现代食品分离技术

第二节食品分离过程的特点及选择原则一、食品分离技术的分类

食品分离技术按其分离规模可分为：实验室规模和工业生产规模。实验室规模的分离技术主要是用来进行食品成分及食品中限量指标的定量、定性分析和研发新产品是制备小量样品用。工业生产规模的应用是把实验室研发产品的技术进行工业放大和设计后，进行商业化生产。

食品分离技术按分离方法可分为：

①物理法。例如，离心，过滤，沉降等。

②化学法。例如，离子交换，沉淀反应等。

③物理化学法。例如，凝胶色谱分离，基于目标物理化学性质差异的各种萃取分离等。

食品分离技术按分离性质可分为非传质分离和传质分离两大类。

二、食品分离过程的特点

食品分离过程因为分离对象的原因，与其他工业分离过程相比，有其自身鲜明的特点。

①分离对象种类多，性质复杂。食品分离的对象是农、林、渔、牧、副食品等，要分离的物质比化学反应产物的分离复杂得多，要分离的物质有有机物、无机物；原料的相态有固态、液态和气体；要分离的物质可能是有生命的细胞、微生物；可能是具有生理活性；可能是热敏性及对碱、酸敏感的物质等。

②产品质量与分离过程密切相关。在食品生产过程中，采取的分离方法要注意防止高温、过酸、过碱、氧化、高压、重金属离子污染、原料自身酶解等问题。例如，在分离酶时，利用不同的分离过程，分离得到的酶活力单位可不同。在速溶茶的生产过程中，分离工艺的不同，可生产不同风味、色泽不同的产品。

③产品要求食品安全。这就要求采用的分离技术必须要符合卫生标准，对生产工艺要求严，生产过程中微生物、重金属等指标要符合标准。方法要效率高、选择好，以便有效地分离除去有害有毒物质。另外，生产中。所采用的分离技术

对原料不要产生新的污染。

④分离对象在分离过程的易腐败。食品分离的对象是食品，而腐败是食品原料的特点，这就要求在分离过程之中必须控制分离条件，防止食品物料的氧化。污染微生物等，并尽量缩缩分离周期。

三、食品分离技术的选择原则

随着科学技术的发展，分离方法越来越多，每种分离方法都有它的长处和不足。在开发过程中如果需要分离工序，首先应选择合适的方法，使之在技术上先进、经济上合理。选择一种食品分离技术，总的原则是先要确定分离的目标成分。对目标成分，要了解目标成分的性质，它的相对分子质量、化学结构、理化性质、电荷性、热敏性以及生物活性等基础性资料对确定分离方法的选择起决定作用。

（1）在知道目标成分的性质后可按下列步骤进行分离工作：

①选择和确定对目标成分的定性、定量方法，以便在分离过程中能对目标成分进行检测，对分离效果进行评价。

②了解物料的性质。例如，物料的黏度、目标成分在物料中存在的部位、含量等。

③确定分离方法并进行实验。是否可利用自然的能量进行分离？是否为超高纯度的分离？

分离规模的大小？按这些要求选择合适的分离技术。

④确定分离方法的评价指标。一般来说，评价指标有：回收率、截留率、选择性、经济性等。

⑤中试或工业生产应用的放大设计。

（2）在分离方法的选择时，通常从确定产品纯度和回收率方面作为主要的考虑因素外，还要考虑下列因素：

①产品价格：产品价格常成为选择分离方法的主要因素。对廉价产物，常采用低能耗、廉价分离剂或无需分离剂，以及大规模的生产过程。对高附加值的产物，可采用中小生产规模，技术含量较高的分离技术。如果一个分离方法尽管可行，但其分离所得产品成本过高，就很难推广应用。因此，所选用的方法往往被要求等能耗、物耗低以保证产品的价格具有竞争能力。

②目标产物的特性：目标产物的特性是指产物的热敏性、吸湿性、氧化性、分解性等，这些特性是导致目标产物变质、降解、氧化等的根本原因，产品对工

艺技术的一些特殊要求是选择分离方法的一个重要因素。例如，食物、饮料中含有热敏性物质，常会因受热而变质或失去营养成分，所以，对食品分离来说，应尽量选用速率控制分离过程。采用热分离时应慎重，尽量避免过热过冷对产品质量所造成的损害。

③混合物中的分子性质：分离效率的高低关键在于原料中目标产物与共存杂质的性质差异大小。对于大多数分离过程来说，分离因子对分离方法的选择可起指导作用，分离因子是表征分离过程中混合物内各组分所能达到的分离程度。对于i ，j 两个被分离组分，组分i 和组分j 在产品1中的摩尔分数的比值除以在产品2中的比值表示为组分i 和组分j 的分离因子，如式[1-8]所示。分离因子越大，表示组分分离效果越好。 2211ij //j i j i χχχχα= [1-8] 但在分离过程中起作用的根本原因还在于分子的特性，包括分子的大小与形

状、密度、沸点、溶解度、偶极矩、极化强度、电荷、临界点等物理、化学、电磁、光学、生物学等性质。例如，对于蒸馏操作，通常把分离的难易归结与宏观量相对挥发度即蒸气压的差别，但追其根本是取决于分子间作用力的强弱。同时，在不同的分离过程中，这些分子特性对分离因子也有影响，如表1-5所示。

表1-5 不同的分子性质对分离因子的影响

分离方法 纯物质的性质

物质添加剂的性质 分子质量 分子体积 分子形状 偶极矩和

极化强度

电荷 化学平衡 分子形状 偶极矩和极化强度 蒸馏

2 3 4 2 0 0 0 0 结晶

5 2 2 3 2 0 0 0 萃取

0 0 0 0 0 2 3 2 渗析

0 2 3 0 0 0 1 3 超滤

0 0 4 0 0 0 1 0 电渗析

0 0 0 0 1 0 2 0 离子交换 0 0 0 0 0 1 2 0 注：0-没有影响，1-决定性影响，2-主要影响，3-次要影响，4-影响很小。

④经济因素：分离过程能否商业化、工业化、取决于其经济性能否优于常规分离过程，而过程的经济性，在很大程度上又取决于目标产物的回收率和质量。事实上，经济上的可行性亦往往是取舍某一分离方法的一个决定因素。过程的经济性应包括工程设计和开发费用，设备的投资和操作费用等。工程设计和开发费用的大小一般与这一过程所采用的设备是否是标准设备有关。非标准设备越多，

花费越大。投资包括设备制造与安装费用，设备费用包括主设备和辅助设备费用。一般希望设备的几何形状，内部结构愈简单愈好。操作费用是操作人员工资、设备维修、折旧和质量控制等费用的总和。操作费用中原材料消耗和动力消耗往往占主要地位。在操作中最好避免少用非标机械、高速旋转的设备和易损坏、难保养的设备。此外，气态和液态的物料显然比固体或泥浆状物料有较低的操作费用和更好的操作性能。

⑤安全与环保：选择某一种分离方法时，还应考虑它的工艺可行性和设备可靠性，一个有远见的工程技术人员必须在选定过程前定量地估计过程的安全性和由此可能带来的对生态环境的影响。例如，在选择超临界流体萃取技术时，要考虑到高压设备的安全性；在选择分子蒸馏时，过程在高真空下操作，要考虑到某些物质和氧气混合后，可能出现燃烧爆炸等隐患。

四、食品分离技术的评价

评价一种食品分离技术的优良，可从下列几个方面来考虑。

1.回收率和产品纯度能实现的技术水平，分离过程的回收率越高越好。产品纯度的高低据其使用目的来确定，例如，对于饲料用、食用、医用的产品，其纯度可不相同。

回收率取决于当时

2.产品质量

分离技术直接影响到食品的色、香、味、营养及感官等品质，合适的分离方法是产品质量的保证。例如，在生产茶饮料时，茶叶中多酚类物质是要保留下来的，而生物碱及茶蛋白可以想办法除去，以保证茶饮料中不产生沉淀物。

