食品分离技术练习题样本Word格式.docx

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⑥中试和工业放大设计。

分离技术工业化前景评价：

①分离效率及其选取性；

②产品质量；

③产品安全性；

④生产工艺简化；

⑤生产成本。

沉淀分离目：

①通过沉淀使目的成分达到浓缩和去杂质目；

②通过沉淀使已纯化产品由液态变为固态。

沉淀分离普通办法：

①无机沉淀剂沉淀分离：

以盐类作为沉淀剂

②有机沉淀剂沉淀分离：

以有机溶剂作为沉淀剂

③非离子多聚体沉淀剂沉淀分离

④等电点沉淀法

⑤共沉淀分离法

⑥变性沉淀分离法：

使目的成分变性

盐析法原理

当盐浓度较高时，盐离子与水分子作用，使水活度减少，本来溶液中大某些自由水转变为盐离子水化水，从而减少蛋白质极性基团与水分子之间作用，破坏蛋白质分子表面水化层，使之汇集沉淀。

影响盐析效果因素

①蛋白质浓度影响

高浓度蛋白溶液，可减少盐用量；

但共沉现象严重。

用低浓度蛋白溶液进行盐析，需用较多盐，共沉作用较轻。

②离子强度影响

高盐浓度则盐析，离子强度越大，蛋白质溶解度越低。

③离子类型对盐析效果影响

盐析剂种类诸多，不同种类盐对蛋白溶解度影响是不同；

离子半径小且电荷高离子对盐析作用影响较强，离子半径较大而电荷低离子影响较弱；

不同种类盐对溶解度影响，重要是对Ks值影响，，Ks值越大，该盐盐析效果越好。

④温度影响

温度是影响溶质溶解度重要因素，升高温度可以增长许多无机盐和小分子有机化合物溶解度；

但在高盐浓度中，蛋白质等生物大分子物质溶解度随温度升高反而减小

⑤PH值对盐析效果影响

β值除与蛋白质和温度关于外，还与pH关于；

盐析pH选取要以不减少产物活性为原则；

由于蛋白质在等电点时最易沉淀，故可选取等电点pH作为盐析pH

2．什么是等电点

两性电解质在不同PH值溶液中具备不同解离状态，电荷状况也不同，能使两性电解质处在荷电性为零PH值，极为该两性电解质等电点，普通以PI表达。

等电点沉淀基本原理

蛋白质处在等电点时，其净电荷为零，由于相邻蛋白质分子之间没有静电斥力而趋于汇集沉淀。

因而在其她条件相似时，它溶解度达到最低点。

在等电点以上或如下pH时，蛋白质分子携带同种符号净电荷而互相排斥，制止了单个分子汇集成沉淀，因而溶解度较大。

等电点是如何拟定

PI=1/2（PK1+PK2）

生物大分子分离和除杂、提纯其他沉淀分离办法：

①变性沉淀法生成盐类复合物沉淀法②非离子型聚合物沉淀法

超临界流体是指热力学状态处在临界点CP（Pc、Tc）之上流体（临界点是气、液界面刚刚消失状态点）。

超临界流体性质特性：

①超临界流体P－V－T性质

稍高于临界点温度区域，压力稍有变化，即引起密度很大变化，这时，超临界流体密度已接近于该物质液体密度，而此时状态仍为气态，因而，超临界流体具备高扩散性，与液体溶剂萃取相比，其过程阻力大大减少

②超临界流体传递性质

由于超临界流体自扩散系数大，粘度小，渗入性好，与液体萃取相比，可以不久地完毕传质，达到平衡，增进高效分离过程实现

③超临界流体溶解能力

超临界流体溶解能力，与密度有很大关系，在临界区附近，操作压力和温度微小变化，会引起流体密度大幅度变化，因而也将影响其溶解能力。

④超临界流体萃取选取性

对萃取剂规定：

按相似相溶原则，选用超临界流体与被萃取物质化学性质越相似，溶解能力就越大。

从操作角度看，使用超临界流体为萃取剂时操作温度越接近临界温度，溶解能力也越大。

运用超临界流体完毕萃取过程基本原理是什么？

在流体临界温度点附近，压力微小变化，都会引起密度较大变化。

且密度越高，对物质溶解能力就越高。

因而，超临界流体萃取技术就是运用超临界流体这种密度变化特性，控制恰当操作条件，在高密度条件下（高压、低温）下，将带分离组分萃取出来，然后变化操作条件（稍提温或降压），将待分离组分分析出得以分离。

