第6章食品分离机械与设备2015-1.ppt

1,四川农业大学机电学院,第6章食品分离机械与设备,主讲人：张黎骅博士/教授/工程师,电子邮箱：zhanglihua69,电话第六章食品分离机械与设备,第一节*过滤机械第二节*离心机械第三节旋流分离机械第四节溶剂萃取设备第五节膜分离设备第六节超临界流体萃取设备,教学目标,了解各种分离机械的类型，掌握过滤机械、离心分离机械、以及旋流分离器的结构及工作原理及工作过程。理解萃取机械、膜分离机械、蒸馏设备的结构及工作原理。,概述,定义：食品生产的分离操作是将不同物理、化学等属性的物质，根据其颗粒大小、相、密度、溶解性、沸点等表现出的不同特点而将物质分开的一种操作过程。,发酵的产品经常要经过分离或净化才能进入下一程序；淀粉、结晶或杂质等固形物料从原料液中的分离；纯净水的制备；蛋白质的提纯以及提取天然有效成分等。运用一定的物理或化学方法，采用适当的分离机械与设备来加以操作。分离过程是食品加工中一个十分重要的操作。分离过程的投资常占生产过程总投资的50%90%，用于产品分离的费用占到生产总成本的70%甚至更高。,分离过程是食品加工中的应用,举例：纯净水、太空水的工艺流程,概述,食品加工中典型的两大类混合物：1.连续相为液体：分散相为固体（固-液系统）、分散相为液体（液-液系统或液体混合物）和分散相为气体（气-液相系统）三种；2.连续相为气体：分散相为固体（固-气系统）和分散相为液体（液-气系统）。,分离的方法,1.扩散式分离方法蒸发、蒸馏、干燥等（根据挥发度或汽化点的不同）；结晶（根据凝固点的不同）；吸收、萃取、沥取等（根据溶解度的不同）；沉淀（根据化学反应生成沉淀物的选择性）；,分离的方法（续）,吸附（根据吸附势的差别）；离子交换（用离子交换树脂）；等电位聚焦（根据等电位Ph的差别）；气体交换、热扩散、渗析、超滤、反渗透等（根据扩散速率差）,分离的方法（续）,2.机械分离方法过滤、压榨（根据截流性或流动性）；沉降（根据密度或粒度差）。沉降分离可分为重力沉降和离心沉降分离。后者包括离心分离和旋流分离，分离设备分别为离心机和旋流分离器。,磁分离（根据磁性差异）；静电除尘、静电聚结（根据电特性）；超声波分离（根据对波的反映特性）。在以上分离方法中，过滤分离、离心分离和旋流分离被称为食品分离中的三大主要机械分离方法。,分离的方法（续）,第一节过滤机械,过滤是利用混合物内相的截留性差异进行分离的一种操作。优点：过滤应用范围广，适应粒度和浓度范围较宽，可用于连续相为流体，分散相为固体混合物的分离。缺点：过滤介质的堵塞难以避免，工作的连续性较差，对于低浓度的混合液过滤的经济性较差。,一、概念,在过滤的操作过程中，一般将被过滤处理的悬浮液称为滤浆，滤浆中被截留下来的固体微粒称为滤渣，而积聚在过滤介质上的滤渣层则被称为滤饼，透过滤饼和过滤介质的液体称为滤液。,3、过滤介质与助滤剂1）过滤介质,作用：促使滤饼的形成，并为滤饼的支撑物。要求：具有多孔性，孔道大小应该能截留悬浮粒子。具有足够的机械强度。具有适当的表面特性，能加快卸除滤饼速度。食品加工中所用的过滤介质除满足上述要求外，还应具有无毒、耐腐蚀和不易滋生微生物、易于清洗消毒等特点。,常用的过滤介质种类繁多，按其形状大致分为：(a)粒状介质：如焦炭、石砾、细砂、锯屑、活性碳、玻璃碴、酸性白土等。此类介质用于过滤固相含量极少的悬浮液，例如水的过滤和糖的脱色等。