膜分离技术在糖及糖醇行业的应用.docx

2013’中国生物发酵产业年会膜分离技术在糖及糖醇行业的应用林雄水 三达膜科技(厦门)有限公司1．概述1．1膜分离技术介绍 膜分离技术是60年代发展起来的一种分离过滤技术，在过去的20年中，膜分离技术已从一种鲜为人知的特殊生产方法发展成为一种有效的规范的生产工艺，被认为是新 世纪最有发展前途的高技术之一。其具有能耗低，单级分离效率高，过程简单，不污染 环境等优点，是解决当代能源，资源和环境问题的重要新技术，并对21世纪的工业技 术改造起着深远的影响。膜分离可定义为以膜为分离介质，以外界能量为推动力，凭借 多组分流体中各组分在膜内传质速度的差异，对物质进行分离、分级、提纯和富集的方 法。膜分离过程采用与传统死端过滤截然不同的错流过滤形式，能够避免滤渣在过滤膜 表面的沉积，以获得持续稳定高效的过滤性能。传统过滤膜过滤死端过滤错流过滤图1膜过滤与传统过滤的差别1．2主要膜分离技术分类 目前膜分离技术已经得到了广泛应用，主要是采用膜的过滤精度进行分类，现在使用比较广泛的为微滤、超滤、纳滤、反渗透四种分离级别。518第七部分环保与设备篇图2膜分离级别及作用图3陶瓷膜过滤糖化液1．2．1微滤膜特点截留大小在0．1岬以上的物质；通常作为物料的除菌及澄清过滤，也作为超滤、纳滤、反渗透的预过滤； 通量大、运行成本低；1．2．2超滤膜特点 截留分子量在1000～300，000的可溶性物质： 常用于细菌、蛋白质、色素等大分子物质的去除或浓缩； 生化、医药、天然产物等产品的分级。1．2．3纳滤膜特点 截留孔径约在1～10纳米； 用于从溶液中脱除一价无机盐和水； 用于分子量在100以上有机物的浓缩；允许一价盐的透过，减低了渗透压，因此操作压力低，节省能量。 1．2．4反渗透膜的特点 除了水分子可以透过膜外，其他分子及离子都被膜截留； 最常用于纯水的制备及产品浓缩； 离子交换的有效替代技术和蒸发浓缩前预浓缩。5192013’中国生物发酵产业年会1．3糖及糖醇产品介绍 我国的糖行业主要集中在淀粉糖，经过多年的发展已经形成了规模比较大的一个重要行业。淀粉糖行业的飞速发展也催生了其衍生产品的发展，随着结晶葡萄糖、结晶果 糖、木糖等糖类产品的产能扩大推动了行业技术的更新。糖醇是淀粉糖行业的重要下游产品，淀粉糖行业的发展为糖醇行业发展提供了有力 的保证。淀粉加工成的结晶葡萄糖，它是糖醇工业，包括山梨醇、甘露醇、赤藓糖等的 主要原料。近几年由于山梨醇产量的剧增，也使结晶葡萄糖的产量快速增长，大约超过 50％的结晶葡萄糖成为糖醇工业的原料。而近几年功能性低聚糖及功能性糖醇产品的应 用领域不断扩大，其保健和医用价值也越来越受到人们的重视，所以低聚糖产品和木糖 醇等产品也得到飞速发展，同时这些高附加值的产品也对分离纯化技术提出了更高的要 求，也为技术的更新换代提供了契机。2．主要膜分离产品介绍 我国引进膜分离技术并大规模应用于工业化分离已经有十几年的历史，膜分离技术已为各行业熟知和认可，膜技术已成熟的应用涵盖了各个分离级别的各种膜分离技术。 2．1陶瓷膜微滤技术 陶瓷膜是非对称膜，由多孔支撑层和过滤层组成。支撑层是膜主要的多孔部分。它由高纯度的氧化铝颗粒烧结而成，形成了一个高通量及高强度的微孔结构。 活性层由特定尺寸的陶瓷颗粒(氧化铝、氧化锆和氧化钛，取决于过滤层的类型)组成，形成一个特定孔径的过滤层。活性层位于过滤通道的内表面，与被处理料液直接 接触。由于活性层厚度很薄，通常通过高温烧结于中间层之上，产生特殊活性结构，使 得非对称膜具有选择和分离性。目前陶瓷膜应用比较多的是在0．05～5um的过滤精度，均有耐高温、耐酸碱等独特 性能，主要应用于物料的澄清、除杂质、冷除菌以及作为卷式膜的预处理等。陶瓷膜产品经过工业验证具有通量大、性能稳定、易清洗、寿命长等优点，加上国 内工程公司多年的膜应用经验，：采用自动反冲洗、连续式在线清洗、连续式过料等先进 设计理念，使陶瓷膜在微滤级别的应用优势得到充分体现。2．2平板膜超滤技术 平板膜超滤膜是一种平板式、多套膜组件整合的有机膜分离技术，其膜片是用聚醚砜、聚砜、聚四氟乙烯等高分子材料制成的、切割分子量在1万～20万之间的复合膜。 平板膜超滤膜工艺过程及配套设备，非常适合粘稠性的发酵液直接分离过滤，节省了预 过滤工艺、絮凝剂添加、能源消耗、产品损耗，从而实现清洁生产、提高收率、降低成520第七部分环保与设备篇本。在发酵液工业中，由于传统分离工艺技术条件的限制，预处理中常有5～15％的产品 损失，大量的可溶性蛋白、大分子杂质被带入到下游工序，增加了后提取工艺的环节和 负荷，影响产品质量及生产效率。Flow．ceU超滤分离技术彻底突破了这一技术瓶颈。无 须预处理，直接进行发酵液过滤，可以将发酵液中的菌丝体和可溶性蛋白一次性去除； 在提高滤