食品分离技术
食品分离技术总论
离心分离技术具有处理量大、分离效果好、操作 简便等优点，适用于大规模果汁生产。
牛奶加工中的膜分离技术应用
01
膜分离技术原理
利用半透膜，在压力差或浓度差的作用下，使物质通过膜孔或渗透膜进
行选择性分离。
02 03
牛奶加工中的应用
在牛奶加工中，膜分离技术主要用于脱脂、浓缩和超滤等环节。通过超 滤技术，可以去除牛奶中的水分和低分子物质，提高牛奶的蛋白质含量 和口感。
优点
能耗低、操作简便、无相变、环保。
缺点
膜易污染和堵塞，需要定期清洗和更换。
萃取分离技术
原理
利用两种不互溶的溶剂 中溶质在其中的溶解度 不同，从而实现分离。
应用
优点
缺点
用于提取植物油、动物 脂肪和水产品中的有效
成分。
选择性高、分离效果好、 操作简便。
需要使用大量有机溶剂， 且萃取剂回收成本较高。
沉淀分离技术
环境保护与可持续发展
环境保护
食品分离技术的发展必须考虑环境保护和可持续发展，减少对环境的负面影响， 实现绿色分离。
可持续发展
采用环保型的食品分离技术，如利用太阳能、风能等可再生能源的分离技术， 减少对化石能源的依赖，降低碳排放，实现可持续发展。
未来食品分离技术的发展方向
高效化 绿色化 智能化 多元化
食品分离技术的应用领域01Fra bibliotek0203
食品加工
用于提取、纯化食品原料 中的有效成分，提高食品 的品质和附加值。
食品安全
用于检测、去除食品中的 有害物质，保证食品的安 全性。
食品资源利用
通过回收、再利用食品加 工废弃物，实现食品资源 的最大化利用。
食品分离技术的发展趋势
第九章__食品分离技术
七、超临界流体萃取技术
超临界流体萃取是一种新型的萃取分离技术。 该技术利用流体（溶剂）在临界点附近某一区域 （超临界区）内与呆分离混合物中的溶质具有异 常相平衡行为和传递性能，且它对溶质溶解能力 随温度和压力改变而在相当宽的范围内变动这一 特性而达到溶质分离的一项技术。 1897年Hannay等发现超临界乙醇具有极佳的 溶解能力，60年代德国Zosel利用其从羊毛油中提 取羊毛脂，现代应用较广泛。
萃取工艺流程图
自动控制系统流程图
（三）特点
1. 超临界流体具有良好的渗透性和溶解性，可快速提 取有效成分。 2. 在临界点附近，流体温度、压力的变化微小变化会 引起溶解能力的极大变化，这种强选择性对分离溶 解度接近的两种成分有利，并且萃取后的溶质和溶 剂分离也很容易。 3. 选用CO2，可在t=31.1℃,p=7.38mPa下操作，可阻 止高温和氧气对食品影响。 4. 溶剂回收重复使用，无污染。 5. 能耗低。 6. 设备投资大。
传统的“碱溶酸沉”法： 水↓
豆粕→提取→蛋白浆液→离心分离→渣子→干燥 ↓ 离心分离←沉淀←蛋白提取液←酸 ↓ 蛋白乳清水←凝乳蛋白←碱 ↓ ↓ 净化处理 解析中和 ↓ ↓ 废水排放 蛋白液→喷雾干燥→蛋白成品→包装
膜法： 水↓
（二）膜分离的类型和基本原理
1．微滤（microfiltration, MF ）
分离范围 0.02 ～ 2μm ，可截留微细物质，可 滤除细菌和细小的悬浮颗粒。以孔径 102 ～ 104 nm的多孔膜过滤溶液。
2．超滤（ultrafiltration, UF ）
分离范围 0.002 ～ 0.2μm ，可滤除大分子物质 和微粒，以孔径1～100 nm的膜过滤。
45095第九章食品分离技术
2、不纯糖液中蔗糖溶解度用饱和系数表示 不纯糖液中蔗糖溶解度用饱和系数表示
3、过饱和系数：过饱和程度的大小用过饱和 过饱和系数： 系数来表示，符号： 系数来表示，符号： 。
4、溶液的过饱和度与结晶的关系
