膜分离技术在食品工业中的若干应用实例

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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

2、，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。　　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。

3、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.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

4、，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。　　3.1酱油生产工艺　　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

5、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）。　　　　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

6、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氟树脂，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

7、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。　　　　3.2食用色素精制工艺　　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0.02～0.03Pa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

8、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，可提高过滤速率。同时PF装置可同时进行除菌，不需另设除菌过滤工序，达到减化流程、降低成本的目的。此应用例与染料脱盐工艺中的纳滤膜应用一样，是膜分离技术应用的成功事例。　　在微滤膜的