超临界流体萃取特性有那些。

①超临界流体溶解能力随着其密度增大而提高，因而，通过变化超临界流体密度，可将待分离成分萃取和分离。

②在接近临界点处只要温度和压力有微小变化，超临界流体溶解度和密度都会有较大变化。

③萃取过程完毕后，超临界流体由于状态变化，易从分离成分中脱出，不给原料导致污染，因而适于食品和医药等行业。

④萃取剂临界温度适中、化学性质稳定、无腐蚀性，合用于热敏和易氧化成分分离。

⑤属高压技术，需要相应高压设备

超临界CO2作为萃取剂与常规有机溶剂相比长处（采用因素）：

①可以在接近室温（35-40℃）及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质氧化和逸散，完整保存生物活性，并且能把高沸点，低挥发渡、易热解物质在其沸点温度如下萃取出来。

②CO2化学性质稳定，无毒无害，不易燃易爆。

③控制工艺参数可以分离得到不同产物，可用来萃取各种产品，并且原料中重金属、无机物、尘土等都不会被CO2溶解带出。

④能耗少；

热水、冷水全都是闭路循环，无废水、废渣排放。

CO2也是闭路循环，仅在排料时带出少量，不会污染环境。

⑤全过程不用有机溶剂，因而萃取物绝无残留溶媒，同步也防止了提取过程对人体毒害和对环境污染，100%纯天然，符合当今“绿色环保”、“回归自然”高品位追求

结合P31页图3-3阐明超临界流体萃取典型流程。

P31

等温变压法：

控制系统温度。

超临界萃取是在产品溶质溶解度为最大时温度下进行。

然后萃取液通过热互换器使之冷却。

将温度调节可以在分离器中加以收集。

溶剂可经再压缩进入萃取器循环使用。

等压变温法：

控制系统压力。

富含溶质萃取液经减压阀降压。

溶质可在分离器中分离收集。

溶剂也经再压缩循环使用或者径直排放

吸附法：

在定压绝热条件下，溶剂在萃取器中萃取溶质。

然后借助适当吸附材料如活性炭等以吸取萃取液中溶剂。

5．举例阐明超临界流体萃取技术在食品工业中应用。

①动植物油萃取分离:

超临界法：

萃取率高，选取性好，无溶剂残留，无污染；

工艺简朴，只需控制温度和压力即可得到不同组分产物。

②脱咖啡因③啤酒花萃取④食品原料解决⑤鱼油中DHA提取⑥生化制品及天然产物提取⑦二氧化碳超临界萃取大蒜素

膜分离法：

运用膜选取性（孔径大小），以膜两侧存在能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜迁移率不同而实现分离一种技术。

膜分离技术特点：

①高效分离过程②低能耗③接近室温工作温度④纯物理过程，品质稳定性好⑤持续化操作，灵活性强⑥环保，无污染⑦投资少

什么叫渗入，渗析，相应分离办法有那些？

渗入：

当运用半透膜把两种不同浓度溶液隔开时，浓度较低溶液中溶剂（如水）自动地透过半透膜流向浓度较高溶液，直到化学位平衡为止现象。

电渗入、热渗入、渗入、反渗入。

渗析：

又称透析。

一种以浓度差为推动力膜分离操作，运用膜对溶质选取透过性,实现不同性质溶质分离。

即运用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子性质从溶胶中除掉作为杂质小分子或离子过程。

电渗析、热渗析、压渗析、渗析。

反渗入分离技术基本原理：

若在一选取性膜两边分别放入纯溶剂A和含溶质稀溶液B,在等温、等压起始条件下,因纯溶剂A化学位μAL不不大于稀溶液中溶剂化学位μAR,此时溶剂向稀溶液侧渗入,此过程为浓度差作用下渗入。

随着溶剂渗入,稀溶液侧液面升高,静压力增大,化学位上升,当达到渗入平衡时,稀溶液侧液面上升位能ρgh为稀溶液渗入压,用π表达。

若在稀溶液侧施加一不不大于π静压,使μAR>

μAL,溶剂便向纯溶液侧渗入,此过程即为反渗入。

其必要满足两个条件是:

