基本介紹
- 中文名：膜分離技術
- 外文名：membrane separation technology，MST
特點,基本方法和原理,超濾與微濾,納濾,反滲透,套用,果汁飲料工業,軟飲料,酒精飲料,釀造行業,大豆加工,乳製品工業,禽蛋加工製品,多糖及食用膠加工,
特點
膜分離技術具有如下特點：（1）膜分離過程為物理過程，在分離中無需引入新物質，可以節約能源和減少對環境的污染；（2）大多數膜分離過程不發生相變化，消耗能量低，因此新興的膜分離技術是一種節能的技術；（3） 膜分離過程的工作溫度在室溫附近，特別適用於對熱敏物質的處理，如果汁以及一些藥品的分離；（4）由於膜分離技術的驅動力為壓力差或化學勢能差，因此膜分離設備本身沒有運動的部件，結構簡單，便於操作，易於維修。
基本方法和原理
超濾與微濾
超濾與微濾是根據膜孔徑的大小在壓力差的作用下進行的篩分過程， 可視為用膜作為介質進行過濾的過程。其原理為：在一定的壓力差作用下， 含有大分子物質和小分子物質的混合液體透過膜時，小於孔徑的分子透過膜，被富集起來，而混合物中得大分子物質被截留下來， 從而實現對混合物的分離。但是在分離的過程中，大分子物質滯留在分離膜上，導致膜的通量下降非常嚴重，實際通量低於純水通量的 5%，這主要由於濃差極化和吸附、阻塞等造成的膜污染。其主要套用於含大分子和膠狀物質等溶液的提純、分離， 也用於氣體的分離。
納濾
納濾是介於反滲透和超濾之間的一中膜分離技術，與超濾分離過程一樣，納濾也是以壓力差為動力的膜分離過程。 其分離機理可以用電荷模型、靜電排斥和立體阻礙模型以及細孔模型來描述。其截留物的分子直徑在 1nm 左右，截留物的相對分子質量在 200-1000 之間。
納濾膜最大特徵為膜本體帶有電荷， 使得它在很低的壓力下具有較高的脫鹽率。 但是對於單價離子的脫除率較低，在 50-70%左右。一般情況下納濾過程所需要的操作壓力低於 1MPa，這樣降低了對設備的要求，可以減少投資費用。其次納濾膜具有較高的耐壓性和抗污染能力。
反滲透
在溶液側上方施加一定壓力 P 大於溶液的滲透壓π，使（P>π）,使得溶劑分子從溶質
濃度高的溶液側透過膜流向溶劑側的數量大於溶劑分子想溶液側透過的數量，該過程成為反滲透。其需要滿足兩個條件： 具有選擇性透過膜和大於滲透壓的靜壓差。反滲透膜能夠截留分子的大小為 1～10A， 操作壓力一般為 1.5-10.5MPa。 由於反滲透膜截留的分子較小，這種分離技術廣泛的套用與食品、製藥等工業上以及造紙工業某些有機物和無機物的分離。
套用
果汁飲料工業
目前膜技術在這一領域的套用規模最大,範圍最廣.果汁加工膜技術在這一領域套用主要以蘋果汁為主,這是因其產量最大,商品形式又是以清汁為主,較適合膜技術的套用。水及砂糖糖漿的淨化目前許多膜過程已被廣泛套用於我國飲料加工用水的處理中,.砂糖是飲料的重要輔料,其中含有蛋白、多糖、膠體、色素等雜質，直接配製飲料會影響感觀，使用膜過濾很好的解決了這些問題。
軟飲料
用超濾解決茶飲料的冷混問題;在濃縮茶汁生產中,一些企業還套用反滲透濃縮茶汁,較好地保持了茶的香氣。
酒精飲料
我國20世紀80年代就有套用超濾澄清低度白酒的報導。低度白酒渾濁是棕櫚酸等高級脂肪酸脂溶解度降低造成的,粒徑為10～ 100 nm,經超濾酒體透明,酒度及香氣基本不變.啤酒套用方面主要是,採用微濾去除酵母和雜菌生產生啤酒。由於不熱殺菌,啤酒營養成分得到保持,口味鮮美純正。反滲透和納濾濃縮葡萄汁有利於酒的發酵,而且口味更加醇厚芳香.納濾可使部分有機酸透過,口味更加柔和。
釀造行業
食醋的澄清除菌：日本於20世紀80年代就在液態發酵醋生產中套用於超濾技術。目前我國已經有部分食醋加工企業也同樣運用了該技術。
醬油的澄清除菌：醬油的固含量和粘度都較高,做好預處理十分重要。通常先將醬油在60 ℃保持40 min,再用3～ 5μm微濾過濾,然後在45～ 50℃超濾.通常膜孔徑截面相對分子質量為5萬～ 10萬，淡醬油經超濾後,其全氮、胺基酸態氮、無鹽固形物、還原糖、色素等保持率均在98%左右，菌落總數< 100個/mL。
大豆加工
主要用於穀物蛋白的分離、糖類物質的分離與精製、大豆蛋白和多肽的分離、大豆乳清中功能性成分的分離以及油料、穀物油脂的精煉等。
乳製品工業
膜技術在歐美國家乳製品工業中是套用較的早行業,主要用於從乳清中回收蛋白;生產濃縮乳用於乳製品的標準化以及乾酪的原料;脫除乳糖、無機鹽及雜味以適應不同的消費需求等。
禽蛋加工製品
蛋液濃縮是膜技術最適合的領域之一,因為卵蛋白55℃即發生變性,傳統蒸發濃縮受到限制丹麥公司較早在蛋粉生產中套用了膜技術,其中用反滲透將雞蛋清從12%濃縮到20%;用超濾將全蛋液從24%濃縮到42%.現在納濾套用優勢更加明顯,在濃縮的同時還可脫掉葡萄糖,與酶法脫糖相比,工藝過程簡化,生產可連續,操作壓力也比反滲透低.目前國內蛋粉生產企業還未套用,但有少量從蛋液中提取活性成分的套用報導。
多糖及食用膠加工
主要有植物多糖分離濃縮，超濾分離濃縮殼聚糖，黃原膠分離濃縮，果膠的分離濃縮
