Основным мембранным способом, применяемым для концентрирования жидкостей, является обратный осмос. Известно, что если две жидкости с разной концентрацией растворенных веществ поместить по обе стороны мембраны, то на границе мембраны возникнет осмотическое давление. Вследствие этого вода будет двигаться из раствора с низкой концентрацией к раствору с высокой концентрацией до тех пор, пока концентрация обоих растворов уравняется. Процесс осмоса будет протекать успешно в том случае, если внешнее давление над обоими растворами будет одинаковым. Однако если к раствору с высокой концентрацией приложить давление, то вода начнет проходить в обратном направлении от более концентрированного раствора к менее концентрированному. На этом принципе и основан обратный, или реверсивный, осмос.
При концентрировании этим способом через мембрану проходит почти одна вода, в результате чего концентрация обрабатываемого продукта повышается. В соковой промышленности обратный осмос применяется для концентрирования овощных и фруктовых соков. К преимуществам обратного осмоса относятся низкие энергетические затраты, улучшение качества концентрата вследствие низкой температуры процесса, простота установки и легкое увеличение ее производительности благодаря монтажу дополнительных модулей, простота обслуживания, хорошие санитарные условия производства (мойка безразборная).
Концентрирование обратным осмосом применяют в том случае, если нужно удвоить содержание сухих веществ. Максимально обратным осмосом можно концентрировать соки до 30-40 % сухих веществ. Более высокой концентрации добиваться неэффективно, так как при этом необходимы высокие давления для преодоления осмотического давления, высокий расход электроэнергии и установка больших размеров.
Обратный осмос наиболее часто применяют для предварительного концентрирования перед вакуум-выпариванием. При осмотическом концентрировании в продукте остается 98-99 % кислот и сахаров и 80-90 % ароматических веществ. Фильтрующая способность составляет примерно 35 л/м2/ч при давлении 6 МПа и температуре 50 °С.
Во многих странах исследована возможность концентрирования томатного сока до 9 % сухих веществ. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности этого способа. Таким способом можно удалить из сока около 50 % воды, которые нужно было выпарить в производстве концентрированного томатного сока с содержанием 28-30 % сухих веществ. Производительность выпарных станций при этом повышается в 2 раза и в несколько раз снижается расход энергии.
Опыты по концентрированию фруктовых соков проводятся в ряде стран.
Особое внимание уделяется концентрированию соков, чувствительных к тепловой обработке - цитрусовых и др. Использование в качестве предварительного концентратора перед выпариванием в четырехкорпусном выпарном аппарате установки обратного осмоса позволяет получать 37 % экономии энергии на концентрирование. На установках обратного осмоса можно концентрировать фруктовые соки до 25-35 % сухих веществ.
В Дании проводилось концентрирование яблочного сока до 20-22 % сухих веществ. Результаты показали, что удаление 1 м3 воды при концентрировании обратным осмосом дает экономию по сравнению с выпариванием под вакуумом.
Обратным осмосом можно концентрировать соки апельсинов, мандаринов и других цитрусовых плодов с малой потерей ароматических веществ. При этом мембраны мало засоряются и быстро и хорошо промываются с восстановлением прежней пропускной способности. Сок апельсинов и ананасов был сконцентрирован с 10-12 до 20 % сухих веществ.
В СССР был освоен выпуск установок на основе серийных гиперфильтрационных ацетатных мембран для обратного осмоса, которые применялись для получения обессоленной воды и при концентрировании экстракта чая. Исследовалась возможность использования полупроницаемых мембран из ацетатцеллюлозы для концентрирования виноградного и яблочного соков с 14 до 30 % сухих веществ при давлении 8,8 МПа.
На Московском заводе концентратов и напитков использовали обратноосмотическую установку с мембранами МГА-80 для концентрирования экстракта хрена и трав до 40 % сухих веществ при давлении 6-8 МПа.