超濾設(shè)備及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用
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更新時(shí)間:18/07/06 10:53:07 來(lái)源:
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超濾是一種新型的膜分離技術(shù),在所有膜分離手段如微濾、超濾、反滲透、滲透、電滲析及氣體膜分離中,超濾的應(yīng)用較為廣泛,也較為成熟。
超濾技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品、飲料、酒類、醫(yī)藥、紡織、印染、表面涂裝(電泳漆)、造紙、生活飲用水、農(nóng)村改水、電子等等輕工行業(yè)都有成熟的應(yīng)用,如電泳漆回收、醫(yī)藥除熱源、蛋白分離濃縮、淀粉回收、食品用水凈化、飲料酒類用水凈化和成品除濁澄清、各種生產(chǎn)用水祛除水中膠體、降低水的濁度和懸浮物含量、降低SDI、祛除各類細(xì)菌病毒、祛除腐殖酸和祛除腐殖質(zhì)等大分子有機(jī)物、降低COD和BOD、降低色度和油脂含量、回收廢水中的有用物質(zhì)等等。
一、超濾在飲用水(自來(lái)水)方面的應(yīng)用國(guó)家對(duì)于飲水的民生工程,在近幾年的關(guān)注程度非常高,支持的力度也非常大;除了城鎮(zhèn)的自來(lái)水,還包括農(nóng)村飲水,而農(nóng)村改水是從高層到地方都有配套專項(xiàng)政策在推動(dòng),使用超濾解決農(nóng)村的安全飲用水問(wèn)題,既能獲得無(wú)細(xì)菌、無(wú)微生物、無(wú)雜質(zhì)的飲用水,且在設(shè)備投入成本低、自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。
二、超濾在食品工業(yè)中的應(yīng)用
1、果汁、飲料行業(yè)果汁超濾主要目的是除去易引起果汁發(fā)生渾濁沉淀的大分子物質(zhì)如:果膠,蛋白質(zhì),多酚等。自1977年Heatherbell等人利用超濾進(jìn)行了蘋果汁的澄清研究以來(lái),該項(xiàng)技術(shù)獲得了迅速發(fā)展。自20世紀(jì)80年代開始,國(guó)外已在蘋果汁、橙汁、梨汁、葡萄汁、檸檬汁、番茄汁等果蔬汁的生產(chǎn)加工中采用超濾等膜分離技術(shù),以實(shí)現(xiàn)對(duì)其除菌、澄清和濃縮。與傳統(tǒng)的工藝方法相比,這種工藝的特點(diǎn)是:降低操作和勞務(wù)費(fèi)用;保留果蔬汁中的芳香和脂溶性成分,使其口感接近鮮食風(fēng)味,從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量;能去除微生物和過(guò)量的酶,有助于產(chǎn)品的長(zhǎng)期貯存而不會(huì)出現(xiàn)沉淀;由于采用了自動(dòng)控制,操作更可靠,令產(chǎn)品質(zhì)量更均衡。目前國(guó)內(nèi)也已經(jīng)將超濾技術(shù)應(yīng)用于一些新型果蔬汁飲料的生產(chǎn)中。據(jù)報(bào)道,超濾澄清法生產(chǎn)的澄清汁,在產(chǎn)品質(zhì)量上明顯優(yōu)越于其他方法,加工成本亦比其他澄清法低。發(fā)現(xiàn)西瓜汁經(jīng)超濾處理后,其主要營(yíng)養(yǎng)成分:糖分、有機(jī)酸、維生素C的保留率都高達(dá)90%以上。并且超濾還具有除菌效果:西瓜原汁經(jīng)過(guò)超濾處理,除菌效果十分明顯,除菌率可達(dá)到99.9%以上,不經(jīng)巴氏滅菌,也能達(dá)到國(guó)家飲料食品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
2、超濾在茶飲料加工中的應(yīng)用茶葉在沖水以后,以其獨(dú)特的香氣和風(fēng)味,以及各種保健功效,而成為世界上二大消費(fèi)飲料。與傳統(tǒng)的茶澄清方法(低溫沉淀及吸附除去法、離子螯合法、轉(zhuǎn)溶法、沉淀劑法、氧化法等)相比,超濾法是一種純物理的方法,不需要加入其他的外加劑,這在食品行業(yè)是十分有益的。同時(shí)超濾技術(shù)能在保證茶澄清的基礎(chǔ)上,較大限度地保留茶中茶多酚、氨基酸、咖啡因等有效成分,對(duì)色澤、香氣、滋味的影響不大,并且在較大程度上保持紅茶的風(fēng)味物質(zhì),而且超濾過(guò)程是以壓力作為驅(qū)動(dòng)力,在20~30℃下進(jìn)行的分離技術(shù),所以特別適用于對(duì)熱比較敏感的茶葉的澄清。在低溫下超濾可以保證茶在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)質(zhì)量保持穩(wěn)定。茶多糖是茶葉中重要的有效活性成分之一,有降血糖、抗凝血、抗血栓、耐缺氧及增強(qiáng)機(jī)體免疫力等藥理作用,目前對(duì)它的研究也極為深入和廣泛。
