【正文】 在外加直流電場(chǎng)的作用下，水中離子作定向遷移。 2022/2/2 163 應(yīng)用 1：處理廢水 2：海水濃縮制鹽 3:食品工業(yè) 有機(jī)酸的分離 醬油的脫鹽 2022/2/2 164 二、膜過(guò)濾法優(yōu)點(diǎn) 操作在常溫下進(jìn)行； 是物理過(guò)程，不需加入化學(xué)試劑； 在很多情況下選擇性較高； 濃縮、純化可在一個(gè)步驟內(nèi)完成； 設(shè)備易放大，可以分批或連續(xù)操作。 2022/2/2 165 三、膜材料 ? 高分子膜 ? 纖維素類、芳香聚酰胺、聚砜類等 ? 無(wú)機(jī)膜 ? 特種鋼模、玻璃膜、碳膜、陶瓷膜（廣泛） 2022/2/2 166 四、膜組件 管式膜組件 2022/2/2 167 平板膜組件 2022/2/2 168 螺旋卷式膜組件 2022/2/2 169 中空纖維式膜組件 2022/2/2 170 五、膜的應(yīng)用 細(xì)胞的收集和發(fā)酵液澄清 酶、蛋白質(zhì)等生物大分子的濃縮和純化 小分子量發(fā)酵產(chǎn)品的分離與濃縮 血液制品中的應(yīng)用 低聚糖的分離和精制 食品工業(yè)（果汁澄清、提高酒的品質(zhì)） 2022/2/2 171 超臨界萃取技術(shù) 2022/2/2 172 ? 超臨界流體萃取技術(shù)（ Supercritical fluid extraction, SCFE） 超臨界流體萃取是一種新型的萃取分離技術(shù)。 定義： 利用流體在臨界點(diǎn)附近某一區(qū)域內(nèi)，它與待分離混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性能，且它對(duì)溶質(zhì)溶解能力隨壓力和溫度改變而在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變動(dòng)這一特性而達(dá)到溶質(zhì)分離的一項(xiàng)技術(shù)。 概述 2022/2/2 173 超臨界流體 ? 是指熱力學(xué)狀態(tài)處于臨界點(diǎn)C(Pc、 Tc)之上的流體，臨界點(diǎn)是氣、液界面剛剛消失的狀態(tài)點(diǎn)。 2022/2/2 174 超臨界流體萃取的基本概念 ?臨界溫度 （ Tc） ：物質(zhì)處于無(wú)論多高壓力下均不能被液化的最低溫度 。 ?臨界壓力 (Pc)：與 Tc相對(duì)應(yīng)的壓力稱為臨界壓力 。 ?超臨界區(qū)域：在壓溫圖中 ， 高于臨界溫度和臨界壓力的區(qū)域稱為超臨界區(qū) 。 ?超臨界流體：如果流體被加熱或被壓縮至高于臨界點(diǎn)時(shí)，則該流體即為超臨界流體 ?超臨界點(diǎn)時(shí)的流體密度稱為超臨界密度 (ρ c)， 其倒數(shù)稱為超臨界比容 (Vc)。 2022/2/2 175 超臨界流體的主要特性 1 密度 類似液體，因而溶劑化能力很強(qiáng)，壓力和溫度微小變化可導(dǎo)致其密度顯著變化 2 壓力和溫度的變化均可改變相變 3 粘度 , 擴(kuò)散系數(shù) 接近于氣體 ,粘度小，滲透性好，與液體萃取相比，具有很強(qiáng)傳遞性能和運(yùn)動(dòng)速度，其過(guò)程阻力大大降低，促進(jìn)高效分離過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。 