1. 技術(shù)背景

果汁作為一種中性飲料，因營養(yǎng)成分豐富（特別是富含品種豐富的維生素），而深受人們的喜歡。人們總是樂意購買完全保有天然風(fēng)味的產(chǎn)品，而不是發(fā)苦發(fā)澀，明顯帶有加工痕跡的的果汁、茶、葡萄酒等飲料制品。如何保證產(chǎn)品的天然風(fēng)味將直接關(guān)系到產(chǎn)品市場的存亡，因而這就需要在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中采用更加接近于天然手段的工藝技術(shù)——膜分離技術(shù)。    膜作為一種在微觀領(lǐng)域具有獨特分離性能的材料，依靠壓力為驅(qū)動力，能直接對不同分子量、不同分子尺度的物質(zhì)進(jìn)行分離而不發(fā)生相變化，也無須添加任何化學(xué)成分，使得果汁加工過程更加接近于自然。   例如，微濾/超濾能夠有效地去除果汁中的懸浮物和可能引發(fā)后渾濁的果膠等大分子可溶性物質(zhì)，使產(chǎn)品的澄清度、色澤、香味成分得以控制，使人感覺良好。納濾、反滲透則能夠?qū)^大多數(shù)的物質(zhì)進(jìn)行截留，僅讓水和無機(jī)鹽透過，不但容易得到理想的濃縮倍數(shù)，而且濃縮過程沒有升溫而使原有芳香成分得以最大限度的保持。

2. 果汁除雜濃縮純化的膜分離工藝簡述

1) 傳統(tǒng)果汁生產(chǎn)工藝

榨汁——果膠酶處理——硅藻土過濾/板框過濾——精密過濾器——樹脂或其他吸附方式脫色——蒸發(fā)或冷凍濃縮

這種方法存在較大的缺陷：

u 硅藻土/板框過濾只能除去果汁中的果肉，不能完全去除果汁中的果膠和可溶性蛋白，影響清汁的存放時間，會發(fā)生沉淀現(xiàn)象。果渣帶走產(chǎn)物較多，過濾收率受影響。添加助濾劑，成本支出高，果渣的綜合利用受限制，若廢棄則污染環(huán)境。

u 樹脂和其他吸附方法，脫色后的樹脂色值有一定的波動，對質(zhì)量控制帶來困難。樹脂脫色要用大量的酸和堿再生，增加處理成本，也給后續(xù)的三廢處理增加很大的負(fù)荷，費用很高。

u 真空蒸發(fā)與冷凍脫水濃縮都存在高溫或低溫相變過程，能耗大，且因果汁中含有大量有機(jī)酸，加熱濃縮時容易氧化變質(zhì)，果汁的原味和營養(yǎng)成分遭到破壞產(chǎn)品質(zhì)量下降，產(chǎn)品品質(zhì)低。例如：果汁中的芳香成份在蒸發(fā)濃縮過程中幾乎全部失去，冷凍脫水法也只保留大約8%，而反滲透技術(shù)則能保留30~60%。

2) 膜技術(shù)新工藝用于果汁生產(chǎn)中的工藝說明

A. 陶瓷膜/超濾澄清過濾

細(xì)菌將與濾渣一起被膜截留，不必加熱就可除去混入的細(xì)菌。相對于酶法而言，濾汁中不存在未分解的果膠，長期貯存極少出現(xiàn)二次沉淀。一次去除果膠、可溶性蛋白及大分子有機(jī)物，不必加任何助濾劑，操作過程簡單化，提高過濾收率與質(zhì)量，減輕后工藝提取難度。陶瓷膜較長的使用壽命以及經(jīng)陶瓷膜過濾后產(chǎn)品的風(fēng)味和芳香不變等性能，使該技術(shù)優(yōu)于其他分離技術(shù)如硅藻土過濾、板框過濾等。