(b)织物状介质：是工业上广泛应用的一类，它包括耐腐蚀的不锈钢丝、铜丝或镍丝等织成的各种形式的金属滤布。也可用天然或人造纤维如：棉、毛、合成纤维等编织成各种形式的非金属滤布。(c)多孔固体介质：如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、不锈钢粉末。多做成板状或管状，耐腐蚀性好，孔隙小，强度高，常用于过滤含少量微粒的悬浮液，例如白酒、糖液。,2）助滤剂,在过滤前预覆在滤布上或添加在滤浆中以提高过滤速度的物质。当过滤的固体颗粒极细或具有很大的压缩性时，过滤介质会很快被堵塞，所形成的滤饼的孔隙度变小，过滤层的渗透性大大降低，以至于过滤操作不能持续。为防止胶状微粒对滤孔的堵塞，常用助滤剂涂在滤布上或按一定比例均匀混合于悬浮液之中，一起进入过滤机过滤，以形成渗透性好、耐压缩的滤饼，保证滤液通畅流通。,4、过滤操作中的推动力,推动力：指滤饼和过滤介质组成的过滤层两侧压力差，常以作用在悬浮液上的压力表示。通常工业上过滤中推动力的来源有四种：1）悬浮液本身的液柱压力差，一般不超过50kPa，称为重力过滤；2）在悬浮液表面加压，一般可达0.5MPa，称为加压过滤；3）在过滤介质下方抽真空，通常不超过86kPa真空度，称为真空过滤；4）利用惯性离心作用，称为离心过滤。,5、过滤分离的应用,a滤饼过滤：以过滤介质上游所形成固体颗粒床层的渗滤作用为主要过滤机理。用于含大量不溶性固体的悬浮液的过滤(即含量大于12)。b深层过滤：在过滤介质上游虽形成微薄的滤饼，但只是少量颗粒嵌入介质通道。可用于从液体中除去少量不溶性固体的过滤，如啤酒、果汁、牛奶、色拉油等的过滤。c膜过滤：是采用有机膜、多孔陶瓷介质膜和半透膜介质膜等膜材料，从液体中除去少量极细小质点的过滤。如从汽水、果汁中除去少量的微生物的过滤。,二、过滤分离的工作过程,过滤操作过程一般包括过滤、洗涤、干燥和卸料四个过程。过滤：悬浮液在推动力作用下，克服过滤介质的阻力进行固液分离；洗涤：停止过滤后，滤饼的毛细孔中包含有许多滤液，须用清水或其他液体洗涤，以得到纯净的固粒产品或尽量多的滤液；,过滤分离的工作过程（续）,干燥：用压缩空气吹或真空吸，把滤饼毛细管中存留的洗涤液排走，得到含湿量较低滤饼；卸料：把滤饼从过滤介质上卸下，并将过滤介质洗净，以备重新进行过滤。,三、过滤机的分类,按过滤推动力分：重力过滤机、加压过滤机和真空过滤机；按过滤介质的性质分：粒状介质过滤机、滤布介质过滤机、多孔陶瓷介质过滤机和半透膜介质过滤机等；按操作方法分：间歇式和连续式过滤机。,7、过滤机的应用,在食品上的应用有如下几个方面：a一般固液系统的分离：如蔗糖生产中的糖汁和糖渣的分离采用真空转鼓过滤机或板框压滤机。板框压滤机则用于啤酒厂过滤麦芽和发酵后回收酵母等。b作为澄清设备使用：陶质管滤机和流线式过滤机已广泛应用于澄清液体食品，如啤酒、葡萄酒、醋、果汁、酵母浸出液及油、盐水、糖浆，以除去其中极细微粒或者成胶状或泥状的固体。c除去微生物：管滤机常用于葡萄酒、啤酒、果汁和酵母浸出液的过滤以降低微生物的数目，故可用于代替或补充以降低微生物数目为目的的热处理操作。,四、典型的过滤机械,（一）板框压滤机*：是一种间歇式过滤机，利用滤板来支撑过滤介质，滤浆在加压下强制进入滤板之间的空间内，并形成滤饼。（二）加压叶滤机：是一种间歇式过滤机。（三）真空过滤机：以抽真空为推动力，一般为连续式操作，是一种连续性生产和机械化程度较高的过滤设备。