膜分離應用

膜技術在生物工程行業

大豆蛋白生產中的膜法工藝介紹：

1、在采用酸溶堿沉離心法提取大豆蛋白

由于有對酸溶液加堿中和沉淀的方法，成品中將帶進大量的鹽份，同時在生產中需要添加大量的水進行洗滌，工藝線路長。可以采用超濾膜對酸溶后的蛋白溶液直接進行濃縮和脫出小分子雜質，其濃縮液再進行中和、干燥等工序。采用膜法可以減少原工藝生產路線中的大量洗滌廢水，減少產品中的灰份，提高蛋白的含量。

2、乳清廢水中有效組分的綜合利用

在傳統的生產工藝中會產生大量的的乳清廢水，擬建議采用如下的膜工藝回收廢水中的低聚糖和蛋白。料液首先經過超濾系統截留廢水中蛋白，蛋白濃縮液直接濃縮、噴霧干燥得到汝清蛋白粉。超濾系統的透析液作為NF的進料，在NF系統中即可對低聚糖溶液進行濃縮，又可脫色。最終的濃縮液經過后續的脫色、濃縮、噴霧干燥等得到低聚糖。NF系統的濃縮基本沒有顏色，而且有機物含量低，此時可以通過RO系統制備純水，其可以通過簡單的處理后排放，也可以減少環保方面的投入，RO系統的產水可以回用到該工藝線上的超濾和納濾的洗滌。對乳清廢水通過膜法新工藝后，不僅可以做到回收廢水中的乳清蛋白和低聚糖，也可以做到大豆生產的廢水。

膜分離技術的優點：

1、分別回收乳清廢水中的乳清蛋白和低聚糖；

2、低聚糖干粉中糖含量可以達到約70%，糖回收率約52%；

3、蛋白粉中的純度含量約75%，蛋白回收率約78%；

4、反滲透產水可以回用到前面工序中，減少實際水耗；

5、對乳清廢水進行分級處理，基本可以實現清潔生產；

6、對于1000m3/天的乳清廢水，每天可以回收6噸低聚糖和2.6噸乳清蛋白，經濟效益明顯。

膜技術在制酒行業

一、啤酒生產中的應用

1.啤酒的無菌過濾除雜，取代傳統過濾和滅菌工藝，提高啤酒品質；

2.無醇或低醇啤酒的制備，在保持原風味物質的同時彈性調節酒精度；

3.酵母泥回收，提高產量，降低環保壓力；

4.高濃稀釋啤酒用水的制備，減少設備占地面積，提高設備脫氧效率。

二、葡萄酒生產中的應用

1.超濾去除單寧，提高澄清度，延長貨架期；

2.超濾分離有機酸，調節有機酸含量；

3.酒石的去除，提高葡萄酒的穩定性；

4.低醇葡萄酒的制備。

三、白酒生產中的應用

采用超濾除濁，提高白酒澄清度，降低雜醇油等有害物質，脫除了產生邪雜味的渾濁物和硫蛋白；加速醛類、硫化物、游離氨的揮發；醛類、異丁醇、正戊醇、異戊醇等降低；除去白酒的辛辣和苦澀味，減少刺激性香味，突出主體酯類香，達到去雜增香效果。在微量有機酸存在下，乙醇和水分子通過亞微米級超濾細孔接觸，有利于酒體中氫鍵締合，形成較穩定的乙醇－水環狀三聚合體結構，由于締合作用，超濾后減少了酒中刺激味蕾、自由度大的乙醇分子，改變了白酒的燥辣口感，從而起到一定的物理陳化作用。

膜技術在乳品行業

1、牛乳的成分和性質

牛乳的化學成分很復雜，經證實至少有100多種化學成分，但主要由水、脂肪、蛋白質、乳糖、維生素、酶類、無機鹽等物質組成。牛乳中的乳糖和部分可溶性鹽類形成真溶液，其微粒直徑小于1nm；蛋白質和不溶性的無機鹽類形成膠體懸浮液，其微粒直徑為1～100nm；脂肪球的直徑為0.1～100um，絕大部分為2～5um，牛乳是由上述三種體系組成的均勻、穩定的膠體性液體。

2、乳品生產中的常見工藝

1）、液態鮮乳生產工藝

無論包裝形式如何，液態鮮乳的生產都可以分為巴氏消毒乳和超高溫滅菌乳。這兩種乳的生產流程非常接近。液態鮮乳的生產過程如下：原料乳的檢驗——凈乳——冷卻——標準化——預熱——均質——殺菌或滅菌——冷卻——灌裝或無菌灌裝——封口——裝箱——冷藏——檢驗——出廠。

注：黑色斜體表示可以采用膜技術改進，下同。

2）、乳粉生產工藝

乳粉是以乳或乳產品為原料，經濃縮、干燥工藝制成的固態乳產品，其中可以根據需要添加糖和其他營養素。

全脂乳粉的生產工藝流程為：原料驗收——凈化——冷卻——貯存——標準化——預熱殺菌——真空濃縮——過濾——噴霧干燥——冷卻——過篩——包裝——檢驗——出廠。

由于乳粉在常溫下的保藏期長，脂肪酶、蛋白酶、過氧化物酶的殘留會對產品的風味、色澤造成嚴重影響，必須加以純化。因此，對原料乳必須進行殺菌.

