1）实验原理
膜分离技术指的是以压力为驱动力，依据高分子半透膜的物理或化学性能，在液体与液体间、气体与气体间、液体与固体间、气体与固体间的体系中，进行不同组分的分离纯化。它主要包括超滤、微滤、反渗透、电渗析等方法。
超滤是膜分离技术类型之一，是指应用孔径1.0～20.0nm（或更大）的超滤膜来过滤含有大分子或微粒粒子的溶液，使大分子或微粒粒子从溶液中分离的过程。它是一种以膜两侧的压力差为推动力，利用膜孔在常温下对溶液进行分离的膜技术，所用静压差一般为0.1～0.5MPa，料液的渗透压一般很小可忽略不计。
（1）超滤膜
超滤膜一般为非对称膜，要求具有选择性的表皮层，其作用是控制孔的大小和形状。超滤膜对大分子的分离主要是筛分作用。超滤膜已发展了数代，第一代为醋酸纤维素膜；第二代为聚合物膜，如聚砜、聚丙烯膜、聚内烯腈膜、聚醋酸乙烯膜、聚酰亚胺膜等，其性能优于第一代膜，应用较广；第三代为陶瓷膜，强度较高。其膜组件型分为片型、管型、中空纤维型及螺旋型等。
（2）膜分离技术的特点
①膜分离过程是在常温下进行，因而特别适用于对热敏感的物质，如果汁、酶、药品等的分离、分级、浓缩与富集。
②膜分离过程不发生相变化，能耗低，因此膜分离技术又称省能技术。
③膜分离过程可用于冷法杀菌，代替沿袭的巴氏杀菌工艺等，保持了产品的色、香、味及营养成分。
④膜分离过程不仅适用于无机物、有机物、病毒、细菌直至微粒的广泛分离，而且还适用于许多特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的分离、一些共沸物或近沸点物系的分离等。
⑤由于仅用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简便，操作容易、易自控、维修，且在闭合回路中运转，减少了空气中氧的影响。
⑥膜分离过程易保持食品某些功效特性，如蛋白的泡沫稳定性等。
⑦膜分离工艺适应性强，处理规模可大可小，操作维护方便，易于实现自动化控制。
（3）超滤技术在饮料加工业中的应用
①果汁加工。经过超滤澄清的果汁可有效地防止后浑浊，保持果汁的芳香成分；茶饮料的澄清。
②乳品及豆制品加工。在乳品工业中采用超滤设备浓缩鲜奶，以降低运输成本；乳清蛋白的回收。
③酒类加工。主要用于低度酒的除浊澄清，能明显提高酒的澄清度，保持酒的色、香、味，而且可以无热除菌，提高酒的保存期。
④糖类加工。美国和日本的一些制糖厂，先用超滤处理甘蔗原汁，可降低20%黏度，使以后的加工设备更容易处理糖浆。
⑤除菌。用一定截留分子量的超滤膜处理果汁以后，可将各种造成食品的腐败菌和病菌除去，同时可保持果汁的原有风味。现在美国有许多啤酒厂用陶瓷微滤膜将生啤酒过滤除菌，既保持了啤酒的风味，又延长了货架寿命。
⑥酶加工。采用超滤膜浓缩和提取酶制剂，不仅节能，而且可降低酶的失活程度，提高了酶的回收率。
2）实验目的
通过实验进一步了解膜分离技术的应用。本实验采用超滤技术处理茶汁，要求学生掌握超滤设备的原理和基本操作。
3）实验材料与设备
（1）实验材料
市售茶叶、200目滤布等。
（2）实验设备
国产超滤设备、台秤、天平、容器、烧杯等。
4）实验方法
（1）工艺流程
（2）操作要点
①茶汁的制备。根据实验用量，配置浓度为2%的茶汁。先称取一定重量的茶叶放入容器中，加入开水浸泡，保持温度在85～95℃，时间约30min。然后用200目滤布过滤，冷却后备用。
②超滤膜的选择。在茶饮料的生产过程中，由于技术原因，茶制品存放一段时间后呈混浊状态，出现絮状物，俗称“冷后浑”。经研究发现，“冷后浑”现象与茶叶中所含的咖啡碱、多酚类物质及高分子量蛋白质、多糖、果胶等物质有关。超滤法在保证茶饮料原有风味的前提下，可保持茶饮料良好澄清状态。可选用截留分子质量为7万～10万的超滤膜。使茶中的蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质得以分离，从而获得低黏度、澄清、稳定的茶饮料。
（3）操作压力的确定
在采用超滤技术过滤时，随着时间的延长，膜内所截的大分子和胶体物质增多，阻碍了膜的通量。此时，不能用提高操作压力的措施，加快通量，否则，在较强的压力差的作用下，超滤膜会破裂，虽茶汁通量增加，但滤液质量会受很大影响。一般采用0.3～0.35MPa的操作压力效果较好。
（4）实验设计
影响超滤速度的因素很多，如膜的分子量截留值、料液的浓度、操作温度、操作压力等因素，可进行多因素多水平的正交实验方法，分析出最佳条件。
5）产品的评价
（1）感官指标
具有原有的茶色；茶香较浓；清澈透明，无沉淀。
（2）卫生指标
应符合国家标准。
6）讨论题
a.超滤是否会使茶中的风味物质如茶多酚、咖啡碱损失？为什么？
b.超滤膜的清洗和保养方法？
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