,（一）板框压滤机,1主要结构滤板滤框滤布压紧装置支撑装置见教材上附图。,2主要结构及其作用,2.1滤板：分为洗涤板和非洗涤板，面板上有各种凸凹纹路，其作用是支撑滤布并提供滤液流出的通道。,滤板、滤框、滤布、压紧装置,26,2.2滤框：滤板和滤布的支撑载体。滤框与滤布共同作用形成滤浆和滤饼的空间。,2.3滤布：分离滤浆和滤饼。2.4压紧装置：提供推压力。一般依靠螺杆的旋转提供推压力，也有采用液压油缸驱动的。,3工作原理,利用滤板来支撑过滤介质，滤浆在加压下（0.11MPa）强制进入滤板之间的空间内，并形成滤饼，分离滤饼和滤液。,4工作过程,滤浆由滤框上方通孔进入滤框空间，固粒被滤布截流，在框内形成滤饼，滤液则穿过滤饼和滤布流向两侧的滤板，然后沿滤板的沟槽向下流动，由滤板下方的通孔排出。当滤框内充满滤饼时，停止进料，进行滤饼洗涤，洗涤后再将滤饼清除，重新组装，进入下一循环操作。,5特点,5.1优点：过滤面积大；过滤推动力大（最大可达1MPa，一般在0.30.5MPa）；无运动部件，动力消耗小；使用可靠、结构简单、制造方便、造价低、便于检查操作等。,5.2缺点过滤的滤液不均匀；滤布磨损严重；间歇式操作，装卸板框的劳动强度大，生产效率低；滤饼洗涤慢；,6应用,适用于各种复杂物料的过滤，在食品工业中应用广泛，特别适用于低浓度悬浮液、胶体悬浮液、分离液相黏度大或接近饱和状态的悬浮液的过滤。,三、加压滤叶型过滤设备,重要过滤元件：滤叶（固定或旋转；垂直或水平）分类：垂直滤槽，垂直滤叶型垂直滤槽，水平滤叶型水平滤槽，垂直滤叶型水平滤槽，水平滤叶型,垂直槽垂直滤叶型,水平滤叶型,结构：由数十片固定在空心轴的水平圆形滤叶组成。滤叶上表面为细金属网（硅藻土支持介质），中间粗金属网，下表面为无孔金属板；中空部分与空心轴内孔相通，构成滤液通道。原理：过滤推动力为压力；滤饼卸料依靠离心力（空心轴和滤叶由电机带动旋转）,转鼓真空过滤机,(二)转鼓真空过滤机(Rotarydrumvacuumfilter),1基本结构,转鼓：,分配头(Dividinghead),滤浆槽(Slurrytank)：搅拌器(Agitator)：刮刀(Scraperknife)：洗涤装置(Washing)：各种阀腔5、13、6、10，真空系统，压缩空气机，传动系统。,2工作过程,过滤第一次脱水洗涤第二次脱水卸饼滤布再生等项操作工序同时在转鼓的不同部位上进行，转鼓每回转一周，完成一个操作循环，自动连续完成作业。,45,3特点优点：能连续工作，节省人力，生产能力大；过滤适应性好，能处理粘性、具有可压缩性滤饼及容易堵塞滤布的物料。缺点：由于真空操作，过滤推动力有限，对难过滤物料适应性差；滤饼的洗涤不充分（滤饼仍含30水分）；附属设备多，如真空系统、压缩空气系统、各类泵、供水系统等，提货费用高，设备昂贵，过滤面积不大（3040）。,第二节离心分离机械,一、离心分离概念（原理）*二、离心分离应用三、离心分离机械的分类*四、典型的离心分离机械,悬浮液是由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统。固体颗粒是由许多单个颗粒及聚集在一起的颗粒团组成的混合体。乳浊液是由液体和悬浮于其中的一种或数种其他液体所组成的系统，其中至少有一种液体是以液珠的形式，均匀地分散于一个不和它互溶的液体之中。