乳品工業中，可簡化生產工藝，降低能耗，減少廢水污染，提高乳品綜合利用率。目前膜技術在乳品工業中的應用主要有：乳品滅菌及濃縮、乳品的標準化、乳蛋白濃縮、乳清的回收與加工利用、廢水處理等。

①乳品滅菌

膜分離技術具有冷殺菌優勢，通過微孔對細菌及孢子的截留，可實現乳品滅菌。微濾技術可以代替巴氏殺菌和化學防腐劑，有效地截留乳品中的細菌、酵母菌和霉菌，而使乳品中的有效成分透過。微濾技術能耗低，又避免了高溫加熱 ，鮮奶幾乎保持原有風味。采用錯流過濾技術（膜孔徑為1～1.5μｍ）去除低脂、中脂牛奶中的細菌，其除菌率>99.6%。微濾奶衛生指標已達標。從表2～表4結果看出，微濾膜對細菌截留效果明顯，對大分子的蛋白質不起作用。由于鮮奶中脂肪球較大 ，過濾前脫除鮮奶中大部分脂肪，經高溫滅菌后再與脫脂奶（微濾、巴氏殺菌）混合。微濾奶風味與處理前基本一致，保持鮮奶原有的香味。

②牛乳濃縮

利用膜技術對食品組分進行濃縮與提純，能夠保留食品原有的風味物質，目前已廣泛應用于脫脂乳的濃縮上。利用納濾膜濃縮的牛乳可以制成高級冰淇淋，在一般的濃縮乳中，由于存于其中的鹽類也被濃縮，所制成的冰淇淋口感不佳。而經納濾膜濃縮的牛乳中鹽類減少，使制成的冰淇淋口感嫩滑，同時因為沒有被加熱，制品的奶味格外濃郁。在奶酪生產中超濾濃縮已得到廣泛應用，采用不同的濃縮比對生產奶酪的原料乳進行濃縮，提高了原料乳的濃度，可節省發酵劑和凝乳酶的用量，減少后續工序中產生的乳清，從而減少了酪蛋白和乳清的損失，提高了奶酪的產率。

③、乳蛋白濃縮

超濾可截留原料乳中幾乎全部的蛋白質，而允許乳糖和灰分通過。所以超濾在乳品工廠的另一重要應用是乳蛋白的濃縮。通過全過濾（diafiltration）即不斷地在截留液中加水重復過濾，可地去除乳糖和灰分，從而制取高蛋白含量的濃縮乳蛋白（蛋白含量>85%）。此項技術還應用于生產高蛋白含量的脫脂奶粉和脫鹽、脫乳糖的乳清粉，并將其用于生產冰淇淋和酸奶及軟奶酪和其他發酵乳制品。還可將超濾和電滲析結合起來生產乳清蛋白濃縮物（其固形物含量為 96%、乳糖 50%、含氮物 35%、灰分8%）。乳品工廠中恰當地使用膜分離技術，可以降低能耗，減少廢水污染及綜合利用副產品等，從而給生產者帶來極大的利益。相信隨著膜分離技術的迅速發展，其在乳品工業中的應用將會更為廣泛深入，一些膜工藝的新的潛在用途會有更遠的應用前景,包括改變乳品工業單元操作，它會成為一項生產新產品的重要手段。

膜技術在中藥提取及純化行業

純化除雜、分離出有效成分（包括注射液、口服液提高澄明度）

從中藥提取有效成分的主要方法有溶劑提取法（如浸漬法、煎煮法、回流提取法、連續回流提取法等）和水蒸汽蒸餾法。由于提取液中除了小分子有效成分（如甙類、黃酮類、生物堿、有機酸、揮發油）之外，還存在大量雜質（鞣質、蛋白、淀粉、樹脂等），這些物質無藥效，需要去除。傳統的分離與純化方法有兩相溶劑萃取法、結晶法、沉淀法、透析法、分餾法、鹽析法和色譜法等。由于提取物成分太復雜，至使采用傳統工藝需要將藥液反復轉溶濃縮，生產周期長，增加了染菌的機會，有效成分受熱破壞、收率低，而且經常雜質含量超標、有效成分含量偏低，若成品是口服液或注射液，則還會影響到成品的澄明度和穩定性。

