膜技術(shù)助力食品發(fā)酵工業(yè)

膜分離技術(shù)由于具有設(shè)備易于放大、操作方便，常溫?zé)o相變、無(wú)化學(xué)變化，處理效率高、節(jié)能、三廢少等優(yōu)點(diǎn)，而在食品發(fā)酵產(chǎn)品分離、提純和精制過(guò)程中發(fā)揮重大作用。

原料、過(guò)程與設(shè)備、食品添加劑是制約現(xiàn)代食品工業(yè)發(fā)展的三大要素，而其中食品添加劑是三大要素中最為活躍和積極的要素。以世界范圍來(lái)說(shuō)，食品添加劑行業(yè)已成為食品生產(chǎn)中最有創(chuàng)造力的領(lǐng)域，而高新技術(shù)的應(yīng)用，又推動(dòng)食品添加劑工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在食品添加劑工業(yè)領(lǐng)域中，日益建立起了膜技術(shù)工藝過(guò)程，并以其出色的應(yīng)用實(shí)例，證實(shí)了其在技術(shù)上的先進(jìn)性以及其他分離方法所不能替代的若干優(yōu)異的特點(diǎn)。

微濾MF、超濾UF、反滲濾RO、納濾NF等膜技術(shù)均以壓力差為動(dòng)力進(jìn)行液體分離、濃縮。

大豆低聚糖的提取大豆低聚糖對(duì)人體有特殊保健作用，可促進(jìn)腸道雙歧桿菌增殖，提高免疫力。利用膜分離技術(shù)可以將大豆低聚糖從乳清廢水中提取出來(lái)并使排放水得到凈化，在我國(guó)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。目前我國(guó)大豆分離蛋白生產(chǎn)能力已近7萬(wàn)噸，如果將這一技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中盡快推廣應(yīng)用，并在提取低聚糖外同時(shí)提取黃酮、回收淀粉等，并能開(kāi)發(fā)膜技術(shù)在植物蛋白和各種奶制品的應(yīng)用，這將對(duì)我國(guó)這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到十分積極的應(yīng)用。

低聚木糖和木糖制備木聚糖溶液的脫鹽、濃縮和純化木聚糖抽提液中含有大量的鈉離子，而鈉離子對(duì)木聚糖發(fā)酵有抑制作用，降低了木聚糖的生物轉(zhuǎn)化率，采用超濾技術(shù)，不僅可克服上述問(wèn)題，在脫鹽的同時(shí)，還可純化木聚糖抽提液。

木聚糖酶解液中低聚木糖的分離木聚糖經(jīng)木聚糖酶定向水解得到的酶解液中有效成分為低聚木糖，但同時(shí)也含有木糖、糖醛酸、未降解的殘存木聚糖、木質(zhì)素、酶蛋白和無(wú)機(jī)鹽等雜質(zhì)，可根據(jù)產(chǎn)品的品質(zhì)要求，利用超濾、反滲透對(duì)酶解低聚木糖液進(jìn)行分離純化以制取不同質(zhì)量規(guī)格的精制低聚木糖產(chǎn)品，采用超濾工藝分離酶解液，所得低聚木糖液中78．0％固形物為木糖至木五糖類物質(zhì)，較原料糖液的總含量提高60．0％，該超濾工藝可顯著提高低聚木糖液的產(chǎn)品純度，適宜于分離酶解液，制備以低聚木糖為主的粗產(chǎn)品液。

