無機(jī)陶瓷膜應(yīng)用于果汁加工

       果汁作為一種純天然綠色食品，以其純正的優(yōu)良口味和高的維生素含量愈來愈為人們所重視。由于我國果汁加工業(yè)起步較晚，人民生活水平相對(duì)較低，使得我國人民的果汁消費(fèi)還沒有成為習(xí)慣，另一方面，用傳統(tǒng)蒸發(fā)和真空蒸發(fā)或冷凍濃縮方法生產(chǎn)的果汁加工成本高，也是阻礙果汁這一高營養(yǎng)品迅速占領(lǐng)飲料消費(fèi)市場的重要原因。

在食品加工業(yè)無機(jī)膜技術(shù)的應(yīng)用方面取得了較大的進(jìn)展，為無機(jī)膜技術(shù)在食品加工的工業(yè)化應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

無機(jī)陶瓷膜具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：

1.無機(jī)陶瓷膜管是用在1300℃高溫下燒結(jié)而成的陶瓷材料作為支撐層，再履蓋上4um厚的三氧化二鋁或氧化鋯致密膜而制成的新型管式膜元件，因此它耐高溫（1000℃以上）、耐高壓（0～16bar）、耐酸堿(pH=1～14)、使用壽命長（一般在8年以上）。

2.無機(jī)陶瓷膜具有高通量，其膜組件的平均孔隙率高達(dá)30%～40%，0.2um無機(jī)膜的理論純水通量為1200L/m2.h.bar。

3.機(jī)械強(qiáng)度大，反沖洗易實(shí)現(xiàn)，是無機(jī)陶瓷膜技術(shù)應(yīng)用于食品加工業(yè)的又一特長。它可用氣、液反沖洗，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中輕易實(shí)現(xiàn)高通量的連續(xù)穩(wěn)定操作，系統(tǒng)的運(yùn)行周期長。

4.無機(jī)陶瓷膜系統(tǒng)設(shè)備全部采用不銹鋼材料組裝而成，對(duì)食品無任何污染問題。它是由一個(gè)膜組件、一個(gè)循環(huán)原料泵、一個(gè)反沖洗系統(tǒng)和一些輔助管線組成，具有操作簡單，清洗再生容易的特點(diǎn)。膜組件是由無機(jī)膜管組成，是該系統(tǒng)的核心部分；循環(huán)原料泵為該系統(tǒng)的動(dòng)力源；反沖洗系統(tǒng)是系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的保證。它采用錯(cuò)流循環(huán)運(yùn)行方式，最大限度的減少了膜污染，延長了膜的使用壽命和運(yùn)行周期，降低了運(yùn)行操作費(fèi)用。自動(dòng)化程度高，泵、閥門等均為電磁電路控制。

5.無機(jī)陶瓷膜本身不會(huì)滋長微生物的生長，同時(shí)還能將果汁中的細(xì)菌全部截留，使果汁的貯存期延長。

6.無機(jī)陶瓷膜根據(jù)膜孔徑的不同可分為微濾、超濾和納濾，能適應(yīng)不同果汁不同加工工藝的需要。

膜分離技術(shù)用于果汁加工

目前膜分離用于果汁加工已趨于成熟并工業(yè)化。膜分離在果汁加工中主要用于濃縮、澄清和除菌。

1.蘋果汁

用膜法濃縮蘋果汁，可以得到高質(zhì)量25Brix的濃縮蘋果汁,Vc、氨基酸及香氣成分的損失均比真空蒸餾濃縮少得多。若用多級(jí)膜法濃縮，可以制取40~45 Brix的濃縮蘋果汁。