3.产品安全性

应用分离技术从食物中分离获得的产品，或者是对食品进行加工时，必须要保证符合食品卫生的要求，同时对于原有的食品原料不应造成污染，不产生有毒有害物质，并有利于原料综合利用。

4.简化生产工艺

一项好的先进的食品分离技术应该可以简化食品的生产工艺，缩短分离过程的周期，有利于提高生产效率和减少食品原料在生产过程中变质的可能性。例如，利用亲和双水相萃取木瓜蛋白酶时，原液中大量杂质蛋白能够与其他固体物质一起被除去，与其他提取分离方法相比，双水相萃取法可省去一到两步过程。

5.降低能耗、场地，节省成本

能源问题是当今世界非常关注的一个问题，所有工业过程都应考虑能耗问题，低能耗的技术往往是最有前途的技术。现代食品分离技术，大都是在常温下进行，过程中无相变，能较大地降低能耗，有助于节约成本。另外，由于新型分离技术简化了生产工艺，能节省生产设备和生产场地的投资，也能降低生产成本。

在具体选择一种分离技术时，应综合评价上述几点，对分离方法进行论证，做出综合性的评价。

第三节食品分离技术的重要性及其进展一、食品分离技术在食品工业中的地位与作用

分离过程是将混合物分成组成相互不相同的两种或多种产品的操作。食品工业生产通常都有一个提纯原料、产品分级、中间产物分离等过程，生产装置有中间产物和产品的多个分离设备以及机、泵等组件。随着食品工业的发展，化工单元操作不断向食品工业渗透并在食品加工领域内实践和提高，形成了适应食品加工特殊要求的新型分离技术。食品工业中广泛利用分离技术进行生产，例如：干燥过程在食品工业中的就有广泛应用，谷物的含水量从收获时%

30干燥到

%

35

~

13%就可以延长储存期一年。食品含水量低于5%，微生物就难以生存，酶难以作用，可长期保持香味和营养。以洁净空气和纯水生产为例，就包括了沉降、湿法洗净、过滤、电除尘、絮凝、泡沫分离、电渗析、超滤、反渗透以及离子交换等如此多的分离单元操作。食品的脱水、除去有毒或有害成分也离不开分离过程，从水中除去盐和有素物质的蒸馏、吸附、萃取、膜分离等分离技术，使人们能从取之不尽的大海中提取淡水，从工、农业污水中回收干净水和其他有用的东西。天然食品往往被认为是最为安全的食品，但天然食品中也含有对人体不利的成分，或对某些人群不利的成分，如鱼虾。大豆等中含有过敏源物质，鸡蛋中胆固醇含量过高，对某些人群来说，就不适宜过多进食这些物质；某些鱼贝中含有天然毒素（如河豚毒素、岩蛤毒素等），一些植物类食品中也含有天然毒素（如生氰糖苷、真菌毒素等），食品中的工业污染毒素和农药残留物也有一定的限量标准，这些食物中的物质都需要进行适当分离后，食物才能被人们食用。要采用高效、低廉、科学的工艺，生产出人们吃得更舒心、更安全、更方便、更营养的食

品，离不开食品分离技术。

食品分离技术已经在食品工业中占有相当重要的地位，这是因为：

①分离技术作为食品工业的基础，是重要的食品工艺过程之一。例如，在制糖业中，就要经过提取、澄清、蒸发、结晶、分离、干燥等分离过程。

②利用分离技术可以提高农作物综合利用程度，生产高附加值的产品。例如，利用超滤和反渗透技术，从干酪乳清中回收乳清蛋白。

③利用分离技术可以改进食品的营养与风味。常温与加热处理会对食品的风味及营养的产生较大的差异，而像膜分离等浓缩分离技术可在常温下操作，取代需要进行加热浓缩的食品生产过程，从而改善产品的营养和风味。

④使产品更加符合卫生、安全的要求。利用食品分离技术可以去除食品中的有毒成分，净化食品生产用水，去除原料中的杂质等。

⑤改变生产面貌。例如，可利用反渗透生产海盐，对比日晒盐，生产环境和卫生状况都要好。再例如，糖厂的蒸发车间往往噪音大、温度高，生产环境不利于工人的健康，如果糖汁先用超滤浓缩到一定浓度后，再输送到蒸发车间煮糖结晶，可大大缩短煮糖的时间。

研究分离技术在食品加工中的应用，对食品加工的科学化、现代化具有重要意义。分离操作一方面为食品工业提供符合质量要求的原料；另一方面对通过对食品原料、半成品进行分离起着重要的作用。随着现代工业趋向大型化生产，食品工业所产生的大量废气。废水、废渣需集中排放。对各种形式的流出废物进行末端治理，使其达到有关的排放标准，不但涉及物料的综合利用，而且关系到环境污染和生态平衡。因此，分离操作在食品工业生产中占有十分重要的地位，在提高生产过程的经济效益和产品质量中起举足轻重的作用。

当代工业的三大支柱是材料、能源和信息，这三大产业的发展都离不开新的分离技术。人类生活水平的进一步提高也有赖于新的分离技术。近年来，由于能源紧张，石油涨价，对分离过程的能耗越来越苛刻，随之对设备性能要求也越来越高，分离技术的应用越来越得到人们的高度重视。在21世纪，分离技术必将日新月异，再创辉煌。

二、食品分离过程的开发

食品分离过程的开发，一般包括基础研究、过程研究及工程研究等3个方面的开发。

1.基础研究开发

针对项目的应用性基础研究和工艺特征研究。以实验室研究为主体

2.过程研究

进行工艺、产品、设备等的工程放大试验，包括模型试验、微型中试、中间试验、原型装置试验及工业试验的全部过程或部分过程。

3.工程研究

包括技术经济评价、概念设计、数学模型放大技术及基础设计等。

所以，食品分离新技术开发不外乎有3个关键环节：概念形成到课题的选定。技术与经济论证（可行性）和工业放大技术。其中，放大技术是研究开发的核心。放大技术可以采用数学模型方法、逐级经验放大、工程理论指导放大和参照类似工业装置放大等方法。对于一个缺乏参照系统的新的传质分离操作来说。前两种方法更为常用。

（一）逐级经验放大法

其基本步骤是：进行小试，确定操作条件和设备形式，以及可望达到的技术经济指标。确定的依据是最终产品质量、产量和成本，并不考虑过程的机理。小试之后进行规模稍大的中试，以确定设备尺寸放大后的影响（放大效应），然后才能放大到工业规模的大型装置。在处理物料复杂或对选用的分离方法缺少经验时，放大把握不大，则上述每级试验放大的倍数就小，往往需经多级中间试验。逐级经验放大有以下4个基本特点：

①着眼于外部的联系，即仅考虑变量与结果间关系，不研究过程的内部规律。

②着眼于综合研究，不试图进行复杂过程的分解。

③决策步骤是人为的，不是科学论证的结果。由于上述开发的基本步骤和每步的目的均忽略了结构变量、操作变量、和几何变量间的有机联系和相互影响，因此小试中最优的条件往往到中试就不一定是最优，更不要说放大到工业规模了。但从现实性和经济性考虑，逐级经验放大的步骤又只能如此。这样便造成逐级经验放大既费事，又不十分可靠。

④放大过程是外推的，而外推往往是不可靠的，因此经验放大有一定的风险，问题越复杂，每次放大的倍数就越小。由于逐级经验放大需数次进行真实性的、仅规模小些的试验，必然耗资大，开发周期长，且因化工生产中变量很多，要全面寻优的实验工作量太大，实际上也做不到，所以，可靠的最优结果往往得不到。（二）数学模型方法