利用膜按分子級別分級的分離特性，選用合適的超濾膜處理提取液，讓小分子的有效成分通過，而將大分子雜質和熱原、細菌等除去，可以提高有效成分含量、減少雜質，簡化工藝流程、提高收率。

如果有效成分是較大的分子，而需要去的是無機鹽等小分子雜質，則可以選用合適的納濾膜或超濾膜將有效成分截留下來，而讓小分子雜質透過分離。

在中藥生產上有水浸提和醇提兩種方式：

1、對于水提醇沉的工藝，可以利用合適的膜分離組合技術替代原工藝中沉淀和預濃縮過程：水浸提工藝中，利用超濾澄清、除熱源，納濾濃縮代替預濃縮，節省能耗

2、對于醇提工藝，利用膜分離技術后基本路線如下：醇提工藝中，超濾可以替代醇沉除雜，縮短生產時間

納濾濃縮藥液

用納濾技術進行中藥提取液的濃縮，其性能可靠，對提高中藥提取液的澄明度和穩定性的作用顯著，并可有效地節約溶劑和工時。濃縮過程在常溫進行，可以保證熱敏性物質不會損失，不出現受熱沉淀；過程中無相變，能耗遠低于真空濃縮、凍干等方法。納濾濃縮可以脫除部分小分子雜質，比如無機鹽等。但是膜濃縮有其局限之處，只能對液體進行預濃縮，限于滲透壓或經濟性等原因，無法濃縮到高粘度液態。所以，可以考慮膜濃縮與傳統工藝（蒸發、凍干）的集成使用。集成使用往往可以取得非常好的效果。

超濾澄清技術應用

中藥的有效成分絕大多數是分子量在1000以下的小分子, 而造成中藥注射液澄清度不良的雜質（淀粉、蛋白質、鞣質等）和熱原均屬大分子。根據不同品種選擇合適的超濾膜, 可以有效地將兩者分離, 達到保留有效成分, 去除雜質和熱原的目的。以下是應用于與原工藝的質量對比。

a)紫外光吸收值: 超濾制品的紫外吸收值普遍比原工藝制品高，按中國藥典規定, pH值應為5-7。

b)雜質檢查:蛋白質、淀粉、鞣質均合格。

c)層析: 紙層析條件與雜質檢查的鞣質項相同, 結果超濾制品比原工藝制品高一個斑點（Rf值0.24）, 薄層層析表明超濾制品顯示斑點較多。

制備制藥用水

在醫藥中根據使用目的用水大致可分為四種: 普通水(一般指自來水和井水)、精制水(脫鹽水)、滅菌精制水(無菌脫鹽水)和注射用水。

普通水含氯，用于藥劑制作會使制劑產生異味、沉淀和混濁; 將普通水經過蒸餾、離子交換等處理，使水脫鹽軟化，得到精制水，可用于制劑和試液的配制，但不能作注射用水; 將精制水進行滅菌，得到的是無菌精制水，它可以用于等的配制。無菌精制水雖然無菌，但它含有熱源，所以不能作注射用水。注射用水除了必需滿足精制水的標準外，無菌實驗和發熱物質試驗還必須合格。

膜分離技術與常規水處理工藝相對應的關系如下:

反滲透(RO)處理范圍對應于離子交換、吸附法和蒸餾法。

超濾法(UF)處理范圍對應于凝聚法、紫外線殺菌法。

微濾法(MF)處理范圍對應于固—液分離法。

反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細菌、膠體粒子、發熱物質等，所以得到的是無菌的高純度水。而微濾法、超濾法在醫療用水中主要作為反滲透法的預處理和終端處理。

采用膜分離法結合常規處理工藝，可以緩沖因原水、樹脂交換能力變化等因素而引起的產品水質量的變化，并使常規處理工藝得以改善。

膜技術在污水處理行業應用

紡織印染是城鎮工業用水大戶，也是污染大戶。在染色過程排放的工業廢水中，殘留染料含量高（10-20%）、含鹽量高（通常在40-80kg/m3）、COD值高（從醋酸、去垢劑和絡合劑等添加劑推導而得）、懸浮固體含量高（包括細棉纖維）、排放水溫高（一般在85℃-95℃）、pH值高(染色槽的pH值一般在10以上)。

印染廢水性質

現在印染工廠主要加工棉及化纖混紡產品，廢水變化頻繁，下面就按主要加工工程分別敘述各工程排放廢水的情況。

1） 漿（織布）廢水：在退漿廢水中，含有各種漿料、漿料分解物、纖維屑、酸、堿和鹽類等污染物，廢水的污濁度很大，但廢水量較少。用淀粉作漿料時，廢水中BOD和COD值都很高，而應用（PVA）、羧甲基纖維素（CMC）等漿料時，COD值很高，但BOD值較小。

