反渗透在食品加工和生物工程领域的应用包括产品有效成分回收、脱水浓缩以及物质分离等方面。选择膜法对食品和生物产品浓缩、分离和回收是由该技术固有的过程优势所决定的，如反渗透可在常温下闭合回路中操作，从而减少了空气中氧对料液的影响及蒸发过程的热降解问题；反渗透操作只是加压输送过程，工艺简单，无溶剂相变，大大节约了能源等；尤其在附加值高的稀溶液中微量成分的回收浓缩等方面，其他方法有很多困难，而反渗透是可行的。
乳制品蛋白质、氨基酸及多糖的分离与浓缩是反渗透技术在本领域内主要的应用，采用反渗透直接或间接处理牛奶和乳清在欧美已经非常普遍，包括在食品加工中糖、酸、碱等食品加工化学品的回收,果汁(番茄汁、橙汁、苹果汁、葡萄汁等)的浓缩，多糖与蛋白的分离，中药有效成分的提取，芳香物质的回收以及发酵中的醇水分离等，其中很多已工业化应用。
膜分离技术在食品加工和生物产品中的应用关键在于解决使用中的膜污染问题，一般通过膜组器设计、工艺匹配和清洗等渠道解决。值得注意的是分离应用中往往要求膜对盐的截留率较低，而对有机物完全截留，如糖、氨基酸与盐的适当分离以及染料与盐的分离等。
