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关于膜科学与膜分离过程
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跪求各位学长学姐们，关于膜科学与膜分离过程的发展前景 怎么样，就业情况， 关键是考研是怎样的。这应该与化工原理有关系，清告诉我更多关于它的信息吧！ 谢谢 |
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膜分离是一门新兴的多学科交叉的高新技术。膜分离技术和传统分离技术相结合又派生出诸如膜蒸馏、膜萃取、膜吸收、膜色谱、膜亲和、膜反应器和膜控制释放等许多新型膜过程和膜技术。膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化、和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤以及过程简单、易于自动化控制等特性，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。由于膜分离过程不需要加热，可防止热敏物质失活、杂菌污染，无相变，集分离、浓缩、提纯、杀菌为一体，分离效果高，操作简单、费用低，特别适合食品工业的应用。下面介绍近年来膜分离技术在食品工业中的主要应用领域和应用进展情况。 在浓缩和纯化方面的应用 利用膜的优良选择性可将溶液中的欲提取组分在与其他组分分离的同时有效地得到浓缩和纯化。 果胶是一种由半乳糖醛酸组成的高分子物质，在食品工业上用作胶凝剂，增稠剂等，市场需求量很大。目前果胶的生产工艺主要以柑橘皮等为原料，利用稀酸进行提取，提取液中含大量对胶凝度无贡献的有机酸、酚、皮油及色素。其后续处理任务繁重，成本较高，且产品颜色偏深。采用超滤膜装置对提取液进行处理，初步浓缩除去大部分对胶凝度无贡献的杂质后，再经电渗析(ED)脱去大部分盐酸和无机离子，所得提取液可直接干燥获得高品质的果胶，并且能够大幅降低生产成本。利用超滤技术还可以实现酶制剂的提纯和浓缩，利用聚醚砜（PES）为膜材料的超滤装置提纯溶菌酶（截留分子量为30000、操作压力为0 35MPa、温度为15℃）超滤进行15min后进行清洗。酶得率63%，纯度98 5%，酶活14610Ｕ/mg或16831Ｕ/mg，而后将浓缩液直接进行冷冻干燥即可。以Ｄ52弱酸性离子交换树脂的Ｎａ+型和Ｈ+型树脂混合用于吸附过程，然后用硫酸铵溶液洗脱，析即可得到较纯净的溶菌酶。每100克蛋清可得酶0. 4克，酶活10000ｕ/mg左右。 在澄清工艺方面的应用 澄清工序是澄清汁生产的关键环节。传统的澄清方法如明胶单宁法、加热凝聚澄清法、冷冻法、板框过滤法以及酶处理法等，都存在各自的弱点。将膜超滤技术用于食醋、酱油、果蔬汁、茶汁、啤酒等生产中，在分离导致浑浊组分的同时达到澄清的目的。由于操作不受温度的影响，不发生相变，可以较好地保存原有风味，同时具有快速、经济的特点。以水果压榨出汁，制成的果汁饮料中含有许多悬浮的固形物以及引起果汁变质的细菌、果胶和粗蛋白。此外，应用膜超滤技术处理甘蔗汁、苹果汁、草莓汁、南瓜汁等汁液，分离澄清效果良好。茶提取液中含有蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质，其中的茶多酚类及其氧化产物易于咖啡碱等物质形成络合物，使茶汁产生混浊及沉淀，消除混浊及沉淀是茶饮料生产的关键。传统方法容易使茶汁中许多有效成分连带被去除，造成风味的严重损失。而采用超滤法处理绿茶汁和红茶汁可有效去除茶汁中的大部分蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质，而茶多酚、氨基酸、儿茶素、咖啡碱等含量损失很少，醇不溶性物质[AIS]可去除38%—70%，使透明度提高92%—95%茶汁外观清澈透明，口感好，茶汁不易二次浑浊和变质。