2） 精練廢水：在各類纖維中，均含有油脂、蠟質、果膠和含氮化合物等雜質，在紡紗和織造時，有時為了加工上的要求，還需要加上某些油劑。精練的目的是除去這類雜質，有利于以后漂白和染整加工的順利進行。棉纖維一般采用燒堿和表面活性劑，高溫煮練，因此廢水的堿性很強，顏色很深，呈褐色，BOD和COD也很高。一般說，化學纖維上僅含有少量的紡織油劑和機械油等雜質，它們容易被堿劑和合成洗滌劑去除，因此這類廢水的污染程度比較輕。精練廢水的特點是廢水量大，污染程度高，主要污染物為纖維中雜質和清洗劑等。

3） 漂白廢水：漂白棉、麻和化學纖維等在一般情況下用次氯酸納、雙氧水或亞氯酸納等氧化劑。如果漂白浴中不含有極性助劑，則漂白廢水中BOD是很低的，但不同的漂白劑有不同的污染特性。用雙氧水作漂白劑時，由于雙氧水在漂白廢水中幾乎已被分解，所以廢水污染很輕，還可以提高廢水中的溶解氧濃度。含氯漂白劑雖在漂白時能大部分分解，但廢水中還殘留著含氯漂白劑，因此還需進行脫氯處理。漂白廢水的特點是廢水量大，污染輕。

4） 絲光廢水：在絲光工程中產生的廢淡堿液，雖可以進行回收，但仍有相當部分的廢堿液作為廢水而排放，這類廢水堿性很強，PH高達12~13，還含有很多纖維屑等懸浮物。如果織物是在練漂后絲光，則廢水的污染程度較低，若為原胚絲光，則纖維中大部分雜質會溶于堿液而流入廢水，這樣絲光廢水的BOD、COD和懸浮物的含量均很高。

5） 染色廢水：不同纖維原料需用不同的染料、助劑和染色方法，再加上染料上染性能、染液濃度、染色設備和規模的不同，染色廢水變化十分頻繁，污濁讀差異很大。印染工廠大部分廢水是在染色工程中產生的，其中含有染料、染色助劑甚至有毒物質，廢水的色澤很深。染料中除少量染料外，染料本身的BOD比較小，因此染色廢水中主要BOD的來源是有機酸和表面活性劑等污染物，即使在BOD值高的染色廢水中，BOD值也僅為數百mg/l左右，但染色廢水的COD值比BOD值高，此外染色廢水中的懸浮物量較少。

6） 印花廢水：在織物印花過程中，主要的廢水來源為配色調漿、印花滾筒、印花篩網的沖洗廢水，由于印花色漿中漿料量比染料量多數倍甚至數十倍，因此印花廢水中除了染料和助劑等污染物外，還含有大量的漿料，成為有粘性的廢水，其中BOD和COD都很高。雖然其中懸浮物量比其它工程為少，但大部分污染物呈溶解狀或細分散狀，組成十分復雜，變化也很頻繁。

7） 整理廢水：在整理工程的廢水中，除了纖維屑之外，還有各種樹脂、甲醛、油劑和漿料等，但其廢水量較少。

世界上許多發達國家都應用膜技術處理紡織品印染過程，取得三大突破

1） 水回用，降低軟水消耗量、降低廢水排放量，不僅節約50%以上的水費，而且大大減少污水后處理費用；

2） 暖水回收，應用納濾膜回收高溫水，用于纖維素吸附水解染料的沖洗，既節約能源，又縮短染色周期，大大地提高生產效率；

3） 染料回收，應用膜技術純化、濃縮、回收苛性鈉和靛青染料，有效地降低成本、減少污染，實現清潔生產和達標排放。

農藥廢水：

農藥品種繁多，農藥廢水水質復雜．其主要特點是(1)污染物濃度較高，化學需氧量(COD)可達每升數萬mg;(2)毒性大，廢水中除含有農藥和中間體外，還含有酚、砷、汞等有毒物質以及許多生物難以降解的物質；(3)有惡臭，對人的呼吸道和粘膜有刺激性；(4)水質、水量不穩定。因此，農藥廢水對環境的污染非常嚴重。農藥廢水處理的目的是降低農藥生產廢水中污染物濃度，提高回收利用率，力求達到無害化。

農藥廢水處理工藝

農藥廢水通常具有物化法和生化法兩種處理方法，其中物化法包括吸附、萃取、水解、氧化、膜分離等，對農藥廢水進行有成效的治理，結合廢水的具體情況，選擇物化法和生化法相結合，利用膜的濃縮作用，采取回收和治理并用的策略，才能真正達到處理的目的。