此法基于对过程本质的深刻理解，将复杂过程分解为多个较简单的子过程，再根据研究的目的进行合理简化，得出物理模型；应用物理基本规律及过程本身的特征方程对物理模型进行数学描述，得到数学模型，如是微分方程，还需建立初始条件和边界条件；对数学模型进行分析解或数值解，得到设计计算方程。这些方程中包含有模型参数，需通过简化试验（即不一定是实际物系、实际操作条件）确定它们。接着，应用计算机进行复杂过程的综合研究和寻优，得到最优结果。最后，需进行中间试验检验结果的可靠性。

数学模型法尽管在方法的逻辑上合理，从方法论上说也很科学，与逐级经验放大方法相比。可以节省试验费用，缩短开发周期，结果比较可靠，但在化工中的实际应用至今仍然有限。主要原因在于化工过程太复杂，可靠又合理简化的数学模型难以建立。

分离过程开发应达到下列目的：

①合适的分离方法和流程；

②优化的工艺操作条件；

③分离设备的合理选型与几何尺寸的确定。

实际上，上述两种开发方法是从两个侧面去完成上述目的的。如果待开发的过程和设备极其复杂，对它们理解甚少，那么往往需沿袭逐级经验放大法，试验将主要寻求设备的放大效应，得到放大判据。如果过程设备都很简单，或者对它的理解比较透彻，通过合理的分解和简化完全可能得到可靠的数学模型，则试验将主要是验证数学模型，修正模型参数。因而，针对开发项目的技术特征应采用与之相适应的开发方法。例如，从合成气中脱除二氧化碳，由原来的水洗流程改为碳酸丙烯脂代替水为吸收剂。在取得相平衡数据和理论当量高度值后。可由模型试验直接放大到千倍以上的工业装置。工程技术人员梦寐以求应用数学分析方法直接解决开发方法，但往往由于实际过程的复杂性而却步。一般来说，人们的认识多数介于上述两种开发方法之间，所以，成功的开发常常采用数学放大方法和逐级经验放大两者相结合的办法来实现。

三、食品分离技术的发展趋势

未来食品工业所关注的重点问题有：

①环境问题。减少温室气体的排放，消除水、土壤的污染。

②工艺改进。需要开发更好的食品工业分离技术。

③产品开发。产品多样化，新的及有高附加值的产品开发。

④能源问题。提高能源利用率，找到能替代高耗能的工艺。

⑤安全问题。有时这与新的分离技术关系密切。

食品分离技术是一种重要的食品加工技术，人们一直注重于对这种技术的研究于开发，今后的发展重点是难分离体系的分离技术研究，高技术的动态过滤技术研究以及新型的传质分离技术及装备的研究与开发，以提高分离过程的速率和效率。研究和开发新的分离方法和传质设备，优化传统传质分离设备的设计和操作，不同分离方法的集成化，化学反应和分离过程的有机结合，都是值得重视的发展方向。

科学技术的不断发展导致了对分离技术的要求越来越高，近几十年来发展起来的一些新型传质分离技术，已经引起了食品工业界的重视并已经崭露头角。

1.传统分离技术得到发展

随着科技的进步，人们生活水平的提高，对分离技术的期望也越来越高，社会的发展与需求为传统分离技术的发展和更新提供了可能和途径和应用天地，促使其从实践到理论，再从理论到实践，不断地提高和完善。对传统分离过程或方法加以变革后，产生新的食品分离技术，在蒸馏、蒸发、吸附、结晶、萃取、沉淀等传统食品分离方法的基础上，发展了许多新型食品分离技术，例如，基于结晶机理的磁处理结晶法，基于萃取机理的超临界液体萃取技术，基于吸附平衡机理的色谱分离技术等。

2.材料科学的发展形成了新型食品分离技术

例如，膜材料的改性及研制出各种功能的合成膜，使膜分离技术在近二十年来发展极其迅速，出现了膜接触器及以膜为关键技术的新型膜集成分离技术。这类技术正在开发和推广应用的有：膜吸收、膜萃取、膜蒸馏和结晶液膜等技术。

3.食品分离技术的集成化与多级化

分离过程的集成化可实现物料与能量消耗的最小化、工艺过程效率的最大化，或者达到清洁生产的目的、或者实现混合物的最优分离和获得最佳的产物浓度。分离过程的集成化可通过多级或组合分离过程来实现。多级分离过程是用一种分离技术进行多级分离的操作；组合分离过程是采用不同种类的分离技术进行多级分离的操作。从实践和理论上知道，不同种类的分离技术在分离能力、分离不完全性、能耗、适应性等方面各有优缺点。对于某一生产中的分离任务，有时可用一种方法就能完成。但是，在绝大多数情况下，要用到两种或两种以上的分

离方法。虽然有时用一种方法也能达到分离的质量要求，但投资、运行等费用会很高。如果用几种分离方法有机地结合起来，取长补短，可以组成一个最佳的分离过程，既能达到分离的质量要求，又能使费用降低到最低程度。这实际上是一个优化组合问题，亦即所谓工程问题。分离过程耦合化技术不仅会加强和改善溶液分离手段，而且对天然物质中高价值的有效物质提取和分离过程的改进也会有明显的指导意义和借鉴作用，因此，应该说，溶液分离过程耦合化具有明显的现实作用，潜在的发展前景是十分美好的。

4.新型分离技术的出现

例如，化学反应与分离目的相结合而产生的反应分离过程。化学反应通常能将反应物转化为目的产物，如果这类可转化为目的产物的反应物存在于混合物中，那么，借助于化学反应就可将其从混合物中分离出来或直接把它除去。代表性的反应分离技术有：反应萃取、反应吸收、反应结晶等。