2022/2/2 176 物質(zhì) 沸點(diǎn) /℃ 臨界點(diǎn)數(shù)據(jù) 臨界溫 Tc/℃ 臨界壓 Pc/Mpa 臨界密度 ρ /(g/cm3) 二氧化碳 － 水 100 乙烷 － 乙烯 － 丙烷 － 97 丙烯 － 92 n– 丁烷 － n– 戊烷 n– 己烷 甲醇 乙醇 異丙醇 苯 甲苯 318 氨 － 甲烷 － － 常用超臨界流體的臨界性質(zhì)表 2022/2/2 177 超臨界二氧化碳 ? CO2臨界溫度和壓力都較低，易于工業(yè)化。 ? CO2不可燃、無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、易分離，不 會(huì)產(chǎn)生副反應(yīng)并且廉價(jià)易得。 ? CO2來(lái)源于化工副產(chǎn)物，應(yīng)用過(guò)程中易于回收， 能夠減少溫室氣體的排放。 ? 超臨界 CO2的溶解能力可通過(guò)流體的壓力來(lái)調(diào)節(jié)。 ? 超臨界 CO2處理后的產(chǎn)物易純化、無(wú)溶劑殘留。 ? 超臨界 CO2對(duì)高聚物有很強(qiáng)的溶脹和擴(kuò)散能力。 ? 超臨界 CO2對(duì)含氟和硅聚合物具有優(yōu)良的溶解性。 2022/2/2 178 ? 在 1879年，有過(guò)報(bào)道關(guān)于超臨界流體對(duì)液體和固體物質(zhì)具有顯著溶解能力這種物理現(xiàn)象 ? 20世紀(jì) 50年代，美國(guó)從理論上提出 SCFE用于萃取分離的可能性 ? 60年代以后，原西德對(duì)這一領(lǐng)域首次做了許多基礎(chǔ)和應(yīng)用性的研究。 ? 1978年 1月在西德 Essen舉行了首次 SCFE技術(shù)研討會(huì)，可稱為現(xiàn)代 SCFE技術(shù)開發(fā)的里程碑， ? 近 20年來(lái)， SCFE技術(shù)迅速發(fā)展，并被用于化工、石油、食品、醫(yī)藥等工業(yè)的熱敏性、高沸點(diǎn)物質(zhì)的分離。 超臨界流體的發(fā)展 2022/2/2 179 ? 超臨界流體萃取技術(shù)之所以如此迅速發(fā)展，主要是由于： ? ①各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家的政府對(duì)食品、藥物等的溶劑殘留、污染制定了嚴(yán)格的控制法規(guī)； ? ②消費(fèi)者日益擔(dān)心食品生產(chǎn)中化學(xué)物質(zhì)的過(guò)多使用； ? ③傳統(tǒng)加工技術(shù)不能滿足高純優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的要求； ? ④傳統(tǒng)加工技術(shù)能耗大。 2022/2/2 180 ? 超臨界技術(shù)對(duì)萃取劑的要求：提高萃取劑選擇性的基本原則是 ?①按相似相溶原則，選用的超臨界流體與被萃取物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)越相似，溶解能力就越大。 ?②從操作角度看，使用超臨界流體為萃取劑時(shí)的操作溫度越接近臨界溫度，溶解能力也越大。 超臨界流體的萃取選擇性 2022/2/2 181 ? 本身為惰性，且對(duì)人體和原料應(yīng)完全無(wú)害； ? 具有適當(dāng)?shù)呐R界壓力，以減少壓縮費(fèi)用，具有低的沸點(diǎn)； ? 對(duì)所提取的物質(zhì)要有較高的溶解度。 ?超臨界 CO2作為萃取劑與常規(guī)的有機(jī)溶劑相比的優(yōu)點(diǎn)： ?因?yàn)闊o(wú)毒無(wú)害、不易燃易爆； ?低粘度、低表面張力、低沸點(diǎn)、合理臨界特性等。 選擇萃取劑的主要因素 2022/2/2 182 超臨界萃取系統(tǒng)構(gòu)成 ? 