乳浊液的稳定性低，当悬浮液珠达一定的大小时（临界的大小等于0.40.5），组成它的两相会较快地分层。,一、离心分离概念（原理）,离心分离：是指利用物料在惯性离心力的作用下进行固-液、液-液、液-液-固相分离。利用惯性离心力的作用下进行固-液、液-液、液-液-固相分离的机械称为离心机。具体可分为离心过滤、离心沉降、离心分离。（见教材P115）,分离因数*：是指物料所受离心力与重力的比值，也等于离心加速度与重力加速度的比值。它是衡量离心分离机分离性能的主要性能指标，分离因数的大小常根据不同的分离物料性质和不同的分离要求来选取。,二、离心分离机的应用,制糖工业：砂糖糖蜜的分离；制盐工业：晶盐脱卤；奶制品工业：牛奶分离；淀粉工业：淀粉与蛋白质分离；油脂工业：食油精制；饮料工业：啤酒、果汁等的澄清；脱水蔬菜制造业：预脱水干燥处理；,三、离心分离机的分类,1）按操作原理分类1.1过滤式离心机：转鼓上有孔，过滤分离，分离因数小，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离及脱水处理。1.2沉降式过滤机：转鼓上无孔，沉降分离，分离因数中，适用于分离不易过滤的悬浮液。1.3分离式离心机：转鼓无孔，转速高，分离因数大，用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。,三、离心分离机的分类,2）按离心分离因数大小分类常速离心机：Kc3000，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水；高速离心机：3000Kc50000，主要用于分离乳状和细粒悬浮液；超高速离心机：Kc50000，主要用于分离极不易分离的超微细粒的悬浮系统和高分子的胶体悬浮液。,3）按操作方式：间歇式和连续式离心机；4）按转鼓主轴位置：卧式和立式离心机；5）按转鼓内流体和沉渣的运动方向：逆流式和并流式；6）按卸料的方式：人工卸料、重力卸料、刮刀卸料、活塞卸料、螺旋卸料、离心卸料和进动卸料等离心机；7）按分离工艺操作条件：常用型和密闭防爆型。,三、离心分离机的分类,四、典型离心分离机,（一）卧式离心机：卧式螺旋卸料离心机*；卧式螺旋卸料沉降离心机；卧式离心卸料离心机；刮刀卸料离心机；,（二）立式离心机：自动排出式离心机；振动式离心机；三足式吊袋上卸料离心机；三足式刮刀下卸料自动离心机；高速管式离心机；碟片式离心分离机*。,四、典型离心分离机（续）,（一）卧式螺旋卸料离心机,1主要结构圆锥转鼓9螺旋推料器10差速器7筛网过载保护装置其他附件：进出料口、壳体、箱体及机座等,58,2主要结构的作用,转鼓上有孔，内衬有筛网，与筛网共同作用圆锥转鼓：分离滤液和滤饼；螺旋卸料器：卸出滤饼；差速器：调节螺旋卸料器和圆锥转鼓的转速，使其保持一个微小的转速差；筛网：分离滤液和滤饼；,3工作过程,悬浮液由进料管输入螺旋推料器内腔。通过内腔料斗口喷铺在转鼓内衬筛网板上，在离心力作用下，悬浮液中液相通过筛网孔隙、转鼓孔被收集在机壳内，,从排出口排出机外，滤饼在筛网中滞留。在差速器作用下，滤饼由小直径处滑向大端，随转鼓直径增大，滤饼加快脱水，直到推出转鼓，以此实现进料、分离、洗涤和卸料的循环操作。,3工作过程,4工作原理,通过过滤型锥形转鼓的转动，利用滤液与滤饼离心惯性力的差异将其分离，并借助差速器调节螺旋推料器的转速，以实现滤饼的卸出。