论文：管式与卷式反渗透膜浓缩番茄汁的比较研究.pdf

第2 5 卷第3 期 甘肃科技 眦2 5 r 口 3 2 0 0 9 年2 月G a n s uS c i e n c ea n dT e c h n o l o 酊蹦 2 0 0 9 管式与卷式反渗透膜浓缩番茄汁的比较研究 王应平 张鹏 甘肃省膜科学技术研究院 甘肃兰州7 3 0 0 2 0 摘要 采用管式与卷式反渗透膜系统对番茄汁 原浆 进行脱水浓缩处理 对两种膜分离效果进行比较研究 考察 了压力 温度及浓度对膜通量的影响 关键词 管式反渗透膜 卷式反渗透膜 番茄汁 脱水浓缩 中图分类号 T Q 0 2 8 8 番茄酱是番茄经预处理后 再经打浆 去净皮和 种籽 不加任何添加剂 经真空加热蒸发浓缩而制成 的产品 1 2J 番茄酱的浓度一般为2 2 2 4 0 B 血 2 8 3 0 0 B 血 其工艺流程如下 原料选择一清洗一修整一热烫一打浆一加热浓 缩一密封 杀菌 冷却一成品 目前采用的设备仍以真空蒸发浓缩为主 常采 用三效或四效的强制循环管式蒸发器口J 蒸发需 消耗大量热能 且长时间加热容易损害产品的风味 和颜色 而膜分离技术是无相变的分离浓缩技术 不仅可以降低投资成本和运行费用HJ 而且可以提 高产品质量 但单纯使用膜分离技术浓缩番茄汁 由 于渗透压及浓度极化的缘故 将其浓缩至2 0 0 B r i x 以上 在技术和经济上不可行 如若将膜分离技 术与蒸发浓缩相结合 即首先使用膜分离技术对番 茄汁 原浆 进行预浓缩处理 将浓度为4 5 B 漱的 番茄汁 原浆 浓缩到9 0 0 B 血 然后 再蒸发浓缩至 所需的浓度 则是缩短蒸发器浓缩时间 降低设备投 资及生产成本 提高产品质量与产量的较好途径 本研究采用卷式和管式两种不同的反渗透膜研 究比较浓缩番茄汁的效果 卷式膜是由中间为多孔支撑板 两侧是膜的 膜袋 装配而成 膜袋的三个边粘封 另一边与一 根多孔中心管连接 组装时在膜袋上铺一层网状材 料 隔网 绕中心管卷成柱状再放入压力容器内 原料进入组件后 在隔网中的流道沿平行于中心管 方向流动 而透过物进入膜袋后旋转着沿螺旋方向 流动 最后汇集在中心收集管中再排出 螺旋卷式 膜组件结构紧凑 装填密度可达8 3 0 一l6 6 0 m 2 m 3 缺点是制作工艺复杂 膜清洗困难 管式膜组件是把膜和支撑体均制成管状 使二 者组合 或者将膜直接刮制在支撑管的内侧或外侧 将数根膜管 直径1 0 2 0 m m 组装在一起就构成了 管式膜组件 与列管式换热器相类似 若膜刮在支 撑管内侧 则为内压型 原料在管内流动 若膜刮在 支撑管外侧 则为外压型 原料在管外流动 管式膜 组件的结构简单 安装 操作方便 流动状态好 但装 填密度较小 约为3 3 3 3 0m 2 m 3 1 试验条件 1 1 原料 原料为甘肃酒泉西域阳光公司提供的浓度为 4 O o 一4 5 0 B 血番茄原浆 p H 值约3 5 电导率约 60 0 0 u s c m 1 2 实验设备及实验方法 甘肃省膜科学技术研究院设计制造的管式反渗 透膜分离装置 型号为L A 一9 9 膜面积为0 9 m 2 和 卷式反渗透膜分离装置 型号为L A 一8 9 膜面积为 2 5 m 2 管式反渗透膜系统试验流程 原料箱中的番茄 原浆经供水泵输送至保安过滤 再经高压泵至膜组 件 透过液及浓缩液分别再回到原料箱中 根据不 同的实验目的 选择循环或浓缩过程 卷式反渗透膜系统试验流程 番茄原浆经离心 分离进行固液分离 分离后的上清液进入原料箱 经 供水泵输送至保安过滤 再经高压泵至膜组件 透过 液及浓缩液分别再回到原料箱中 根据不同的实验 目的 选择循环或浓缩过程 浓缩后的清液与离心 后的固形物混合后进入下一步工序 1 3 分析测试 白利糖度 选用w Y A 型折光仪进行现场测定 以 B 血记 电导率 选用D D S 3 0 7 型电导率仪进行现场 测定 以u c m 计 万方数据 7 8甘肃科技 第2 5 卷 2 结果与讨论 2 1 管式和卷式反渗透膜系统对白利糖度的截留 率 通过对不同浓度 4 5 0 一9 0 0 B r i x 的番茄汁 在不同压力下 2 0 5 0 M P a 及不同温度 2 0 一 5 0 下的测定表明 管式和卷式反渗透膜对番茄 汁中的白利糖度均有着令人满意的截留率9 9 以 上 系统的脱盐率基本保持在9 9 一9 7 图1 为 浓度9 0 B r i x 的番茄汁 料液温度2 5 压力为 2 O M P a 时的膜系统的白利糖度截留率 1 2 0 霎1 器6 0 嚣4 0 盎2 0 0 白利糖度截留串 p 脱盐率 2 4 68 1 01 2l t 1 6 时问 h 图1自利糖度截留率及脱盐率 由图l 可看出 即使在番茄汁浓度高达 9 0 0 B r i x 时 