構(gòu)成： ? 超臨界流體萃取系統(tǒng)的組成 ? 溶劑壓縮機(jī) (即高壓泵 ) ? 萃取器 ? 溫度 、 壓力控制系統(tǒng) ? 分離器和吸收器 ? 其他輔助設(shè)備包括：輔助泵 、 閥門 、 背壓調(diào)節(jié)器 、 流量計(jì) 、 熱量回收器等 。 2022/2/2 183 超臨界流體萃取工藝流程圖 ? 流程：原料 過(guò)篩后進(jìn)入萃取釜E， C02由高壓泵 H加壓，經(jīng)過(guò)換熱器 R升溫使其成為既具有氣體的擴(kuò)散性而又有液體密度的超臨界流體，該流體通過(guò)萃取釜萃取出植物油料后，進(jìn)入第一級(jí)分離柱 S1，經(jīng)減壓，升溫。 ? 由于壓力降低， C02流體密度減小，溶解能力降低，植物油便被分離出來(lái)。 ? C02流體在第二級(jí)分離釜 S2進(jìn)一步經(jīng)減壓，植物油料中的水分，游離脂肪酸便全部析出，純 C02由冷凝器 K冷凝，經(jīng)儲(chǔ)罐M后，再由高壓泵加壓，如此循環(huán)使用。 2022/2/2 184 食品業(yè)中的應(yīng)用 動(dòng)植物油脂的提取 食品脫脂 咖啡和茶葉脫咖啡因 香辣料和植物色素等的提取 白酒等的陳化、脫色、脫臭 2022/2/2 185 ＳＣＦ萃取法脫咖啡因 生產(chǎn)過(guò)程為：先用機(jī)械法清洗咖啡豆，去除灰塵和雜質(zhì) 。接著加蒸汽和水預(yù)泡，提高其水分含量達(dá) 30%~50%。 然后將預(yù)泡過(guò)的咖啡豆裝入萃取罐，不斷往罐中送入CO2(操作濕度 70~90℃ ，壓力 1620MPa，密度~)，咖啡因就逐漸被萃取出來(lái)。帶有咖啡因的 CO2被送往清洗罐，使咖啡因轉(zhuǎn)入水相。然后水相中咖啡因用蒸餾法加以回收，CO2則循環(huán)使用 2022/2/2 186 過(guò)熱蒸汽應(yīng)用技術(shù) 2022/2/2 187 過(guò)熱蒸汽 概念 當(dāng)濕飽和蒸汽中的水全部汽化即成為干飽和蒸汽，此時(shí)蒸汽溫度仍為沸點(diǎn)溫度。如果對(duì)于飽和蒸汽繼續(xù)加熱，使蒸汽溫度升高并超過(guò)沸點(diǎn)溫度，此時(shí)得到的蒸汽稱為 過(guò)熱蒸汽 2022/2/2 188 起點(diǎn) ℃ 的水，在一定的壓力下進(jìn)行加熱 過(guò)程： 定壓預(yù)熱階段 飽和水定壓汽化階段 干飽和蒸汽定壓過(guò)熱階段 飽和水加熱定壓預(yù)熱階段未飽和水 干飽和蒸汽飽和水定壓汽化階段濕蒸汽干飽和蒸汽定壓過(guò)熱階段過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽形成過(guò)程 2022/2/2 189 過(guò)飽和蒸汽的性質(zhì) 比相同壓力下的干飽和蒸汽溫度更高，比體積更大，水分子運(yùn)動(dòng)更劇烈 干燥狀態(tài)下的蒸汽，可以使物質(zhì)加熱干燥，又能冷凝成水 2022/2/2 190 過(guò)熱蒸氣產(chǎn)生的設(shè)備 在等壓狀態(tài)下，將飽和水蒸汽在過(guò)熱器內(nèi)加熱就成為過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱器一般內(nèi)安裝在 鍋爐 內(nèi)。 過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)形式有： 對(duì)流過(guò)熱器 半輻射過(guò)熱器 輻射過(guò)熱器 電加熱蒸汽過(guò)熱器 2022/2/2 191 對(duì)流過(guò)熱器 布置在鍋爐的對(duì)流煙道中依靠對(duì)流從煙氣中吸收熱量。 