食品分离技术吸附.ppt

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1、 第二节扩散与平衡分离第二节扩散与平衡分离-吸附吸附吸附技术在食品的应用吸附技术在食品的应用食品工业糖液的脱色、脱臭食品工业糖液的脱色、脱臭活性物质分离纯化活性物质分离纯化藏红花中活血化淤等作用的红花甙藏红花中活血化淤等作用的红花甙预防心脑血管疾病的银杏黄酮预防心脑血管疾病的银杏黄酮天然色素（花青素、蕃茄红素）等添加剂的制备天然色素（花青素、蕃茄红素）等添加剂的制备本章内容包括本章内容包括吸附基本概念吸附基本概念吸附剂性能和种类吸附剂性能和种类吸附理论吸附理论吸附应用吸附应用重点为吸附剂类型、吸附理论重点为吸附剂类型、吸附理论难点是吸附理论难点是吸附理论一、吸附的概念与吸附剂一、吸附的概念与吸

2、附剂（一）定义：吸附是利用（一）定义：吸附是利用多孔性固体多孔性固体作为吸作为吸附剂来处理附剂来处理液体或气体混合物液体或气体混合物，使其中的某，使其中的某一种或数种组分被吸附在固体表面以达到一种或数种组分被吸附在固体表面以达到分分离离目的的一种单元操作。目的的一种单元操作。固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为吸附，其中称为吸附，其中固体物质称为固体物质称为吸附剂吸附剂被吸附物质称为被吸附物质称为吸附质吸附质典型的吸附分离过程包含四个步骤：典型的吸附分离过程包含四个步骤：把待分离的液体（或气体）通入吸附剂中；把待分离的液体（或气体）通入吸附剂中；吸附

3、质被吸附到吸附剂表面；吸附质被吸附到吸附剂表面；排出母液；排出母液；吸附质脱附回收，以使吸附剂再生。吸附质脱附回收，以使吸附剂再生。（二）（二）吸附操作的特点吸附操作的特点优点：优点：选择性高。选择性高。可清除浓度很低的有害或无用的组分，可得到大可清除浓度很低的有害或无用的组分，可得到大量洁净的气体或液体。量洁净的气体或液体。吸附速度极快，吸附作用可以进行得相当完全。吸附速度极快，吸附作用可以进行得相当完全。缺点缺点：固体吸附剂的吸附容量小，当处理量大时需固体吸附剂的吸附容量小，当处理量大时需耗用大量的吸附剂，使分离设备体积庞大；耗用大量的吸附剂，使分离设备体积庞大；由于吸附剂是固体，在工业装

4、置上固体的装由于吸附剂是固体，在工业装置上固体的装料、卸料、运输及处理均较为不利，从而使料、卸料、运输及处理均较为不利，从而使设备结构复杂，给大型生产过程的连续化、设备结构复杂，给大型生产过程的连续化、自动化操作带来一定的困难。自动化操作带来一定的困难。二、吸附剂的性能与种类二、吸附剂的性能与种类（一）吸附剂的性能要求（一）吸附剂的性能要求高度的选择性高度的选择性巨大的吸附面积和很高的吸附活性（巨大的吸附面积和很高的吸附活性（吸附活性即吸附活性即吸附容量，是以单位体积（或重量）吸附剂所能吸附容量，是以单位体积（或重量）吸附剂所能吸附的物质量来衡）吸附的物质量来衡）一定的机械强度一定的机械强度

5、良好的物理性质：吸附剂颗粒大小应均一良好的物理性质：吸附剂颗粒大小应均一 良好的稳定性良好的稳定性(二二)吸附剂的种类吸附剂的种类根据吸附剂表面的选择性，吸附剂可以粗略分为：根据吸附剂表面的选择性，吸附剂可以粗略分为：亲水型吸附剂亲水型吸附剂疏水型吸附剂疏水型吸附剂介于两者之间的吸附剂介于两者之间的吸附剂 吸附剂的种类很多，工业上常用的吸附剂吸附剂的种类很多，工业上常用的吸附剂有：有：活性炭：木炭、骨碳活性炭：木炭、骨碳分子筛分子筛活性氧化铝活性氧化铝活活性土：漂白土、酸性白土性土：漂白土、酸性白土硅胶硅胶合成树脂合成树脂:大孔吸附树脂大孔吸附树脂根据要求，吸附剂可制成片状、粒状或粉根据要求，

