l鹾粼蝴麓 全国发酵行业新产品、新工艺、新设备、新技术展示交琉会论文集膜分离技术在淀粉及 淀粉深加工中的应用申雅维膜分离为单纯物理变化，无二次污染；l膜分离技术简介分离过程瞬间完成，设备体积小，结构紧凑； 膜分离技术发展简史系统设备成套化。易于操作和实现自动化运 膜分离技术是一门新兴的高新技术，被国际上行。公认为“20世纪末至21世纪中期最有发展前途、 膜分离技术的出现是分离技术的一个飞跃，丰 甚至会 导致工业革命的重大生产技术之一”。 富了分离手段，大幅度提高了过滤效率及过滤效20世纪50年代年膜分离技术开始进人工业应 果。通过引人膜分离技术可以替代离心、沉降、蒸 用， 迄今为止差不多每隔十年就有一项新的膜过程 发、吸附等传统的分离手段，提高生产效率、降低 在工业上得到应用。 运行成本、简化操作。进入21世纪以来，越来越多的新型材料被用 膜过程的分类 于膜产品的生产制造，进一 步扩大了膜技术产品的 目前，以压力作为推动力的膜分离过程共有四 应用领域，随着膜分离技术的不断进步，各种新型种，以过滤孔径由小到大的顺序排列依次是：反渗 膜分离过程的相继出现和发展，膜分离技术应用领 透、纳滤、超滤、微滤。 域日趋广阔，取得了显 著的经济效益。微滤膜用于从液体中去除悬乳固体颗粒，同时迄今为止，膜技术已得到世界各国的普遍重 可以浓缩胶体悬浮液，或回收液体中的悬浮的固 视， 在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今 体。微滤膜可分离0051微米的固体颗粒，如硅 天，产 业界和科技界把膜分离技术视作21世纪技 胶、细菌、酵母、胶体、糖泥、粒状淀粉、及固体 术改造中一项重要的高新技术。 蛋白等。凯能公司致力于把最先进的膜分离技术与传统 超滤是根据物料组份分子量的大小对溶液进行 产业相 结合，不断促进传统产业的技术进步和技术 选择性韵分离，从而实现溶液化、分离或浓缩等目 升级。 的。分子量的范围几千至几百万不等，主要应用于膜分离技术及其特点酶、蛋白质、多肽、细胞、病毒及多聚糖的纯化和 膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质，当浓缩。膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位 纳滤可以截留分子量大于150200的物质， 差等)时， 原料侧组份选择地透过膜，从而达到分 而部分无机盐，小分子有机物和水则可以通过。利 离、提纯的目的。 用纳滤膜的这一特性，可以将其应用于化学药品的与传统的分离技术相比，膜分离技术具有以下浓缩及脱盐的过程中。特点：膜过程的过滤方式： 分子级别的分离过程， 分离效率高；膜分离过程有两种过滤方式：终端过滤和错流 不涉及相变，能耗低，运行成本低；过滤，与终端过滤相比，错流过滤具有以下特点： 一164一全国发酵行业新产品、新工艺、新设备、新技术展示交流会论文集l麟黼l渗透液通过过滤介质的方向垂直于进料的方各，进染，使过滤过程得以连续进行。 料以一定的流速冲刷膜表面，从而有效的控制膜污微滤 超滤 纳滤反渗透 水期1膜的分类与特性反 参透I纳滤IP I超滤!I衢浦I)1 l过 滤JLJ0-000 0-0010Ol 01100】 图2胰过程的分类区域一淀粉酶液化，再经酶水解得到糖浆，该糖浆经灭2膜分离技术酶后进入过滤操作。