纳滤膜在乳清脱盐中的应用研究

论文摘要

乳清是干酪生产的副产物,它具有很高的生物学价值与良好的功能特性,但乳清中的矿物盐,尤其是NaCl很大程度地影响了乳清的质量。近年来,国外对乳清开发利用日益重视,而我国在这方面则刚刚起步。因此如何开发利用乳清资源已成为现代研究的新课题。纳滤（NF）是介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术,其截留分子量在200-1000范围内。纳滤能在有效地截留有机物的同时脱除盐分,大多数纳滤膜是复合膜,其表皮层由聚电解质构成,因此膜的分离性能与原料液的pH值之间有较强的依赖关系。本文采用TFC-SR2型卷式纳滤膜,通过调节乳清的pH值来研究不同pH状态下的乳清的脱盐效果,以及结合Diafiltration的循环方法进一步提高脱盐率,同时研究了温度对膜的通量以及对乳清液脱盐效果的影响。在一定的温度与压力下,分别调整乳清液的pH值在乳清蛋白（WP）的等电点附近,对料液进行浓缩脱盐,研究了pH值的变化对乳清脱盐效果的影响。在此基础上,为了进一步提高乳清的盐分脱除率,采用了Diafiltration的循环方法。最后使用样品平板膜,在一定的压力与pH值下,研究了温度对膜通量及对乳清液脱盐效果的影响。实验结果表明,当调整乳清液pH值为WP的等电点4.60时,浓缩液的干物灰分含量最少,灰分脱除率达到了54%；同时,在乳清液的pH值为β-乳球蛋白等电点5.18时,也得到了较好的脱盐效果。当在乳清液pH值为4.60时,对料液进行了Diafiltration循环后,乳清的灰分脱除率达到了74%。随着操作温度的升高,膜通量逐渐地增大,但是温度的升高对乳清脱盐效果的影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 膜技术概述
• 1.1.1 膜的定义
• 1.1.2 分离原理
• 1.1.3 膜技术的特点
• 1.1.4 膜分离过程的分类
• 1.1.5 膜组件
• 1.1.6 膜污染
• 1.2 乳清
• 1.2.1 乳清的成分
• 1.2.2 乳清蛋白
• 1.2.3 乳糖
• 1.2.4 维生素与矿物质
• 1.3 纳滤膜分离技术
• 1.3.1 纳滤膜的分离机理
• 1.3.2 纳滤膜的性质与特点
• 1.3.3 影响纳滤膜分离性能的因素
• 1.3.4 纳滤膜的应用
• 1.4 纳滤膜在乳清脱盐中应用的研究进展
• 1.5 本实验研究的主要内容和目的及创新点
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料和设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器及设备
• 2.2 分析测试方法
• 2.2.1 电导率和pH值的测定
• 2.2.2 灰分的测定
• 2.2.3 乳糖的测定
• 2.2.4 蛋白质的测定
• 2.2.5 钾、钠、钙、镁离子的测定
• 2.2.6 SEM形貌观察
• 2.2.7 全反射红外光谱（ATR-FTIR）表征
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 不同pH值乳清液中乳清蛋白结合盐分的测定
• 2.3.2 纯水通量
• 2.3.3 乳清液全循环过程
• 2.3.4 浓缩脱盐过程
• 2.3.5 Diafiltration循环过程
• 2.3.6 TFC-SR2样品平板膜测试
• 2.3.7 膜的清洗
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 样品膜SEM形貌观察
• 3.2 样品膜红外光谱图
• 3.3 不同PH值下的乳清液中乳清蛋白结合盐分的测定
• 3.4 纯水通量
• 3.5 乳清液的全循环过程
• 3.6 浓缩过程
• 3.6.1 调节进料液pH值为4.34
• 3.6.2 调节进料液pH值为4.60
• 3.6.3 调节进料液pH值为4.76
• 3.6.4 调节进料液pH值为5.03
• 3.6.5 调节进料液pH值为5.18
• 3.6.6 调节进料液pH值为5.31
• 3.6.7 不同pH值下脱盐效果的比较
• 3.7 Diafiltration循环过程
• 3.8 TFC-SR2样品平板膜温度对通量及灰分去除率的影响
• 3.8.1 样品平板膜的纯水通量测试
• 3.8.2 操作温度为15℃
• 3.8.3 操作温度为30℃
• 3.8.4 操作温度为40℃
• 3.8.5 操作温度为50℃
• 3.8.6 操作温度为60℃
• 3.8.7 操作温度对产水通量的影响
• 3.8.8 操作温度对灰分脱除率的影响
• 3.9 产水乳糖的测定
• 3.10 蛋白质的测定
• 3.10.1 标准曲线的绘制
• 3.10.2 蛋白质的测定
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书