《食品保藏技术原理》第8章 膜分离技术.pptxVIP

第八章 膜分离技术 及其在食品保藏中的应用2019.3.102019食品保藏原理 CONTENTS内容8.1概述8.2技术原理工艺与设备在食品中的应用8.38.4应用前景8.5 01概述PartOne 1.概述发展历史——国际1748年，法国科研工作者Abble Nollet通过实验发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内1816年，Schmide首次提出超滤的概念1864年，Traube成功研制出历史上第一片人造膜--亚铁氰化铜膜。1918年，Zsigmondy提出了商业微孔滤膜的制造法，并报道了微孔滤膜在分离和富集微生物、微粒方面的应用。1929年，德国哥廷根的Sartorius工厂开始生产硝酸纤维素膜和醋酸纤维素膜，用于实验室研究。工业应用始于20世纪60年代的海水淡化1960年，加利福尼亚大学洛杉矶分校Loeb和Souridjan研制出了世界上具有历史意义的第一张高脱盐率、高透过水量的高性能膜--非对称醋酸纤维素反渗透膜目前分离科学和技术中最重要手段之一，具有分离、浓缩、纯化、精制等作用，以及高效、环保、节能、易于操作、自动化程度高等优点 1.概述发展历史——国内我国膜分离技术的研究于50~60年代进入开创阶段，1958年开始对离子交换膜进行研究，1965年开始对反渗透进行探索。1967年开始的全国海水淡化研究，极大促进了膜分离技术在我国的发展。70年代，我国膜分离技术进入开发阶段，在此期间，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继被研发出来。80年代后，我国膜分离技术正式进入应用阶段 1.概述膜分离以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧施加一定的推动力，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到纯化、浓缩等目的的分离过程。微滤（Microfiltration，MF）、超滤（Ultrafiltration，UF）、纳滤（Nanofiltration，NF）、反渗透（Reverse Osmosis，RO）、电渗析（E1ectro Dialysis，ED）、连续电脱盐（E1ectro Deionization，EDI）、渗透汽化（Pervaporation，PV）、膜萃取（Membrane Extraction，ME）、膜蒸馏（Membrane Distillation，MD）、离子交换（Ion Exchange，IE）、液体膜分离技术（Liquid Membrane，LM）和气体分离（Gas Separating，GS） 1.概述液体膜分离特性 1.概述膜的分离特性主要取决于膜产品的截留分子量（MolecuIarWeight Cut-Offs，MWCO）和膜孔径。截留分子量是指溶质的稀溶液体系下表现截留率为90%所对应的电中性有机物的相对分子质量。不同膜的分离范围 02技术原理PartTwo 010203技术原理微滤和超滤反渗透和纳滤离子交换膜渗透汽化膜04膜蒸馏05 01微滤和超滤微滤截留0.08~10μm大小的物质，可有效截留悬浮物、细菌、部分病毒及大尺寸的胶体，微滤膜两侧的势差一般小于2×105Pa。超滤截留3~100nm之间的物质，有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，超滤膜两侧的势差一般为1×105~1×106Pa，超滤膜的截留分子量一般介于1~500kDa。 01微滤和超滤微滤与超滤在分离原理上存在着很多共性。分离过程有以下几个阶段：（1）粒径小的物质大量进入膜孔中，其中一部分被吸附于膜孔内，膜孔的有效直径被减小。在膜表面开始形成疏松多孔的滤饼层。（2）当膜孔内吸附趋于饱和时，在膜表面构成疏松多孔滤饼层的粒径大的物质将被带走，逐步被粒径小的物质取代，滤饼层孔隙变小，且逐渐被压实。（3）滤饼层厚度不断增加，膜内部粒径小的物质的比例逐渐增加，粒径更小的物质进入已形成的滤饼层孔中，膜孔的有效直径变小。粒径小的物质已不能到达膜孔，最终在膜表面形成凝胶滤饼层，膜通量趋于稳定。 01微滤和超滤纯水膜通量随着操作压差、膜孔径和膜孔隙率的增大而增大；随着液体黏度的增大、体系温度的降低和膜层厚度的增大，膜通量减小实际上，微滤开始的瞬间，膜通量仅由膜的结构参数、体系的浓度和跨膜压差决定。膜通量与传质推动力成正比，与溶液黏度、膜阻力成反比。膜污染程度增大，膜阻力增大，导致膜通量减小膜通量与膜结构参数之间的关系 01微滤和超滤为研究在一定料液浓度条件下，膜对溶质的分离特性，一般采用全循环（Totol RecycIe Mode）或称全回流的操作模式。膜分离过程的主要模型——全循环纳滤膜全循环操作模式 01微滤和超滤渗滤（Diafiltration，DF）是膜分离提取、纯化的基本操作模式。1968年由Blatt等提出的概念。作为一种基本的工艺操作，最早被用于超滤分离体系，以及对其在膜性