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化工產品膜分離技術-電滲析

更新時間:2019-10-29 10:07 來源:膜法水處理札記 作者: 閱讀:4236 網友評論0

膜技術目前在很多的食品、醫藥、化工等產品生產過程已經充當著生產設備、末端廢水處理設備的角色,是一門成熟的高效分離、濃縮、提純及凈化的技術。

電滲析(ED)技術則有著自身獨特的魅力,在產品脫鹽、濃縮、脫酸、脫堿等系統都有它的一席之地。

電滲析技術的特點

1 不引入新雜質,對產品品質無影響

電滲析膜技術物理膜分離過程,不需要添加輔助藥劑,工藝過程運行溫度5-50℃,可調。它比較適合很多熱敏性的活潑化合物的生產,可大大減少產品結構破壞的可能性或某些副反應的發生。

電滲析膜材料可以達到食品級,工藝裝置材料、配套設備材料基本為高分子材料,具有很好的耐腐蝕性能,可以滿足不同的需求。

2 膜高產品功能化強,實現高效分離

國內電滲析技術成熟,功能化膜產品較多,可以適用于不同產品系統的處理需求。

脫鹽、脫酸、脫堿等均可以高效實現,在某些附加值較高的產品系統中,在滿足分離要求的基礎上,還能實現產品的高回收率。

3 能耗低,運行經濟性高

電滲析技術是一個常溫無相變的電驅動過程,能耗費用相對較低,具有非常高的運行經濟性。其中能耗費用與系統中帶電離子組分類別、占比有相對直接的關系。

4 系統簡單,自動化程度高

電滲析系統常壓運行,配套設備簡單,容易實現自動化控制。

應用行業

1 食品行業

糖類系統如:木糖脫鹽脫酸、低聚糖脫鹽、菊糖脫鹽、葡萄糖脫鹽、氨糖濃縮、明膠脫鹽、竹筍原液脫鹽等。

調味品系統如:醬油脫鹽、食醋脫鹽、味精脫鹽、調味醬脫鹽等。

乳制品系統如:乳清脫鹽、乳制品或豆制品廢水處理、乳糖脫鹽等。

果汁、飲料系統如:山楂汁脫鹽、?;撬崮敢好擕}、藍莓汁脫酸等。

添加劑系統如:甜菜堿脫鹽、維生素脫鹽、香精脫鹽、酶制劑脫鹽、甜味劑脫酸脫鹽等。

菊糖的脫鹽純化系統

菊糖一種純天然、高效能、無公害的低聚果糖飼料添加劑,具有很高的營養價值和良好的功能性質。工業化生產上,菊糖主要從菊芋或菊苣塊莖中提取,主要涉及過濾、脫色、脫鹽、濃縮等工藝過程,其實也剛好可以適用多個膜處理技術。

粗菊糖料液主要含有以下三類雜質:灰分(以鉀鹽為主)、粗蛋白質,單雙糖(以蔗糖為主),從而限制了其在食品工業中的應用,所以需要對粗菊糖進行純化。

用超濾等膜處理技術預處理后,由于菊糖分子上沒有帶電基團,而其它雜質要么帶電,要么分子量小,非常適合用電滲析膜技術進行灰分的脫除,達到分離純化目的。

部分粗菊糖的灰分約2-4%,采用電滲析工藝灰分脫除率約75-90%,而菊糖的回收率可以高達95%以上。

相對于以離子交換工藝為主的傳統工藝,采用以電滲析為主的膜技術組合工藝純化粗菊糖產品,一方面實現了清潔化生產的目的,另一方面降低了企業環保壓力,而且還提高了產品產能。

木糖的脫酸、脫鹽系統

木糖一般用來制備糖醇相關產品,具有非常好的應用市場。木糖目前基本是由半纖維素水解得到,在傳統的生產工藝中,原料主要為:玉米芯、棉籽殼、甘蔗渣、稻殼以及其他禾稈、種子皮殼等。

玉米芯是主要的木糖原料,主要在山西、陜西、東北等種植,原料易得,而且具有成本優勢,價格低的時候也就300-400元/噸。原料確定后,一般經過:發酵-多步酸洗&水洗-精制(吸附、脫色)-濃縮-結晶(離心分離、干燥)等工藝過程。

傳統工藝中,需要用到活性炭、離交系統,會產生大量的離交廢水和固廢。其實在目前的木糖生產工藝中,膜技術已然替換了大部分的傳統工藝,超濾、電滲析等均已進行了廣泛地應用。

木糖制備工藝中,電滲析一般處理前端脫色工藝后的溶液,可以直接取代離交,進行脫酸、脫鹽處理。脫色液電導率一般為12-30ms/cm不等,采用電滲析工藝處理,出水木糖溶液電導率<0.5ms/cm,而且整個系統木糖回收率可達97%以上。

以玉米芯為原料,在某些地區,其實目前已經沒有太大的優勢,一方面原料的成分波動較大,對工藝控制要求較高;另一方面這個工藝的成本控制已經沒法再創造更多的利潤空間。

目前很多木糖公司已經瞄準了粘膠行業的壓榨廢堿液,主要含半纖維素、少量堿液。粘膠行業廢水中的半纖維素可以直接作為木糖的原料,實現了變廢為寶,同時原料相對穩定,生產周期及工藝流程短,成本更低。

不管以什么為木糖的生產原料,電滲析依然是木糖脫酸脫鹽的首選工藝。

醬油的脫鹽系統

醬油應該算大家日常最喜歡的調味品之一,我國的醬油生產歷史非常悠久,品類非常多。按發酵工藝可以分為:高鹽稀態發酵醬油、高鹽固態發酵醬油、無鹽或低鹽固態發酵醬油。

目前高鹽稀態發酵醬油是市面上主要銷售的醬油之一。這類產品發酵時間較長,發酵過程中為了抑制病原微生物及雜菌的生長,需要加入大量的食鹽,常規含鹽量高達16-20%。

其實在目前的日常生活中,為了減少患高血壓、腎臟疾病的風險,更多的人開始對低鹽醬油產生了需求。在這種市場需求的推動下,一方面需要降低醬油產品食鹽含量,另一方面則需要保留產品的風味、口感。

在常規醬油的組成中,風味活性物質主要為醇類、酸類、醛類、酚類等物質,價值及口感則主要由多品類氨基酸(種類偏多)提供,如甜味、苦味、鮮味、醬香味等。

基于這樣的一些背景,電滲析膜技術則完全匹配工藝的需求。電滲析技術直接可以將高鹽稀態發酵醬油進行脫鹽,得到不同含鹽量的醬油產品。但是在這個系統中,需要考慮風味、口感等品質的變化,根據氨基酸態氮、全氮等指標變化,選擇最優的工藝參數。

2 生物&化工行業

多元醇系統如:1-3丙二醇脫鹽、乙二醇脫鹽、丙三醇脫鹽、碘海醇脫鹽等。

氨基酸系統如:甘氨酸脫鹽、瓜氨酸脫鹽、蛋氨酸脫鹽、苯丙氨酸脫鹽、核苷酸脫鹽等。

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