传统的酱油澄清技术是采用巴氏消毒法，板框过滤澄清产品。产品有沉淀，细菌数偏高，生产强度大，废弃物多，易造成环境污染。利用超滤膜技术替代传统的酱油生产中蒸发、浓缩、澄清、净化等装置，对酱油澄清、除菌、脱色处理，大幅降低能耗，提高了产品品质。 在除菌方面的应用 传统的食品饮料杀菌方法为巴氏杀菌和高温瞬时杀菌，操作繁琐，残留细菌多，高温易造成热敏物质失活和产品口味营养的破坏。用微滤技术取而代之，孔径为纳米级的微滤膜足以阻止微生物通过，从而在分离的同时达到“冷杀菌”的效果。在谷氨酸发酵液的除菌过程中，王焕章等人采用微孔陶瓷膜过滤器过滤，实现除菌、洗菌、浓缩连续操作，除菌率高于99~98%，浓缩倍数达25倍，膜平均通量为80Lm2?h，当加水量达到发酵液的0.1倍时，谷氨酸收率达99 .7%。在牛奶的除菌过滤中，采用膜孔径为1～15μｍ的微孔陶瓷膜脱除低脂牛奶中细菌，效率可达99.6%，滤速达500Ｌ~700Ｌ/m2?ｈ，产品在低温下的保存期由未处理前的6~8天延长至16～21天。在鲜啤酒生产过程中采用微滤膜常温下处理用水及发酵液，可有效去除水中的大肠杆菌和谷类杂菌，有效去除发酵液中的污染微生物和残留的酵母菌。褚良银等人采用孔径为0.5μｍ陶瓷膜处理，除菌率达100%，色截留率仅为3%。 其他方面的应用 膜分离技术在食品工业中还广泛用于制取纯净水和生产废水的处理。如近年来，绝大多数矿泉水生产厂家均采用超滤或微滤技术除菌、除胶体、除絮凝物质和颗粒等。广东太阳神集团、海南杏仁露饮料公司、天津武清饮料厂、及各啤酒厂等都应用反渗透或电渗析制备纯水生产配兑饮料，使产品质量得到显著改善。国外分别采用低压纳滤及二级反渗透系统对牛奶工业废水进行处理。纳滤的COD去除率达98%，电导率可削减98%以上；而二级反渗透系统对COD、电导率和悬浮固体的去除率均在99%以上，成功实现了废水的再生与回用。此外，膜技术在原料液中除气、弃液中产品回收方面均有很高的应用价值。 近年来，膜技术在饮用纯净水方面的应用也逐步开展。目前全国纯净水产量达到年产400万吨以上，国内纯净水生产一般采用反渗透法。以城市自来水为水源，经预处理，反渗透和臭氧消毒处理其电导率通常能小于10μs(25℃)，细菌总数≤20cfu/mL，水质透彻晶亮，口感纯正，满足了国家饮用纯净水标准(GB17323-1998，GB17324-1998)。随着膜技术的发展和应用，绝大多数矿泉水(含天然水)生产厂家均开始采用超过滤或微孔膜过滤技术除菌、除胶体、除絮凝物和颗粒等。膜技术为改善矿泉水品质和贮存性能起了重要作用。 此外，美国和日本等发达国家已将反渗透和超滤技术制取注射用水列入药典，我国也已经将膜法制取注射用水列入“八五”攻关项目。通过研究表明：以市政自来水为水源，采用二级反渗透直接制备注射用水，经现场1000h考核运行和6个月实际应用，系统运行稳定，产品水经现场跟踪检测和药检部门抽样，各项指标符合中国药典95版和美国药典第23版标准，并经北京协和医院临床试用，效果良好。利用廉价的城市污水二级处理水为水源，通过合适的膜法处理技术，使水质要求达到饮用水和食品加工工业用水水质要求，从而替代原来高价的自来水水源，从而大幅度降低食品工业用水单耗成本，可以从根本上缓解工业用水与工业发展的矛盾，降低产品成本，提高产品的市场竞争力，是非常有潜力的新生水水源节水新工艺。 食品饮料工业是国民经济的重要产业，其发展直接关系到人民生活质量的改善与提高。由于膜分离技术作为新兴的先进分离方法与常规分离方法相比具有能耗低、单级分离效率高、工艺简单、集数个单元操作于一体、不污染环境、易于连续化生产等特点，所以在我国膜技术在食品工业中已经显示出了良好的经济效益与社会效益，发展前景极其广阔。随着新型的膜材料、膜组件和膜设备的研制、开发，膜技术必将在食品工业中发挥越来越重要的作用。 |
2楼2008-07-21 00:01:10
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