采用中空纤维膜超滤技术对发酵食醋过滤

　　食醋发酵分为固态发酵和液态发酵2种，固态发酵主要以大米、小麦、高粱、小米、麸皮等为原材料以固态形式发酵，液态发酵一般采用食用酒精为原料或淀粉质原材料以液态进行。食醋发酵主要利用原料中的淀粉物质，经液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等工序，而原料中的其他大分子物质很少利用，如蛋白质、脂肪、多糖类等，在食醋中以颗粒或可溶性状态存在，在充当风味物质的同时，也是导致食醋沉淀的主要原因，影响产品感官。为保证食醋产品较好的感官状态及食欲感，各厂家均在生产工艺中增加过滤或沉淀处理环节。笔者采用中空纤维膜超滤技术对发酵食醋进行过滤处理研究，探索过滤压力、原料流量、过滤时间、膜通量等对食醋过滤效果的影响。

　　1 试验设备
　　
　　滤芯为PP材料熔喷滤芯，孔径为5cm,工作压力为0.3MPa.PS 膜为聚砜材料，膜元件规格为 3 640（Φ90mm×1 016mm），元件产水量为 1 000L/h（在 0.2MPa下），元件产醋量为300L/h,工作压力为0.3MPa.

　　2 试验工艺及操作要求
　　
　　2.1 试验工艺
　　试验工艺采用间歇操作方法，工艺过程采用电动阀自动控制。PP-PAN形成组合单元，每工作1h,需反冲洗3min.

　　2.2 操作要求
　　试验设置进料流量为40L/h,分析不同操作压力下，膜通量与操作时间的关系，分析操作压力与膜通量的关系；试验设置操作压力为0.05Mpa,分析不同进料液流量下，膜通量与操作时间的关系，分析膜通量与进料流量的关系。

　　3 结果与分析
　　
　　3.1 操作压力对膜通量的影响 设定进料流量为40L/h,操作压力分别为0.02、0.05、0.08、0.12Mpa时，膜通量随时间的变化关系详见图1.由图1可知，同等进料流量，不同压力条件下，膜通量在前0.2h内迅速下降，然后下降趋缓，约在0.7h后趋于一个稳定值约20L/h·㎡。分析原因主要是由于刚开始时蛋白质、多糖类等大分子物质与膜发生吸附作用，使膜通量在 0.2h 内迅速下降约 40%~50%,而后随着膜孔逐渐被堵塞，并逐渐形成凝胶层，膜通量继续下降但下降速度开始缓慢，且4种压力条件下，变化趋势基本一致，可见这种变化趋势与操作压力无直接关系，主要与运行时间相关。进料流量为40L/h,不同压力条件下，运行时间1h,平均膜通量见图2.由图2可知，膜通量随着操作压力的提高呈增加趋势，这符合超滤的工作原理，即以压力为推动力，压力提高使得推动力增加，膜通量随着增加。【图1-2】

　　
　　3.2 进料流量对膜通量的影响
　　设定操作压力为0.05Mpa,不同进料流量条件下，膜通量与操作时间的关系详见图3.由图3可知，随着运行时间的延长，膜通量逐渐下降，下降趋势逐渐变缓，约0.5h后趋于一个稳定值，且不同进料流量条件下，膜通量变化趋势基本一致。相同操作压力条件下，运行1h,不同进料流量对应的平均膜通量详见图4.由图4可知，膜通量随着进料流量的增加而缓慢升高，这是由于进料流量的增加提高了膜表面的剪切力，使得溶液过滤阻力减小，膜通量增加。【图3-4】

　　
　　4 结论
　　
　　采用中空纤维膜过滤食醋，通过增加食醋的进料流量或增加操作压力，均可提高中空纤维膜的膜通量，但随着过滤时间的延长，膜通量逐渐下降，最终基本趋于一稳定值，且这个稳定值与操作压力及进料流量无直接关系，主要与膜结构及过滤物质成分有关。大生产处理过程中，可根据中空纤维膜特点设置操作压力、进料流量，分析设备膜通量变化特点，更好地控制生产。另外，可结合反冲洗、粗过滤原液等方式提高纤维膜的膜通量，提高过滤效率及过滤质量。