對不同農藥品種的廢水進行分開單獨處理，可將膜系統放于生化系統前或放于生化系統后，其中膜取得作用是不一樣的， 膜可以作為出水把關作用和濃縮、去除污染物的作用。膜既可與生化系統很好地配合又可單獨進行處理廢水，并能提高出水品質，將廢水回用，達到廢水的資源化利用，不僅有經濟效益還有極大的社會效益并能提升企業的對外形象。

膜在農藥廢水治理中的特點：

1） 水回用，降低軟水消耗量、降低廢水排放量，不僅節約50%以上的水費，而且大大減少污水后處理費用。

2） 暖水回收，應用納濾膜回收高溫水，節約能源消耗。

3） 工業廢料回收，應用膜技術純化、濃縮、回收廢水中的有用物質，有效地降低成本、減少污染，實現清潔生產和。

4） 提升尾水的水質，以適應越來越嚴格的環保要求。

5） 特別適合生化能力差的工業廢水，確實為企業解決環保難題。

6） 膜系統與企業原有的生化處理系統能很好結合，還能提高原有生化系統的流量負荷，既能中水回用，又能提高廢水的處理量，不用再擔心生化系統的處理量即能進行擴產。

7） 膜系統占地小，僅為生化法的1/10，可在無空地的情況下放置于原生化池之上；系統全封閉運行，無異味產生，可實現全自動化連續運轉；同時膜系統還是節能產品。所以，應用現代高科技膜分離技術，不僅可以解決困撓城市工業發展的兩大難題，而且可以為企業增加可觀的經濟效益。開發創新與推廣應用膜法工業中水回用技術具有廣闊的市場前景。此項技術若在北方嚴重缺水的城市推廣應用，其社會意義及經濟效益更是不可估量。

8）膜能截留廢水中的染料有機物等構成COD的物質和細菌、病毒、重金屬離子等污染物，而僅僅讓水和一價離子透過膜，膜出水就成為無菌的軟化水，可達到排放標準，并可進行回用。

現代廢水處理方法主要分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類：

物理處理法：通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態的污染物(包括油膜和油珠)的廢水處理法。通常采用沉淀、過濾、離心分離、氣浮、蒸發結晶、反滲透等方法。將廢水中懸浮物、膠體物和油類等污染物分離出來，從而使廢水得到初步凈化。

化學處理法：通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物或將其轉化為無害物質的廢水處理法。通常采用方法有：中和、混凝、氧化還原、萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲透等方法。

生物處理法：通過微生物的代謝作用，使廢水溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機物、有毒物等污.

電泳漆回收

電泳涂漆作為金屬制品如車身、汽車配件、器械或辦工家俱等涂底漆的現代化工藝技術而在已被廣泛采用。電涂工藝包括水基中荷電漆的粒子彌散、電泳沉積于導電（金屬）基底上，因為其極其均勻的、堅固的和無瑕疵的鍍層，即使擊其尖銳的邊緣和凹進區域也無妨，所以該工藝倍受青睞。沉積之后，從浸涂漆槽帶來的過量廢漆必須沖洗掉，這種稀的漆不能直接回到槽中，因為內含過量的水。

含水的混合聚漆可以通過超濾裝置(Ultrafiltration)來回收被沖稀的漆和水。如上圖所示，將電涂槽中的漆（綠色部分）通過泵的加壓進入超濾膜過濾系統（CELGARD UF），荷電漆的粒子會被超濾膜所截留并返回到漆槽中，而水（蘭色部分）則透過膜進入儲水槽供漂洗、淋洗已上漆的工件，使之形成一個閉合循環圈。因此，超濾裝置通過減少去離子水的使用量（用于沖洗目的）而顯著影響著電泳漆沉積系統的運行費用，因而也就降低用漆費用。此外，通過運行條件的優化，該工藝可不產生廢水，在一個的閉合循環中運行。隨著廢水處理成本的日益提高，這種電涂/超濾工藝對所有金屬表面處理應用變得越來越有吸引力。

工業廢水是指工業生產過程中產生的廢水、污水和廢液，它是一個成份復雜的體系。其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物以及生產過程中產生的污染物。

其分類方法如下：

1)按工業廢水中所含主要污染物的化學性質分類為含無機污染物為主的無機廢水和含有機污染物為主的有機廢水。例如，電鍍廢水和礦物加工過程的廢水是無機廢水．食品或石油加工過程的廢水是有機廢水。

2)按工業企業的產品和加工對象可分為造紙廢水、紡織廢水、制革廢水、農藥廢水、冶金廢水、煉油廢水等。

3)按廢水中所含污染物的主要成分可分為：酸性廢水、堿性廢水、含酚廢水、含鉻廢水、含有機磷廢水和放射性廢水等。

前兩種分類不涉及廢水中所含污染物的主要成分，也不能表明廢水危害性。第三種分類法．明確表明廢水中主要污染物及其危害性。實際上，一種工業可以排出幾種不同性質的廢水，而一種廢水又會有不同的污染物和不同的污染效應。因此，通常以廢水中含量較多或危害較大的某一種成分或毒物來命名或分類。