现代分离方法与技术期末复习

一、名词解释： 分离：利用混合物中各组分在物理或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。 富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。 浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。 纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程 分离科学：研究从混合物中分离、纯化或富集某些组分以获得相对纯物质的过程的规律、仪器制造技术及其应用的一门学科。 回收率：0 100Q R Q ?实际回收量回收率＝％欲回收总量 富集倍数：富集倍数＝待分离组分的回收率/基体回收率 分离因子S ：两种物质被分离的程度。回收率R 相差越大，分离效果越好。设A 为目标组分，B 为共存组分，则A 对B 的分离因子S A,B 为,0,0,//A A B A B B A B R Q Q S R Q Q == 氢键：氢原子在分子中与电负性较大的原子X 形成共价键时，还可以吸引另一个电负性较大、且含有孤对电子的原子Y ，形成较弱化学结合。 分配平衡常数：在一定温度下，当某一溶质在互不相容的两种溶剂中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓度之比 分配比（D ）：某种物质在两相之间各形态总浓度的比值[][]A i org org i A aq i aq i A C D C A ==∑∑ 相比：有机相和水相两相体积之比 直接溶剂萃取：可溶于水的有机分子（如羧酸、醇类、糖）因具有明显疏水性，可以直接从水相萃取到有机相。 间接溶剂萃取：无机离子通过与萃取剂形成疏水化合物后，再被有机相萃取。 协同萃取效应：混合萃取剂同时萃取某一物质时，其分配比显着大于相同浓度下各单一萃取剂分配比之和。 相对保留值：组分2与组分1调整保留值之比：r 21 = t′R2 / t′R1= V′R2 / V′R1 分配系数：在某温度T 时，组分在两相间达到分配平衡时的浓度之比。即s m c K c = 保留时间（t R ）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间； 死时间（t M ）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间； 高效毛细管电泳色谱：是指离子或带电粒子以毛细管为分离室，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。 复合膜：是以微孔膜或超滤膜作支称层，在其表面覆盖以厚度仅为0.1～0.25μm 的致密的均质膜作壁障层构成的分离膜。使得物质的透过量有很大的增加。 泡沫吸附分离：泡沫分离根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体 对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离。 超分子分离：超分子是两种以上的化学物种通过分子间的非共价键相互作用缔结而成的具有特定空间结构和功能的聚集体。利用超分子对不同分子的选择性不同进行的分离为超分子分离。 分子蒸馏：是基于不同物质分子运动的平均自由程的差异而进行的分离。 分子印迹：是合成对某种特定分子具有特异选择性结合的高分子聚合物的技术。 加速溶剂萃取：ASE 用溶剂从固体或半固体样品中快速提取目标物质；通过高温（50?200OC ）和高压（10?20MPa ）加快提取速度。 双水相萃取：将两种聚合物水溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值，体系会自然分成互不相溶的两相，称为双水相，被萃取物在两个水相之间的分配就是双水相萃取。 超临界流体萃取：以超临界流体为流动相，直接从固体（粉末）或液体样品中萃取目标物质的分离方法。 调整保留值：调整保留时间为色谱保留时间与死时间之差，即 ，同理 峰底宽：即色谱峰宽，用来衡量色谱峰宽度的参数，Wb 分离度：两相邻组分色谱峰保留值之差与色谱峰平均底宽之比 二、问答题 罗氏极性参数：对于一种溶剂，可得到3种模型化合物在该溶剂中的相对溶解能He,Hd 和Hn 。它们的和即为此种溶剂的总极性p',即：p' ＝ He ＋ Hd ＋ Hn 溶剂选择性三角形的作用：尽管溶剂种类很多，但可以归于有限的几个选择性组。在同一选择性组中的各种溶剂，都具有非常接近的3个选择性参数，因此在分离过程中都有类似的性能，若要通过选择溶剂改善分离，就要选择不同组的溶剂。 选择溶剂的一般步骤：1. 选择与溶质极性相等的溶剂：要使溶质在溶剂中溶解度达到最大，首先要使溶质和溶剂的极性相等。2. 调整溶剂的选择性：在维持极性相等的前提下，更换溶剂种类，使分离选择性达到最佳。 微滤、超滤、纳滤和反渗透膜分离技术的异同：相同点：推动力都是压力差。不同点：微孔膜是均匀的多孔薄膜，膜孔径在0.02～10μm 之间，可以截留悬浮粒子，操作压强在0.01～0.2MPa ；超滤膜为不对称膜，其膜孔径在1-20nm 之间，操

现代分离技术复习题

第一章 1、分离过程分类？机械分离传质分离(平衡分离、速率控制分离) 反应分离 分离装置中，利用机械力简单地将两相混合物相互分离的过程称为机械分离过程。 2、列举几种典型的机械分离过程：过滤、沉降、离心分离、旋风分离、除尘。 3、传质分离的分离过程如何分类？举例说明： 平衡分离：蒸发、闪蒸、蒸馏、吸收、萃取、吸附、离子交换、萃取蒸馏结晶 速率控制分离：气体渗透、反渗透、渗析、渗透蒸发、泡沫分离、色谱分离、电渗析4、几种典型的反应分离技术？可逆反应：（离子交换、反应萃取）不可逆反应：（反应吸收、反应结晶）生物分解反应：（生物降解）电化学反应：（双极膜水解反应） 第二章 1、按膜的分离原理及推动力不同，膜分几类？ 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 2、按膜的形态分类？ 按膜的形状分为平板膜(Flat Membrane)、管式膜(Tubular Membrane)和中空纤维膜(Hollow Fiber)、卷式膜。 3、按膜结构分类？对称膜、非对称膜和复合膜。 4、按膜的孔径大小分类？多孔膜和致密膜。 5、微滤、超滤、纳滤、反渗透，推动力是压力差。渗析，推动力浓度差。电渗析，推动力电位差。气体分离、渗透蒸发推动力是压力差。液膜分离推动力是浓度差。 6、常用的有机高分子膜材料？聚砜类、聚酰胺类、纤维素脂类。 7、醋酸纤维膜的优缺点？优点：醋酸纤维素性能稳定缺点：在高温和酸、碱存在下易发生水解，易受微生物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8、醋酸纤维膜的结构？是一种非对称的多孔膜。表皮层、过渡层、支撑层（多孔层） 9、固体膜的保存应注意？主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。 10、工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种 11、四种膜组件中装填密度最大的是？料液流径最快的是？中控纤维膜装填密度最高，管式料液流动最快。 12、什么是浓差极化？如何消除浓差极化？ 在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。可通过降低膜两侧压差，减小料液中溶质浓度，改善膜面流体力学条件，来减轻浓差极化程度，提高膜的透过流量。 13、微孔过滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)有什么共同特点？1、推动力都是压力差。2、四种膜中溶剂分子都能通过。不同：截流溶质大小不同。 14、反渗透系统的主要部件 主要部件有：压力容器（膜壳）、高压泵、保安过滤器、自动控制与仪器仪表、辅助设备15、.保安过滤器 是反渗透装置的最后一级过滤器，要求进水浊度小于2mg/L以下，出水浊度低于0.3-0.12mg/L。

现代分离科学与技术复习题题库

1、名词解释 1)分配系数，指一定温度下，处于平衡状态时，组分在流动相中的浓度和在固 定相中的浓度之比，以K表示。分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中，K有不同的概念：吸附色谱法为吸附系数，离子交换色谱法为选择性系数（或称交换系数），凝胶色谱法为渗透参数 2)絮凝，使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉， 达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝 3)层析分离，是利用各组分物理性质（吸引力、溶解度、分子的形状与大小、 分子的电荷性与亲和力）的不同，将多组分混合物进行分离的方法。主要是利用不同物质在固定和流动相上的亲和性差异，利用移动速度的不同进行分离。 4)吸附分离，吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能 力，使其富集在吸附剂表面，再用适当的洗脱剂将其解吸达到分离纯化的过程 5)分子印迹技术分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分 子(印迹分子) 完全匹配的聚合物的实验制备技术。 6)反渗析，利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）的性质，对溶液 施加压力，克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。 7)共沉淀分离，共沉淀分离法是富集痕量组分的有效方法之一，是利用溶液中 主沉淀物（称为载体）析出时将共存的某些微量组分载带下来而得到分离的方法 8)离子交换分离，通过分子中的活性离子将溶液中带相反电荷的物质吸附在离 子交换剂上，然后用适当的洗脱溶剂将吸附物质再从离子交换剂上洗脱下来，达到分离的目的。 9)沉降分离，在外力场作用下，利用分散相和连续相之间密度差，使之发生相 对运动而实现非均相混合物分离。 10)液膜分离，液膜萃取，也称液膜分离，是将第三种液体展成膜状以隔开两个 液相，使料液中的某些组分透过液膜进入接收液，从而实现料液组分的分离。 11)临界胶团浓度，表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度 12)液膜分离，

