陶瓷膜处理生黄酒的工艺与污染机理研究

摘要

为了实现陶瓷膜在生黄酒除菌、除杂过程中的应用，以提高黄酒产品的品质，本文针对黄酒这一高黏度体系，对用陶瓷微滤膜处理生黄酒的技术可行性进行了系统考察，从陶瓷膜处理效果、过程参数的影响、膜污染分析控制三个方面展开系统研究工作：
　　 首先，采用国产无机陶瓷膜，对用膜微滤处理生黄酒技术替代传统工艺的可行性进行考察，重点对膜孔径、膜材质对处理效果的影响进行系统研究。结果表明，三种陶瓷膜处理后的生黄酒非生物稳定性和感官要明显优于传统工艺得到的样品。在T=15±3℃，△P=0.1MPa，v=1.10 m·s-1下，采用孔径为0.2μm的ZrO2陶瓷膜澄清生黄酒，稳态通量可达29 L·m-2·h-1，可使渗透液总蛋白质的去除率约达17％，其中高分子蛋白质的去除率达69％左右。处理后的黄酒浊度小于2.50NTU，理化和卫生指标均符GB/T13662-2000的要求，仍具有黄酒的特性。这说明陶瓷微滤膜澄清生黄酒在技术上是可行的。
　　 其次，作为陶瓷膜在工程应用中的一项重要内容，对生黄酒微滤过程中的工艺参数进行了优化。在选择了较为合适的陶瓷膜孔径、膜材质以后，在常温(T=15±3℃)下，对操作条件进行了优化，结果为：跨膜压差△P=0.1MPa，膜面流速v=1.98 m·s-1。对膜进行有效清洗(先在15±3℃下水冲30min；再在40±3℃下以1.5wt％NaOH溶液循环清洗40min；进而在40±3℃下以0.15mol·L-1 HNO3循环清洗40min；最后水冲洗装置至中性)，效果明显，使通量恢复了84％以上。对孔径为0.2μm的ZrO2陶瓷膜过滤后的黄酒进行长期的避光存放稳定性考察，结果发现，经过陶瓷膜澄清的生黄酒浊度非常小，不超过2.0NTU，几乎不出现浑浊。随着存放时间的增加，浊度几乎没有变化，稳定性得到了质的提高。
　　 最后，利用模型分析膜污染机理。研究发现，对于黄酒体系的过滤过程而言，污染机理的主导类型与制膜材料的种类关系不大，而与孔径的大小及分布有很大的关系。0.2μm的Al2O3和ZrO2陶瓷膜的过滤过程都是由“滤饼”机理控制，而“部分孔堵塞”机理主导着0.50μm膜的过滤过程。对于0.2μm ZrO2陶瓷膜，当压力较小时，过滤过程是由“滤饼”机理控制，随着跨膜压差的增大，逐渐变为