食品分离技术膜分离解析.pptx

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xx希
专业:
食品工程
导师:
张xx教授
日期:

食品分离技术
过滤与膜分离
24March2022
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过滤与膜分离
过滤是借助于过滤介质将不同大小、不同形状的物质分离的技术。
根据过滤介质截留的物质颗粒大小不同,过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透4大类。它们的主要特性和用途如表所示。
过滤介质多种多样。常用的有滤纸、滤布、纤维、多孔陶瓷和各种高分子膜等。其中以高分子膜为过滤介质的过滤称为膜分离技术。微滤、超滤、透析和电渗析等都属于膜分离技术。
24March2022
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(二)膜分离技术
概念:借助于一定孔径的各种高分子薄膜,将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子分离的技术,统称为膜分离技术。
膜材料:膜分离所使用的薄膜主要是丙烯腈、醋酸纤维素、硝酸纤维素、赛璐玢及尼龙等高分子聚合物制成的高分子膜,有时也可用动物膜和羊皮纸等。
分类:根据物质颗粒或分子通过薄膜的原理和推动力的不同,膜分离可分为3大类。
1、加压膜分离
2、电场膜分离
3、扩散膜分离
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1、加压膜分离
加压膜分离是以薄膜两边的流体静压差为推动力的膜分离技术。已在科研和生产中广泛应用。在静压差的推动下,小于孔径的物质颗粒穿过膜孔,而大于孔径的颗粒被截留。
根据所截留的颗粒大小的不同,加压膜分离可分为3种。
(1)微滤
(2)超滤
(3)反渗透
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(1)微滤
又称微孔过滤。~2μm。
过滤介质:微(孔)滤膜、微孔陶瓷滤筒。
操作压力:<
应用:主要用于分离细菌、灰尘等光学显微镜可看到的物质颗粒。在无菌水、软饮料、矿泉水等的生产中广泛应用。
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(2)超滤
又称超过滤。是借助于超滤膜将不同分子量的物质分离的技术。超滤膜截留的颗粒直径从20~2000A(~),相当于分子量1000~5×105道尔顿。
过滤介质:超滤膜
操作压力:50~700kPa
应用:主要用于分离病毒和各种大分子。在酶工程、生化药物等领域已广泛使用。超滤技术在酶工程方面应用,不仅使酶得以分离纯化,还达到酶液浓缩的目的,特别适用于液体酶制剂的生产。但对超滤膜的要求较高,对于那些需要小分子辅酶的酶的生产不适用。
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(3)反渗透
反渗透膜的孔径小于20A,被截留的物质分子量小于1000道尔顿,~13MPa。主要用于分离各种离子和小分子物质。在海水淡化、纯水精制等方面使用。
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2、电场膜分离
电场膜分离是在半透膜的两侧分别装上正、负极,在电场作用下,小分子的带电物质或离子向着与其本身所带电荷相反的电极移动,透过半透膜,而达到分离的目的。电渗析和离子交换电渗析即属于此类。
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(1)电渗析
分离原理:用二块半透膜将电渗析槽分隔成3个室,两块膜之间的中心室通入待分离的溶液,在两侧的室中装入水或缓冲液并分别装上正、负极。接通直流电源后,中心室溶液中的阳离子向阴极移动,透过半透膜到达阴极槽,而阴离子则移向阳极槽,从而达到分离。
操作条件:渗析时要控制好电压和电流强度。渗析开始的一段时间内,由于中心室溶液的离子浓度高,电压可低些,当中心室离子浓度较低时,要适当升高电压。
应用:主要用于酶液或其他溶液的脱盐、海水淡化、纯水制备及其他带电荷的小分子的分离。也可将凝胶电泳后的含蛋白质或核酸等凝胶切开,置于中心室,经电渗析,使带电荷的大分子与凝胶分离。
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(2)离子交换电渗析
离子交换膜电渗析的装置与一般电渗析相同,只是以离子交换膜代替一般的半透膜。
离子交换膜的选择透过性比一般半透膜强,一方面由于膜的孔径大小不同,只让小于孔径的颗粒透过,而把大于孔径的物质截留;另一方面由于膜上带有某种基团,根据同性电荷相斥、异性电荷相吸的原理,只让带异性电荷的颗粒透过,而把同性电荷的物质截留。
离子交换膜电渗析在海水淡化、溶液脱盐以及从发酵液中分离纯化柠檬酸等方面应用。