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帖子主题:沉降、分离技术
楼主:mxlly [2006/10/16 16:04:23]
分离纯化工艺是食品等行业应用极其广泛的一种技术,在生产过程中不可缺少。保健食品生产中常碰到分离问题,如有效成分的分离纯化,无用成分的去除及主要营养成分和功效成分的浓缩等。分离方法有多种多样,这里仅简单介绍几种方法。
        1.沉降技术
        沉降技术是利用某种力的作用,利用分散介质与分散介质的密度差,使之发生相对运动而分离的过程。
        沉降技术在食品工业中可用于以下几方面:
        (1)增稠,利用沉降达到悬浮液的沉淀增大浓度;
        (2)用作分级或分离,利用同一物质粒子的粒径不同或不同物质粒子的密度不同而使它们得到分离;
        (3)澄清,利用沉降除去悬浮液的浑浊杂质,使果汁、酒类等得到澄清;
        沉降设备有旋风分离器、间歇式沉降器、半连续式沉降器相连续式沉降器等。
        2.分离技术
        食物的提取后往往是一种混悬液,即固体的食物渣,沉降杂质等和液体(含有可溶性成分的浸出液)的混合物,需加以分离。两种相对密度不同的不相混溶的液体的分离,可以采用分离法。常用的分离方法有多种多样,这里仅简单介绍几种方法:
        ㈠.离心分离法
        离心分离是将得分离的混合液置于离心机中,利用其高速旋转的功能,使混合液中的固体与液体或两种不相溶的液体产生不同的离心力,从而达到分离的目的。
        此法的优点是生产能力大,分离效果好,成品纯度高,尤其适用于晶体悬浮液和乳浊液的分离,如果汁、乳汁、食盐、蔗糖、淀粉等分离,所用的离心机有常速离心机、高速离心机和超高速离心机。离心分离的效果与离心机的种类、离心方法、离心介质及密度梯度等诸多因素有关,其中主要因素是确定离心转速和离心时间。
        ㈡.膜分离法
        用天然或人工合成的高分子薄膜,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法,统称为“膜分离法”。根据膜分离的推动力和应用不同,膜分离分为超滤、反渗透和电渗析等几大类。
        膜分离具有比普通分离方法更突出的优点,由于在分离时,料液既不受热升温,又不汽化蒸发,食品的风味和香味成分不会散失或破坏,容易保持食品的功效成分和食品的原有功能持性。同时,膜分离有时还可使常规方法难以分离的物质得以分离,而且节省能量。
        ⑴超滤
        即超过滤。是以超过滤膜(由丙烯脂、醋酸纤维素、硝酸纤维素、尼龙等高分子聚合物制成的多孔薄膜)为过滤介质,依靠薄膜两侧压力差作为推动力来分离溶液中不同分子量的物质,从而起到脱盐、浓缩、分级、提纯等作用。只有直径<0.02um的粒子,如水、盐、搪和芳香物质等能够通过超滤膜,而直径>0.1um的粒子,如蛋白质、果咬、脂肪及所有微生物,特别是酵母茵和霉等不能通过超滤膜。
        超滤是目前唯一能用于分子分离的过滤方法。主要用于病毒和各种生物大分子的分离,在食品工程.酶工程.生化制品等领域广泛应用。
        ⑵ 反渗透
        反渗透是60年代发展起来的一项新型膜分离技术,是通过反渗透膜把溶液中的溶剂(水)分离出来.广泛应用于果汁、牛奶、咖啡、海水淡化、硬水软化、维生素、抗生素、激素、细菌、病毒的分离和浓缩等方面。
        反渗透原理:以盐水为例来阐明其作用原理,在一个容器中用一层半透膜把容器隔成两部分,一边注入淡水,另一边注入盐水,并使两边液位相等。这时淡水会自然地透过半透膜至盐水一边,盐水的液面达到某一高度后,产生一定压力,抑制淡水进一步向盐水一侧渗透。此时的压力即为渗透压。如果在盐水一例加上一个大于渗透压的压力,盐水中的水分就会从盐水一侧透过半透膜至淡水一侧,这一现象就称为“反渗透”。所以,反渗透是用压力作推力,克服反渗透膜两侧的渗透压,使水通过反渗透膜,从而使水和盐类分离的除盐方 