,5特点,5.1优点：是一种连续性操作的过滤机械，生产效率高，具有过载保护装置，可实现无人安全操作；运转平稳、噪声低，适用于腐蚀性强的介质物料的分离。5.2缺点制造成本高；滤饼中还存有滤液；应视不同的滤浆调整转速差。,（二）碟式分离机(Disccentrifuge)：,1.应用碟式分离机用于乳浊液的分离和含有少量固相的悬浮液的澄清。,一、过滤离心机,（一）三足式离心机,特点优点：结构简单；占地小；操作平稳缺点：排渣需要繁重的体力劳动。,机械卸料的三足式离心机,过滤离心机,二、沉降离心机,在食品工业，这类离心机主要用于回收动植物蛋白，可可、咖啡等滤浆的分离以及鱼油去杂和鱼肉制取等。以卧式螺旋离心机为例：,结构：无孔转鼓7，内部有螺旋输送器4。行星差速器9使7和4同向旋转，但有速差。,三、分离离心机,在分离乳浊液和极细颗粒的悬浮液时，需要很大的离心力。宜采用小直径、高转速的转鼓，即高速离心机。高速离心机分为管式离心机和倒锥式离心机。管式离心机常用于动物油、植物油和鱼油的脱水及果汁、苹果浆及糖浆的澄清。倒锥式离心机广泛用于奶油的分离和牛奶的净化、动植物油精制中的脱水和澄清、淀粉的分离和净化等。,（一）管式高速离心机管式高速离心机具有很高的分离因数（1.5万6万），转鼓的转速可达80005万r/min。为尽量减小转鼓所受的应力，采用较小的鼓径，因而在一定的进料量下，悬浮液沿转鼓轴向运动的速度较大。为此，应增大转鼓的长度，以保证物料在鼓内有足够的沉降时间，于是导致转鼓成为直径小而高度相对很大的管式构形。,按用途分为：澄清用碟式分离机和分离用碟式分离机。按进料和排液的方式分为：敞开式、半密封式和密封式三种。按排渣方式又可分为：人工排渣型、喷嘴排渣型和环阀排渣型。,2.分类,3.主要结构,主要有转鼓（锥形碟片）和传动装置（主轴、离心摩擦联轴节、螺旋齿轮等）。,它具有一密闭的转鼓，鼓中放置有数十个至上百个锥顶角为60100的锥形碟片，碟片与碟片间的距离用帖附于碟片背面的、具有一定厚度的狭条来调节和控制，一般碟片间的距离为0.52.5mm。,4.工作特点,澄清用与分离用碟式分离机结构上区别在于碟片和出液口。,澄清用：碟片不开孔，出液口只有一个。悬浮液从中心管加入，经碟片底架引到转鼓下方，在离心力作用下，重度大的固相颗粒沿碟片下表面沉积到转鼓内壁，定期停机取出。而澄清液则沿碟片上表面向中间流动，由转鼓上部出液口排出。,分离用：碟片开孔，出液口有两个（轻液、重液）。悬浮液从中心管加入，由底架分配到碟片层的“中性孔”位置，分别进入各锥形碟片间，成薄层分离，密度小的轻液沿碟片上表面向中心流动，由轻液口排出；重液则沿碟片下表面流向转鼓外层，经重液口排出。乳浊液含有少量固相时，它们则积沉于转鼓内壁上定期排渣。,净乳机和离心机的区别,净乳机离心机碟片结构无孔开孔（在脱脂乳和稀奶油分离界面上）出液口一个两个（脱脂乳出口，稀奶油出口）,5.特点：生产能力大，能自动连续操作，并可制成密闭、防爆型。6.发展趋势：进一步改善自动化控制系统；研制转鼓材料，提高转鼓的强度；研究转鼓内流体动力状态；改善转鼓结构，进一步提高分离效果和生产能力，以及更好地满足各种生产的工艺要求。,第三节旋流分离机械（简介）,一、基本概念与应用二、旋液器的基本结构与工作原理三、旋流分离器的特点,一、基本概念与应用,旋流分离技术是一种高效节能型的分离技术，它的关键部分是旋流分离器，简称旋流器。