膜分离技术由于具有设备易于放大、操作方便，常温无相变、无化学变化，处理效率高、节能、三废少等优点，而在食品发酵产品分离、提纯和精制过程中发挥重大作用。
原料、过程与设备、食品添加剂是制约现代食品工业发展的三大要素，而其中食品添加剂是三大要素中最为活跃和积极的要素。以世界范围来说，食品添加剂行业已成为食品生产中最有创造力的领域，而高新技术的应用，又推动食品添加剂工业的进一步发展。在食品添加剂工业领域中，日益建立起了膜技术工艺过程，并以其出色的应用实例，证实了其在技术上的先进性以及其他分离方法所不能替代的若干优异的特点。
微滤MF、超滤UF、反渗滤RO、纳滤NF等膜技术均以压力差为动力进行液体分离、浓缩。
大豆低聚糖的提取大豆低聚糖对人体有特殊保健作用，可促进肠道双歧杆菌增殖，提高免疫力。利用膜分离技术可以将大豆低聚糖从乳清废水中提取出来并使排放水得到净化，在我国已实现工业化。目前我国大豆分离蛋白生产能力已近7万吨，如果将这一技术在产业中尽快推广应用，并在提取低聚糖外同时提取黄酮、回收淀粉等，并能开发膜技术在植物蛋白和各种奶制品的应用，这将对我国这两个产业的科技进步、产业发展起到十分积极的应用。
低聚木糖和木糖制备木聚糖溶液的脱盐、浓缩和纯化木聚糖抽提液中含有大量的钠离子，而钠离子对木聚糖发酵有抑制作用，降低了木聚糖的生物转化率，采用超滤技术，不仅可克服上述问题，在脱盐的同时，还可纯化木聚糖抽提液。
木聚糖酶解液中低聚木糖的分离木聚糖经木聚糖酶定向水解得到的酶解液中有效成分为低聚木糖，但同时也含有木糖、糖醛酸、未降解的残存木聚糖、木质素、酶蛋白和无机盐等杂质，可根据产品的品质要求，利用超滤、反渗透对酶解低聚木糖液进行分离纯化以制取不同质量规格的精制低聚木糖产品，采用超滤工艺分离酶解液，所得低聚木糖液中78．0％固形物为木糖至木五糖类物质，较原料糖液的总含量提高60．0％，该超滤工艺可显著提高低聚木糖液的产品纯度，适宜于分离酶解液，制备以低聚木糖为主的粗产品液。
木糖溶液的纳滤浓缩玉米、蔗糖等含有木聚糖的植物原料，通过木聚糖酶水解获得的木糖溶液，其质量分数一般在4％（0．26mol／L）。这一过程能耗很高，其中蒸馏过程能耗占能耗的60％以上。通过采用两种截留分子质量的卷式纳滤膜组件，研究了工业木糖溶液的纳滤过程，并在此基础上应用了S－K模型。模型计算结果表明采用纳滤方法浓缩水解工业木糖粗品溶液，通过四级串联方式可将质量分数4％的木糖溶液浓缩至20％。该技术操作能耗低，木糖回收率高，表现出良好的发展前景。肌苷酸（IMP）的鸟苷酸（GMP）精制肌苷酸（IMP）和鸟苷酸（GMP）属于核糖核酸中的核苷酸，两者都是由嘌呤碱、核糖和磷酸组成。生产中常存在部分I＋G产品透视不合格的问题，传统的I＋G精制工序中由于碳质量、加碳量和加碳压滤工序的好坏影响高产品的透光，这是现有生产工艺中出现时而透光很高，时而有不合格的主要原因之一。
采用截留分子量（MWCO）1万的卷式超滤膜和截留分子量（MWCO）6000的中空纤维超滤，去除I＋G粗品液中影响I＋G产品透光的色素、大分子蛋白及可溶性胶体蛋白，不需要加碳、压滤等工艺，产品透光合格率达100％，产品透光的合格稳定性较现有生产工艺大大提高，该工艺不仅可以省去加碳压滤等工序，而且可以保证产品一次性达到合格产品。
超滤（UF）法去除I＋G粗品液中影响透光的胶体蛋白是可行的，由于该工艺可以直接省去传统的加碳、压滤等精制工序，其经济效益十分乐观。
酵母生产酵母通常是用糖浆类在嗜氧条件下发酵产生的。酵母分离过程是先将发酵液离心分离、酵母富集，再用水冲洗，然后干燥。由此产生的废水中含糖类、深色素以及较高的BOD和COD，这些废水通常是先蒸发浓缩，再用生物的方法进行处理。用MF替代离心或传统BOD，溶液体积缩小10倍以上。上世纪80年代，在欧洲酵母生产中曾用复合反渗透膜处理废水，但膜污染严重，不得不采用醋酸纤维素（CA）反渗透膜。虽然CA膜解决了膜污染问题，但是CA膜在低温下也助长了细菌的繁殖。而现在CA膜大都已被NF膜替代，NF膜不仅有较好的抗污染能力，并且细菌也不容易在膜表面繁殖，NF膜在减少盐含量的同时又能够避免盐对蒸发器的腐蚀。
NF膜也利于发酵溶液中有机酸的回收利用。在溶液处于低pH时，这些酸并未离解很容易透过NF膜，而当在高pH条件下，离解的酸由于与膜的相互之间的排斥作用，使得大部分的酸被膜截留，同时膜也截留糖类化合物，有利于回收利用。因此，调节发酵溶液的pH，使它处于适当的范围，用NF膜脱除发酵溶液中的有机酸，截留酵母菌、未发酵的糖以及其他有用成分，将这些截留物质再返回到发酵器中重新利用。这样不仅可以减弱产物对发酵过程的抑制作用，同时也利于回收利用酵母菌和糖类，提高了生产率，还减少了高成本原料的费用。
其他应用还有如：采用超滤与反渗透相结合可生产红曲色素及其他色素；采用超滤膜反应器可连续生产环糊精；采用YM内压管式超滤装置对甜叶菊苷水处理液进行净化处理；采用PVC膜管式超滤器进行明胶浓缩等。