膜系统依然具有稳定的白利糖度截留 率及脱盐率 说明管式及卷式反渗透膜系统均可实 现对番茄汁中有效成分的充分截留 2 2 压力对膜通量的影响 料液温度为2 5 浓度为4 5 B 血的番茄汁 在不同压力下 0 5 5 O M P a 的膜通量进行测定 见图2 3 图2 操作压力与膜通量 管式 图2 3 表明 膜通量与操作压力基本上成正 比 压力越高 膜通量越大 因此 在管式及卷式反 渗透膜系统允许的压力下 应选择尽可能高的操作 压力 比较而言 管式膜系统的通量较卷式膜通量 大 这是由于管式膜系统的操作压力较高 以及管式 膜系统的流道较宽 抗污染能力较强所致 图3 操作压力与膜通量 卷式 2 3 温度对膜通量的影响 管式膜系统压力为5 O M P a 卷式膜系统压力为 2 0 M P a 时 测定不同温度下 2 0 4 5 的膜通量 见图4 5 图4 温度与膜通量 管式J 图5 温度与膜通量 卷式 图4 5 表明 膜通量与料液温度基本上成正 比 温度越高 膜通量越大 因此 在管式及卷式反 渗透膜系统允许的温度下 应选择尽可能高的运行 温度 2 4 料液浓度对膜通量的影响 在料液温度为2 5 系统压力为2 O M P a 时 对 不同浓度 4 5 9 O o B 血 番茄汁的膜通量进行测 定 结果见图6 7 图6 7 表明 膜通量与料液浓度基本呈反比关 系 料液浓度越高 膜通量越小 随着浓缩过程的进 行 膜通量逐渐下降 比较而言 管式膜系统的通量 下降幅度较小 其原因是由于管式膜系统的流道较 宽 抗污染能力较强所致 万方数据 第3 期王应平等 管式与卷式反渗透膜浓缩番茄汁的比较研究 7 9 雪 爱 董 图6 料液浓度对膜通量的影响 管式 图7 料液浓度对膜通量的影响 卷式 3 结论 1 管式和卷式反渗透膜分离系统对番茄汁中 的白利糖度可实现9 9 以上的截留 系统脱盐率亦 高达9 7 以上 使用膜分离技术对番茄汁进行脱水 浓缩是切实可行的 2 膜通量的大小与系统压力 温度成正比 与 料液浓度成反比 因此 在管式反渗透膜组件允许 的范围 应选择较高的运行压力及温度 3 管式与卷式反渗透膜系统在番茄汁浓缩工 艺中各有利弊 管式膜系统无需预处理工序 单位 面积的膜通量较大 系统抗污染能力强 但管式膜单 位装填密度较小 设备造价高 一次性投资较大 卷式膜系统设备造价相对便宜 但由于其流道 较窄 抗污染能力较弱 对预处理的要求较高 工艺 流程相对复杂 参考文献 1 陈江萍 番茄酱的生产工艺 J 甘肃科技 1 9 9 9 1 6 3 2 张虹 番茄汁与番茄酱的加工 J 农机具之友 2 0 0 0 6 3 6 3 孙世良 意大利番茄酱生产技术设备 J 中外食品工 业信息 1 9 9 9 5 2 5 2 7 4 王戬 宋人楷 膜分离技术及其在食品机械中的应用 J 吉林特产高等专科学校学报 2 0 0 4 1 3 1 1 2 1 4 5 李全宏 蔡同一 膜分离技术在果蔬汁浓缩中应用研 究进展 J 莱阳农学院学报 2 0 0 2 1 9 1 4 4 4 6 上接第1 6 0 页 3 试验通过不同遮荫度对小叶铺地榕和三裂 叶蟛蜞菊叶绿素荧光与叶绿素含量的影响来研究两 种植物的耐荫性 可以得出适当的遮荫有利于两种 植物的生长 然而影响植物耐荫性的因素是复杂多 样的 只有综合分析 才能对植物的耐荫性进行客观 的比较研究 李德顺 1 0 等对2 4 个园林树种 进行 了光合作用指标和叶片生理物质含量的测定 并对 测定结果进行模糊聚类分析和主成分分析 以全面 评价植物的耐荫性 张庆费 1 1 1 根据叶片结构 叶片 生理物质 光合作用三类指标 较为系统的提出了植 物耐荫性的诊断指标体系 因此 在本研究的基础 上 还需要对小叶铺地榕和三裂叶蟛蜞菊的耐荫性 做进一步的研究 参考文献 1 伍世平 王君健 于志熙 1 1 种地被植物的耐荫性研究 J 武汉植物学研究 1 9 9 4 1 2 4 3 6 0 3 6 4 2 沈伟其 测定水稻叶片叶绿素含量的混合液提取法 J 植物生理学通讯 1 9 8 3 3 6 2 6 4 3 张其德 卢从明 刘丽娜 等 c 0 2 倍增对不同基因型大 豆光合色素含量和荧光诱导动力学参数的影响 J 植物学报 1 9 9 r 7 3 9 9 4 6 9 5 0 4 张守仁 叶绿素荧光动力学参数的意义及讨论 J 植 物学通报 1 9 9 9 1 6 4 4 4 4 4 4 8 5 时向东 汪文杰 王卫武 等 遮荫下氮肥用量对雪茄 外包皮烟叶光合特性的调控效应 J 植物营养与肥 料学报 2 0 0 7 1 3 2 2 9 9 3 0 4 6 白伟岚 园林植物的耐荫性研究 J 林业科技通讯 1 9 9 9 2 1 2 1 5 7 朱云华 朱生树 徐友新 等 1 1 种观赏地被植物引种 栽培和耐荫性试验 J 金陵科技学院学报 2 0