的膜污染，而且由于果胶、蛋白质、纤维素等悬浮性固形物的存在导致果蔬汁的黏度较高，不利于提高反渗透膜的通量。

利用多种膜分离技术进行组合使用，可改善反渗透操作。

美国FMC公司和杜邦公司联合研制出一套联合的膜分离装置，称为Freshnote系统。

系统集成了超滤、反渗透和杀菌等多种技术，能将橙汁浓缩达到60°Brix，且几乎完全保持了鲜果蔬汁的风味芳香成分。

其基本的生产过程如下：
橙汁→超滤设备→澄清果蔬汁→反渗透浓缩→浓缩清汁橙汁→浓缩橙汁
浓缩的果浆→杀菌
4 膜分离技术在果蔬汁加工中的应用展望
作为高新技术，超滤和反渗透技术在果汁生产中具有广阔的应用前景。

但是由于这是一项新兴技术，在生产实践中由于人们对超滤的技术特性缺乏了解和应用方法不当，导致作用能力低于生产要求，甚至出现膜的过早损坏等现象，不仅影响正常的生产，也造成一定的经济损失。

因此如何提高膜的利用率，如何清洗膜、使膜再生和延长膜的使用寿命，解决这些问题，还需要开展大量的研究工作。