        反渗透膜主要有醋酸纤维素膜(以膜)和芳香聚酰胺纤维膜。反渗透器的构造形式有板框式、管式、螺旋卷式和空心纤维式四种。通常采用一级或二级反渗透。在这里只简单介绍一下膜分离技术,在后面的第六节专门介绍了此技术。
        现在高效微量现代分离技术的广泛应用,使的分离速度和精度明显提高,成为研究的主要方法和手段,现将近年来的有关情况综述如下:
        2.1高效逆流色谱(HSCCC)
        HSCCC于l982年首创,80年代后期广泛应用于中草药有效成分的分离制备研究。目前,已在分离纯化生物碱、黄酮、菇类、木脂素、香豆素、多糖等成分的研究中获得成功。
        HSCCC在中多糖研究中既可分离又可定量,进样量从毫克级到克级,进样体积从几毫升到几十毫升,可用于粗提物去除杂质,也可用于产物精制,甚至可以直接从粗提物一步纯化到纯品;当加快仪器转速,如1800 
        r/min,其分离速度可与HPLC媲美。
        2.2 高效液相色谱(HPLC)
        HPLC是60年代兴起的新技术,具有分析速度快、效率高、灵敏度好、选择性强、有效成分与杂质能较好地分离等优点,是多糖研究的主要方法。 
        2.3 现代薄层色谱
        现代薄层色谱是在薄层色谱(TLC)的基础上发展而来的新型分离技术,具有更高的分离
        度、重现性和灵敏度.该类技术主要包括高效薄层色谱(HPTLC)、反相薄层色谱等。
        2.4 双水相技术(ATPP)
        ATPP是60年代以来研究开发的新型分离技术,已广泛应用于生物化学.细胞生物学和
        生物工程等领域,实现了生物产品的分离和纯化.90年代以来,采用ATPP技术提取分离生物小分子的研究已有报道。
        双水相系统是指某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间在水中以适当的浓度溶解会形成互不相溶的两水相或多水相系统。通过溶质在相间的分配系数的差异而进行萃取的方法即为双水相萃取。最常见的系统是聚乙二醇/葡聚糖/水和聚乙二醇/磷酸盐/水系统。
        双水相技术具有较高的选择性和专一性,该技术简单、方便且不存在有机溶剂残留等问题,因此有广阔的应用前景除上述分离技术以外,柱分配色谱、电泳、膜分离、超临界流体萃取等技术也在多糖研究中得以运用。
        双水相萃取之所以受到重视主要是由于对生化分离具有明显的优点:
        (1)易于放大,各种参数可以按比例放大而产物收率并不降低,这是其他过程无法比拟的,这一点对于工业应用尤为有利;
        (2)由于双水相系统之间的传质过程和平衡过程快速,因此相对于某些分离过程来说,能\耗较小,而且可以实现快速分离。
        (3)易于进行连续化操作,例如可以采用高分配系数和选择性的多级逆流分配操作;
        (4)由于双水相的相间张力大大低于有机溶剂与水相之间的相间张力,相分离过程温和,使生化分子如酶不易受到破坏,而且可以直接在双水相系统中进行生物转化以消除产物抑制,有利于进行反应分离锅台技术的应用;
        (5)由于双水相系统受影响的因素复杂,从某种意义上说可以采取多种手段来提高选择性或提高收率;
        (6)整个操作过程可以在室温下进行.操作条件温和。
        正因为以上优点的存在使双水相技术的应用前景非常广阔。当然,双水相萃取也存在着某些缺点制约着其大规模应用和发展,例如某些高聚物的价格高,常常需要高浓度的盐才能进行有效的分离,因此难以应用于无法使用高盐浓度的亲和分离过程。


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