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淀粉加工中的膜技术应用

发布时间:2022-05-31 14:24:49人气:0

     淀粉作为纺织、制胶及食品工业的重要原料,在其制备工艺的许多方面都可以与膜技术相结合,并且极有潜力。淀粉主要从谷物、小麦、马铃薯等农作物中提取的,这些农作物经过浸泡,碾磨,蒸煮及清洗等工艺后可生产出淀粉。在此过程中,15%—30%的提取物留在溶液中。

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在淀粉提取及制备的过程中需要使用和排放大量的水,因此必须减少水的使用和废水的排放。膜技术可以完成以上的要求,同时提高淀粉的品质和产量。

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      膜技术的特点:

使用微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)及反渗透(RO)等膜技术,既可提高现有淀粉加工工艺水平,又实现了新的操作模式。由于淀粉料液中含有大量的固形物(悬浮物及溶解物),膜技术在淀粉加工中成功应用的关键在于防止膜元件的污染,采取以下措施可减轻膜元件的污染;采用适当的预处理工艺;采用抗污染性膜结构;改善膜元件内部的水力特性。

GE膜产品采用了多种专利性膜技术,以适应淀粉加工中的各种苛刻条件。例如:GE膜元件中的MF、UF、NF及RO Duratherm Excel和Duratherm Elite膜元件皆可在此种苛刻条件下[高温、高污染、频繁清洗等]工作。另外GE公司的卫生级膜元件的设计符合3A级卫生标准,并且达到了USDA要求。

     主要应用:

• 澄清净化糖液(去除MUD)

• 浸泡水的浓缩

• 发醇产品浓缩和分离

• 净化工艺用水

实例1:澄清净化糖液(去除MUD)

通过酶制剂或酸的水解作用。淀粉被分解成更小的单元[例如:多聚糖、葡萄糖等]在这些糖液中可能会含有一些有机化合物[例如:蛋白质、脂肪酸],这些有机化合物通常被称为MUD,同时其以0.3%-1%固形物存在。传统的MUD的去除方法为:用涂有硅藻土的真空转鼓进行离心分离。与此类传统的分离方法相比,MF或UF膜技术是一种更经济实用的选择。

GE膜技术澄清净化糖液的优点:

• 与传统的离心技术相比,膜技术可生产出品质更好的淀粉产品,例如其产品中含有更少的浊度、色度及微生物。而且膜系统的维护费用较低。

• 消除了传统离心工艺中存在的滤饼处理难题,并减少设备停机时间。

• 膜系统浓缩液中含有大量的蛋白质和脂肪,可作为动物饲料。

• GE膜元件中的JX系列、MX系列膜元件在此项应用中通过了中试实验。

• GE膜元件中的Duratherm Excel膜元件具有优良的耐高温能力(可长期运行在80℃状态下)。通过在高温状态下运行,可大大降低糖液(主要组分是糖,其地为30%的TS)粘度,以减少糖液对膜元件的污染,同时可抑制微生物的繁殖。

实例2:浸泡水的浓缩

浸泡和清洗水中含有大量的有机物(例如:淀粉、蛋白质、油),使用MF、NF、RO技术对其加以处理后可被回用。

在一个用马铃薯制造淀粉的工厂中,安装了一套微滤(MF)一纳滤(NF)的两级膜法废水处理系统。废水中含有:5%蛋白质、4%多聚糖以及少量的薯皮,经过传统的生化处理时,所遇到的难题之一;降解废水的微生物被废水中大量的硝酸盐杀死。

在进微 滤(MF)前,废水先经过75微米的格栅进行初步过滤。在操作压力为30psi操作温度为57℃,总悬浮物(TS)为6%的条件下,微滤系统的平均渗透能量达到了20gfd。微滤系统的渗透液进入纳滤系统,其中纳滤系统可在总悬浮物(TS)浓度高于12.5%条件下运行。纳滤系统的渗透水被循环回生产工艺中重新使用,而微滤和纳滤系统中的浓缩液则被输送至蒸发器浓缩。

膜技术浓缩的优点:

• 废水达到排放要求

• 一部分水被回用

• 浓缩液经过进一步的蒸发处理,成为有价值的动物饲料。

实例3:发酵产品的浓缩/分离

通过发酵技术,糖粹可被转化成各种各样的高附加值产品(例如:乙醇、有机酸、氨基酸等)。利用膜技术、乙醇、有机酸、氨基酸等物质能够被有效的浓缩与分离。

 

 


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