通常采用的过滤装置为板框过 不锈钢膜分离技术在淀粉糖行业中的应用 滤机，或采用真空转鼓过滤机。由于其过滤介质为 (1)不锈钢膜分离技术用于糖浆除糖泥滤布，孔径较大并且易堵塞，通常需预涂硅藻土以 以淀粉为原料制得的麦芽糖浆、果葡糖浆以及 增加过滤效果，提高滤液质量。葡萄糖及其它糖浆，通常的工艺均匀为淀粉浆经n而采用不锈钢膜分离系统取代传统的过滤方 一165l雠蝴糍全国发酵行业新产品、新工艺、新设备、新技术展示交流会论文集式，可以有效的去除糖浆中得不溶物及分子量大于生产的要求。不锈钢膜分离系统所选用的膜为惰性 10万的的大分子物质，所得的糖浆清澈透明，该 材质，具有疏水性，油脂难以通过膜，因此采用不 操 作过程不需加人任何助滤剂，完全去掉硅藻士。 锈钢膜分离系统，可以将料液中的油脂除去，得到 同时 由于有效的除去各种不溶物，所得糖浆进一步 糖浆脂肪含量低于200PPM，因此采用大米原粉或 精制需 要的活性炭量及树脂量均大大减少，其中活 脱胚玉米粉制备啤酒专用麦芽糖浆时，采用不锈钢 性炭量减 少60以上，树脂用量减少30n0，而对 膜分离系统处理料液，在使糖浆澄清的同时除去脂 于生产结晶 葡萄糖，由于彻底除去溶液中的不溶物 肪，糖浆还含有一定量的氨基氮，可以满足啤酒生 及大分子物质，使得结晶收率大大提高。 产的需要。 同时由于过滤不需硅藻土等助滤荆，滤渣经干(4)用于支撑上述应用的不锈钢膜过滤系统介 燥可以成为很好的饲料，而滤液中蛋白等大分子物绍 质的含量大大降低，大大减轻了后续工艺中产 生的不锈钢膜分离系统能够用于淀粉糖浆的过滤澄 环境污染，减少了环保投入及运行费用。清，并且取得其它膜系统所不能达到的效果，是基 因此采用不锈钢分离系统取代传统过滤，将降于其具有其它膜系统所不具备的材质及结构上的特 低整个操作成本，提高产品质量，降低环境污染，点，不锈钢膜分离系统所选用膜的材质为不锈钢 产生十分可观的经济效益。膜。其选用不锈钢经独特工艺烧结成不对成结构， (2)不锈钢膜分离技术用于糖浆澄清 再采用专利技术将二氧化钛烧结在不锈钢表面形成 作为 甜昧剂替代蔗糖用于饮料行业的糖浆，如 不对称滤层。该膜为惰性材料，没有吸附作用，对 果葡 糖浆，其对糖浆质量要求较高，要求澄清度蛋白等带电物质不产生吸附，有较强的抗污染能 高， 无浑浊，同时对微生物数量亦有严格要求。采力。同时有较强的抗溶剂性能，较宽的PH耐受范 用不 锈钢膜过滤系统可以很好的满足上述要求。围。该膜组件较其它膜组件比通道宽。膜管内径为 不锈钢膜分离系统的过滤孔径为o05 19mm，因此特别适合处理粘稠料液，同时料液不01um，可以将溶液中的各种不溶性固体颗粒和微需任何预处理。对于不锈钢膜分离系统，还有优点 生物如细菌、真菌以及在10万以上的蛋白分子、是膜管为全焊接结构，没有连接件，没有密封件， 多糖分子全部分离掉得到的滤液澄清透明，并且因此杜绝了渗漏的发生。 保证细菌数达到要求，得到的滤液不经消毒可以直由于整个系统的独特材质和结构，使得系统有 接配制饮料。很高的耐温和压能力以及耐化学性，可以在极端条 由于不锈钢膜过滤系统可以经受高温、高压、件下清洗膜管，使得通量可以得到彻底恢复因此 整个 系统可以进行蒸汽消毒，因此，可以确保整个膜的使用寿命可以达到10年以上。由于整个系统 系统 的不被微生物污染，从而保证滤液质量。可以高温高压消毒，用于食品行业可以保证滤液不 (3)不锈钢膜分离技术用于糖浆中去除油脂 被微生物污染。 