膜分离在生物产品中的应用实例 制作：陈志新 吴进涛 袁国君

报告内容 简介 应用于啤酒生产 应用于醋生产 应用于酱油生产 应用于鲜奶生产 结束语

膜分离的应用 从20世纪初到20世纪90年代，膜技术基本已经从实验室步入工业化，并在水处理、食品工业、环境保护、化工与石油化工、电子、冶金、国防……等领域得到成功的应用。目前全球膜产业的规模超过百亿美元，正以年30％的速度递增着。

膜 膜分离的应用 水资源 能源 传统工业 生态环境 返回目录 海水淡化 冶 金 制 药与生物 食 品 化工与石化 电 子 工业废水处理 城市废水资源化 天然气 生物质利用 燃料电池 水资源 能源 膜 返回目录 传统工业 生态环境 冶 金 CO2 控制 除尘 洁净燃烧 制 药与生物 食 品 化工与石化 电 子

应用于啤酒生产 啤酒生产主要步骤： 冷却萃取物 并加酵母发酵 加热萃 澄清 取物至沸腾 微孔过滤 杀菌，包装 用水萃取麦芽 化的大麦和 啤酒生产主要步骤：             冷却萃取物 并加酵母发酵 用水萃取麦芽 化的大麦和 其它物料 加热萃 取物至沸腾 澄清 微孔过滤 杀菌，包装

过滤和分离是啤酒生产过程中提高产品质量的最后重要环节，尤其是当啤酒需长期销售或长期储存时，要求啤酒具有生物安全性和胶体、风味的稳定性。 无机膜应用于啤酒生产中主要是菌体去除以澄清啤酒和从罐底沉积物中回收啤酒。

菌体或微生物的去除 细菌或微生物的存在会影响啤酒的风味并缩短其保质期，传统的过滤方法是采用硅藻土等进行过滤，该法可以除去酵母和一些细菌，但对细菌的截留去除并不理想，因此，在灌装前还需要采用巴氏杀菌以杀死细菌或微生物，由于涉及高温热处理，往往导致一些芳香化合物的氧化，影响啤酒的风味，同时杀菌后的菌体将残留在啤酒中。 多孔无机膜在替代巴氏杀菌、直接进行啤酒的澄清过滤方面是一种有广阔前景的新技术，采用该技术可避免啤酒的热处理，既达到除菌澄清的目的，又保证了啤酒的风味和口感。

酵母回收和罐底沉积物中啤酒的回收 酵母是在发酵后回收的，正常的方法可通过离心分离完成，但采用无机膜过滤技术更具有潜力。 罐底沉积物中回收啤酒是无机膜在啤酒行业中应用的潜在领域，该沉积物是指被絮凝的液体提取物，含有悬浮固体、胶原微粒、酵母等，并有90%~99%的啤酒，在啤酒生产中有两种形式的罐底沉积物，发酵罐沉积物和陈化罐沉积物，固体含量分别为10～15克/升和40～50克/升。传统的处理方法包括真空过滤、压率及离心分离法，微滤技术因其节约操作成本，能直接产生清澈的啤酒而不需助滤剂，同时膜过滤可密闭进行，不会使原料液暴露在空气中而使啤酒中溶氧含量低，已经成为一种极具竞争力的替代方法。 膜过滤罐底沉积物回收啤酒通常是在酵母菌发酵工序之后，回收的澄清啤酒可达整个啤酒产量的5%，截留物中含有浓缩了的酵母油脂，采用膜过滤技术可以节省大量的硅藻土，减少废物排放和购买硅藻土的大量资金。

啤酒澄清的新旧工艺比较如下 传统工艺：发酵－未滤啤酒离心沉降预澄清－硅藻土过滤－板框过滤－死端过滤器－灭菌过滤器 微滤技术：发酵－未滤啤酒离心沉降预澄清－微滤制成无菌滤液

