膜分离技术在食品工业中的若干应用实例.doc

1 膜分离技术在食品工业中的若干应用实例摘要: 膜分离技术在脱盐、饮用水净化及超纯水等领域的应用已取得很大进展 1~ 3)。在食品、化学及制药等领域虽已进行了许多成功的尝试, 但可广泛通用的应用实例还并不很多, 这是因为与水处理行业相比, 在食品行业中, 不仅各种料液的性质千差万别, 而且生产工艺各不相同, 很难建立一套标准的膜应用工艺,只能是个别情况个别处理。关键词:膜分离食品工业 1. 绪言膜分离技术在脱盐、饮用水净化及超纯水等领域的应用已取得很大进展 1~ 3) 。在食品、化学及制药等领域虽已进行了许多成功的尝试, 但可广泛通用的应用实例还并不很多, 这是因为与水处理行业相比, 在食品行业中, 不仅各种料液的性质千差万别, 而且生产工艺各不相同, 很难建立一 2 套标准的膜应用工艺,只能是个别情况个别处理。日东电工作为分离膜生产厂商,不仅在水处理膜应用领域积累了丰富经验, 也长期从事膜技术在其它工业领域的应用开发, 经过多年的技术蓄积, 已在几个领域取得了一些成功经验 4~ 5) 。本文介绍膜技术在食品工业中的几个应用实例。 2. 食品工业的工艺特点在食品加工工业中,膜技术应用的最大障碍是处理料液多种多样, 物理性质千差万别。同时食品工业要求膜技术的处理成本十分低廉, 在日本通常要求每公斤料液的处理成本为几块美元以下, 这就更增加了膜分离技术在食品工业中的应用难度。食品工业要求推广使用膜分离技术的主要理由有以下三点: 1. 提高产品质量; 2. 降低生产成本; 3 3. 导致新产品开发。目前已有不少报告 6) 报道了满足以上要求的应用实例。 3. 微滤(MF) 膜的应用日东电工生产的板框式微滤(MF) 膜组件(NFS-100,101,103) ,目前主要用于代替硅藻土过滤和除菌用途。硅藻土过滤技术在食品, 制药行业中广泛应用, 具有廉价, 适于大量处理及过滤前后产品质量变化小等优点。硅藻土过滤技术的缺点在于产生硅藻土残渣等废弃物, 难于生产自动化及生产环境恶劣, 用户普遍要求寻找替代技术。同时, 一般硅藻土过滤后, 为了除菌, 通常还需加一道滤芯过滤工序。使用横流型微滤膜装置后,不再需要硅藻土,可实现生产自动化并同时除菌, 以上工艺效果已成为用户选用膜技术的主要理由。 酱油生产工艺 4 图1 为酱油生产工艺流程。在此流程中有三个分离工序: 1. 从压榨的生酱油中去除不纯物; 2. 入火后去除一次浊液; 3. 从一次浊液中回收酱油。图1 酱油制造工艺在这三道工序中, 入火后经静置分离后的上层澄清液, 可用硅藻土过滤,剩余的 5~ 15% 的浊液因粘性太高,不能用硅藻土过滤, 一般返回前道压榨工序。静置分离工序必须要用沉降槽, 除体积大, 占地多外, 还因需要一定的静置时间, 造成生产周期长。日东电工生产的板框式微滤膜分离装置(PF 装置) 可以改善上述工艺, 使酱油生产实现小批量多品种, 缩短生产周期, 不产生残渣废弃物, 生产自动化及改善操作环境 5~8)。 5 图2 是入火后酱油过滤 PF 装置的工艺流程,图3 是膜透过通量随膜使用时间的变化关系。从图 3 中可以看出,使用初期, 透过通量随膜的使用次数的增加有所下降( 每次处理 12m3) , 但过滤次数超过 100 次以后, 透过通量趋于稳定。本装置使用的平板式微滤膜片的材质为***树脂, 有很强的耐热, 耐化学腐蚀性, 膜片的更换周期在 2 年以上。实用结果表明, 由于不使用硅藻土, 实现了生产自动化且提高了成品率, 取得了相当的经济效果。与硅藻土过滤相比, 由于不会产生二次浊物, 过滤后的产品颜色不会产生褐变, 使得产品质量大为提高。此装置最早用于脱脂大豆酱油的生产,实用结果表明, 现在市场上流行的全成分大豆酱油的生产同样适用于上述流程,从而促进了微滤膜分离装置的应用。 食用色素精制工艺 6 在天然色素的生产工艺中,需要脱除萃取过程中产生的不纯物和杂菌, 在合成色素的生产工艺中, 最后的除菌工序也是必不可少的。通常使用的硅藻土过滤,可在 ~ 的低压下产生 300 ~ 600l/m3 · hr 的透过量,故作为简便的杂质脱除方法沿用至今。但硅藻土过滤不可完全除菌,还需加一级除菌过滤。使用带有微滤膜的板框式膜分离装置,不仅可得到与硅藻土过滤相同的透过通量, 而且具有硅藻土过滤所不具备的除菌功能。因此在食用色素的精制工艺中, PF 膜分离装置广泛取代了硅藻土过滤。图 4 给出了色素生产的基本流程。图4 色素制造工艺在色素生产工艺中 PF 膜装置的过滤通量是 100l/m2 · hr ,与硅藻土过滤相比亳不逊色,特别是对固形物浓度较低的料液, 与采用全过滤方式相比, 采用横流过滤方式的 PF 装置由于料液横流使得膜表面的堵塞大为减少,