廢水處理一般可分為三級：

一級處理又名初級處理，其任務是去除廢水中部分或大部分懸浮物和漂浮物，中和廢水中的酸和堿。處理流程常采用格柵一沉砂池一沉淀池以及廢水物理處理法中各種處理單元。一般經一級處理后，懸浮固體的去除率達70％~80％，BOD去除率只有20％~40％，廢水中的膠體或溶解污染物去除作用不大，故其廢水處理程度不高。

二級處理又稱生物處理，其任務是去除廢水中呈膠體狀態和溶解狀態的有機物。常用方法是活性污泥法和生物濾池法等。經二級處理后，廢水中80％~90％有機物可被去除，出水的BOD和懸浮物都較低，通常能達排放要求。

三級處理又稱深度處理，其任務是進一步去除二級處理未能去除的污染物，其中包括微生物、未被降解的有機物、磷、氮和可溶性無機物。常用方法有化學凝聚、砂濾、活性炭吸附、臭氧氧化、離子交換、電滲析和反滲透等方法。

經三級處理后，通常可達到工業用水、農業用水和飲用水的標準。但廢水三級處理基建費和運行費用都很高，約為相同規模二級處理的2—3倍。

食品飲料行業

膜設備在果汁行業中的應用

超濾能夠有效地去除果蔬汁中的懸浮物和可能引發后渾濁的果膠等大分子可溶性物質，使產品的澄清度、色澤、香味成分得以控制，使人感覺良好。納濾、反滲透則能夠對絕大多數的物質進行截留，僅讓水和無機鹽透過，不但容易得到理想的濃縮倍數，而且濃縮過程沒有升溫而使原有芳香成分得以限度的保持。

1、澄清

2、濃縮

3、脫鹽、脫色

4、離子交換吸附

果汁按照其特征，可分為原汁、濃縮汁、果漿和抽提果汁等4類。

原汁指在果汁加工過程中，不添加任何外來添加劑，未經濃縮的原榨汁，原果汁又可分為澄清果汁和混濁果汁兩種。澄清果汁的穩定性高，但風味等損失較大，所以大部分國家都提倡生產混濁果汁。但蘋果、葡萄等習慣加工成透明果汁。

濃縮果汁是講原汁濃縮到1/2-1/6而制成。膜在果汁中的應用主要在原汁超濾除果膠和果肉、蛋白質和納濾濃縮果汁上。

蘋果汁原生產工藝流程

傳統工藝中存在的問題主要有

1） 采用樹脂和其他吸附方法，脫色后的樹脂色值有一定的波動，這對產品的質量控制帶來很多的困難，另外樹脂脫色必然要用大量的酸和堿進行再生，給后續的三廢處理增加了很大的負荷，而且傳統的生化處理方法很難處理這樣的廢水，采用其他處理工藝處理費用很高。大量酸和堿的應用也增加了處理的成本。

2） 傳統的真空蒸發濃縮在處理糖度較稀的果汁時，不僅處理溫度高，能量消耗大，而且對于果汁有效成分的破壞也很大。

膜法新工藝的優點

新工藝采用膜系統進行蘋果汁脫色、澄清、濃縮及洗果廢水回收利用：

1、果汁色澤值穩定

2、系統可維持生產的連續性

3、大大減少了清洗中酸和堿的使用量，對廢水PH值影響小

4、系統處理溫度底，很好的保護了果汁的營養成分，

5、能耗少，運行成本遠遠小于樹脂吸附。

6、同時廢水處理，利于環保。

膜工藝特點

1） 超濾脫色后的果汁色值穩定，變化在5％內。超濾脫色系統可以維持生產的連續性，清洗和維護時間明顯小于樹脂脫色的清洗維護時間，而且清洗中使用的酸和堿的量遠遠小于樹脂脫色，對于廢水PH值影響可以忽略。在消耗方面只有泵和電氣部分的少量功率消耗，在運行成本也遠遠小于樹脂吸附。

2） 膜法濃縮不存在相態變化，因此無需加熱，因此處理溫度低，能夠很好的保護果汁中的營養成分，這給生產帶來更多的選擇，低糖度果汁可以作為國內市場或區域市場的產品向市場提供。膜法濃縮所產生的透析水同樣可以作為清洗用水，而且水質較蒸發冷凝水更好。由于不需蒸汽，沒有相變，在能量的消耗方面，膜法濃縮也較蒸發濃縮低很多。但是必須指出的是，由于受到膜法分離原理的限制，膜法濃縮只可在一定的糖度范圍內（≤20～25Brix）作為果汁濃縮的方法，因此建議將膜法濃縮作為蒸發濃縮的預濃縮，而不是取代蒸發濃縮。反滲透預濃縮可以作為快速提高生產產量的方法進行推廣，尤其對于投資能力有限的果汁企業應該是一項很具有吸引力的技術。