图中的 AB 线为平衡溶解度曲线 (Solubility Equilibrium curve)或溶解度曲线 或溶解度曲线 CD线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线， 线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线， 线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线 也称过饱和曲线 (Supersolubility curve)或过溶解度 或过溶解度 曲线，它与平衡溶解度曲线大致平行。 曲线，它与平衡溶解度曲线大致平行。这两根曲线将浓 温度图分割为3个区域 度-温度图分割为 个区域。 温度图分割为 个区域。 1、在AB曲线以下是稳定区，在此区中溶液尚末达到饱 曲线以下是稳定区， 、 曲线以下是稳定区 因此没有结晶的可能。 和，因此没有结晶的可能。
稀溶液中水的冻结：这种情形主要用以浓缩溶质， 稀溶液中水的冻结：这种情形主要用以浓缩溶质， 称为冷冻浓缩。 称为冷冻浓缩。 控制结晶操作使制品获得一些流变学特性，例如： 控制结晶操作使制品获得一些流变学特性，例如： 人造奶油中脂肪的结晶控制等。 人造奶油中脂肪的结晶控制等。
二、结晶的基本原理
(一)、晶体的基本概念 1、晶体：是质点（分子、原子或离子）在 晶体：是质点（分子、原子或离子） 空间有规则地排列的固体物质。 空间有规则地排列的固体物质。
(1)食品工业中的结晶过程 (1)食品工业中的结晶过程
从水溶液中结晶：包括两种情况。 从水溶液中结晶：包括两种情况。
一是结晶操作作为获得纯净固体的一种物理分离手段。 一是结晶操作作为获得纯净固体的一种物理分离手段。 例如制造葡萄糖； 例如制造葡萄糖； 另一种是结晶必须加以控制的场合，如蜂蜜中的糖分， 另一种是结晶必须加以控制的场合，如蜂蜜中的糖分， 冰淇淋中的乳糖等。 冰淇淋中的乳糖等。
食品分离技术
食品分离技术的现状及研究进展1 分离操作在食品工业中的作用随着食品工业的发展，化工单元操作不断向食品工业渗透并在食品加工领域内实践和提高，形成了适应食品加工特殊规定的新的单元操作。
由于食品加工所用的动植物性原料几乎都为固态和液态，为了使固体和液体原料成为多种美味可口、营养丰富的食品，一方面必须提取其精华，扬弃其糟粕，分离出不同成分并组合成不同种类的制品。
同时为了做到有益无毒，风味别致，又必须反复提纯和精制。
因此分离操作已在食品工业中占有相称重要的地位，研究分离技术在食品加工中的应用，对食品加工的科学化具有重要意义[1]。
食品分离技术在食品工业中具有相称重要的地位。
其重要性表为以下几个方面:(1)食品分离技术是食品工业的基础[2]。
绝大多数食品工业都分离不开食品分离技术，其中不少行业都是以分离工程为重要生产工序的。
例如植物油的提取，淀粉的分离，糖制品的分离以及精练提纯等等。
(2)食品分离技术能提高食品原料的综合运用限度。
在食品加工工程中运用分离技术可以有效的运用食品原料中的各种成分，提高原料的综合运用限度，就提高了食品原料的运用价值。
例如采用有效的分离方法可以从茶叶下脚料中分离出茶多酚、茶碱等，从柑橙中分离甘橙油、果胶等，使原料运用率大为增值。
制糖行业中色谱分离技术的应用使得产糖率大大提高。
(3) 食品分离技术能保持和改善食品的营养和风味。
采用现代分离技术可以将一些需在高温下完毕的工艺改为在常温下进行，这样就可以大大地改善食品的色、香、味及营养。
如用膜分离技术代替常规的蒸发浓缩和真空浓缩咖啡、果汁、茶汁等[3-4]。
(4) 食品分离技术使产品符合食品卫生规定。