它是利用切向注入的混合物高速旋转产生的离心力来加速颗粒的沉降，非均相物料系在分离器内形成向下的外旋流和向上的内旋流，达到不同密度的相或不同粒度颗粒的分离。其分级作业的分级粒度为0.0030.25，浓缩或澄清的分级粒度小于15。,基本概念与应用（续）,旋流分离器可用于具有密度差的固-液、气-液、固-气、液-气、液-液以及固-固等非均相混合物的分离，包括生物、食品（如淀粉生产、制糖工业、奶制品工业、食用油工业、啤酒工业、葡萄酒生产工业等）、三废（废气、废液和废固）处理等领域中的澄清、增浓或脱水、分级、洗涤等分离过程，甚至还可以及强化传热传质和分离于一身，用作旋流干燥器等。,一、基本概念与应用,二、旋液器的基本构造与工作原理,旋液器：用于液-液分离的旋流分离器称为旋液器。它是一种利用离心沉降原理将非均相混合物中具有不同密度的相的机械分离设备。,基本构造,基本构造为一个分离腔和一至两个入口或两个出口。分离腔主要有圆柱形、圆锥形和柱-锥形三种基本形式。,工作原理：,悬浮液从圆筒上部的切向进口进入器内，旋转向下流动。,液流中的颗粒受离心力作用，沉降到器壁，并随液流下降到锥形底的出口，成为较稠的悬浮液而排出，称为底流。,工作原理：(续),澄清的液体或含有较小较轻颗粒的液体，则形成向上的内旋流，经上部中心管从顶部溢流管排出，称为溢流。,三、旋流分离器的特点,3.1优点：结构简单；成本低，占用空间小、重量轻、维护费用少、能耗低（不到碟片式离心机的10%）、不需任何帮助分离的介质；安装灵活方便，旋流器可以任何角度安装；工作连续可靠，操作维护方便，一旦设计、调试好，就可以自动、稳定的工作。,三、旋流分离器的特点,3.2缺点：由于剪切作用，容易将液滴（油滴或水滴）打碎乳化而恶化分离过程；通用性较差，处理不同性质的物料往往需要不同结构尺寸或操作条件的旋流器；由于湍流，分离能力不如离心机（超高速离心机）的大，即可分离的最小颗粒（边界粒度）没有离心机的小，但其边界粒度也达2um左右。,三、旋流分离器的特点,四、主要技术参数,旋液分离器的圆筒直径一般为75300mm。悬浮液进口速度一般为515m/s。压力损失约为50200kPa。分离的颗粒直径约为1040m。,结构：旋液分离器由进料管1、溢流管2、圆管3和锥管4等部分组成,旋液分离器优点：结构简单紧凑、无传动部分、占地面积小。使用维护方便；物料在机器内停留时间短、生产率高；能在密闭的条件下加工，产品质量高。环境卫生和劳动条件较好；便于连续作业和生产过程的自动控制。旋液分离器缺点：管子内壁易磨损,旋液分离器和旋风分离器的比较,相同点：原理相同：都采用离心分离的方法除去内部杂质。结构相同：就单个分离器而言，其结构大致相同。,不同点：用途不同：旋液分离器用于从液体中分离固体杂质，旋风分离器用于从气体中分离固体杂质。设备体积不同：旋液分离器由于用于液体分离，其密度较大，固单个分离器的体积较小；旋风分离器由于用于气体分离，其密度较小，固分离器的体积较大。设备组装方式不同：为了提高生产率，旋液分离器一般多个分离器并联使用，而旋风分离器一般单个分离器即可使用。,利用两个不相溶的液相中的组分溶解度的不同来达到分离的目的。一、分类料液与溶剂接触和流向：单级与多级萃取设备操作方式：间歇与连续多级萃取设备分离物系构成：液-液与液-固萃取设备,第四节溶剂萃取设备,二、液-液萃取设备依接触方式有逐级式与微分式之分1、微分工作原理：互相混溶的两液相在一柱式或塔式容器内分别从顶和底部进入并相向流过萃取设备，目的产物从一相传递到另一相而达到目的分离的目的。