现代食品分离技术

第二节食品分离过程的特点及选择原则一、食品分离技术的分类 食品分离技术按其分离规模可分为：实验室规模和工业生产规模。实验室规模的分离技术主要是用来进行食品成分及食品中限量指标的定量、定性分析和研发新产品是制备小量样品用。工业生产规模的应用是把实验室研发产品的技术进行工业放大和设计后，进行商业化生产。 食品分离技术按分离方法可分为： ①物理法。例如，离心，过滤，沉降等。 ②化学法。例如，离子交换，沉淀反应等。 ③物理化学法。例如，凝胶色谱分离，基于目标物理化学性质差异的各种萃取分离等。 食品分离技术按分离性质可分为非传质分离和传质分离两大类。 二、食品分离过程的特点 食品分离过程因为分离对象的原因，与其他工业分离过程相比，有其自身鲜明的特点。 ①分离对象种类多，性质复杂。食品分离的对象是农、林、渔、牧、副食品等，要分离的物质比化学反应产物的分离复杂得多，要分离的物质有有机物、无机物；原料的相态有固态、液态和气体；要分离的物质可能是有生命的细胞、微生物；可能是具有生理活性；可能是热敏性及对碱、酸敏感的物质等。 ②产品质量与分离过程密切相关。在食品生产过程中，采取的分离方法要注意防止高温、过酸、过碱、氧化、高压、重金属离子污染、原料自身酶解等问题。例如，在分离酶时，利用不同的分离过程，分离得到的酶活力单位可不同。在速溶茶的生产过程中，分离工艺的不同，可生产不同风味、色泽不同的产品。 ③产品要求食品安全。这就要求采用的分离技术必须要符合卫生标准，对生产工艺要求严，生产过程中微生物、重金属等指标要符合标准。方法要效率高、选择好，以便有效地分离除去有害有毒物质。另外，生产中。所采用的分离技术

《现代分离技术》练习题

齐鲁工业大学 17 / 18 学年第二学期研究生期末考试试卷（A卷） 课程名称：现代分离技术得分： 年级：2017级姓名：学号： 问答题: （每题20分，共100分。请根据自己的实际情况和理解程度自行独立答题，字数不限，不必长篇大论，脉络清晰就行。若有雷同，将视情节从严扣分。答题完成后，暂不要求打印。） 1、透析、渗析、（正）渗透、反渗透、超滤、微滤、纳滤与普通过滤，辨析之。 2、欲对苦咸水进行淡化，根据你所掌握的知识，可以选用哪种（些）分离方法？ 3、你在此前的科研工作中，接触过哪些分离方法？请尝试对其中的一种方法予以简介。 4、试谈谈分离科学的重要性及你对学习这门课程的体会。 5、计算题：某溶液含Fe3+ 100mg，用某有机溶剂萃取之，分配比D=99。问用等体积溶剂萃取1次和2次，溶液中剩余的Fe3+量各是多少毫克？若是萃取2次后，将分出的有机层合并，再用等体积的水洗涤1次，有机相中会损失Fe3+多少毫克？ 答： 1、①透析：通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理，将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。 ②渗析：又称透析。一种以浓度差为推动力的膜分离操作，利用膜对溶质的选择透过性实现不同性质溶质的分离。即利用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。 ③渗透是水分子经半透膜扩散的现象。它由高水分子区域（即低浓度溶液）渗入低水分子区域（即高浓度溶液），直到半透膜内外浓度平衡为止。 ④反渗透又称逆渗透，在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩。是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001 μm之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透） ⑤超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄

食品分离技术论文

蛋白质分离纯化技术 摘要：蛋白质的分离纯化方法是生命科学领域关注的热点。而蛋白质在组织或细胞中是以复杂的混合物形式存在，通过蛋白质分离纯化的依据和要求，设计可行的分离纯化步骤，提取蛋白质有效成分因子，使之达到分离纯化的目的。 关键词：蛋白质，分离纯化方法，技术原理，分离纯化步骤，可行性正文： 蛋白质分离纯化是从混合物之中分离纯化出所需要的蛋白质的一种技术。生物体内的大部分生命活动，如催化代谢反应、物质运转、运动的相互协调、兴奋的传导、生长与发育等，均是在蛋白质的参与下完成的。因此，关于研究蛋白质分离纯化的目的，我通过一些课件总结为以下三个方面：1.研究蛋白质的分子结构、组成和某些物理化学性质，需要纯化的蛋白质样品；2.研究蛋白质的生物功能，需要纯品保持它的天然构相；3.制药工业中，需要把某种特殊功能的蛋白质提纯到规定的要求，特别是要把干扰或者拮抗性质的成分除去。所以，在分离纯化的过程中，必须要了解目的蛋白的分子量、等电点、溶解性及稳定性等基本性质才能制定出合理的分离纯化方法。 通过总结归类，蛋白质的分离纯化方法有以下三种： 1．根据分子大小不同进行分离纯化。因为蛋白质是一种大分子物质，并且不同蛋白质的分子大小不同，因此可以利用一些较简单的方法使蛋白质和小分子物质分开，并使蛋白质混合物也得到分离。根据蛋白质分子大小不同进行分离的方法主要有透析、超滤、离心和凝

胶过滤等。透析和超滤是分离蛋白质时常用的方法。透析是将待分离的混合物放入半透膜制成的透析袋中，再浸入透析液进行分离。超滤是利用离心力或压力强行使水和其它小分子通过半透膜，而蛋白质被截留在半透膜上的过程。这两种方法都可以将蛋白质大分子与以无机盐为主的小分子分开。离心也是经常和其它方法联合使用的一种分离蛋白质的方法。当蛋白质和杂质的溶解度不同时可以利用离心的方法将它们分开。凝胶过滤也称凝胶渗透层析,是根据蛋白质分子大小不同分离蛋白质最有效的方法之一。凝胶过滤的原理是当不同蛋白质流经凝胶层析柱时,比凝胶珠孔径大的分子不能进入珠内网状结构，而被排阻在凝胶珠之外，随着溶剂在凝胶珠之间的空隙向下运动，并最先流出柱外。反之，比凝胶珠孔径小的分子后流出柱外。凝胶过滤在抗凝血蛋白的提取过程中也被用来除去大多数杂蛋白及小分子的杂质。 2. 根据溶解度不同进行分离纯化。影响蛋白质溶解度的外部条件有很多，比如溶液的pH值、离子强度、介电常数和温度等。但在同一条件下，不同的蛋白质因其分子结构的不同而有不同的溶解度，根据蛋白质分子结构的特点，适当地改变外部条件，就可以选择性地控制蛋白质混合物中某一成分的溶解度，达到分离纯化蛋白质的目的。常用的方法有等电点沉淀和pH值调节、蛋白质的盐溶和盐析、有机溶剂法等。等电点沉淀和pH值调节是最常用的方法。每种蛋白质都有自己的等电点，而且在等电点时溶解度最低，相反，有些蛋白质在一定pH值时很容易溶解。因而可以通过调节溶液的pH值来分离

现代分离技术

看看现代分离技术整理 1.传质分离过程分为哪两个分离过程？ 平衡分离过程和速率分离过程 2.从不同的角度对分离效率有不同的评价指标 ①分离方法和角度②产品纯度 分离速率，分辨率，浓缩比，纯化程度，回收率。 3.写出5种使用能量媒介和5种使用物质媒介的分离操作。 能量媒介：精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏、结晶 物质媒介：萃取、浸提、吸收、吸附、液液萃取 4.萃取精馏的定义。 1）定义：加入的新组分不和原物系中的组分形成恒沸物，只改变组分间的相对挥发度，而其沸点比物系中其它组分的沸点高的分离过程。 2）萃取剂的作用：改变组分的相对挥发度。加入萃取剂与其中一个组分形成正偏差溶液（非理想溶液），与另外一个组分形成理想溶液（负偏差溶液），来改变相对挥发度。 3）萃取精馏塔中对萃取剂的要求： 不形成恒沸物 沸点要高 改变相对挥发度 不能分层 选择性强 溶解度大 沸点高，挥发度小 热稳定性和化学稳定性好 适宜的物性 使用安全无毒，对设备不腐蚀，污染小，环境友好，价格低廉，来源丰富 5）萃取精馏塔中回收段的作用： 使溶剂不在塔顶出现，达到回收效果。 如果不设回收段会使塔顶物料中含有高浓度的溶剂。 去除塔顶产品中可能夹带的溶剂，对于某些沸点很高的溶剂可不使用