3、乳品加工業(yè)目前,超濾技術(shù)主要應(yīng)用于原奶濃縮、脫脂奶濃縮、乳清預(yù)備濃縮、原奶精制、蛋白和肽的分離以及從干酪生產(chǎn)的乳清廢液中回收乳糖、脂肪和蛋白質(zhì)等成分,具有節(jié)省能源、減少蛋白質(zhì)變性、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及從乳品中制取多種成分等特點(diǎn),較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式有明顯的優(yōu)勢(shì),是傳統(tǒng)加工工藝所無(wú)法比擬的。較為普遍采用的工藝是利用超濾對(duì)乳清進(jìn)行濃縮分離,通過(guò)超濾分離可以獲得蛋白質(zhì)含量在35%~85%的乳清蛋白粉。借助于對(duì)濃縮相不斷稀釋的全過(guò)濾,則可以獲得蛋白質(zhì)含量更高的乳清蛋白粉。此外,引入超濾和反滲透組合技術(shù),可以在濃縮乳清蛋白的同時(shí),從膜的透過(guò)液中除掉乳糖和灰分等,這樣就大大擴(kuò)大了全干乳清的應(yīng)用范圍。引入超濾和反滲透后,乳清蛋白的質(zhì)量明顯提高。與傳統(tǒng)的工藝生產(chǎn)所得的產(chǎn)品相比,蛋白質(zhì)含量提高了近4倍,乳糖含量下降約40%。
4、油脂工業(yè)將超濾技術(shù)應(yīng)用于油的脫膠、脫色工序,可使脫膠和脫色合二為一,省去傳統(tǒng)工藝中許多工序,使油得率大為提高,還可降低脫色白土用量和處理廢白土費(fèi)用,及減少脫色白土所吸收中性油脂損失。在油脂副產(chǎn)品加工中,如制備大豆蛋白,則可以用超濾膜截留大分子量的蛋白質(zhì)讓小分子物質(zhì)通過(guò)膜;用截留分子量為20,000-30,000聚砜酰胺膜制備大豆?jié)饪s蛋白,膜對(duì)蛋白質(zhì)截留率高達(dá)95%,經(jīng)濃縮后蛋白質(zhì)回收率達(dá)93.9%,高于酸沉淀法。同時(shí),膜分離技術(shù)提取大豆分離蛋白的溶解性、發(fā)泡性、乳化性、吸油性等均優(yōu)于用傳統(tǒng)“堿溶酸沉法”生產(chǎn)大豆分離蛋白。
5、釀酒行業(yè)白酒中常含有棕櫚酸乙酯,油有酸乙酯,亞油酸乙酯等物質(zhì),溶于酒精不溶于水,當(dāng)酒度和溫度降低時(shí),這些物質(zhì)溶解度降低而使白酒混濁,影響產(chǎn)品質(zhì)量,這些混濁物粒徑小,比重輕,用常規(guī)法不佳,但用超濾法分離就可保證白酒質(zhì)量。用超濾法代替離心分離法進(jìn)行葡萄酒的提純,可以在不加化學(xué)試劑的情況下制得透明葡萄酒,還可以降低酒中乙醇含量。過(guò)濾是啤酒生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),目的是除去啤酒中的酵母、蛋白質(zhì)和多酚復(fù)合物等微小物質(zhì),改善啤酒的生物和非生物穩(wěn)定性。經(jīng)棉餅或硅藻土過(guò)濾后的啤酒為生啤,貯存一周后就發(fā)生渾濁。經(jīng)熱殺菌處理的啤酒為熟啤酒一般能保持60~90天但口感沒(méi)有生啤優(yōu)越;用超濾處理啤酒則可同時(shí)解決口感與保存期的問(wèn)題。相應(yīng)的處理技術(shù)與工藝,概括起來(lái)分為兩類:過(guò)濾工藝處理法和澄清助劑處理法。
三、超濾在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用
超濾在中藥成分提取與精制過(guò)程中的應(yīng)用近幾年來(lái),隨著超濾技術(shù)在食品工業(yè)的大量使用,越來(lái)越多的人熟悉并掌握了這項(xiàng)具有很多優(yōu)點(diǎn)的技術(shù),人們不滿足于僅僅在食品工業(yè)中使用超濾,漸漸嘗試將其應(yīng)用于其他領(lǐng)域,如中藥成分綠原酸的提取與精制過(guò)程。
四、超濾在大型工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用石油、化工、鋼廠、電廠、煤礦等大型工業(yè)領(lǐng)域,超濾的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟,從很早的用超濾與現(xiàn)有之水流程的結(jié)合制備合格的純水(如電廠、鋼廠的鍋爐補(bǔ)給水),到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的過(guò)程水凈化循環(huán)處理(如冷凝水、冷卻水、循環(huán)水、化學(xué)水),再到工業(yè)生產(chǎn)的廢水、污水處理回用(如太原鋼鐵的廢水回用、油田回注水)等等;大工業(yè)領(lǐng)域中,超濾的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各種流程環(huán)節(jié)的液體。
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