食品分离技术涉及提取原料中的有益组分和去除其中的有害成分。
如花生、玉米等油制品易受黄曲霉污染而产生黄曲霉素，所以在加工过程中必须用适当的方法将其去除。
（5）现代食品分离技术能改变食品行业的生产面貌。
现代分离技术在食品工业中的应用，往往可以使行业的生产面貌大为改观。
食品分离技术
一、萃取1、从萃取剂角度分：（1）有机溶剂萃取；（2）反萃取；（3）液膜萃取；（4）双水相萃取；（5）反胶团萃取；（6）超临界萃取。
2、萃取是利用在两个不相混溶的相中各组分溶解度的不同，从而增浓和提取分离目标产物的过程3、有机溶剂萃取：将待萃取组分由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中；反萃取：就是萃取的逆过程,即用水(或其他极性大的溶剂)将在有机溶剂中的某些物质萃取到水中,所以反萃取剂主要是水(或其他极性大的溶剂),要与有机溶剂互不相溶,与被萃取的物质不反应.对应的反萃取物应该是在水中溶解度较大的物质；液膜萃取（Liquid membrane extraction ）一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的分离操作。
通常将含有被分离组分的料液作连续相，称为外相；接受被分离组分的液体称内相，成膜的液体处于两者之间称为膜相，三者组成液膜分离体系。
3、液膜是指悬浮在液体中的很薄的一层乳液微粒。
乳液通常是由溶剂(水或有机溶剂)、表面活性剂、载体和添加剂形成的。
其中溶剂构成膜基体；表面活性剂起乳化作用，可以促进液膜传质速度和提高其选择性；添加剂用于控制液膜的稳定性和渗透性。
支撑液膜是将固体膜浸在膜溶剂(如有机溶剂中)使膜溶剂充满膜的孔隙形成液膜。
与乳状液膜相比，支撑液膜结构简单，放大容易。
4、聚合物的不相溶性(incompatibility)：当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作用时，由于相对分子质量较大，分子间的相互排斥作用与混合过程的熵增加相比占主导地位，一种聚合物分子的周围将聚集同种分子而排斥异种分子，当达到平衡时，即形成分别富含不同聚合物的两相。
这种含有聚合物分子的溶液发生分相的现象称为聚合物的不相容性。
5、双水相萃取：利用双水相的成相现象及待分离组分在两相间分配系数的差异，进行组分分离或多水相提纯的技术。
6、亲水性大分子物质溶解于水池中的水分，从而被以反胶团的形式萃取出来，称之为反胶团（胶束）萃取。
食品分离技术
食品分离技术第一章绪论第一节分离技术的概念分离过程就是通过一定的手段，将混合物分成互不相同的几种产品的操作过程，它包括提取和除杂两个部分。
分离技术是一门研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。
要实现混合物的分离，需要某种专门的设备和专门的过程，并且要提供相应的能量和物质。
这是因为物质的混合过程是一个熵的增加过程，可以自发地进行；而从混合物中进行分离，是一个熵减少的过程。
熵减的过程必须要有外加能量才能进行。
第二节分离技术的分类及特点所有的分离技术，都可以分为机械分离和传质分离两大类。
机械分离处理的是两相或者两相以上的混合物，其目的是简单地将各相加以分离，过程中不涉及传质过程。
如：过滤、沉降、离心分离、旋风分离等。
传质分离过程的特点是过程中有传质现象发生。
传质分离技术处理的物料可以是均相体系，也可以是非均相体系。
传质分离过程包括平衡分离过程和速率分离过程。