6）萃取精馏塔塔顶产品不合格能否通过加大回流比的方法来使塔顶产品合格？ 不能，因为加大回流比会使塔顶到塔底溶剂的浓度降低，液相流率增加, 将使液相中溶剂浓度xS 下降, 而使被分离组分间的相对挥发度 (a12)S 减小,分离效果变差。 7）精馏段萃取剂浓度的公式推导： 萃取剂的挥发度比所处理物料的挥发度低得多,用量较大,故在塔板上基本维持一固定的浓度值,“恒定浓度”即 假定：a 恒摩尔流；b 精馏段总物料衡算： 萃取剂物料衡算： （A ） 设萃取剂S 对被分离组分的相对挥发度为 (B) A=B （C ） 8) 提馏段萃取剂浓度的公式推导： 溶剂对被分离组分的相对挥发度一般很小,当β≈0 时,式(C)可简化为: 类似地，提馏段溶剂浓度： 1 ,,+=n s n s x x 0 =sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L S Lx y S S -+-=β s s s s s s s s s y y y y x x x x x x y y y x x y y 21212121111++=++=--=βs s s s s x x x x x x x 2211211αα++=221121x x x x s s αα++=i is i x x α∑∑=1)1(,11+-=∴--=s s s s s s s x x y x x y y βββ 1)1(+-?=-+-s s s x x S D L S Lx ββRD S S L S L S x S +=≈-≈)1(β???? ??-'+-=S S x W L S x 1)1(ββ )1()1(S S x D L S x ---=ββ

现代分离技术论文

分离技术的发展现状和展望 摘要: 简要阐述了分离技术的产生和发展概况，各主要常规和新型分离技术的发展现状、研究前沿及未来的发展方向，并讨论了分离技术将继续推动现代化工和相关工业的发展，并在高新技术领域的发展中大显身手。 关键词:分离技术；发展现状；展望 Development Status and prospect on separation technology Abstract:The history of produce and development on separation engineering is briefly introduced. The status and study advance of most traditional and new separation techniques and its developing direction in future is briefed. In the past, separation technology brought into important play in chemical engineering.It is discussed that it will also impel modern chemical engineering and relative industries in future. Moreover it will strut its stuff in high technology. Key words: separation technology; development; prospect 本文从分离技术的产生和发展概况入手，综述了精馏、吸附、干燥等常规分离技术和超临界流体分离、膜分离、耦合分离等新型分离技术的研究，并分析了各种技术在现代化工中的重要作用。

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现代分离技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

看看现代分离技术整理 1.传质分离过程分为哪两个分离过程？ 平衡分离过程和速率分离过程 2. 从不同的角度对分离效率有不同的评价指标 ①分离方法和角度②产品纯度 分离速率，分辨率，浓缩比，纯化程度，回收率。 3.写出5种使用能量媒介和5种使用物质媒介的分离操作。 能量媒介：精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏、结晶 物质媒介：萃取、浸提、吸收、吸附、液液萃取 4.萃取精馏的定义。 1）定义：加入的新组分不和原物系中的组分形成恒沸物，只改变组分间的相对挥发度，而其沸点比物系中其它组分的沸点高的分离过程。 2）萃取剂的作用：改变组分的相对挥发度。加入萃取剂与其中一个组分形成正偏差溶液（非理想溶液），与另外一个组分形成理想溶液（负偏差溶液），来改变相对挥发度。 3）萃取精馏塔中对萃取剂的要求： ?不形成恒沸物 ?沸点要高 ?改变相对挥发度 ?不能分层 选择性强 溶解度大 沸点高，挥发度小 热稳定性和化学稳定性好 适宜的物性

使用安全无毒，对设备不腐蚀，污染小，环境友好，价格低廉，来源丰富 5）萃取精馏塔中回收段的作用： 使溶剂不在塔顶出现，达到回收效果。 如果不设回收段会使塔顶物料中含有高浓度的溶剂。 去除塔顶产品中可能夹带的溶剂，对于某些沸点很高的溶剂可不使用 6）萃取精馏塔塔顶产品不合格能否通过加大回流比的方法来使塔顶产品合格？ 不能，因为加大回流比会使塔顶到塔底溶剂的浓度降低，液相流率增加, 将使液相中溶剂浓度xS 下降, 而使被分离组分间的相对挥发度 (a12)S 减小,分离效果变差。 7）精馏段萃取剂浓度的公式推导： 萃取剂的挥发度比所处理物料的挥发度低得多,用量较大,故在塔板上基本维持一固定的浓度值,“恒定浓度”即 假定：a 恒摩尔流；b 精馏段总物料衡算： 萃取剂物料衡算： （A ） 设萃取剂S 对被分离组分的相对挥发度为 1 ,,+=n s n s x x 0 =sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L S Lx y S S -+-= β s s s s s s s s s y y y y x x x x x x y y y x x y y 2 121212 1111++=++=--=βs s s s s x x x x x x x 2211211αα++=221121x x x x s s αα++=i is i x x α∑∑=1-s s s x y y β

食品分离技术自测题(推荐文档)

第一章绪论 一名词解释 1. 平衡分离过程 2.速率控制过程 二、填空 1、食品分离过程是熵的过程，必须外加能量才能进行。 2、食品分离通常来说要达到下列两个目的: , . 3、随着社会地发展和技术的进步，工业上形成的分离技术越来越多，但从本质上来说，所有分离技术都可分为和传质分离两大类。传质分离又分为和 4、食品分离技术按分离性质可分为和两大类 5、食品分离技术按分离方法可分为、、 三、判断题 1、分离剂是分离过程的推动力或辅助物质，它包括质量分离剂和能量分离剂。（） 2、机械分离过程的分离对象是有两相组成的混合物。（） 3、单元操作侧重分离方法的共性规律，而分离过程则侧重分离方法的个性规律。（） 四、选择题 1、以下不属于传质分离过程的是 A 过滤B超滤C蒸馏D萃取 2、以下不属于平衡分离过程的是 A 离子交换B色谱C结晶D干燥 五、简答题 1、分离过程有哪些基本原则？ 2、食品分离过程特点是什么？ 3、评价一种食品分离技术的优良，可从哪几方面来考虑？ 4、简述食品分离技术在食品工业中的重要性。 第二章细胞的破碎与细胞分离 一、名词解释 凝聚絮凝 差速离心分离：离心速度逐渐提高，样品中组分按大小先后沉降。 区带离心分离：借助离心管中的梯度介质，经高速离心将样品中组分分离。 二、选择题 1、丝状（团状）真菌适合采用（）破碎。 A、珠磨法 B、高压匀浆法 C、A与B联合 D、A与B均不行 2、适合小量细胞破碎的方法是（）

A高压匀浆法 B.超声破碎法 C.高速珠磨法 D.高压挤压法 3、发酵液的预处理方法不包括（） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 4、下列物质属于絮凝剂的有（）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 5、哪种细胞破碎方法适用工业生产（） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 6、高压匀浆法破碎细胞，不适用于（） A. 酵母菌B大肠杆菌 C. 巨大芽孢杆菌 D.青霉 三、判断题 1．细胞破碎时破碎率越大，细胞中大分子目的物得率越高。（） 2．G -菌细胞膜网状结构不及G+菌的坚固，故较易破碎。（） 3．机械法中高压匀浆法细胞破碎率最高，且成本最低。（） 4、超声波破碎法的有效能量利用率极低，操作过程产生大量的热，因此操作需在冰水或有外部冷却的容器中进行。（） 5、冻结的作用是破坏细胞膜的疏水键结构，降低其亲水性和通透性。（） 6．渗透压冲击是各种细胞破碎法中最为温和的一种，适用于易于破碎的细胞，如革兰氏阳性菌和动物细胞。（） 7、差速区带离心中，梯度液的密度要包含所有被分离物质的密度。（） 8．凝聚与絮凝作用的原理是相同的，只是沉淀的状态不同。（） 9、平衡区带离心适于分离大小相同密度不同的物质。（） 10、助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，可使滤饼疏松，滤速增加。（） 四、填空 1．发酵液常用的固液分离方法有（）和（）等。 2、化学细胞破碎中常用的试剂有（），（），（）等。 3、在非机械法破碎细胞的方法中自溶法是利用_______ ___溶解细胞壁。 4、当目标产物存在于细胞膜附近时，可采用较温和的方法如____ __ 、_ _等 5、破碎率的测定方法有、、。 五、简答题 1、试比较凝聚和絮凝两过程的异同？ 答：凝聚和絮凝——在电介质作用下，破坏溶质胶体颗粒表面的双电层，破坏胶体系统的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。 凝聚：简单电解质降低胶体间的排斥力。从而范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮

现代分离技术复习思考题及问题详解

第一章膜分离 1.什么是分离技术和分离工程？ 分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的一种手段。 在工业规模上，通过适当的技术与装备，耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离工程。 2.分离过程是如何分类的？ 机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离 第二章膜分离 1.按照膜的分离机理及推动力不同，可将膜分为哪几类？ 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 2.按照膜的形态不同，如何分类？ 按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。 3.按照膜的结构不同，如何分类？ 按膜的结构分为对称膜、非对称膜和复合膜。 4.按照膜的孔径大小不同，如何分类？ 按膜的孔径大小分多孔膜和致密膜。 5.目前实用的高分子膜膜材料有哪些？ 目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。 6.MF（微孔过滤膜）,UF（超过滤膜）,NF（纳滤膜）,RO（反渗透膜）的推动力是什么？ 压力差。 7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点？ 醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在下易发生水解。纤维素醋类材料易受微生物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8.醋酸纤维素膜的结构如何？ 表皮层，孔径（8－10）×10－10m。过渡层，孔径200×10－10m。多孔层，孔径（1000 －4000）×10－10m 9.固体膜的保存应注意哪些问题？ 分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。收缩变形使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。 10.工业上应用的膜组件有哪几种？ 工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。 11.在上述膜组件中装填密度最高的是那种？料液流速最快的是那种？ 中空纤维式，管式。 12.什么叫浓差极化？如何消除浓差极化现象？

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第一章绪论 1.分离过程分为哪几类？ 答：机械分离、传质分离（平衡分离、速率控制分离）、反应分离。 2.列举出几种机械分离的过程。 答：过滤、沉降、离心分离、旋风、电除尘。 3.传质分离过程是如何分类的？举例说明。 答：平衡分离：蒸发、闪蒸、吸收、萃取、吸附、离子交换、萃取蒸馏、热泵、结晶； 速率控制分离：气体渗透、反渗透、渗析、渗透蒸发、泡沫分离、色谱分离、区域熔融、热扩散、电渗析、（膜）电解。 4.列举出几种典型的反应分离技术。 答：可逆反应（离子交换、反应萃取）、不可逆反应（反应吸收、反应结晶）、分解反应：生物分解反应（生物降解）、电化学反应（双极膜水解反应）、光反应。 第二章膜分离技术 1.按照膜的分离原理和推动力不同可将膜分为哪几类？ 答: 微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜、离子交换膜、渗透汽化膜、气体膜、渗析膜 2.按照膜的形态分类,可分为那几种？ 答：平板膜、管式膜、中空纤维膜、卷石膜 3.按膜的结构分，固体膜如何分类？ 答：对称膜、非对称膜、复合膜 4.按膜的孔径大小是如何分类的？ 答：多孔膜和致密膜 5.NF、MF、UF、RO的推动力是什么？ 答：压力差 6.目前实用的有机高分子材料有哪些？ 答：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类 7.醋酸纤维类膜有哪些优缺点？ 答：优点：醋酸纤维素性能稳定。 缺点：（1）高温和酸、碱存在下易发生水解；（2）易受微生物侵蚀； （3）pH值适应范围较窄；（4）不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8.醋酸纤维类膜的结构如何？ 答：是一种非对称的多孔膜，最上面是表皮层，中间是过滤层，最下面是支撑层（多孔层），多孔层占总膜厚度的99% 9.固体膜的保存应注意哪些问题？ 答：主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。膜的收缩主要发生在湿抬保存是的失水，当膜与高浓度溶液接触时，也会造成膜的变形收缩。 10.工业上应用的膜组件有哪些？ 答：工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种

现代分离技术

瞧瞧现代分离技术整理 1、传质分离过程分为哪两个分离过程？ 平衡分离过程与速率分离过程 2、从不同的角度对分离效率有不同的评价指标 ①分离方法与角度②产品纯度 分离速率,分辨率,浓缩比,纯化程度,回收率。 3、写出5种使用能量媒介与5种使用物质媒介的分离操作。 能量媒介:精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏、结晶 物质媒介:萃取、浸提、吸收、吸附、液液萃取 4、萃取精馏的定义。 1)定义:加入的新组分不与原物系中的组分形成恒沸物,只改变组分间的相对挥发度,而其沸点比物系中其它组分的沸点高的分离过程。 2)萃取剂的作用:改变组分的相对挥发度。加入萃取剂与其中一个组分形成正偏差溶液(非理想溶液),与另外一个组分形成理想溶液(负偏差溶液),来改变相对挥发度。 3)萃取精馏塔中对萃取剂的要求: ?不形成恒沸物 ?沸点要高 ?改变相对挥发度 ?不能分层 选择性强 溶解度大 沸点高,挥发度小 热稳定性与化学稳定性好 适宜的物性 使用安全无毒,对设备不腐蚀,污染小,环境友好,价格低廉,来源丰富 5)萃取精馏塔中回收段的作用: 使溶剂不在塔顶出现,达到回收效果。 如果不设回收段会使塔顶物料中含有高浓度的溶剂。 去除塔顶产品中可能夹带的溶剂,对于某些沸点很高的溶剂可不使用 6)萃取精馏塔塔顶产品不合格能否通过加大回流比的方法来使塔顶产品合格？

不能,因为加大回流比会使塔顶到塔底溶剂的浓度降低,液相流率增加, 将使液相中溶剂浓度xS 下降, 而使被分离组分间的相对挥发度 (a12)S 减小,分离效果变差。 7)精馏段萃取剂浓度的公式推导: 萃取剂的挥发度比所处理物料的挥发度低得多,用量较大,故在塔板上基本维持一固定的浓度值,“恒定浓度”即 假定:a 恒摩尔流;b 精馏段总物料衡算: 萃取剂物料衡算: (A) 设萃取剂S 对被分离组分的相对挥发度为 (B) A=B (C) 8) 提馏段萃取剂浓度的公式推导: 溶剂对被分离组分的相对挥发度一般很小,当β≈0 时,式(C)可简化为: 类似地,提馏段溶剂浓度: 当β≈0 时 qF RD S S L S L S x S ++=≈-≈)1(β 5、 1)共沸精馏的定义: 加入的新组分与被分离系统中的一个或几个组分形成最低(最高)共沸物从塔顶(釜)采出。加入的新组分称为共沸剂。 共沸精馏就是在原溶液中添加共沸剂S 使其与溶液中至少一个组分形成最低(最高)共沸物,以增大原组分间相对挥发度的非理想溶液的多元精馏。 1 ,,+=n s n s x x 0 =sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L S Lx y S S -+-= β s s s s s s s s s y y y y x x x x x x y y y x x y y 21212121111++=++=--=βs s s s s x x x x x x x 2211211αα++=221121x x x x s s αα++=i is i x x α∑∑=1)1(,11+-=∴--=s s s s s s s x x y x x y y βββΘ1)1(+-?=-+-s s s x x S D L S Lx ββRD S S L S L S x S +=≈-≈)1(β???? ??-'+-=S S x W L S x 1)1(ββ ) 1()1(S S x D L S x ---=ββ