特点：没有沉降分离时间，未达到传质平衡。适用：两液相有较大的密度差类型：多层填料萃取塔、多级搅拌萃取塔、转盘萃取塔,三、固-液萃取设备操作包括：不溶性的固体中含的溶质在溶剂中溶解的过程和分离残渣与浸取液的过程1、单级间歇式浸出器2、多级逆流式浸出器3、连续式浸出器（1）浸泡式连续式浸出器（2）浸滤式连续式浸出器：垂直移动篮式浸出器、旋转隔室式连续式浸出器、水平移动篮式浸出器、皮带输送式连续浸出器,高效动态连续液液萃取塔转盘式萃取塔,用天然的或人工合成的高分子薄膜或其他具有类似功能的材料，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，统称为膜分离法。膜分离法用于液体和气体。,第五节膜分离机械,膜的种类,按膜的来源：天然膜和合成膜；按膜的材料：树脂膜、陶瓷膜及金属膜；按膜化学组成：纤维素酯类膜、非纤维素酯类膜；按膜断面的物理形态或结构：对称膜、不对称膜(指膜的断面不对称)、复合膜(通常是用两种不同的膜材料，分别制成表面性层和多孔支撑层)，按膜的形状：平板膜、管式膜和中空纤维膜等。,目前硝酸纤维素膜和聚酰胺膜应用较为广泛。陶瓷膜和金属膜以其持有的性能和强度，在果蔬汁加工方面成为主导部件。,膜分离有四个显著特点,风味和香味成分不易失散；易保持食品某些功效，如蛋白的泡沫稳定等。不存在相变过程，节约能量。工艺适应性强，处理规模可大可小，操作维护方便，易于实现自动化控制。,膜分离技术主要包括渗透、反渗透、超滤、透析、电渗析、液膜技术、气体渗透和渗透蒸发等方法。,一、膜分离的方法与原理（一）反渗透原理,利用反渗透膜选择性透过溶剂（水）的性质，对溶液施加压力克服溶液的渗透压，使溶剂通过膜从溶液中分离出来。,（二）超过滤原理,超过滤(ultrafiltration，UF)超过滤膜在透过溶剂的同时，透过小分子溶质，截留大分子溶质。截留的粒径范围是120nm，相当于分子量为300至300000的各种蛋白质分子，也可截留相应粒径的胶体微粒。,被分离的溶液借助外界压力的作用，以一定的流速沿具有一定孔径的超过滤膜面上流动，让溶液中的无机离子、小分子物质透过膜，截留高分子物质、胶体、蛋白质、微生物，从而实现分离和浓缩目的。,超过滤用途,澄清除去悬浮的微小颗粒（处理果汁、葡萄酒、醋）成分调整（牛奶、淀粉、酵母、葡萄糖、氨基酸等）浓缩（乳液、全蛋产品、胶体等）分子溶液的脱盐污染控制（油脂、漂白污水、色料废液等过滤）,(三）电渗析原理,使用具有选择性透过性能的离子交换膜，在直流电场作用下，溶液中的离子选择性透过进行定向迁移。电渗析装置是由许多阳膜和阴膜相间安置，并在膜间放置隔板，组合成膜组，在膜组两侧安装电极。,A阴离子膜（允许阴离子通过）C阳离子膜（允许阳离子通过）,用途,(1)溶液脱盐：从料液中迁出等当量的阴、阳离子，从而降低了溶液的盐分。对于海水或原水分别称为海水纯化或原水纯化；对于含无机盐的有机物水溶液，则称为溶液脱盐。(2)溶液的浓缩：料液是盐类溶液，浓集其中的阴、阳离子，制成浓度较高的溶液。产品是浓缩液。(3)溶液的脱酸或脱碱：通过离子的迁容，将碱性溶液中的金属阳离子换成氢离子，或将酸性溶液中的阴离子换成氢氧根离子，结合成水，就起了对溶液脱碱或脱酸的作用。(4)盐溶液的水解：将盐溶液中的阳离子和阴离子分别迁出，各配上氢氧根离子和氢离子就生成了相应的碱和酸。