[农林牧渔]乳品生产膜分离的基本原理和方法.pptVIP

选择性好 可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能；适应性强 处理规模可大可小，可以连续也可以间歇进行，工艺简单，操作方便，结构紧凑、维修费用低，易于自动化。  膜分离技术的特点： 1、膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，对能量要求低其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3～1/8，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需要输入能量的过程有很大差异； 2、膜分离的条件一般都较温和，对于热敏性物质复杂的分离过程很重要，这两个因素使得膜分离成为生化物质分离的合适方式； 3、无化学变化。典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染； 4、选择性好。可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能；5、适应性强。处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，结构紧凑、维修费用低易于自动化 。 存在的问题： 1、在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法; 2、从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限; 3、单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。 在乳品工业中，膜技术主要涉及到： 反渗透（RO）－除去水，使溶液浓缩。 毫微过滤(NF)－通过除去单价的成分如钠、氯（部分脱盐），实现有机成分的浓缩。 超滤（UF）－大分子的浓缩。 微滤（MF）－除去细菌，大分子分离。 以上所有技术的特点是液流横向流过滤膜，在这些技术中，供料液均是在压力作用下穿过膜。溶液流过膜、在清液被分离的同时，固体（浓缩液）在膜上留下来。微滤、超滤、纳滤和反渗透分离类似于过滤，用以分离含溶解的溶质或悬浮微粒的液体。 一、反渗透 反渗透是一种高压、高性能的技术。适用于液体脱水、低分子量化合物浓缩、废污清洁等过程。通常应用在蒸发前乳制品的预浓缩。 二、超滤 超滤是一项选择性分离步骤，可以将溶液浓缩并净化为高分子量聚合物，适用于乳蛋白、碳水化合物和酶。 超滤是使大分子或微细粒子从溶液中分离的过程。与反渗透类似，超滤的推动力也是压差，在溶液侧加压，使溶剂透过膜而得到分离，不同的是小分子溶质将随同溶剂一起透过超滤膜。超滤（UF）典型地应用于牛乳蛋白的浓缩，乳清蛋白的浓缩和用于生产干酪，酸奶以及其它乳制品的牛乳的蛋白标准化。 三、电渗析 在直流电场的作用下， 溶液中的离子透过膜的迁移称为电渗析。电渗析使用的膜通常是具有选择透过性能的离子交换膜。用电渗析可使溶液中的离子有选择地分离或富集。为什么离子交换膜具有选择性呢？离子交换膜是一种由功能高分子物质构成的薄膜状的离子交换树脂。它分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种。离子交换膜之所以具有选择透过性，主要是由于膜上孔隙和离子基团的作用 电渗析的过程 二.分离用的膜 主要是由高分子材料制成的聚合物膜 醋酸纤维素膜的结构示意图 三.反渗透 如图所示，一个容器中间用一张可透过溶剂(水)，但不能透过溶质的半透膜隔开，两侧分别加入纯水和含溶质的水溶液。若膜两侧压力相等，在浓差的作用下作为溶剂的水分子从溶质浓度低(水浓度高)的一侧(纯水)向浓度高的一侧(水溶液)透过，这种现象称为渗透。促使水分子透过的推动力称为渗透压。当B侧与A侧之间的压差等于渗透压时，两侧的化学位相等达到平衡状态。 四.超滤 超滤:使大分子或微细粒子从溶液中分离的过程。与反渗透类似，超滤的推动力也是压差，在溶液侧加压，使溶剂透过膜而得到分离，不同的是小分子溶质将随同溶剂一起透过超滤膜 五. 电渗析（electrodialysis，简称ED ） 1．电渗析的基本原理 电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。 电渗析过程原理图 （板框式反渗透膜组件 1×20㎡板式超滤膜装置 二.管式反渗透膜组件 内压式管式膜组件的内部结构示意图 三.螺旋卷式反渗透膜组件 膜组件的组装示意图 四.中空纤维式反渗透膜组件 中空纤维膜组件是由中空纤维膜制成的。 中空纤维外径50―200?m，内径25?42?m。 将数万至数十万根中空纤维制成膜束，膜束外侧覆以保护性格网，内部中间放置供分配原水用的多孔管，膜束两端用环氧树脂加固。 将其一端切断，使纤维膜呈开口状，并在这一侧放置多孔支撑板。将整个膜束装在耐压筒内。 中空纤