纳滤在食品工业中的应用及发展前景
摘要：分析了膜分离技术的概况，阐述了纳滤技术的原理及其在果汁高度浓缩中的应用
关键词：纳滤；膜分离；果汁高度浓缩
1 膜分离的原理 膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF ）、超滤膜（UF ）、纳滤膜（NF ）、反渗透膜（RO ）等，膜分离都采用错流过滤方式。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
2 纳滤技术的原理及应用
2.1纳滤技术的原理
纳滤（Nanofiltration ）简称NF, 以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl 、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～
90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。
2.2 纳滤的应用前景
纳滤分离作为一项新型的膜分离技术，技术原理近似机械筛分。但是纳滤膜本体带有电荷性。这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因。
纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业，诸如超纯水制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等实际分离过程中。与超滤或反渗透相比，纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高脱除率，基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩（如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级和浓缩）、脱色和去异味等。主要用于饮用水中脱除Ca 、Mg 离子等硬度成分、三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机物，及蒸发残留物质。
随着对环境保护和资源综合利用认识的不断提高，人们希望在治理废水的同时实现有价物质的回收，比如：大豆乳清废液中含有1%左右的低聚糖和少量的盐，亚硫酸盐法制备化纤浆和造纸浆过程出现的亚硫酸钙废液中含有2%～2.5%的六碳糖和五碳糖，制糖工业中出现的废糖蜜中含有少量的盐等等。
NF 分离是一种绿色水处理技术，在某些方面可以替代传统费用高，工艺繁琐的污水处理方 法. 其技术特点是:能截留分子量大于100的有机物以及多价离子，允许小分子有机物和单 价离子透过；可在高温，酸，碱等苛刻条件下运行，耐污染；运行压力低，膜通量高，装置 运行费用低；可以和其他污水处理过程相结合以进一步降低费用和提高处理效果. 在水处理 中，NF 膜主要用于含溶剂废水的处理，能有效地去除水中的色度，硬度和异味.NF 膜以其特殊的分离性能已成功地应用于制糖，制浆造纸，电镀，机械加工以及化工反应催化剂的回收等行业的废水处理
3 果汁的高度浓缩
. 果汁的浓缩可以减少体积，便于环境环境储存和运输，又可提高其储存的稳定性。传统意义上是利用蒸馏法或冷冻浓缩，不但消耗大量能源，还会导致果汁风味和芳香的大量散失。人们考虑利用膜分离技术来浓缩。
在果汁浓缩过程中，随着果汁浓度提高，渗透压也在提高，因此，在利用反渗透惊醒果汁浓缩时，存在着一个浓缩上限（一般是30wt ％），使得单一的反渗透法由于渗透压的限制难以单级方式把果汁浓缩到较高浓度。而纳滤则可以很好地解决
这个问题。首先使用只能透过水的反渗透经行预浓缩，是第一级浓缩液浓度达到30%，30%的浓缩液再利用一定溶质透过量的纳滤膜经行处理。这时，由于透过液中含有溶质，使得浓缩液与透过液之间渗透压减小，第二级浓缩液浓缩度达到40%。因此，即使是在7.0MPa 的操作压力下，也可以经行渗透压为10.2MPa ，浓度达到40wt%的浓缩操作。含有溶质的浓缩液再返回第一级预浓缩工序中。这个系统可以各种果汁的浓缩，既可保证果汁在浓缩过程中色、香、味不变，有课节约大量的能源。
纳滤还可与超滤结合对橘子汁和洋李酸漫液经行浓缩脱盐。对洋李酸漫液，脱盐率达54.5%，有机酸脱除率可达80%，自身可被浓缩到10倍以上。
参考网址：http://baike.baidu.com/view/142501.htm
http://wenku.baidu.com/view/bd9af94ee45c3b3567ec8bfc.html http://baike.baidu.com/view/7857164.htm
纳滤在食品工业中的应用及发展前景
摘要：分析了膜分离技术的概况，阐述了纳滤技术的原理及其在果汁高度浓缩中的应用
关键词：纳滤；膜分离；果汁高度浓缩
1 膜分离的原理 膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF ）、超滤膜（UF ）、纳滤膜（NF ）、反渗透膜（RO ）等，膜分离都采用错流过滤方式。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
2 纳滤技术的原理及应用
2.1纳滤技术的原理
纳滤（Nanofiltration ）简称NF, 以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl 、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～
90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。
2.2 纳滤的应用前景
纳滤分离作为一项新型的膜分离技术，技术原理近似机械筛分。但是纳滤膜本体带有电荷性。这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因。
纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业，诸如超纯水制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等实际分离过程中。与超滤或反渗透相比，纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高脱除率，基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩（如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级和浓缩）、脱色和去异味等。主要用于饮用水中脱除Ca 、Mg 离子等硬度成分、三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机物，及蒸发残留物质。
随着对环境保护和资源综合利用认识的不断提高，人们希望在治理废水的同时实现有价物质的回收，比如：大豆乳清废液中含有1%左右的低聚糖和少量的盐，亚硫酸盐法制备化纤浆和造纸浆过程出现的亚硫酸钙废液中含有2%～2.5%的六碳糖和五碳糖，制糖工业中出现的废糖蜜中含有少量的盐等等。
NF 分离是一种绿色水处理技术，在某些方面可以替代传统费用高，工艺繁琐的污水处理方 法. 其技术特点是:能截留分子量大于100的有机物以及多价离子，允许小分子有机物和单 价离子透过；可在高温，酸，碱等苛刻条件下运行，耐污染；运行压力低，膜通量高，装置 运行费用低；可以和其他污水处理过程相结合以进一步降低费用和提高处理效果. 在水处理 中，NF 膜主要用于含溶剂废水的处理，能有效地去除水中的色度，硬度和异味.NF 膜以其特殊的分离性能已成功地应用于制糖，制浆造纸，电镀，机械加工以及化工反应催化剂的回收等行业的废水处理
3 果汁的高度浓缩
. 果汁的浓缩可以减少体积，便于环境环境储存和运输，又可提高其储存的稳定性。传统意义上是利用蒸馏法或冷冻浓缩，不但消耗大量能源，还会导致果汁风味和芳香的大量散失。人们考虑利用膜分离技术来浓缩。
在果汁浓缩过程中，随着果汁浓度提高，渗透压也在提高，因此，在利用反渗透惊醒果汁浓缩时，存在着一个浓缩上限（一般是30wt ％），使得单一的反渗透法由于渗透压的限制难以单级方式把果汁浓缩到较高浓度。而纳滤则可以很好地解决
这个问题。首先使用只能透过水的反渗透经行预浓缩，是第一级浓缩液浓度达到30%，30%的浓缩液再利用一定溶质透过量的纳滤膜经行处理。这时，由于透过液中含有溶质，使得浓缩液与透过液之间渗透压减小，第二级浓缩液浓缩度达到40%。因此，即使是在7.0MPa 的操作压力下，也可以经行渗透压为10.2MPa ，浓度达到40wt%的浓缩操作。含有溶质的浓缩液再返回第一级预浓缩工序中。这个系统可以各种果汁的浓缩，既可保证果汁在浓缩过程中色、香、味不变，有课节约大量的能源。
纳滤还可与超滤结合对橘子汁和洋李酸漫液经行浓缩脱盐。对洋李酸漫液，脱盐率达54.5%，有机酸脱除率可达80%，自身可被浓缩到10倍以上。
参考网址：http://baike.baidu.com/view/142501.htm
http://wenku.baidu.com/view/bd9af94ee45c3b3567ec8bfc.html http://baike.baidu.com/view/7857164.htm