6、吸附剂可制成片状、粒状或粉末状。末状。OmHSiOAlOMeyxnx222/1、活性炭活性炭活性炭是含碳有机物经干馏处理以增加其吸附表面，活性炭是含碳有机物经干馏处理以增加其吸附表面，并通过活化处理除去孔隙中树胶物质而制成。并通过活化处理除去孔隙中树胶物质而制成。制备活性炭的含炭原料有木材、锯屑、泥煤、核桃制备活性炭的含炭原料有木材、锯屑、泥煤、核桃壳等植物性原料和骨骼等动物性原料。壳等植物性原料和骨骼等动物性原料。活性炭的命名常与原料有关，如木炭、骨炭等。将活性炭的命名常与原料有关，如木炭、骨炭等。将上述含炭物质经上述含炭物质经干馏干馏后得到粗炭，粗炭没有活性，后得到粗炭，粗炭没有活性，因它

7、的孔隙被干馏产物树脂等所淹没。因它的孔隙被干馏产物树脂等所淹没。活化过程实际上是排除孔隙内和表面上的干馏产物，活化过程实际上是排除孔隙内和表面上的干馏产物，扩大原有空隙，增加新孔隙的过程扩大原有空隙，增加新孔隙的过程。活性炭的应用活性炭主要应用于食品工业糖液的脱色。活性炭主要应用于食品工业糖液的脱色。另外，另外，2005年年11月月13日中石油吉林石化公司日中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故造成松花江水环境污染。双苯厂发生爆炸事故造成松花江水环境污染。造成水质污染事故的主要污染物为苯、苯胺和硝造成水质污染事故的主要污染物为苯、苯胺和硝基苯等有机物。基苯等有机物。超标的污染物主要是硝基苯和苯超

8、标的污染物主要是硝基苯和苯 活性碳使用方法活性碳使用方法脱色一般于硅藻土一起使用脱色一般于硅藻土一起使用硅藻土滤层的空隙比原滤布的空隙小很硅藻土滤层的空隙比原滤布的空隙小很多，能阻挡很细的固体颗粒。硅藻土没多，能阻挡很细的固体颗粒。硅藻土没有化学活性，与样液不起任何化学变化，有化学活性，与样液不起任何化学变化，不影响样液的物理或化学性质）。不影响样液的物理或化学性质）。2、分子筛子筛分子筛是一种人工合成的泡沸石，与天然的分子筛是一种人工合成的泡沸石，与天然的泡沸石一样是水合铝硅酸的晶体，其化学通泡沸石一样是水合铝硅酸的晶体，其化学通式为式为分子筛特点分子筛特点分子筛能根据分子大小和构型进行选择

9、性吸分子筛能根据分子大小和构型进行选择性吸附。附。对不饱和分子、极性分子和易极化分子具有对不饱和分子、极性分子和易极化分子具有较强的吸附作用。较强的吸附作用。在吸附质浓度很低或较高温度等情况下，分在吸附质浓度很低或较高温度等情况下，分子筛仍有很大的吸附能力。子筛仍有很大的吸附能力。3、活性氧化铝、活性氧化铝为无定形的多孔结构物质，一般由氧化铝的三水化为无定形的多孔结构物质，一般由氧化铝的三水化合物加热、脱水和活化而得，孔径合物加热、脱水和活化而得，孔径25nm，比表，比表面典型值为面典型值为200500m2/g。活性氧化铝对水具有很强的吸附能力，主要用于液活性氧化铝对水具有很强的吸附能力，主要

10、用于液体与气体的干燥体与气体的干燥 4、活性土、活性土活性土包括漂白土和酸性白土等。活性土包括漂白土和酸性白土等。脱色白土主要应用于：脱色白土主要应用于：植物油脱色精炼植物油脱色精炼动物油脂脱色精炼动物油脂脱色精炼石化炼油厂生产润滑油基础油脱色净化石化炼油厂生产润滑油基础油脱色净化石油催化裂解、多聚酸等合成的催化剂等。石油催化裂解、多聚酸等合成的催化剂等。作用作用油脂工业中使用白土的目的是：脱除油色素、油脂工业中使用白土的目的是：脱除油色素、胶质及皂等物质。胶质及皂等物质。色素：叶绿素和类胡萝卜素色素：叶绿素和类胡萝卜素胶质：磷脂胶质：磷脂皂：脂肪酸与碱生成的钠皂。皂：脂肪酸与碱生成的钠皂。国

11、内外现状德国：南方化学公司，商标德国：南方化学公司，商标TONSIL。世界上最大的。世界上最大的白土公司。生产白土公司。生产6种标准活性白土，其中五中是快滤种标准活性白土，其中五中是快滤级适用于精炼植物油脂、动物油脂、矿物油、天然和级适用于精炼植物油脂、动物油脂、矿物油、天然和人造腊等，另外也生产与活性碳掺合的标准快滤级活人造腊等，另外也生产与活性碳掺合的标准快滤级活性土用于难脱色油脂。性土用于难脱色油脂。英国的莱波特英国的莱波特PLC，商标，商标Fulmont，9种系列产品。种系列产品。为世界上第二大公司，是产品开发的领先者。为世界上第二大公司，是产品开发的领先者。美国：格尔哈德公司，商标美