3） 反滲透系統處理洗果廢水，處理的效果好。適合于處理傳統生化方法難以處理的含酸堿廢水，處理后的水可以達到生產用水標準，既達到了處理廢水的目的，又可以回收部分水。

同傳統的蘋果汁加工工藝相比，膜法新工藝主要的變化有：

1） 采用超濾代替傳統的樹脂或其他吸附方法進行果汁的脫色；

2） 采用反滲透作為真空蒸發的預濃縮；

3） 用反滲透處理洗果廢水。

應用過程（不同品種應用過程）

蘋果、柑橘、西番蓮等果汁的澄清與濃縮

蔬菜汁的澄清與濃縮

植物提取液的澄清、濃縮、脫色

茶的濃縮

果蔬汁脫鹽、脫鈣

天然糖與淀粉糖液的澄清與脫色

香氣及其他冷凝物的回收

濃縮回收廢糖液

廢清洗回收

水的脫THM

洗果廢水回用

膜設備在制糖工業中的應用

制糖企業以亞硫酸法生產為主，生產出來的白砂糖含少量硫，對人體健康有一定的影響，發達國家禁止含硫的白砂糖用于食品飲料生產。因此，發達國家普遍采用膜過濾和離子交換技術應用于蔗糖業生產工藝，產品不含硫，國際市場競爭力強,清汁色值30-50ost，清汁純度83%-86%。用膜設備對糖進行脫色和濃縮，大大降低了成本，提高了品質。

膜設備在乳品加工中的應用

膜設備在乳制品中的應用, 優化了乳制品生產工藝, 提高乳品質量。同時可以減少對乳品本身風味的破壞。應用環節主要包括以下單元：

1液體乳制品的除菌過濾；

2低鹽份乳清的生產；

3乳制品的低溫濃縮；

4乳清/奶酪的濃縮脫糖。

膜設備在天然色素提取中的應用

天然色素傳統提取方法是先用有機溶濟進行粗提，然后用樹脂或其它提取工藝精提，最后進行低溫蒸發濃縮。工藝復雜，過程難控制，有機溶濟用量大，樹脂用量大，耗費酸堿，運行成本高，環保壓力大，色素質量不穩定，色價低。

應用膜分離純化設備后，簡化了工藝，可以用水提，節省有機溶劑，用超濾設備行粗提，去掉蛋白、淀粉等雜質，再經納濾脫鹽及去除小分子雜質，同時濃縮，可實現自動控制，基建投資少，運行成本低，大大降低了提取成本，色素質量穩定，色價高，整個工藝過程中不添加任何添加劑，是真正的綠色環保產品。

膜設備在茶多酚提取及茶飲料濃縮的應用

茶多酚是從茶中提取的多酚類物質，具有清除自由基、降血脂、降血壓、抗癌防癌等生理活性和藥理作用。由于所采用的原材料中茶多酚含量很低，提取液的濃度更低，因此工藝上蒸發濃縮能耗很大，大量的能耗也帶來環境污染。納濾膜在常溫下濃縮茶提取液，在初始濃度較低時脫除50％—90％的水分，可大大降低蒸發的能耗，縮短蒸發的時間，提高產品的品質，大大降低產品的生產成本。

膜設備在茶多酚提取及茶飲料濃縮的應用

回收乳清中的蛋白質

牛奶的超濾

果汁的澄清

食糖的脫色

明膠的脫鹽濃縮

動物血液的回收

食用油的精煉

蛋白質的回收

低聚果糖的提純和濃縮

低度酒的制取

食品廢水的處理

食品及添加劑、植物色素行業

膜分離技術在氨基酸行業的應用

氨基酸是組成蛋白質的基本單位。目前，其生產方法有5種：直接發酵法、添加前體發酵法、酶法、化學合成法、蛋白質水解提取法，通常將直接發酵法和添加前體發酵法統成為發酵法。多數氨基酸都采用發酵法生產。

發酵液是極其復雜的多項體系，含有微生物細胞、代謝產物、未耗用的培養基等，有時雜質氨基酸具有與目標氨基酸非常相似的化學結構和理化性質，這些都決定了氨基酸發酵液的下游加工過程需由一系列的化學工程的單元操作組成。

膜設備在天然色素提取中的應用

天然色素傳統提取方法是先用有機溶濟進行粗提，然后用樹脂或其它提取工藝精提，最后進行低溫蒸發濃縮。工藝復雜，過程難控制，有機溶濟用量大，樹脂用量大，耗費酸堿，運行成本高，環保壓力大，色素質量不穩定，色價低。