,（一）平板式膜组件,二、膜分离组件,特点：面积大，不易堵塞，对原液初处理要求低，压力损失小，流速大。,（二）管式膜组件,结构：膜粘在支撑管的内壁或外壁。外管为多孔金属管，中间为多层纤维布，内层为管状超滤或反渗透膜原理：原液在压力作用下在管内流动，产品由管内透过管膜向外迁移。,（三）毛细管式膜组件,由许多毛细管组成，纤维平行排列，两端均与块端板粘合。毛细管由纺丝法制得，无支撑部件。进料液从毛细管的中心通过，透过液从毛细管壁渗出。与管式膜组件相比，毛细管式膜组件拥有高填充密度。,（四）中空纤维膜组件,结构与毛细管式膜组件相类似，膜管没有支撑材料，靠本身的强度承受工作压力。将几万根中空纤维集束的开口端粘接，装填在管状壳体内。,超临界流体萃取(SCFE)是近30多年来出现的一种新型的萃取分离技术特性：低能耗、无污染、无残留和适宜处理易受热分解的热敏性物料,第六节超临界萃取技术,一、原理,某一纯物质的临界温度是指在任何高压下均不能使该物质液化的最低温度，与此温度点相对应的压力称为临界压力。在压温图中，高于临界温度和临界压力的区域称为超临界区，此时的流体称为超临界流体。,在超临界区域内，压力稍有变化，超临界流体对溶质的溶解能力也会发生很大变化。,二、超临界流体性质,超临界气体的密度接近于液体，这使它具有与液体溶剂相当的萃取能力。超临界流体的黏度和扩散系数与气体相近似，使它具有非常好的传质性能。超临界流体作为萃取剂还具有良好的选择性；在超临界区域内，压力稍有变化，即引起超临界流体的密度发生很大的变化，从而它对溶质的溶解能力也会发生很大变化。压力变化即引起超临界流体的相态发生变化，从而有利于溶质和萃取剂的分离。,三、超临界流体萃取系统组成溶剂压缩机(高压泵)。萃取器。温度、压力控制系统。分离器和吸收器。其他辅助设备包括：辅助泵、阀门、调节器、流量计、热量回收器等。,四、超临界流体萃取的基本流程,物料放入萃取釜加压的超临界流体进入萃取釜压力与温度的组合使萃取效果达到最大带组分的超临界流体在分离釜分离，超临界流体循环使用,五、超临界CO2萃取系统分类,按分离方法分变压法、变温法、变温变压法、吸附法、水洗法按萃取器的形状分容器型与柱型按操作方式分批式与连续并流或逆流式,六、在食品业的用途,分离热敏性、高沸点物质(a)动植物油(鱼油等及大豆、向日葵、可可、咖啡、棕搁等的种子油)的萃取；(b)从茶、咖啡中脱除咖啡因；(c)啤酒花和尼古丁的萃取；(d)从植物中萃取香精油等风味物质;(c)从动植物中萃取脂肪酸;(f)从奶油和鸡蛋中去除胆固醇;(g)从天然产物中萃取功能性有效成分；(h)植物色素的萃取及各种物质的脱色、脱臭。,第四节溶剂萃取设备（简介）,原理：有机溶剂萃取过程是利用两个互不混溶的液相中各个组分（包括目标组分）溶解度的不同，从而达到分离的目的。使用的溶剂叫萃取剂，提出的物质叫萃取物。根据分离物系构成的不同，溶剂萃取设备可分成为液-液萃取设备和液-固萃取设备。,第五节膜分离设备（简介）,是利用膜的选择性，以膜的两侧存在一定量的能量差（压力差或电位差）作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移速率不同而实现的分离。膜分离有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、电渗析和透析等。属于速度控制的传质过程，具有设