木糖溶液的納濾濃縮玉米、蔗糖等含有木聚糖的植物原料，通過(guò)木聚糖酶水解獲得的木糖溶液，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在4％（0．26mol／L）。這一過(guò)程能耗很高，其中蒸餾過(guò)程能耗占能耗的60％以上。通過(guò)采用兩種截留分子質(zhì)量的卷式納濾膜組件，研究了工業(yè)木糖溶液的納濾過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用了S－K模型。模型計(jì)算結(jié)果表明采用納濾方法濃縮水解工業(yè)木糖粗品溶液，通過(guò)四級(jí)串聯(lián)方式可將質(zhì)量分?jǐn)?shù)4％的木糖溶液濃縮至20％。該技術(shù)操作能耗低，木糖回收率高，表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。肌苷酸（IMP）的鳥(niǎo)苷酸（GMP）精制肌苷酸（IMP）和鳥(niǎo)苷酸（GMP）屬于核糖核酸中的核苷酸，兩者都是由嘌呤堿、核糖和磷酸組成。生產(chǎn)中常存在部分I＋G產(chǎn)品透視不合格的問(wèn)題，傳統(tǒng)的I＋G精制工序中由于碳質(zhì)量、加碳量和加碳?jí)簽V工序的好壞影響高產(chǎn)品的透光，這是現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)時(shí)而透光很高，時(shí)而有不合格的主要原因之一。

采用截留分子量（MWCO）1萬(wàn)的卷式超濾膜和截留分子量（MWCO）6000的中空纖維超濾，去除I＋G粗品液中影響I＋G產(chǎn)品透光的色素、大分子蛋白及可溶性膠體蛋白，不需要加碳、壓濾等工藝，產(chǎn)品透光合格率達(dá)100％，產(chǎn)品透光的合格穩(wěn)定性較現(xiàn)有生產(chǎn)工藝大大提高，該工藝不僅可以省去加碳?jí)簽V等工序，而且可以保證產(chǎn)品一次性達(dá)到合格產(chǎn)品。

超濾（UF）法去除I＋G粗品液中影響透光的膠體蛋白是可行的，由于該工藝可以直接省去傳統(tǒng)的加碳、壓濾等精制工序，其經(jīng)濟(jì)效益十分樂(lè)觀。

酵母生產(chǎn)酵母通常是用糖漿類在嗜氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生的。酵母分離過(guò)程是先將發(fā)酵液離心分離、酵母富集，再用水沖洗，然后干燥。由此產(chǎn)生的廢水中含糖類、深色素以及較高的BOD和COD，這些廢水通常是先蒸發(fā)濃縮，再用生物的方法進(jìn)行處理。用MF替代離心或傳統(tǒng)BOD，溶液體積縮小10倍以上。上世紀(jì)80年代，在歐洲酵母生產(chǎn)中曾用復(fù)合反滲透膜處理廢水，但膜污染嚴(yán)重，不得不采用醋酸纖維素（CA）反滲透膜。雖然CA膜解決了膜污染問(wèn)題，但是CA膜在低溫下也助長(zhǎng)了細(xì)菌的繁殖。而現(xiàn)在CA膜大都已被NF膜替代，NF膜不僅有較好的抗污染能力，并且細(xì)菌也不容易在膜表面繁殖，NF膜在減少鹽含量的同時(shí)又能夠避免鹽對(duì)蒸發(fā)器的腐蝕。

NF膜也利于發(fā)酵溶液中有機(jī)酸的回收利用。在溶液處于低pH時(shí)，這些酸并未離解很容易透過(guò)NF膜，而當(dāng)在高pH條件下，離解的酸由于與膜的相互之間的排斥作用，使得大部分的酸被膜截留，同時(shí)膜也截留糖類化合物，有利于回收利用。因此，調(diào)節(jié)發(fā)酵溶液的pH，使它處于適當(dāng)?shù)姆秶肗F膜脫除發(fā)酵溶液中的有機(jī)酸，截留酵母菌、未發(fā)酵的糖以及其他有用成分，將這些截留物質(zhì)再返回到發(fā)酵器中重新利用。這樣不僅可以減弱產(chǎn)物對(duì)發(fā)酵過(guò)程的抑制作用，同時(shí)也利于回收利用酵母菌和糖類，提高了生產(chǎn)率，還減少了高成本原料的費(fèi)用。

其他應(yīng)用還有如：采用超濾與反滲透相結(jié)合可生產(chǎn)紅曲色素及其他色素；采用超濾膜反應(yīng)器可連續(xù)生產(chǎn)環(huán)糊精；采用YM內(nèi)壓管式超濾裝置對(duì)甜葉菊苷水處理液進(jìn)行凈化處理；采用PVC膜管式超濾器進(jìn)行明膠濃縮等。