膜过滤在农副产品加工中的应用

2012-06-24黄榕琳四川省农业机械研究设计院

四川农业与农机 2012年4期

□黄榕琳/四川省农业机械研究设计院

膜过滤在农副产品加工中的应用

□黄榕琳/四川省农业机械研究设计院

膜过滤是20世纪60年代发展起来的一种新型高科技过滤技术。它采用膜分离原理，根据膜分离孔径的不同，一般可分为微滤（MF），超滤（UF），纳滤（NF）和反渗透（RO）四类；根据结构又可分为中空纤维、管式、平板膜、卷式四类。中空纤维用于农副产品加工还是一种较为新型过滤设备，它的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。其膜组件分为二种型式，内压式和外压式。内压式进料，微粒通过空心纤维开放通道，无死角，不易堵塞，易清洗；外压式纤维死角易导致堵塞，不易清洗，且通量低。

农副产品中的酒、醋、酱油是用粮食等淀粉质为原料发酵酿制而成，这些产品的过滤是重要的生产过程，其过滤的好坏直接影响产品的质量。传统过滤方法有自然沉降、活性吸附、硅藻土过滤、板框过滤等，这些过滤方式在时间、操作、环保等方面不同成度上存在一些问题，选择一种较为先进的过滤方式就成为了必要。

中空纤维能截留0.002～0.1μm之间的大分子物质和杂质，允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，使过滤后的液体保持其原有的色、香、味，同时达到无热除菌的目的。因此，使用中空纤维过滤机过滤酒、醋、酱油是一种较先进的过滤方法。

中空纤维过滤机的工作原理及工艺流程见图1。

图1中空纤维过滤机工作原理及工艺流程图

1 材料选用

选用聚醚砜（PES）作为超滤膜材料，该材料制作的中空纤维超滤膜具有较高的化学性，可耐氯代烃、酮类、酸类等有机溶剂，对酸、碱、脂肪烃、油脂、醇类等也稳定；热稳定性好，耐蒸气和过热水（150～160℃）性能好，流速快，具有高机械强度。过滤膜采用易清洗的内压式中空纤维膜，而膜壳、管道、阀门采用304不锈钢，卫生又易清洗。

2 过滤方式

因为酒、醋、酱油是各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等有机物质和水的混合体，因而采用错流过滤方式，通过泵将所需过滤的液体经管道送入过滤膜，经膜过滤后的液体为成品，没有通过的液体可经浓缩液管道返回原处。由于有浓缩液的排放，在膜表面可形成较大剪切力，从而有效降低膜的污染。错流过滤的浓缩液流量与成品流量的比可根据过滤液体具体情况调节，以减轻膜的污染，浓缩液可回到原处，重新进入超滤系统进行过滤处理。

3 清洗系统

中空纤维的清洗系统是过滤机的重要部分，因为膜表面会被截留的各种杂质所覆盖，甚至膜孔也会被细小的杂质堵塞而使其分离性能下降，因此及时冲洗膜是必要的。清洗原理是由清洗泵将清洗液（一般情况用过滤后的清洁水）经管道反向输入中空纤维过滤膜将膜壁上的杂质冲掉，废液经排废管道排出。该过滤机的清洗系统可用正反两种方式进行清洗。正洗（等压冲洗）具体做法是关闭过滤液出口阀门，全开浓缩水出口阀门，启动生产泵将液体输入膜体，此操作使中空纤维内外两侧压力相等，由压力差使粘附于膜表面的污垢松动，再增大流量冲洗表面，可去除膜表面的大量松软杂质。反洗（反向冲洗），具体做法是关闭过滤液出口阀门，全开废液出口阀门，开启清洗阀门，启动清洗泵，将清洗液体输入膜体，去除膜壁孔内杂质。反洗时应注意冲洗压力的控制，反洗压力应小于0.2MPa，否则很容易把膜冲裂或者破坏中空纤维与粘结剂的粘结面而形成泄漏。

虽然定期的正、反清洗能较好地维持膜过滤速度，但随着膜组件运行时间的延长，膜污染会不断加重，膜的过滤速度也会不断下降，为了恢复膜的过滤通量，需要对膜组件进行化学清洗。化学清洗一般先用酸洗，再用碱洗。酸洗时一般采用2%的柠檬酸，碱洗采用1%～2%的NaOH。