12、国：格尔哈德公司，商标Engelhard.主要主要用于食用油精炼。用于食用油精炼。日本：水泽日本：水泽(Mizusawa)工业化学有限公司，工业化学有限公司，商标商标Galleon帆船牌。帆船牌。精炼油脂代表性产品有：精炼油脂代表性产品有：N3、V2：使用于一切油脂、脂肪酸的脱色。：使用于一切油脂、脂肪酸的脱色。VH：用于蓖麻油精炼：用于蓖麻油精炼N：使用于动物油：使用于动物油N2、NH：植物油，如菜油、大豆油、棉籽油等：植物油，如菜油、大豆油、棉籽油等C5N：椰子油和难于去色的特定色素。：椰子油和难于去色的特定色素。5、硅胶、硅胶硅胶是一种坚硬、多孔结构的固体颗粒，分硅胶是一种坚硬、多孔结构

13、的固体颗粒，分子式为其中氧化硅是无定形的子式为其中氧化硅是无定形的SiO2。硅胶易于吸附极性物质（如水、甲醇等）能硅胶易于吸附极性物质（如水、甲醇等）能吸附气体中的水分达硅胶本身重量吸附气体中的水分达硅胶本身重量50之多，之多，难于吸附非极性物质，故硅胶多用于气体或难于吸附非极性物质，故硅胶多用于气体或液体的干燥及作为催化剂的载体使用。液体的干燥及作为催化剂的载体使用。6、合成树脂、合成树脂最早合成于上世纪最早合成于上世纪60年代末，于年代末，于70年代年代末用于中草药有效成分的分离末用于中草药有效成分的分离我国直到我国直到 80年代后才开始有工业规模的年代后才开始有工业规模的生产和应用。生产

14、和应用。大孔吸附树脂目前多用于大孔吸附树脂目前多用于工业废水处理工业废水处理食品添加剂的分离精制食品添加剂的分离精制中草药有效成分、维生素和抗菌素等的分离中草药有效成分、维生素和抗菌素等的分离提纯提纯化学制品的脱色、血液的净化等。化学制品的脱色、血液的净化等。化学结构化学结构大孔吸附树脂（大孔吸附树脂（macroporous absorption resin）属于功能高分子材料，是一类有机高聚物吸附剂属于功能高分子材料，是一类有机高聚物吸附剂主要以苯乙烯、主要以苯乙烯、-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙腈等为原料加入一定量致孔剂二乙烯苯聚合而成。丙腈等为原料加入一定量

15、致孔剂二乙烯苯聚合而成。显微结构上看，大孔吸附树脂包含有许多具有微观显微结构上看，大孔吸附树脂包含有许多具有微观小球的网状孔穴结构，孔径较大，颗粒的总表面积小球的网状孔穴结构，孔径较大，颗粒的总表面积很大，具有一定的极性基团，使大孔树脂具有较大很大，具有一定的极性基团，使大孔树脂具有较大的吸附能力，故称为大孔吸附树脂。的吸附能力，故称为大孔吸附树脂。这些网状孔穴的孔径有一定的范围，使得它这些网状孔穴的孔径有一定的范围，使得它们对通过孔径的化合物根据其分子量的不同们对通过孔径的化合物根据其分子量的不同而具有一定的选择性。而具有一定的选择性。因此，大孔吸附树脂通过因此，大孔吸附树脂通过吸附性吸附性

16、和和分子筛分子筛原原理，有机化合物根据吸附力的不同及分子量理，有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附树脂上经一定的溶剂洗的大小，在大孔吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而达到分离的目的。脱而达到分离的目的。特点大孔树脂的大孔树脂的孔径与比表面积孔径与比表面积都比较都比较大大，在树，在树脂内部具有脂内部具有三维空间立体孔结构三维空间立体孔结构、交换速度、交换速度较快、机械强度高、抗污染能力强、热稳定较快、机械强度高、抗污染能力强、热稳定好，在水溶液和非水溶液中都能使用。好，在水溶液和非水溶液中都能使用。由于具有物理化学稳定性高、比表面积大、由于具有物理化学稳定性高、比表面积大、吸附容量大、选择性好、吸附速度快、解吸吸附容量大、选择性好、吸附速度快、解吸条件温和、再生处理方便、使用周期长、宜条件温和、再生处理方便、使用周期长、宜于构成闭路循环、节省费用。于构成闭路循环、节省费用。吸附原理吸附原理 根据根据“相似相吸相似相吸”的原则的原则非极性吸附剂适宜于从极性溶剂中吸附非极性物质，非极性吸附剂适宜于从极性溶剂中吸附非极性物质，高极性吸附剂适宜于从非极性溶剂中吸附极性物质，高极性吸附剂