平衡分离过程是指借助于分离媒介（热能、溶剂、吸附剂），使均相混合物变成两相系统，再以各处组分扩散速度的差异来实现分离的过程。
如：闪蒸、萃取、精馏、吸附、吸收、离子交换、结晶以及泡沫分离等。
速率分离控制分离过程则主要是根据混合物中各个组分扩散速度的差异来实现分离的过程。
如：反渗透、超滤、电流等，分离过程所处理的原料产品通常属于同一相态，仅仅是组成上存在差异，利用浓度差、压力差以及温度差等作为分离推动力。
如果按分离性质分类则有：①物理分离法：以被分离对象在物理性质方面的差异作为分离依据，采用有效的化学手段进行分离，包括热扩散法、梯度磁性分离法以及过滤、沉淀、离心分离等各种机械分离法。
②化学分离法：依据被分离对象在化学性质方面的差异，采用有效的化学手段进行分离的技术，如沉淀分离法、溶剂萃取法、离子交换技术等。
③物理化学分离法：被分离对象中，有时存在着不止一个特征方面的差异，包括在物理和化学方面的差异，据此可以采用物理手段与化学手段相结合的技术进行分离。
食品功能性成分的提取与分离技术
食品功能性成分的提取与分离技术近年来，随着人们健康意识的提高，食品功能性成分的研究和应用越来越受到关注。
这些功能性成分可以提供营养、促进健康，甚至预防疾病。
然而，这些成分通常存在于食物中非常微量，提取和分离技术的发展变得至关重要。
一、提取技术在食品中提取功能性成分的过程中，常用的提取技术包括溶剂提取、超临界流体提取和微波辅助提取等。
溶剂提取是目前最常用的成分提取方法之一。
它通过将食品样品与适当选择的溶剂接触，将功能性成分从食物中提取出来。
常用的溶剂包括乙醇、水、酸和酶等。
超临界流体提取是一种相对新兴的技术，其基本原理是通过改变溶剂的温度和压力来调节其物理性质，使溶剂的密度和粘度接近液体和气体的临界点。
这种方法具有提取效率高、操作简单、对环境无污染等优点。
微波辅助提取是一种利用微波辐射的热效应将溶解的食品样品加热，从而加速溶解和传输过程的技术。
相比传统的热水浸提方法，微波辅助提取具有提取速度快、效果高、样品消耗少等优势。
二、分离技术提取得到的功能性成分通常需要进行进一步的分离和纯化，以获得更纯粹的目标化合物。
技术上常用的分离方法包括色谱法、电泳法、选择性膜分离和萃取法等。
色谱法是目前最常见的分离技术之一，其中液相色谱和气相色谱应用较为广泛。
液相色谱分离依据溶剂与固定相之间的相互作用，可分为大小分离和亲疏分离两种。
而气相色谱则基于物质在气相连续流动的载气中的分配系数差异来实现分离。
电泳法根据样品中成分的电荷性质、分子大小和形状的不同，将其在电场中进行分离。
电泳法分为凝胶电泳、毛细管电泳、等电聚焦电泳等多种类型。
选择性膜分离是利用膜的选择性通过反应、拦截或理化作用来将混合物中的分子分离开来。
这种方法操作简单，不需要添加任何试剂，因此得到的产物纯度高，有较高的应用前景。
萃取法是一种将其中一种物质从混合物中分离出来的方法，主要通过溶剂之间溶解度的差异实现。
常用的萃取方法有液液萃取和固相萃取两种。
三、应用前景食品功能性成分的提取和分离技术在食品工业中有着广泛的应用前景。
《食品分离技术》课件
膜分离技术
膜分离技术
利用半透膜作为选择性障碍，在外力 作用下使不同粒径和性质的物质通过 或被截留，从而实现物质分离的技术 。
分离原理
应用范围
常用于过滤、渗透、超滤、反渗透等 操作，如海水淡化、工业废水处理等 。
基于分子筛原理，半透膜允许某些物 质透过而截留其他物质。
萃取分离技术
萃取分离技术
01
利用两种不互溶的溶剂中溶质在其中的溶解度不同，将溶质从
应用范围
常用于固体物质的分离，如食盐、 糖等。
吸附分离技术
吸附分离技术
利用吸附剂对不同物质的吸附力不同，使不同物 质在吸附剂表面吸附或解吸，从而实现分离。
