膜分离技术是一项新型高效分离技术，具有在常温下操作，营养成分损失少，设备简单、操作方便、无相变、不产生化学变化、选择性强、分离效率高和节省能源等优点。按照膜孔径的大小，膜分离技术可以进一步细分为微滤、超滤、纳滤、反渗透技术等。目前，膜技术在食品工业中的应用主要有过滤、浓缩、除菌和分离提取功能食品的功能配料等。该项技术已经广泛用于食品工业，现简述如下：
生产果蔬汁
在果蔬汁生产中，微滤、超滤技术用于澄清过滤；纳滤、反渗透技术用于浓缩。用超滤法澄清果汁时，细菌将与滤渣一起被膜截留，不必加热就可除去混入果汁中的细菌。利用反渗透技术浓缩果蔬汁，可以提高果汁成份的稳定性、减少体积以便运输，并能除去不良物质，改善果蔬汁风味。例如：果蔬汁中的芳香成份在蒸发浓缩过程中几乎全部失去，冷冻脱水法也只能保留大约8%，而用反渗透技术则能保留30～60%。
用于乳品工业
反渗透、超滤技术主要用于乳清蛋白的回收和牛乳的浓缩。目前各国广泛应用超滤法作为回收乳清蛋白的标准技术。
与其他方法相比，利用膜分离技术加工乳品，可以降低能耗，提高产品质量。将反渗透技术用于稀牛奶的浓缩，可生产出品质令人满意的奶酪及甜酸奶。用反渗透技术除去乳牛清中的微量青霉素，大大延长了乳制品的保质期。当采用超滤法浓缩乳清蛋白时，还可同时除去乳糖、灰分等。
生产酒类
利用超滤技术，可以除去酒及酒精饮料中残存的酵母菌、杂菌及胶体物质等，可以改善酒的澄清度，延长保存期，还能使生酒具有熟成味，缩短老熟期。经超滤处理后，酒的风味有所改善，变得清爽可口，而又醇香延绵。目前采用超滤法精制酒和酒精饮料，已在美国、意大利、日本等国得到应用。此法还可避免酒的热杀菌易引起的混浊成分的析出，简化过滤设备。所处理的酒类有葡萄酒、威士忌、烧酒、清酒、黄酒等。
生啤酒的口味虽优于熟啤酒，但不能长期保存，给运输及销售等带来一定的困难。采用超滤技术进行啤酒的精滤和无菌过滤，可以使生啤酒不经低温加热灭菌而能长期保存。
用于豆制品工业
膜技术在豆制品工业中的主要应用是分离和回收蛋白质。生产豆乳时产生的大豆乳清，通常方法只能从中提取60%的蛋白质，利用超滤法浓缩残留蛋白质，能够增加20～30%的豆腐收得率。采用超滤法还可以在浓缩蛋白的同时，去除产生豆膻味和影响豆乳稳定性的低分子物质，提高豆乳质量。
豆制品工业中的乳清处理，对防止水体污染意义重大。大豆乳清中含有多种低分子蛋白质、多糖类、肽、少糖类等物质，采用超滤法可以从大豆乳清中回收浓缩大豆蛋白，以满足人类和畜牧业的需求。此外，还可获得β-淀粉酶产品。
利用膜技术还可以获得大豆异黄酮、大豆寡糖、大豆分离蛋白、寡肽、免疫球蛋白、竹叶黄酮等功能食品的功能配料。
用于调味品工业
在制酱工厂排出的废水中，80%以上BOD主要来自大豆的蒸煮汁。利用超滤法对大豆煮汁进行分阶段处理，其透过液可作为生产用水回收，浓缩液可用作生产原料。
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