由大量平行聯(lián)結(jié)的垂直蛇形排管組成。 2022/2/2 192 獨(dú)立式蒸汽過(guò)熱器 過(guò)熱蒸汽 螺旋管 加熱元件 密閉容器 電線 加熱元件 電線 飽和蒸汽 一臺(tái)設(shè)有加熱元件的密閉容器中設(shè)置了許多蛇形管，加熱元件對(duì)密閉容器加熱，同時(shí)也對(duì)蛇管加熱。飽和蒸汽在蛇管中通過(guò)，被加熱成過(guò)熱蒸汽。 過(guò)熱蒸汽的壓力由飽和蒸汽的壓力來(lái)決定，溫度由加熱元件的加熱功率和蒸汽停留的時(shí)間來(lái)決定。 2022/2/2 193 過(guò)熱蒸汽在食品加工中的應(yīng)用 ? 干燥 ? 膨化加工 ? 粉末原料的瞬時(shí)殺菌 2022/2/2 194 干燥 1. 流程 2. 過(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥比較 3. 應(yīng)用實(shí)例 2022/2/2 195 過(guò)熱蒸汽干燥食品物料的流程 2022/2/2 196 過(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥比較 1) 干燥速率 熱風(fēng)干燥速率：被干物料溫度比熱風(fēng)時(shí)高 , 內(nèi)部水分粘度小，遷移阻力小 2) 成品物料含水率 熱風(fēng)干燥時(shí)含水率 (適合于要求低水分含量制品的產(chǎn)品 ) 3) 溫差小，要求設(shè)備 熱風(fēng)干燥設(shè)備 成本 熱風(fēng)干燥成本， 但比冷凍干燥的成本低。 2022/2/2 197 應(yīng)用實(shí)例 ? 已見報(bào)道產(chǎn)品有：芹菜 菠菜 洋蔥 方便面 ? 1) 150200 kPa 過(guò)熱蒸汽熟面條 , 風(fēng)冷 日曬 ? 2) 過(guò)熱水蒸汽糊化面條淀粉 部分干燥 , 油炸 方便面 ? 3) 熱風(fēng)預(yù)干燥 , 過(guò)熱蒸汽處理 , 油炸 ? 4) 生面 過(guò)熱蒸汽預(yù)干燥 冷卻 , 熱風(fēng)干燥 2022/2/2 198 膨化加工 ? 1．膨脹條件 : 因物料不同 , 產(chǎn)品要求不同而異 ? 產(chǎn)品 壓力 ? 大米 高梁 200 600 kPa ? 玉米 600 800 kPa ? 小麥 , 麥 較高壓力 ? 大豆（含水低）等 幾乎不膨化 ? 有些物料先用飽和水蒸氣加熱 , 后用過(guò)熱水蒸氣加熱，可在較低工作壓力下 獲得較好的膨化效果 ? 2．設(shè)備舉例： 連續(xù)膨化機(jī) 2022/2/2 199 過(guò)熱蒸汽連續(xù)膨化機(jī) 2022/2/2 200 粉狀原料的瞬時(shí)殺菌 ? 1. 一般方法對(duì)低水份分料料殺菌難點(diǎn) : ? 熱 風(fēng) :傳熱差 , 易過(guò)熱 , 不易均勻加熱 原料水分含量少 , 滅菌效果差 ? 濕 熱：原料粘結(jié) 不適用 易氧化 (水分低 _)變色 , 揮發(fā)性成分損失 定量送料困難 , 流動(dòng)困難 ? 其他方法 :輻射 , 化學(xué)劑法 (安全問(wèn)題 )不易為人接受 2022/2/2 201 2. 過(guò)熱蒸汽法瞬時(shí)殺菌好處 ?不會(huì)使原料水分增加 , ?滿足殺菌要求 , ?品質(zhì)劣化程度最低 2022/2/2 202 氣流式過(guò)熱蒸汽殺菌裝置流程圖 2022/2/2 203 高速攪拌型過(guò)熱蒸汽殺菌裝置 2022/2/2 204 塔式過(guò)熱蒸汽殺菌裝置