分离原理
基于吸附剂对不同物质的吸附力差异。
应用范围
常用于气体和液体的分离，如空气净化、工业废 水处理等。
食品分离技术的应
03
用
在食品加工中的应用
品质改进
通过食品分离技术，可以改进添加剂的品质和纯度， 提高其稳定性和效果。
创新开发
利用食品分离技术，可以开发新的食品添加剂，满足 市场需求。
食品分离技术的挑
04
战与未来发展
当前面临的挑战
技术应用局限
当前食品分离技术在实际应用中 仍存在一定的局限性，如处理规 模、效率和成本等方面的挑战。
食品安全问题
食品分离技术需要确保在分离过 程中不引入新的污染或有害物质 ，这对技术的安全性和可靠性提 出了更高的要求。
技术更新换代
随着食品工业的快速发展，食品 分离技术需要不断更新和升级， 以满足新的分离需求和更高的产 品质量标准。
技术改进与创新
1 2
新型分离材料的研发
研究新型的分离材料，以提高分离效率和降低成 本。
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0～82℃。 ➢ 耐酸碱 ➢ 耐化学腐蚀 ➢ 高渗透流率
食品分离技术
3．膜组件
（1）分离设备 主要由膜组件和对流体提供压力的泵组成，
如电滲析，需直流电。 （2）对MF、UF、RO而言，常用以下组件 ➢ 板框式组件 ➢ 管式膜组件 ➢ 卷式膜组件 ➢ 中空纤维膜组件
（三）影响因素
1．可浸出物质的含量：含量愈高，浸出速度愈 大。
2．原料形状、大小：固体表面积愈大，扩散 速度愈大。 3．浸出温度：温度愈高，扩散速度愈大。 4．浸出时间：时间愈长，浸出量愈大。 5．浓度差：浓度差愈大，浸出速度愈大。 6．溶剂：水、乙醇、乙醚、氯仿等。
超滤技术在苹果汁加工中的应用 超滤技术用于苹果汁澄清精制的工艺流程及特点
苹果→料仓→清洗→ 挑选→破碎→ 压榨→ 筛滤→芳香物回 收→酶解→离心澄清→硅藻土过滤→精滤→浓缩→罐装（成 品）
超滤
食品分离技术
食品分离技术
3. 超滤技术在酒类生产中的应用
（1）熟啤的过滤 硅藻土过滤→3µm膜过滤→ 1µm膜过滤→清
1、重力沉降器；2、沉降式离心机； 3、旋液分离器
（四）应用范围
1、澄清；2、浓缩；3、分离或分级
食品分离技术
三、离心分离
（一）原理
料液在离心力作用下，按轻重不同分层 从而得到分离。
（二）离心机的分类
过滤式离心机 沉降式离心机 分离式离心机
食品分离技术
（三）适用范围
物料脱水 悬浮液分离、增浓或澄清 乳浊液分离
酒罐→罐装 （2）生啤的过滤
硅藻土过滤→ 3µm膜过滤→清酒罐→ 1µm膜 过滤→0.45µm或0.22µm膜过滤→无菌罐装
食品分离技术
（3）白酒生产中的应用 （4）葡萄酒生产中的应用 （5）黄酒米酒生产中的应用 （6）酒厂生产用水中的应用
食品分离技术
7、膜技术在食用油加工和植物蛋白浓缩、提 纯中的应用
第四章 食品分离技术
食品分离技术
食品分离技术应用范围
➢物料有效成分的提取和分离； ➢液体物料的浓缩； ➢固形杂质的分离； ➢提取或脱除物料中某一组分； ➢过滤除菌；
食品分离技术
分离技术
一、过滤技术 二、沉降技术 三、离心分析 四、膜分离技术 五、浸出技术 六、蒸馏和精馏 七、超临界流体萃取技术 八、泡沫吸附分离技术
食品分离技术
食品分离技术
一、过滤
（一）定义
指悬浮液通过多孔介质而使其中固液两 相分离的过程。
（二）基本原理
利用一种能将悬浮固体微粒截留，而液 体能自由通过的多孔介质，在一定压力差 的推动下，达到分离悬浮液中固、液两相 的目的。
食品分离技术
（三）过滤设备
1、重力过滤设备 3、真空过滤机
