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为了实现陶瓷膜在生酱油除菌除杂过程中的应用,以提高酱油产品的品质。本文针对高黏度酱油这一体系,对陶瓷微滤处理生酱油的技术可行性进行了系统考察,主要从陶瓷膜处理效果、过程参数的影响、膜污染分析控制以及污染后的陶瓷膜清洗再生三个方面展开系统研究工作。
首先,利用国内研制的陶瓷微滤膜替代传统加热除菌工艺,系统考察膜孔径、膜材质、过程操作参数对处理效果的影响,结果表明:在T=23±3℃,△P=0.1MPa,v=0.58 m·s-1下,采用孔径为0.2μm的α-Al2O3陶瓷膜澄清生酱油,可使渗透液浊度小于3.00NTU,感观、理化和卫生均达到酿造酱油国家标准,且经过避光存放稳定性考察,发现陶瓷膜澄清方法得到的酱油稳定性要明显优于传统加热灭菌法。
其次,作为陶瓷膜在工程应用中的一项重要内容,针对生酱油微滤过程中陶瓷膜的污染机理进行分析,在系列阻力模型的基础之上,系统考察操作条件(如压力、流速等)、溶液的环境(如浓度等)和膜的微观结构(如孔径、膜材质等)等对膜过滤过程中各部分污染阻力的影响。结果表明:Rt和Rcp随孔径增加而增加,而Rc和Rif却有稍稍减小的趋势:对于不同材料的膜,ZrO2的Rt远远大于α-Al2O3的,ZrO2膜的污染阻力中Rcp是主导部分,对于α-Al2O3膜而言,Rc和Rcp共同主导微滤过程的污染阻力。对于不同的操作条件,由于浓差极化阻力(Rcp)的作用,0.2μmα-Al2O3膜的渗透通量迅速下降,对于生酱油这个高黏度的体系,Rcp是主导的污染阻力。同时,通量的减小也是由于凝胶层(滤饼阻力,Rc)和膜孔内阻力(Rif),第二主导阻力所引起。最后给出了不同的污染阻力(Rcp,Rc和Rif)与操作条件(压力,流速和浓度)的纯经验函数关系,从而可以推导出陶瓷膜微滤酱油过程中其它操作条件下Rcp,Rc和Rif的值。以上研究结果为在用陶瓷膜微滤生酱油过程中降低膜污染和膜的清洗再生提供了一定的理论基础。
最后,从可逆及不可逆污染的角度,研究了被生酱油污染后陶瓷膜的清洗再生方法,考察了水冲洗时间、化学清洗条件以及单步和多步骤化学清洗对清洗效果的影响。结果表明,在低压、高流速条件下,经过四个步骤清洗,即先在20±3℃下水冲30min;再在40±3℃下以1.5wt%NaOH溶液循环清洗40min;进而在40±3℃下以0.15mol.L-1HNO3循环清洗40min;最后水冲洗装置至中性,可以达到比较理想的清洗效果,膜通量恢复到新膜通量的90%左右。