一种择性透过膜和一种不不大于渗入压静压差。

影响反渗入操作因素有那些。

58-59

超滤分离技术基本原理：

超滤事实上是减压过滤,它是在减压条件下,使样品通过具备一定孔径半透膜,大分子和不容物留在膜上并与小分子待测组分分离。

与反渗入类似，越滤推动力也是压差，在溶液侧加压，使溶剂透过膜而得到分离。

与反渗入不同是，在超滤过程中，小分子溶质将随同溶剂一起透过超滤膜。

在超滤中，其分离物理因素较物化因素更为重要。

超滤合用于1-50nm生物大分子分离，如蛋白质、病毒等。

操作压力常为0.1-1.0MPa

结合P71-73页图5-5到5-9阐明实验室膜分离装置归属。

P70-73

反渗入和超滤技术共同点和区别分别是什么？

共同点：

原理相似，半渗入膜

不同点：

超物理因素重要，反物化因素重要；

超涉及筛分过滤作用和选取性渗入作用，反只有后者；

超滤膜孔径稍大，操作压力较低。

举例阐明反渗入及超滤技术工业化应用。

超滤膜分离技术应用领域

超滤膜应用也十分广泛

反渗入预解决、饮用水制备；

制药、色素提取；

阳极电泳漆和阴极电泳漆生产；

电子工业高纯水制备、工业废水解决。

重要应用实例：

纯水制备。

超滤技术广泛用于水中细菌、病毒和其她异物除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净水和医用无菌水等。

食品工业中废水解决。

在牛奶加工厂中用超滤技术可从乳清中分离蛋白和低分子量乳糖。

在医药和生化工业中用于解决热敏性物质，分离浓缩生物活性物质，从生物中提取药物等。

汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水解决。

汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水中常具有1％～2％涂料（高分子物质），用超滤装置可分离出清水重复用于清洗，同步又使涂料得到浓缩重新用于电泳涂装。

果汁、酒等饮料消毒与澄清。

应用超滤技术可除去果汁果胶和酒中微生物等杂质，使果汁和酒在净化解决同步保持原有色、香、味，操作以便，成本较低。

造纸厂废水解决。

浓差极化：

在反渗入过程中，由于水不断地透过膜，引起膜表面附近溶液浓度升高，从而在膜高压一侧溶液中，从膜表面到主体溶液之间形成一种浓度梯度，引起溶质从浓某些向淡某些扩散，这一现象即为浓差极化。

浓差极化会导致渗入压增长，从而使得有限操作压力减少。

膜分离在食品工业中应用：

A饮料工业中应用：

果汁预浓缩（反渗入CA膜）、果汁澄清（超滤CA、聚砜）；

B乳液工业中干酪用脱脂乳浓缩（反渗、超滤）；

C豆制品工业：

大豆蛋白回收（超滤、反渗入）；

D纯水制造工业中：

杂质去除与纯水获取（反、超、为、渗析）；

E其她工艺：

淀粉加工、蛋白质回收（反、超）、酒精澄清杀菌（反）

反渗入膜组件几种形式：

卷式、极框式、中空纤维式、管式。

管式和中空纤维式又可分为内压式（膜涂于管内，料液由管内走）和外压式（膜涂于管外，料液走管外间隙）

结晶：

指物质从液态（溶液或熔融体）或蒸汽形成晶体过程。

是获得纯净固态物质重要办法之一。

晶体：

是质点（分子、原子或离子）在空间有规则地排列固体物质。

晶面：

环绕晶体天然平面

晶棱：

两个晶面交线

晶胞：

构成空间点阵构造基本单位成为晶胞。

晶体就是由许多晶胞密集堆砌而成。

晶格：

假设通过原子结点中心划出许多空间直线所形成空间格架。

液晶：

某些液体内部构造和固态晶体同样，明显具备规律性空间排列，这种晶体称为液晶。

2.不同有机物形成晶体有什么不同。

P135-136

有机酸，单糖，核苷酸，氨基酸，维生素，辅酶：

相对分子量小，构造简朴，分子型或离子型晶体

多糖、蛋白质、酶、核酸：

M大，构造复杂，分子不易定向汇集，难获结晶。

支链