B. 卷式超濾脫色

通過膜的選擇性透過機(jī)理去除果汁含有的多酚類物質(zhì)及褐變產(chǎn)物。無需任何添加物，且沒有相態(tài)變化，因此能最大程度地保留果汁自身的色、香、味。脫色后的果汁色值穩(wěn)定，變化在5%內(nèi)。超濾脫色系統(tǒng)可以維持生產(chǎn)的連續(xù)性，清洗和維護(hù)時間明顯小于樹脂脫色的清洗維護(hù)時間，而且清洗中使用的酸堿用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于樹脂脫色，對于廢水PH值影響可以忽略。在消耗方面只有泵和電氣部分的少量功率消耗，運行成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于樹脂吸附。

C. 反滲透膜/納濾膜濃縮果汁清汁

此法通過壓力作用下，根據(jù)各種分子透過膜的速率差異，將水和其他物質(zhì)分離開，以達(dá)到去除水濃縮果汁的目的。該法無相變，無需加熱，因此處理溫度低，能很好地保護(hù)果汁中的營養(yǎng)成分，這給生產(chǎn)帶來很多選擇，低糖度果汁可以作為國內(nèi)市場或區(qū)域市場的產(chǎn)品向市場提供。

由于不需蒸汽，在能量的消耗方面，膜法濃縮也較蒸發(fā)濃縮低很多?？梢宰鳛檎舭l(fā)濃縮的預(yù)濃縮工序。反滲透/納濾預(yù)濃縮可以作為快速提高生產(chǎn)產(chǎn)量的方法進(jìn)行推廣，尤其對于投資能力有限的果汁企業(yè)應(yīng)該是一項很具有吸引力的技術(shù)。而冷凍濃縮能耗很大，是膜法濃縮的7倍。

膜法濃縮所產(chǎn)生的透析水同樣可以作為清洗用水，而且水質(zhì)較蒸發(fā)冷凝水更好。

D. 反滲透膜用于洗果廢水回用

反滲透膜系統(tǒng)處理洗果廢水，處理的效果好。適合于處理傳統(tǒng)生化方法難以處理的含酸堿廢水，處理后的水可以達(dá)到生產(chǎn)用水標(biāo)準(zhǔn)，既達(dá)到了處理廢水的目的，又可以回收部分水。

3) 應(yīng)用實例

A. 膜分離技術(shù)在蘋果汁濃縮加工工業(yè)的應(yīng)用

蘋果——挑選/清洗——榨汁——果膠酶處理——陶瓷膜澄清——卷式超濾脫色（8-9brix%）——納濾/反滲透預(yù)濃縮3倍（到22-24brix%）——蒸發(fā)濃縮（35-40brix%）

         用陶瓷膜澄清果汁能處理不可溶固型物含量較高的料液時，通量較管式膜系統(tǒng)更大，更穩(wěn)定，且不容易發(fā)生堵膜的現(xiàn)象。能有效地清除果渣及果汁中的各種微生物等雜質(zhì)，特別是對耐酸耐熱菌的徹底清除（此菌問題已成為濃縮果汁出口的關(guān)鍵問題）。卷式超濾脫色可去除果汁中大量的多酚類物質(zhì)及褐變產(chǎn)物，清除了大部分的色素東西，無相態(tài)變化，保留果汁的風(fēng)味物質(zhì)。膜法預(yù)濃縮能耗小，可在室溫或較低溫度下操作，最大程度保留果汁的營養(yǎng)成分。

B. 膜分離技術(shù)在柚子汁濃縮加工工業(yè)的應(yīng)用

柚子——挑選/清洗——榨汁——陶瓷膜澄清——陶瓷膜濾液（3-4brix%）——高壓納濾預(yù)濃縮（到18brix%）

3. 綜述

沁浩膜技術(shù)不斷致力于工業(yè)膜分離技術(shù)的應(yīng)用推廣，在醫(yī)藥、化工、食品飲料、環(huán)保水處理工業(yè)等領(lǐng)域中積累了大量的經(jīng)驗，可根據(jù)客戶的要求開發(fā)其特定的分離純化工藝設(shè)備。