陶瓷膜超滤澄清果汁的性能研究

论文摘要

膜分离是近二十年来发展很快的一种新技术。由于它工作时无需加热,不会引起被加工物质的相变,不仅节约能源,还能完好地保持物料原有的特性。因此,它被广泛应用于食品加工领域,特别在果汁澄清方面有它独特的优势,有很好的应用前景。本研究针对果汁澄清的具体要求,探讨无机陶瓷膜超滤澄清桃汁和橙汁的可行性。实验结果表明：（1）通过对三种孔径膜制得的清汁的主要营养成分及理化指标进行分析比较,确定无机陶瓷膜超滤澄清桃汁和橙汁的适宜膜是截留分子量为150KD的膜。用150KD膜处理可以有效截留影响果汁清汁稳定性的悬浮物及大分子物质,同时能较好保留果汁中的营养物质和香气。获得的桃汁清汁的透光率达98.2%,清汁得率达80.1%,澄清稳定性良好。150KD膜对橙汁的超滤分离效果明显。膜对总糖、总酸、Vc通过率分别达98.3%,91.3%和98.6%,而果胶和类胡萝卜素的截留率分别达到98.9%和99%。该陶瓷膜是理想的桃汁、橙汁超滤用膜。（2）陶瓷膜澄清桃汁和橙汁的过程中,操作压力,温度和流速是影响膜分离效率的重要参数,操作压力越大,在一定范围内膜通量越大,膜通量与温度和膜面流速基本成正比。由实验得出该陶瓷膜设备用于澄清桃汁的最佳操作参数为△P=0.2MPa,T=35℃,u=5m/s,此时膜通量为152.4L/h·m2：澄清橙汁的最佳工作条件为△P=0.3MPa,T=35℃,u=5m/s,此时膜通量为154.36L/h-m2。（3）陶瓷膜澄清工艺制得的桃澄清汁的透光率达98.2%,浊度为6.7NTU,风味纯正清香,无煮熟味,贮藏稳定性好。而酶法澄清汁的透光率仅为87.8%,浊度达21NTU风味较差,带有煮熟味及酶制剂的异味。（4）陶瓷膜澄清两种果汁的对比。除了选择适宜果汁的预处理方式和最佳操作参数的确定,水果的自身性质和营养成分的组成也是影响陶瓷膜过滤澄清果汁的一个重要因素,只有在澄清过程中,综合考虑上述的澄清条件,才能使陶瓷膜过滤装置更好的应用于果汁澄清。本文以桃汁和橙汁的陶瓷膜加工技术为背景,结合两种果汁本身的特性,对该陶瓷膜设备澄清桃汁和橙汁的关键步骤和膜污染问题展开系统研究,为该应用技术的工业化提供研究依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 桃汁市场概述
• 2.2 橙汁市场概述
• 2.3 果汁澄清的方法及研究进展
• 2.3.1 物理澄清法
• 2.3.2 化学澄清法
• 2.3.3 其他澄清法
• 2.4 膜技术发展状况及应用现状
• 2.4.1 无机膜发展概况
• 2.4.2 陶瓷膜在液相分离领域的应用现状
• 2.4.3 国内外陶瓷膜在果汁澄清生产中的应用
• 2.5 陶瓷膜简介
• 2.5.1 陶瓷膜的结构
• 2.5.2 陶瓷膜技术的分类
• 2.5.3 陶瓷膜的优缺点
• 2.6 本文研究的目的及内容
• 2.6.1 目的和意义
• 2.6.2 本文研究的内容
• 3 陶瓷膜超滤澄清的理论研究
• 3.1 陶瓷膜过滤机理
• 3.2 衡量无机膜分离效果的主要技术指标
• 3.3 影响超滤膜通量降低的因素
• 3.3.1 浓差极化对过滤性能的影响分析
• 3.3.2 膜的污染对过滤性能的影响分析
• 3.4 控制膜通量降低和膜污染的方法
• 3.5 膜的清洗
• 3.5.1 膜清洗的定义
• 3.5.2 影响膜清洗的因素
• 3.5.3 膜的清洗方法
• 3.5.4 化学清洗的过程
• 3.5.5 化学清洗剂的种类
• 3.5.6 清洗效果
• 3.6 陶瓷膜应用中存在的问题
• 4 陶瓷膜超滤澄清系统及工艺流程
• 4.1 陶瓷膜分离系统方案的选择
• 4.1.1 开放系统
• 4.1.2 封闭系统
• 4.1.3 半开半闭系统
• 4.2 超滤膜和组件的确定
• 4.3 提高超滤膜工作性能和减少凝胶极化的措施
• 4.3.1 简述
• 4.3.2 果汁的前处理工艺
• 4.3.3 系统工作参数的确定
• 4.3.4 膜的操作时间和清洗方法
• 5 陶瓷膜澄清桃汁、橙汁的实验研究
• 5.1 材料与方法
• 5.2 实验数据的记录
• 5.3 实验参数的计算
• 5.4 澄清工艺流程
• 5.5 本实验中陶瓷膜澄清设备操作步骤
• 5.6 实验步骤
• 5.6.1 陶瓷膜超滤澄清过程中膜通量的变化
• 5.6.2 陶瓷膜超滤适宜膜孔径的选择
• 5.6.3 陶瓷膜超滤过程中操作压力的选择
• 5.6.4 陶瓷膜超滤过程中物料温度的选择
• 5.6.5 陶瓷膜超滤过程中膜面流速的选择
• 5.6.6 陶瓷膜超滤过程中果汁浓度的对膜通量的影响
• 5.6.7 陶瓷膜澄清两种果汁的对比
• 5.6.8 陶瓷膜澄清与传统酶解澄清的效果对比
• 5.6.9 陶瓷膜的清洗方法研究
• 5.7 数据分析
• 5.7.1 膜的选择
• 5.7.2 陶瓷膜超滤操作参数的确定
• 5.7.3 陶瓷膜澄清两种果汁的对比
• 5.7.4 陶瓷膜超滤与酶解澄清的效果对比
• 5.7.5 陶瓷膜的清洗
• 6 结论
• 7 展望
• 8 参考文献
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 10 致谢
• 附录