常规的果汁浓缩是采用多级真空蒸发法。但是，由于热影响而导致果汁风味芳香成分的大量损失，色泽分解和褐色素的产生，能耗及生产成本都较高。为了提高产品质量和降低能耗，近几十年来，人们致力于新的浓缩技术的研究。目前最有前途的替代法是膜分离技术。其用于果蔬汁浓缩一般采用反渗透浓缩技术。它适用于分子量小于500的低分子无机物或有机物水溶液的分离，操作压力容易控制，一般为0.1～10Mpa。
反渗透技术
果蔬汁浓缩多用醋酸纤维素反渗透膜，它对醇和有机酸的分离率较低，即随着浓缩的进行，果汁的脱酸效果也增加，糖酸比增大，同时由于部分醇的分离，结果使浓缩果汁有更好的芳香感与清凉感，与蒸发法相比，反渗透浓缩的果汁有很好的品质。例如，采用蒸发法浓缩的果汁，其中芳香成分几乎全部消失，采用速冻法浓缩的果汁芳香成分只保留8％，而采用反渗透法芳香成分可保留30％～60％，而且脂溶性部分比水溶性部分保留更多。同时，反渗透浓缩与蒸发浓缩相比可以显著地降低能耗。
为了使膜分离过程具有较高的效率，膜分离的压力通常为数倍原果汁的渗透压。随着果汁浓缩倍数的提高，其渗透压随之增大。由于当前分离设备承压能力及膜和组件运转的稳定性的限制，不能将操作压力无限增加。但若采用二级浓缩，虽能实现高倍率的浓缩，但经济成本高。因此，一般果汁的浓缩限度为25～30°Brx。纤维素类膜和新发展的聚酰胺膜均能获得较高的透水速率以及果汁组分的保持率，同样由于高渗透压的限制很难以一级方式把果汁浓缩到蒸发法所达到的浓度。正是这一缺陷，使反渗透浓缩技术迟迟未能实现工业化。
联合膜分离技术
随着膜材料及膜组件的发展，克服反渗透浓缩的缺陷成为主要的研究课题。利用联合的膜分离来浓缩果汁，尤其是对于工业化生产浓缩汁产品而言，越来越引起人们的兴趣和重视。
通常，果汁除含有糖、酸等可溶性成分外，还含有果胶、蛋白质、纤维素等悬浮性固形物，这样果汁的黏度大。直接用反渗透浓缩，因膜污染严重和高渗透压而造成较低的透水速率，很难以一级方式把果汁浓缩到蒸发法所达到的浓度。超滤适用于大分子（如蛋白质、胶体、多糖）与小分子（无机盐及低分子有机物等）溶液的分离，微滤适用于细菌、微粒等分离。如果在反渗透以前，用超滤或微滤除去果汁中的果胶等悬浮性固形物，这样可降低黏度，减少膜污染程度，从而显著提高反渗透的透水速率。超滤和微滤自从80年代以来，已成功地实现了苹果、梨和柑橘等果汁的澄清，超滤过程不影响果汁风味，其对芳香物的截留率高。因此，用联合膜分离过程来浓缩果汁可克服单一膜分离过程的缺点。据报道，FMC公司和杜邦公司的合资企业Sepa－rasystemsLP研制出一套联合的膜分离装置，称为Freshnote系统，能把橙汁浓缩到60°Brx以上，而且几乎完全保持了鲜果汁的风味芳香成分。Freshnote系统的生产工艺流程，包括超滤、反渗透、杀菌和调配等步骤。
利用该装置生产的浓缩汁用水稀释复原后，经气相色谱和感官鉴定证明，其风味同鲜果汁的风味几乎没有区别。该装置的研制成功，为工业化规模采用膜法加工浓缩果汁展现了广阔的前景。
膜蒸馏和渗透蒸馏
膜蒸馏是80年代新发展的一种用于分离、纯化和浓缩溶液的膜分离过程。它是以温差而引起的水蒸气压力差为传质驱动力的膜过程。膜蒸馏是一蒸发过程。它能把非挥发性溶质的水溶液浓缩到极高浓度，甚至达到饱和状态。另外，一些廉价的能源和太阳能、地热能及工业废气可用于膜蒸馏过程，这样可大大降低能耗。由于膜蒸馏能在低温常压下运行，用于浓缩热敏性和高渗透压的溶液具有十分广阔的应用前景。
渗透蒸馏也是新近发展的膜分离过程，与膜蒸馏过程极为相似。典型的渗透蒸馏是在膜的纯水侧添加饱和食盐水或高糖溶液作为渗透剂而脱除水分。渗透剂的添加浓度必须大，足够使其渗透压远远高于果汁的渗透压。从传质过程看，膜蒸馏和渗透蒸馏这两个过程的脱水速度均依赖于在疏水性微孔膜的两侧保持一定的水蒸汽压力差。所不同的是，膜蒸馏的水蒸汽压力差是由膜两侧温差而引起，而渗透蒸馏则取决于膜两侧的表观渗透压差。
与传统的蒸发法和反渗透浓缩相比，这两个过程不需要加压，在低温常压下运行，特别是渗透蒸馏也能在室温下进行，这样避免了果汁受高温或高压的影响，较好地保持了果汁原有的色香味；也可大大减少膜污染的程度，克服反渗透浓缩的缺点。
膜分离与传统分离结合
膜分离过程与其他理化分离方法相结合用来分离和浓缩溶液，是当前膜分离技术研究及开发最富有成果的领域之一。例如，冷冻浓缩，长期以来被认为是一种最有前途的果汁浓缩技术，但迟迟不能用于商业化生产的主要原因是由于迅速冷却而形成的微小冰晶不能彻底地从母液中分离出来，且投资大成本高。最近报道，一个把膜分离过程同冷冻浓缩相结合的过程，有望克服冷冻浓缩的缺点。
综上所述，采用膜法浓缩果汁，具有较好地保持果汁风味及营养成分、降低能耗等优点，尽管目前膜浓缩法的工业化应用还存在许多技术难题，但随着果汁市场的扩大和商业化产品质量要求的提高，工业化应用膜法浓缩果汁将逐渐扩大。膜浓缩技术将带来果汁浓缩技术的一场革命。中国农业大学食品学院 李全宏 刘文力 蔡同一
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