现代分离技术教案

第一讲绪论2学时 ※、通过本章学习应该掌握的内容 1、何谓分离技术 2、分离技术的分类与特点 3、现代分离技术与食品工业 4、食品分离过程的特点及其方法 5、食品分离技术的评价及其发展趋向 1.1何谓分离技术 分离过程就是通过一定的手段，将混合物分成互不相同的几种产品的操作过程，它包括提取和除杂两个部分。分离过程运用的手段可以是物理的，化学的，或者是物理和化学手段的互相结合。 1.2分离技术的分类与特点 目前工业上分离技术的形式多种多样，常见的有二三十种。随着放大技术和工业规模的扩大，将会有更多的分离技术从实验室规模扩大到工业化生产方面来。 1.2.1所有的分离技术，都可分为机械分离和传质分离两大类。 机械分离：处理两相或两相以上的混合物，其目的是简单地将各相加以分离，过程中间不涉及传质过程。例如过滤、沉降、离心分离、旋风分离等。这些过程有相当部分已经成为食品工程中常规的单元操作，不是本课要讨论的内容。 传质分离：分离过程中间有传质现象发生，传质分离技术处理的物料可以是均相体系，亦可以是非均相体系，但更多的是均相体系。传质分离过程包括平衡分离过程和速率控制分离过程。

平衡分离过程是指借助于分离媒介（热能、溶剂、吸附剂），使均相混合物系统变成两相系统，再以各组分在媒介中的不同分配系数为依据而实现分离的过程。 速率控制分离过程则主要是根据混合物中各个组分扩散速度的差异来实现分离的过程，分离过程所处理的原料产品通常属于同一相态，仅仅是组成上存在差异，利用浓度差、压力差以及温度差等作为分离推动力。 表1-1 分离过程分类举例

1.2.2 按分离技术的应用规模来分类，则又可将分离技术分为： 1.2.3 如果按分离性质分类则有: ⑴物理分离法：以被分离对象在物理性质方面的差异作为分离依据，采用有效的物理手段进行分离，包括热扩散法、梯度磁性分离法以及过滤、沉淀、离心分离等各种机械分离法。 ⑵化学分离法：依据被分离对象在化学性质方面的差异，采用有效的化学手段进行分离的技术，如沉淀分离法、溶剂萃取法、离子交换法等。 ⑶物理化学分离法：被分离对象中，有时存在着不止一个特性方面的差异，包括在物理和化学方面的差异，据此可以采用物理手段与化学手段相结合的技术进行分离。 一般来说，被分离组分之间的性质差别越大越多，分离的手段越多，分离越容易，分离得到的结果越精细，产品越好。 1.3分离技术与食品工业 1.3.1 食品分离技术是食品工业的基础。 绝大多数食品工业都离不开食品分离技术，其中不少食品行业都是以分离过

食品分离技术

食品分离技术的现状及研究进展 1 分离操作在食品工业中的作用 随着食品工业的发展，化工单元操作不断向食品工业渗透并在食品加工领域内实践和提高，形成了适应食品加工特殊要求的新的单元操作。由于食品加工所用的动植物性原料几乎都为固态和液态，为了使固体和液体原料成为多种美味可口、营养丰富的食品，首先必须提取其精华，扬弃其糟粕，分离出不同成分并组合成不同种类的制品。同时为了做到有益无毒，风味别致，又必须反复提纯和精制。因此分离操作已在食品工业中占有相当重要的地位，研究分离技术在食品加工中的应用，对食品加工的科学化具有重要意义[1]。 食品分离技术在食品工业中具有相当重要的地位。其重要性表为以下几个方面:(1)食品分离技术是食品工业的基础[2]。绝大多数食品工业都分离不开食品分离技术，其中不少行业都是以分离工程为主要生产工序的。例如植物油的提取，淀粉的分离，糖制品的分离以及精练提纯等等。(2)食品分离技术能提高食品原料的综合利用程度。在食品加工工程中运用分离技术可以有效的利用食品原料中的各种成分，提高原料的综合利用程度，就提高了食品原料的利用价值。例如采用有效的分离方法可以从茶叶下脚料中分离出茶多酚、茶碱等，从柑橙中分离甘橙油、果胶等，使原料利用率大为增值。制糖行业中色谱分离技术的应用使得产糖率大大提高。(3) 食品分离技术能保持和改进食品的营养和风味。采用现代分离技术可以将一些需在高温下完成的工

艺改为在常温下进行，这样就可以大大地改善食品的色、香、味及营养。如用膜分离技术代替常规的蒸发浓缩和真空浓缩咖啡、果汁、茶汁等[3-4]。 (4) 食品分离技术使产品符合食品卫生要求。食品分离技术包括提取原料中的有益组分和去除其中的有害成分。如花生、玉米等油制品易受黄曲霉污染而产生黄曲霉素，所以在加工过程中必须用适当的方法将其去除。（5）现代食品分离技术能改变食品行业的生产面貌。现代分离技术在食品工业中的应用，往往可以使行业的生产面貌大为改观。例如过去利用太阳能将海水浓缩后结晶制食盐，如今利用食品分离技术制食盐，使得整个行业生产面貌大大改观。 2 食品工业中的分离操作方法 分离技术在工农业生产中具有重要作用，并且与我们的日常生活息息相关，同时分离机技术也在不断促进其它学科的发展[5]。由于采用了有效的分离技术，能够分离和提纯较纯的物质，大大的推进了化学学科的发展。又由于各种层析技术、超离心技术和电泳技术的发展和应用，使生物化学等生命科学得到了迅猛的发展。 分离操作包括机械分离和传质分离两大类，机械分离是指被分离的混合物由多于一相的物料所组成，分离设备只是简单地将混合物进行相分离，它属于非均相物系的分离，如沉降，过滤等。另一种分离操作是指依靠组分的扩散和传质来完成的分离过程，故又称扩散分离或传质分离[6]。如蒸馏，吸收，萃取或膜分离等，适用于多组分均相混合物的分离以及非均相混合物的分离[7]。

现代分离技术复习思考题及答案教学内容

现代分离技术复习思考题及答案

第一章膜分离 1.什么是分离技术和分离工程？ 分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的一种手段。 在工业规模上，通过适当的技术与装备，耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离工程。 2.分离过程是如何分类的？ 机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离 第二章膜分离 1.按照膜的分离机理及推动力不同，可将膜分为哪几类？ 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗 析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 2.按照膜的形态不同，如何分类？ 按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。 3.按照膜的结构不同，如何分类？ 按膜的结构分为对称膜、非对称膜和复合膜。 4.按照膜的孔径大小不同，如何分类？ 按膜的孔径大小分多孔膜和致密膜。 5.目前实用的高分子膜膜材料有哪些？ 目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。 6.MF（微孔过滤膜）,UF（超过滤膜）,NF（纳滤膜）,RO（反渗透膜）的推动力是什么？

压力差。 7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点？ 醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在下易发生水解。纤维素醋类材料易受微生物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8.醋酸纤维素膜的结构如何？ 表皮层，孔径（8－10）×10－10m。过渡层，孔径200×10－10m。多孔层，孔径（1000－4000）×10－10m 9.固体膜的保存应注意哪些问题？ 分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。收缩变形使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。 10.工业上应用的膜组件有哪几种？ 工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。 11.在上述膜组件中装填密度最高的是那种？料液流速最快的是那种？ 中空纤维式，管式。 12.什么叫浓差极化？如何消除浓差极化现象？