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石灰法制糖清汁陶瓷膜超濾凈化技術(shù)在制糖工業(yè)中應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2019年04月29日瀏覽量：1908

據(jù)食品科學(xué)雜志微信公眾平臺(tái)2019年3月15日訊隨著社會(huì)發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步

，膜過(guò)濾這、環(huán)保的物理分離技術(shù)引起了從事制糖人士的廣泛關(guān)注

。基于膜分離（膜過(guò)濾）技術(shù)在水處理

、發(fā)酵

、食品

、醫(yī)藥

、化工等眾多領(lǐng)域的出色表現(xiàn)

，使得其具有引發(fā)未來(lái)糖業(yè)***的潛能

。相比于有機(jī)聚合膜，無(wú)機(jī)膜具有耐高溫（甘蔗汁含有豐富的糖類化合物

、氮源、碳源

、無(wú)機(jī)鹽等

，且濃度適中

，較適合微生物生長(zhǎng)

，易染菌變質(zhì)

，適合在高溫的條件下處理）、通量大

、使用壽命長(zhǎng)

、耐污染、易再生、耐腐蝕

、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因而更適合甘蔗汁的過(guò)濾澄清

。
　　為進(jìn)一步提高石灰法制糖清汁的品質(zhì)，研究采用孔徑為0.04μm的陶瓷超濾膜處理從石灰法制糖沉降池出來(lái)的清汁

，考察膜過(guò)濾過(guò)程滲透通量的大小及其對(duì)甘蔗汁的澄清效果

，并采用掃描電子顯微鏡（SEM）

、X-射線能譜儀（EDX）及傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）研究陶瓷膜過(guò)濾甘蔗汁時(shí)膜污染的形成以及膜污染物的成分

，從而開(kāi)發(fā)有效可行的膜清洗方案再生污染膜的性能。廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院的李文

、謝彩鋒、雷福厚等人對(duì)促進(jìn)傳統(tǒng)石灰法制糖工藝的升級(jí)換代有著重要意義

，使得到的高品質(zhì)原糖不僅可以作為一種可食用的原生態(tài)糖銷售，而且回溶生產(chǎn)精制糖時(shí)

，還可以去除或簡(jiǎn)化回溶糖漿的澄清工藝流程

、節(jié)約生產(chǎn)成本

。
　　1

、膜滲透通量
　　陶瓷膜過(guò)濾甘蔗汁（石灰法清汁）能獲得較大的膜滲透通量

，過(guò)濾30h后

，陶瓷膜的滲透通量從350.6L/（m²·h）衰減至160.2L/（m²·h）

，平均通量為177.8L/（m²·h）

，能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。在過(guò)濾的初始階段

，膜滲透通量衰減迅速是因?yàn)榇藭r(shí)膜相對(duì)潔凈，污染物易在膜表面迅速累積形成濾餅層也易進(jìn)入膜層內(nèi)部被網(wǎng)絡(luò)所致

，當(dāng)過(guò)濾2～6h后，污染物逐步在膜表面形成穩(wěn)定的濾餅層

，同時(shí)也進(jìn)一步阻止污染物進(jìn)入膜層內(nèi)部

，膜滲透通量便開(kāi)始緩慢衰減。
　　2、澄清效果
　　石灰法清汁經(jīng)陶瓷超濾膜處理后品質(zhì)得到進(jìn)一步提升

，簡(jiǎn)純度可提高2.01個(gè)單位

，色值去除率為20.20%，澄清度從79.18%提升至99.98%

，并且過(guò)濾前后甘蔗汁中的轉(zhuǎn)光度無(wú)顯著差異

，表明陶瓷膜不會(huì)截留甘蔗汁中的蔗糖分子或?qū)φ崽欠肿拥慕亓袈实汀?/span>
　　3、污染膜表面微觀結(jié)構(gòu)與膜表面成分分析
　　雖然陶瓷膜已經(jīng)在適合的操作條件下運(yùn)行

，但是由于膜污染的存在

，導(dǎo)致陶瓷膜過(guò)濾甘蔗汁的滲透通量不斷衰減。膜污染是膜分離技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中不可避免的關(guān)鍵問(wèn)題

，通過(guò)降低膜過(guò)濾的滲透通量，從而影響膜過(guò)濾的效率和降低膜成套系統(tǒng)的處理量

。
　　4

、膜清洗效果分析
　　清洗方法效果分析
　　結(jié)果可知

，NaOH和NaClO混合溶液對(duì)膜通量的恢復(fù)效果明顯

，而采用工業(yè)凈水沖洗及HNO₃溶液清洗對(duì)膜通量的恢復(fù)貢獻(xiàn)要小得多

。這也從側(cè)面反映了膜污染物的主要成分為有機(jī)物

。各清洗階段完成后，膜通量恢復(fù)率高達(dá)98.6%

，表明本研究建立的膜清洗方法可有效再生污染膜的性能。
　　驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　在考察陶瓷膜清洗方法重復(fù)性時(shí)

，共進(jìn)行21輪實(shí)驗(yàn)

，污染膜通量恢復(fù)率為95.5～100.3%

，平均通量恢復(fù)率為97.3%

，表明本研究建立的膜清洗方法具有良好的重復(fù)性，適合工業(yè)化應(yīng)用

。實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)通量恢復(fù)率大于100%的情況主要是由于實(shí)驗(yàn)誤差所致。
　　結(jié)論
　　以孔徑為0.04 μm的陶瓷超濾膜處理石灰法制糖的甘蔗澄清汁

，在跨膜壓差為0.45～0.50MPa、膜面流速為4.0～4.5m/s及過(guò)濾溫度為75～97℃的條件下過(guò)濾甘蔗汁30h

，膜滲透通量從350.6 L/（m²·h）衰減至160.2 L/（m²·h）

，平均通量為177.8 L/（m²·h）

，能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求

。
　　甘蔗汁經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾后品質(zhì)被進(jìn)一步提升

，簡(jiǎn)純度可提高2.01 個(gè)單位，色素去除率為20.20%

，澄清度從79.18%提升至99.98%

，并且過(guò)濾前后甘蔗汁中的轉(zhuǎn)光度無(wú)顯著差異，表明陶瓷膜不會(huì)截留甘蔗汁中的蔗糖分子或?qū)φ崽欠肿拥慕亓袈实汀?/span>
　　研究膜污染形成發(fā)現(xiàn)

，陶瓷膜過(guò)濾甘蔗汁會(huì)在膜表面形成一層污染層

，膜污染物的主要成分為有機(jī)物（如多糖

、蛋白質(zhì)

、酯類及酚類等物質(zhì)），同時(shí)還含有少量的Na

、Mg、Al

、Si

、P、Cl

、K、Ca及Fe等無(wú)機(jī)成分

。
　　污染膜依次采用工業(yè)凈水

、1% NaOH-0.5% NaClO混合溶液

、0.5% HNO₃溶液清洗

，膜通量恢復(fù)率均高于95.5%，重復(fù)性較好

，是一種有效的膜清洗方法。
　?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。ū疚摹短沾赡こ瑸V凈化石灰法制糖清汁》來(lái)自于《食品科學(xué)》2019年40卷2期252-258頁(yè)

，作者：李文

、朱瓌之

、漆虹、曲睿晶

、謝彩鋒

、雷福厚、李凱

。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20180111-145）

http://m.5518622.com/news/11_81

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