膜過濾在農(nóng)副產(chǎn)品加工中的應(yīng)用

□黃榕琳/四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院

膜過濾在農(nóng)副產(chǎn)品加工中的應(yīng)用

□黃榕琳/四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院

膜過濾是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型高科技過濾技術(shù)。它采用膜分離原理，根據(jù)膜分離孔徑的不同，一般可分為微濾（MF），超濾（UF），納濾（NF）和反滲透（RO）四類；根據(jù)結(jié)構(gòu)又可分為中空纖維、管式、平板膜、卷式四類。中空纖維用于農(nóng)副產(chǎn)品加工還是一種較為新型過濾設(shè)備，它的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學(xué)試劑，尤其是不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。其膜組件分為二種型式，內(nèi)壓式和外壓式。內(nèi)壓式進(jìn)料，微粒通過空心纖維開放通道，無死角，不易堵塞，易清洗；外壓式纖維死角易導(dǎo)致堵塞，不易清洗，且通量低。

農(nóng)副產(chǎn)品中的酒、醋、醬油是用糧食等淀粉質(zhì)為原料發(fā)酵釀制而成，這些產(chǎn)品的過濾是重要的生產(chǎn)過程，其過濾的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)過濾方法有自然沉降、活性吸附、硅藻土過濾、板框過濾等，這些過濾方式在時(shí)間、操作、環(huán)保等方面不同成度上存在一些問題，選擇一種較為先進(jìn)的過濾方式就成為了必要。

中空纖維能截留0.002～0.1μm之間的大分子物質(zhì)和雜質(zhì)，允許小分子物質(zhì)和溶解性固體（無機(jī)鹽）等通過，使過濾后的液體保持其原有的色、香、味，同時(shí)達(dá)到無熱除菌的目的。因此，使用中空纖維過濾機(jī)過濾酒、醋、醬油是一種較先進(jìn)的過濾方法。

中空纖維過濾機(jī)的工作原理及工藝流程見圖1。

圖1中空纖維過濾機(jī)工作原理及工藝流程圖

1 材料選用

選用聚醚砜（PES）作為超濾膜材料，該材料制作的中空纖維超濾膜具有較高的化學(xué)性，可耐氯代烴、酮類、酸類等有機(jī)溶劑，對酸、堿、脂肪烴、油脂、醇類等也穩(wěn)定；熱穩(wěn)定性好，耐蒸氣和過熱水（150～160℃）性能好，流速快，具有高機(jī)械強(qiáng)度。過濾膜采用易清洗的內(nèi)壓式中空纖維膜，而膜殼、管道、閥門采用304不銹鋼，衛(wèi)生又易清洗。

2 過濾方式

因?yàn)榫啤⒋住⑨u油是各種氨基酸、有機(jī)酸、糖類、維生素、醇和酯等有機(jī)物質(zhì)和水的混合體，因而采用錯(cuò)流過濾方式，通過泵將所需過濾的液體經(jīng)管道送入過濾膜，經(jīng)膜過濾后的液體為成品，沒有通過的液體可經(jīng)濃縮液管道返回原處。由于有濃縮液的排放，在膜表面可形成較大剪切力，從而有效降低膜的污染。錯(cuò)流過濾的濃縮液流量與成品流量的比可根據(jù)過濾液體具體情況調(diào)節(jié)，以減輕膜的污染，濃縮液可回到原處，重新進(jìn)入超濾系統(tǒng)進(jìn)行過濾處理。

3 清洗系統(tǒng)

中空纖維的清洗系統(tǒng)是過濾機(jī)的重要部分，因?yàn)槟け砻鏁?huì)被截留的各種雜質(zhì)所覆蓋，甚至膜孔也會(huì)被細(xì)小的雜質(zhì)堵塞而使其分離性能下降，因此及時(shí)沖洗膜是必要的。清洗原理是由清洗泵將清洗液（一般情況用過濾后的清潔水）經(jīng)管道反向輸入中空纖維過濾膜將膜壁上的雜質(zhì)沖掉，廢液經(jīng)排廢管道排出。該過濾機(jī)的清洗系統(tǒng)可用正反兩種方式進(jìn)行清洗。正洗（等壓沖洗）具體做法是關(guān)閉過濾液出口閥門，全開濃縮水出口閥門，啟動(dòng)生產(chǎn)泵將液體輸入膜體，此操作使中空纖維內(nèi)外兩側(cè)壓力相等，由壓力差使粘附于膜表面的污垢松動(dòng)，再增大流量沖洗表面，可去除膜表面的大量松軟雜質(zhì)。反洗（反向沖洗），具體做法是關(guān)閉過濾液出口閥門，全開廢液出口閥門，開啟清洗閥門，啟動(dòng)清洗泵，將清洗液體輸入膜體，去除膜壁孔內(nèi)雜質(zhì)。反洗時(shí)應(yīng)注意沖洗壓力的控制，反洗壓力應(yīng)小于0.2MPa，否則很容易把膜沖裂或者破壞中空纖維與粘結(jié)劑的粘結(jié)面而形成泄漏。

雖然定期的正、反清洗能較好地維持膜過濾速度，但隨著膜組件運(yùn)行時(shí)間的延長，膜污染會(huì)不斷加重，膜的過濾速度也會(huì)不斷下降，為了恢復(fù)膜的過濾通量，需要對膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗。化學(xué)清洗一般先用酸洗，再用堿洗。酸洗時(shí)一般采用2%的檸檬酸，堿洗采用1%～2%的NaOH。

4 膜的保養(yǎng)

由于中空纖維壁非常薄，因此過濾設(shè)備的工作壓力不能超過0.3MPa，壓力達(dá)到0.3MPa時(shí)需對設(shè)備進(jìn)行反洗。設(shè)備長期停用時(shí)，需要用0.5%甲醛浸泡。先將設(shè)備停運(yùn)，放空里面的液體，將0.5%的甲醛溶液輸入設(shè)備再關(guān)閉閥門。若要再次使用，必須先將設(shè)備中的甲醛溶液放空，沖洗干凈。