蘋果汁用傳統(tǒng)壓濾法澄清的價(jià)格為每立方米11.62美元，而用超濾澄清的成本僅2.78美元。

2.桔子汁

用膜分離生產(chǎn)高質(zhì)量桔子汁技術(shù)已經(jīng)成熟。已經(jīng)可以將桔子汁濃縮到55 Brix。

3.其它果汁

用膜分離濃縮葡萄汁、佛手酣汁、澄清檸檬汁、番茄汁等生產(chǎn)線亦在80年代末先后在國外建立。

無機(jī)膜在果汁澄清過濾中的應(yīng)用實(shí)例：

在果汁澄清方面的應(yīng)用是無機(jī)膜最為成功的例子之一。陶瓷膜用于果汁澄清主要是除去其中很容易引起果汁變質(zhì)的細(xì)菌、果膠、粗蛋白質(zhì)，得到的果汁品質(zhì)優(yōu)良，比傳統(tǒng)的過濾巴氏滅菌生產(chǎn)的果汁更具芳香味。傳統(tǒng)的果汁澄清方法需經(jīng)過多步的過濾，并需要助濾劑等。膜技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高果汁質(zhì)量、降低操作成本是十分有意義的，無機(jī)膜在果汁過濾中逐漸顯示其優(yōu)越性。Anon等人研究認(rèn)為，碳－氧化鋯膜在蘋果汁的過濾澄清中具有較大的優(yōu)勢，Thomas等用SS－ZrO2膜進(jìn)行中試規(guī)模的蘋果汁的澄清過濾，得到的蘋果汁的平均通量為120L/m2.h。用氧化鋯陶瓷膜進(jìn)行蘋果汁的澄清過濾，膜面積已為65m2，采用三級(jí)串聯(lián)的過濾方式，操作條件為：膜面流速5~6m/s，操作壓力0.5MPa。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為15天，經(jīng)過三次洗膜，每次洗膜時(shí)間為2小時(shí)，可見洗膜可以恢復(fù)膜的滲透通量。滲透液透光率大于99%，甚至高達(dá)99.9%；折光率一般在9%；色澤一般在70.0左右，最低值為54.0，最高值為88.5。

膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的先進(jìn)性

果汁加工中采用膜分離以后，可以做到：⑴節(jié)能；⑵質(zhì)量好。芳香成分大部分可保留，脂溶性成分全員勞動(dòng)生產(chǎn)率更多，因此濃縮果汁再生后與鮮果汁無甚差別；⑶保存期長。由于膜的除菌作用，以及濾液中無酸法處理所存在的未分解果膠，所以長期存放一般不會(huì)出現(xiàn)二次沉淀。

1.節(jié)能  與食品工業(yè)中應(yīng)用的傳統(tǒng)方法對(duì)比見表1，表2。

表1  3種濃縮法能耗對(duì)比

表2  各種方法用于食品濃縮脫水價(jià)格對(duì)比

2.保持原有的營養(yǎng)成分  不同濃縮對(duì)果汁加工的影響（見表3）

表3  濃縮法對(duì)果汁（西蓮成分的損失（w/%））

3.簡化流程和操作  傳統(tǒng)的飲料生產(chǎn)是用巴氏滅菌和添加化學(xué)防腐劑的方法來使產(chǎn)品達(dá)到食品衛(wèi)生要求。微濾技術(shù)可以代替巴氏滅菌和添加化學(xué)防腐劑。微濾的有效范圍是0.05－2.5um，食品加工需要?dú)绲奈⑸锎笮。鄶?shù)包括在此范圍內(nèi)。因此采用微濾膜分離進(jìn)行無菌過濾是最有效的，它可以把細(xì)菌、酵母和霉菌全部截留，而食品中的有效成分都能透過膜。

另外，傳統(tǒng)的果汁澄清先是在反應(yīng)缸中加酶處理，然后過濾或離心分離，時(shí)間長、占地面積大、成本高。用超濾澄清果汁，可以減少反應(yīng)缸、泵、壓縮機(jī)、離心機(jī)等設(shè)備，節(jié)省硅藻土或其他助濾劑和酶制劑，降低操作費(fèi)用和人工費(fèi)用。此外還可提高果汁產(chǎn)量和減少廢渣。

因此，無論從經(jīng)濟(jì)還是技術(shù)的角度比較，膜法（特別是無機(jī)陶瓷膜）用于食品加工生產(chǎn)過程中，都有其它傳統(tǒng)方法無可比擬的優(yōu)勢，是我國食品加工（果汁加工）業(yè)今后技術(shù)改造的最佳應(yīng)用技術(shù)。