不锈钢膜分离系统具有良好的油水分离性能，同时由于其膜孔径为0050 lum，可以在去除不 3膜分离技术在低聚糖纯化中的应用 溶性物质的同进，保留大部分小分子蛋白及氨基 (I)纳滤膜分离制备异麦芽低聚糖90产品 氮， 因此十分适合采用大米粉或干法玉米粉制备啤凯能公司成功采有纳滤技术将异麦芽低聚糖 酒专用麦芽浆。啤酒专用麦芽糖浆除对麦芽糖含置50产品纯化到功能性成分含量在90以上。 有一 定要求外，还对脂肪及氨基氮的含量有一定要其采用工艺： 求。由于脂肪的存在影响啤 酒泡沫的产生及稳定性，啤酒专用糖浆对脂肪含量有严格要求。同时还膜系统I降芦口一膜系统2要求有一定量的氨基氮存在。由于大米粉或玉米粉 中含有脂肪，带人糖浆中。采用常规方法难以去高纯底低聚异麦芽糖 2025葡萄糖水回用除，不能用于啤酒生产。因此通常生产糖浆均采用 淀粉为原料，生产的糖浆氨基氮含量不能满足啤酒 一166一全国发酵行业新产品、新工艺、新、最备、新技术展示交流会论文集l黪辫隧瓣髓曦l膜分离前后数据用，详见膜工艺流程图。项目膜分离前 膜分离后 收率 形成闭环生产，环保效益显著。采用膜工艺纯让低聚异麦芽的经济 功能性成分 55 90 97电耗170习吨删0900葡萄糖古量 30 124操作成本 水耗35元，吨删0900膜工艺纯化低聚异麦芽糖的技术特点：设备折旧 鲫元吨m10900 分离效率高；纯度高于98改善了口味， 换膜成本 168元吨IM0900 大大提高了产品的质量，提升了产品档次； 总成本 4215元吨删0900产品损失小，收率高，对低聚异麦芽糖收率大于卵；灰份与单糖同时脱出，使原有的两步工艺合二4膜分离技术在淀粉深加工中的应用为一。简化了生产工艺，降低了成本；(1)不锈钢膜分离系统在柠檬酸发酵澄清中的 替代了原有的树脂离交工艺，避免了树脂再生应用 带来的酸碱废水，从而减轻了对环境的污染；我国为柠檬酸生产大国，年产柠檬酸37万吨， 替代了生物法脱单糖工艺，避免了生物法产生柠檬酸以淀粉为碳源，经微生物发酵产生。传统柠 的生 物污染物，从而避免了二次污染，进步简化 檬酸提取过程中，固液分离采板框或带式真空过滤 了工艺；机过滤，其导致滤液质量差，提取收率低，遇到发 综合效益显著，能够全面回收分离出来的葡萄酵异常情况过滤十分困难。采用不锈钢膜分离系统 糖， 变废为宝，生产1吨900低聚异麦芽糖可回收 澄清发酵液，使得滤液质量有本质改变，得到滤液 葡萄糖干基300多公斤； 的固形物量为0。使发酵异常料液的固液分离变得80100的水得到回用。其中6的水可以套容易。膜分离同传统技术的比较比较项目膜分离滤液 传统工艺滤液 发酵液固形物含量 2226平均收率 I 96 滤液澄清度 嚣持透明 浑浊 滤出渣固形物含量 0 08滤渣干重 1720(带式) 蛋白质去除量 95 基本无去除柠檬酸传统工艺中，菌丝经板框过滤后，采用 寿命，减少了树脂的再生次数，同时采用膜工艺极 钙盐法提取柠檬酸，由于其污染严重，目前有多家大地提高了柠檬酸的产品质量，降低了柠檬酸的生 研究单位及企业研究采用树脂处理提取柠檬酸，而 产成本。 采用传统工艺得到的滤液质量难以满足树脂对滤液采用不锈钢膜分离系统不仅提高收率，降低生 的要求。而采用不锈钢膜分离系统处理发酵液，绝产成本，同时还大大降低了污染物的排放。改变了大部分胶体、蛋白质被去除，滤液质量大大提高，开放式的工艺流程，实现清洁生产。 极大地提高了树脂的吸附当量，延长了树脂的使用一167