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超滤膜分离技术的再生
浏览次数:52发布时间:2019-05-15 15:54:12 文章来源:

       近年来因为其超滤膜分离技术工艺和设备十分简单,同时也并不会产生任何物质,所以在食品工艺中有着十分重要的作用。  

       超滤膜分离的关键材料—超滤膜价格较高,且有效使用期不长,提高了超滤膜分离的操作成本,一定程度上影响了超滤分离在食品工业的应用。然而,以降低超滤膜的制备成本来降低操作成本困难较大。

  为延长膜的使用时间而再加大膜两侧的压差在能耗L也得不偿失。通过超滤膜的延长再生有效使用期是降低其操作成本的一条有效途径。目前有些超滤膜因材质的原因使用一次即破裂报废。但随着材料科学的进步,高分子材料加工技术的提高,膜的强度将大大提高。
  如最近推出的超强聚丙烯中空纤维商品超滤膜阁,其机械强度非常大,若有理想的再生方法,可反复多次使用。因此,膜分离制备技术的发展也要求有理想的膜再生方法配套。食品工业中常用的超滤膜及分离对象的特殊性食品工业中应用的超滤膜要求是比较严格的。首先是膜材料具有亲水性,因为食品加工中分离的对象基本是水溶性物质,膜材料亲水性差,则超滤时需克服的阻力就比较大,操作能耗增加。由于有亲水这一要求,能用于食品加工的超滤膜种类就比较少了。其次要求膜材料化学性能稳定。膜材料无毒是起码的,因分离的对象是食品,不能影响其风 味,所以应基本没有吸附能力,化学性质越不活泼越好。最后要求膜具有足够的机械强度和一定的耐热性,必要时还可以进行灭菌。鉴于上述要求,目前食品工业中常用的超滤膜有二醋酸纤维素膜、三醋酸纤维素膜及聚矾膜阁。儿种膜中,以聚讽膜耐热、耐酸碱性为佳,但醋酸纤维素膜价廉,_且吸附能力弱,对食品风味影响小。食品工业超滤膜分离的对象均为高分子量物质组成的体系,如酒,乳品等。截留对象为菌体或分子量相对较大的物质,但透过液中不仅含低分子物质,也含一些分子量较大的物质。如超滤法制生啤酒,截留酵母菌,也截留一些如多肤,多糖之类的大分子物质。由于分离对象组成的特殊性,食品一I二业中使用的超滤膜更易被阻塞,特别容易被分子大小接近膜孔径的物质阻塞,膜的有效使用期均短于在环保、化l等方面应用。因此解决好再生问题更为迫切。
  超滤膜分离的阻塞与再生
  超滤膜分离再生常用的方法食品工业中应用的超滤膜,其阻塞物主要是菌体及多肤与多糖类大分子物质,被截留的物质停留在膜表面,液中一些分子略小于膜孔径的物质易停留在膜孔内,这些物质互相结合,在超滤膜表面形成一个比较稳定的凝胶层,使透过液的阻力增大。随着处理量的增加,膜表面的凝胶层就逐渐增厚,造成了超滤膜的阻塞。而生产上为了维持超滤的正常流速,就必须加大膜进口处的压力,从而使操作费用增大。且一再提高膜两侧的压差就可能造成膜破裂。所以,一般厂家在超滤膜两侧压差达一定值时,就更换超滤膜。如生啤酒超滤除菌时,随着处理的啤酒量的增加,膜阻力就渐渐增大,为维持250L/h的流量(应用德国Sartorius公司集束形膜),必须加大膜进1[处的压力。因此使用的三醋酸纤维素膜最大使用压力为」atm(4,05MaP),所以一般啤酒厂在超滤膜进出口压差达3·5atm(3·5MaP)以一L时,就换一组膜。那么,更换下来的超滤膜就需再生。
  所谓超滤膜分离再生就是设法消除膜表面形成的凝胶层。而破坏凝胶层首先要破坏积蓄在膜表面及膜孔内的物质的互相结合;其次是对阻塞在膜孔内的大分子物质进行降解,最后以大量的水冲洗,以达到清除阻塞物,再生超滤膜的目的。

  同时,再生方法的每一步操作,均应考虑到不损伤膜结构。因而,现有的再生方法研究思路均是按上述基本原理设计的。超滤膜分离膜再生有两个困难,一是阻塞在膜孔径内及附近的大分子物质降解较困难。因为降解大分子物质效果较好的方法往往也会一定程度降解膜单体,从而损伤膜结构。

     但是在两种大分子物质或者堵塞物的清洗下,都有一定的困难。这正是超滤膜分离技术急需解决的问题。