优点一，能将过滤和压榨结合在一个单元里操作，降低了生产成本； 优点二，无机膜处理有利于保持啤酒的原汁原味，比传统的硅藻土过滤加巴氏消毒法生产的啤酒更具有芳香味。无机膜用于啤酒的澄清主要是除去很容易引起啤酒变质的细菌、果胶及粗蛋白质。传统的啤酒制取方法是采用离心分离、硅藻土过滤和巴氏消毒，尤其是巴氏消毒损失了啤酒中绝大部分芳香味。 优点三，无机膜在啤酒过滤中，具有渗透通量较高，蛋白质吸附少，机械强度好、耐高压反冲洗和过程中不变形以及热稳定性好、可进行高温原位消毒等优点。

膜的选择 膜过滤的经济性在于膜过滤装置的造价、膜面积与通量大小（即生产能力），其次还有水、电、气消耗及维修费用等。因此，在设备设计和生产实践中，应依据啤酒中固体含量和颗粒的特性对微滤膜的孔径进行选择。如孔径1.3μm及以上的膜，适合于从罐底沉降物中回收啤酒；孔径0.5～1μm的膜，可替代硅藻土作为啤酒的主流过滤，以去除啤酒中悬浮粒子；较小孔径，如0.2～0.5μm的膜，可代替巴氏消毒法，滤除啤酒中的细菌，制造“无菌”啤酒，以达到降低成本、节省费用的目的。实际工业应用中往往是多种孔径微滤膜过滤机的某种方式的组合。 返回目录

在醋生产中的应用 由稀醇生产醋的发酵过程中，由于黑色杆菌的存在，导致液体产品的浑浊，膜分离过滤可以除去浓缩物中的黑色杆菌，使液体产品得到澄清，产品透明度明显提高，并可以除去细菌。经膜分离处理后，澄清效果良好，渗透液浊度在0.2~0.8NTU范围内。 返回目录

在酱油生产中的应用 于酱油的生产过程多数暴露在自然空间，在原料发酵分解过程中，伴随着多种微生物的生长繁殖，如细菌类、放线菌类、酵母菌类等。这些菌类的存在，不但影响着酶的正常分解作用，而且产生一些异样气味及现象，致使酱油发生变味、甚至变质。因此，在酱油生产出来后，及时地将这些杂菌杀死或除去，以保证酱油质量不变，显得至关重要，而且随着人民生活水平的提高，人们对调味品如酱油和食醋的色、香、味、卫生指标等提出了更高的要求，对酱油的脱色澄清也就更具有了社会和经济价值。 酱油中菌属种类和大小如下所示，由表可知，用不大于0.5μm的膜便可把酱油中的杂菌完全除去。 菌类别 细菌 放线菌 酵母菌 霉菌 尺寸大小0.5~5 1 5~3 3~10 （单位μm) 返回目录

鲜奶过滤除菌 随着人们生活水平不断提高，人们对饮食的要求越来越高。鲜奶已成为人们普通食用营养品，当前市场销售鲜奶品种主要有：消毒奶、超高温灭菌（UHT）奶和微过滤奶。其中UHT奶以其保质期长、安全卫生、风味好、价格适中等特点已逐渐被人们所接受，并部分替代了消毒奶。膜分离法在牛奶工业中的应用始于20世纪70年代，首先应用的是乳酪，然后扩展至乳清蛋白的增浓、牛奶粉和凝乳的制造、蛋白和肽的分离、脱脂牛奶的除菌和牛奶的浓缩方面等领域。微滤奶是近几年国外兴起的另一种液体奶制品，由于微过滤技术是用微过滤膜在一定温度、压力下除去乳中杂质、细菌等，不仅能耗低，而且避免了高温加热，鲜奶几乎保持原有风味，深受消费者欢迎。 返回目录

结束语 同学们，关于膜分离技术的应用领域太广了，难以用语言一一介绍给大家，我在此只能抛砖引玉给大家介绍几个跟我们生物专业相关的几个方面，但介绍的不全，希望感兴趣的同学继续深入学习。 在此，我把课本中的一句话介绍给大家“膜分离技术已被国际上公认为21世纪末中期最有发展前途，甚至会导致一次工业革命的重大生产技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热点” 希望有志同学开创进取，抓住机遇，成为一个引领时代的弄潮儿。

谢谢