2、加压过滤机 4、离心过滤机
食品分离技术
四、膜分离技术
（一）定义
将含有两个以上组分的流体通过一固体膜， 借该膜的选择性以及膜两侧的能量差（静压差、 浓度差、电位差）,将某种成分和流体中的其他组 分分离的过程。
微滤 超滤 反渗透 电渗析
食品分离技术
（二）膜分离的类型和基本原理
1．微滤（microfiltration, MF ）
利用反渗透膜选择地透过溶剂的性质，对 溶液施加压力，克服溶剂的渗透压,使溶剂通过 膜而从溶质中分离出来的过程。可分离分子量 150或更低的化合物分子。
食品分离技术
食品分离技术
反渗透与超滤主要区别
（1）反渗透施加的压力大，超滤小。 （2）反渗透可分离大、小分子、微粒，一般水才能通
过膜，超滤只分离大分子和微粒。 （3）适用范围：反渗透主要用于海水淡化，果蔬汁等
分离范围0.02～2μm，可截留微细物质，可 滤除细菌和细小的悬浮颗粒。以孔径 102～104 nm的多孔膜过滤溶液。
2．超滤（ultrafiltration, UF ）
分离范围0.002～0.2μm，可滤除大分子物质 和微粒，以孔径1～100 nm的膜过滤。
食品分离技术
食品分离技术
3．反渗透（reverse osmosis, RO）
食品分离技术
食品分离技术
食品分离技术
（四）膜分离技术特点及在食品工业 中的应用实例
1．特点
➢ 在常温下进行 ➢ 不发生相变化 ➢ 能耗低 ➢ 在密闭容器中进行 ➢ 不用添加化学试剂、添加剂 ➢ 选择性好 ➢ 使用范围广 ➢ 操作简便，易自动化操作
食品分离技术
2. 膜分离技术在果蔬汁加工中的应用
↓↓
净化 浓缩液→功能处理→喷雾干燥
↓
↓
大豆低聚糖
分离大豆蛋白粉
↓
包装→成品
食品分离技术
五、浸出技术
（一）定义
用适当的溶剂将固体原料中的可溶性 组分提取出来的操作。
（二）基本原理
浸在溶剂中的固体原料先湿润、可溶性 溶质溶解，从内部扩散到固体表面，最后 溶质从固体表面通过液膜扩散达溶剂中。
食品分离技术
膜法生产大豆分离蛋白
传统的“碱溶酸沉”法：
水↓
豆粕→提取→蛋白浆液→离心分离→渣子→干燥
↓
离心分离←沉淀←蛋白提取液←酸
↓
蛋白乳清水←凝乳蛋白←碱
↓
↓
净化处理 解析中和
↓
↓
废水排放
蛋白液→喷雾干燥→蛋白成品→包装
食品分离技术
膜法：
水↓
豆粕→提取→蛋白浆液→离心分离→渣子→干燥
↓
透过液←超滤←预处理←蛋白提取液
液体浓缩。超滤可用于果蔬汁、酒、醋澄清、汁液、 奶浓缩、天然色素等分离。
食品分离技术
食品分离技术
食品分离技术
食品分离技术
4．电滲析(Electrodialysis, ED)
它通过具有选择透性和良好导电性的离子 交换膜，在外加直流电场的作用下，使原水中 阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交 换膜，从而达到净化作用的技术。
（四）应用范围
1、进行固－液系分离 2、澄清 3、除去微生物
食品分离技术
二、沉降
（一）定义
是分散质相对于分散介质的相对迁移过 程。
（二）基本原理
由于分散物系（相）与连续相（分散介 质）两物质的密度不同,或悬浮液中的粒子 直径不同，从而在重力或离心力作用下产 生分层而得到分离。
食品分离技术
（三）沉降设备
食品分离技术
食品分离技术
食品分离技术
（三）膜材料和膜组件
1．膜材料
➢ 高分子膜 常用二醋酸纤维素酯(CA)、聚砜（PS）、
聚丙烯腈（PAN）等。 ➢ 无机膜
多孔陶瓷膜、中空纤维玻璃备以下性能特点
➢ 耐压 MF 膜 0.15 ～ 0.2mpa 、 UF 膜 0.3 ～ 0.7mpa 、