国产中空纤维膜在果汁生产中的应用

侯彩云 陈侍良

文章摘要:用自行设计的国产中空纤维膜超滤试验样机对苹果汁和山楂生超滤试验，考察了平均操作压力，主流液流量、超滤时间等参数对透过液通量的影响。通过回归分析，找出了透过液通量的主要影响因素和样机的主要操作参数。试验结果表明，该样机用于苹果汁和山楂汁的超滤生产不仅可行，而且优于传统的过滤方法。
文章主题:超滤 果汁澄清 中空纤维膜

文章内容：北京农业工程大学学报1.15.41995国产中空纤维膜在果汁生产中的应用侯彩云@陈侍宏志宋洪波籍保平谢炜(食品工程系)摘要用自行设计的国产中空纤维膜超滤试验样机对苹果汁和山檀汁进行生产性超滤试验,考察了平均操作压力,主流液流量,超滤时间等参数对透过液通量的影响通过回归分析,找出了透过液通量的主要影响因素和样机的主要操作参数.试验结果表明,该样机用于苹果汁和山楂汁的1.1..()—;——.—.—,,.,.'—℃墙置,.在我国,中空纤维膜在工业化果汁澄清生产中的应用尚属空白,迄今为止,基本上处于实验室试验阶段,而且大多采用进口的膜组件;因此,采用国产中空纤维膜进行超滤澄清果汁的工业应用研究具有重要的意义.小型样机的试验结果3表明,用国产中空纤维膜超滤山檀汁可以达到比较理想的澄清效果,为此,笔者设计试制了一台国产中空纤维膜超滤果汁的生产性试收稿日期:1995—06—06①侯彩云,北京农业工程大学2信箱,100083卷期丫第4期侯彩云等:国产中空纤维膜在果汁生产中的应用验样机,对苹果汁和山楂汁进行了工业生产的超滤试验,取得了比较满意的结果.1生产试验样机样机的生产能力按果汁加工厂班加工原汁量为1.5计,超滤液透过量与浓缩液之比为41,则膜超滤透过液量为1.2膜的透过液按40(?)计(可溶性固形街古量为7%时),每班工作7.5,则膜表面积选为4.主流液泵的流量按主流液与渗透液之比为20:1计.则泵的流量为5?_..采用2种国产聚砜亲水型中空纤维膜,其截留分子质量分别为5万和9万.选甩较短型膜组件.其有效长度为400.1.直径为90.选用较大的中空纤维内径.样机中设反中洗装置.在膜组件之前设粗滤器.2苹果汁超滤试验苹果汁超滤生产性试验在北京市天极食品饮料公司进行.苹果原果为北京南口出产的国光苹果.苹果汁的加工工艺流程是:原果挑选一清洗一破碎一榨汁一去果胶一过滤一罐装一杀菌一包装.试验所用苹果汁经去果胶和澄清荆预澄清处理.2.1簟因素试验——透过液通量的影响因素2.1.1平均压力'试验温度=28℃,主流藏循环流量=4.?-1时不同平均压力下膜的透过藏通量们列于表1.其拟合方程为=1736.+2321.43+406.944+11.7143=0.984656=一10416.7.+89.2857+655.952+8=0.992169衰不同压力下■的透过液适量(..)_.说明,,裹示截瘴分子质量分别为5万和9万的膜.下同.21.2主流裹循环流量=28℃,=0.0时主流液循环流量'不同的情况下膜的透过液通量们列于表2.其拟合方程为,一--0.07143+0.0143+54.2一0.99133=--0.375+5.154+55.9=0.964北京农业工程大学学报衰2主流液循环漉量不同时腆的透过液通量(?)2.1.3超滤时间口一28℃,=0.1,表3.其拟合方程为口=2.5780610一0.909664口#一3.7857810一0.8871924._1时超滤时间不同的情况下膜的透过液通量列于3.5028410+.1585一3.02486+76.11974.6585110-.+0.18595一3.06291+91.7608衰3超滤时间不同时腆的透过液通量(?)从单因素试验结果可以看出,户一0.12,=4?为较优操作参数,每1膜反冲1次较好,因为每50透过液通量减至74%(号膜)和80%(号膜).2?2正交回归试验——平均压力和主流液流量对透过液通量的影响透过液通量的影响因素较多,如原汁的可溶性固形物含量,料液温度,平均压力,主流液流量和膜工作时间等.原汁中可溶性固形物含量由厂家工艺条件确定,料液温度受膜材料的限制,一般不高于45℃,这2个因素在试验室中作为定值,不予考虑;膜超滤时间只在单因素中研究.所以,这里只试验平均压力和主流液流量对透过液通量的影响.设分别代表和,其中:上界下界0.12=5.?一0.08=3加?-1零水平一0.10一4?选用4(2)正交表.根据试验结果,可得截流分子质量为5万的膜超滤苹果汁的回归方程一一82.195+1341.5+3456,7+12.5一4582.5一4.332-此式的适用范围为.8≤户≤0.12,3?-.≤≤5?(1)截流分子质量为9万的膜超滤苹果汁的回归方程为一70—267.85+0.616一16.25户+2872.5.+0.249-此式的适用范围同式(1).通过比较离差平方和,找到主次因素及最优组合如下:1)截流分子质量为5万的膜超滤苹果汁的较优水平为0.12,4?～;因素主次为,;较优组合为0.12,4..第4期侯彩云等:国产中空纤维膜在果汁生产中的应用972)截流分子质量为9万的膜超滤苹果汁的较优水平为0.12,5.?;因素的主次为,;较优组合为0.12,5.2.3透过液通量随超滤时间的变化随着超滤时间的延长,膜的透过液通量变得越来越小,但可通过适当的措施以延缓这种变化.本试验中采用了如下措施:定期改变膜的进料方向,突然降低与增加膜进出口的压力,以及定期反冲等.试验结果如图1所示可以看出,截流分子质量为5万的膜在连续工作8以上时,其透过液通量下降至工作开始10的66%,说明膜的工作是可靠的,每个班次清洗1次即可.2.4超滤前后苹果汁品质比较200300400500/圈1透过液通量与超塘时间的关幕苹果汁超滤前后品质的测定结果列于表4.可以看出:1)超滤后糖,等营养物质的含量衰4超滤前后果汁品质测定结果可培性圈彤物/%总酸/%总糖/%糖酸比还原糖/%蔗糖/%果胶/%蛋白质/%/?一值透光率/%粘度,?8砷/?铅/?铜/?杂菌散/个?大肠杆菌数/个?99.174.2395.189?48841003.00%9.1992.37品一90∞00拈…啦蛆29¨,5)¨一一¨～.㈨枷的～～～∞盯3鹞2站●恐北京农业工程大学学报变化不大,其保留率在90%以上;2)果胶,蛋白质等大分子物质经超滤基本可以除去;3)超滤后果汁糖酸比基本不变,果汁风味没有什么变化;4)超滤后的果汁透光率大大提高5)细菌数符合国标.3山