應用膜分離純化設備后，簡化了工藝，可以用水提，節省有機溶劑，用超濾設備行粗提，去掉蛋白、淀粉等雜質，再經納濾脫鹽及去除小分子雜質，同時濃縮，可實現自動控制，基建投資少，運行成本低，大大降低了提取成本，色素質量穩定，色價高，整個工藝過程中不添加任何添加劑，是真正的綠色環保產品。

廈門金星源膜科技有限公司為云南紫昊天然色素有限公司開發研制的紫苷署色素提取工藝，在次應用膜技術在天然色素領域，產品質量超過日本，美國等發達國家，受到國外客商的肯定。

近些年來，除了在傳統的果汁、乳制品、氨基酸、天然提取物、色素等方面的應用，膜分離技術又分別在甜味劑（淀粉糖、低聚糖、糖醇等）、酸味劑（乳酸、檸檬酸、蘋果酸等）、防腐劑（乳酸鏈球菌素、納他霉素等）、鮮味劑（味精、核苷酸）、增稠劑、酵母等方面有了越來越廣泛的應用，為提高產品的品質、降低生產成本、清潔生產都帶來了巨大的推動，受到眾多企業的青睞。

膜應用技術主要用于果汁、牛奶、糖泥、發酵液等料液的澄清除雜、蛋白的分離；的耐污染、耐溶媒、耐酸堿的納濾膜和反滲透膜主要用于膜提純和膜濃縮，較傳統納濾和反滲透膜具有通量大、抗污染、使用壽命長等優點。

食品行業的典型應用：

淀粉糖液的除雜

低聚糖膜提純

結晶葡萄糖母液、糖醇母液的回收

乳酸、檸檬酸提純濃縮

乳酸鏈球菌素、納他霉素除雜濃縮

麩酸母液膜除雜

味精中和液、母液除雜

果汁的澄清、脫色

牛奶的微濾、除菌

蔗糖精制

功能酶、蛋白質的分離、濃縮

酒產品的澄清

血液制品的提純濃縮

天然色素的澄清、濃縮

食品廢水的處理

化學染料行業

膜技術在高品質染料生產中的應用

納濾設備同時具備脫鹽與濃縮的功能。脫鹽是生產高品質染料至關重要的步驟。減少染料中的鹽分才能提高染料的著色強度。液體染料幾乎要剔除染料生產中所產生或外加的無機鹽, 以保證其產品的穩定性與溶解度。

染料納濾的作用

1. 脫除小分子無機鹽提高染料強度

2. 取代鹽析壓濾工藝減少廢水排放、縮短工藝過程

3. 節省原輔材料、回收產品

4. 提高染料漿液濃度、降低干燥成本

適用于活性染料、酸性染料、直接染料及增白劑等水溶性染料

陶瓷膜分離設備用于催化劑回收

催化劑的應用非常廣泛，反應后一般需要對產物和催化劑進行分離。由于無機陶瓷膜具有良好的耐熱、耐化學溶劑和較好的機械強度，在石化和化工生產的催化劑回收方面顯現了突出的優勢，已經在多個廠家得到應用。

與傳統的沉降、板框過濾、離心分離所不同的是，陶瓷膜在催化劑與反應產物的固液分離中主要采用錯流過濾方式。需分離料液在循環側不斷循環，膜表面能夠截留住分子篩催化劑，同時讓反應產物透過膜孔滲出。由于流體流動平行于過濾介質表面，使過濾阻力大大降低，從而可在較低的壓力下保持較高的滲透通量，使過濾操作可以在較長時間內連續進行，使濃縮液中催化劑固含量達到一個較高的水平。

傳統催化劑分離方式的缺點：

1、催化劑流失量大，利用率低；

2、產品中催化劑含量易超標，影響品質；

3、催化劑再生不易，使用壽命短：

4、自動化程度低、勞動強度大，多為間歇反應；

陶瓷膜分離設備應用于催化劑回收和再生的優點：

1、可回收超細粉體、納米催化劑；

2、陶瓷膜可耐高溫、耐有機溶劑、耐強酸強堿，可在絕大多數反應中應用；

3、產品中催化劑含量極少，提高產品品質；

4、催化劑損失率低，降低生產成本；

5、催化劑再生效果好，重復使用次數提高，延長催化劑壽命；

6、可實現全密閉自動化連續生產。

海水淡化行業

膜法海水淡化

水的總儲量為13.86億km3，海水就占有96.5%，人類可取用的地表水和淺層地下水僅為0.79%，且隨地域和季節變化分布極不均勻。為了向大海索取淡水，上世紀五十年代初，膜技術便被優先提出來了，至七十年代海水淡化技術在世界上實現了商品化，經過產品換代、工藝革新，目前已成為的海水淡化和高鹽度苦咸水脫鹽技術。

世界上海水淡化的方法有，蒸餾法、電滲析法、冷凍結晶法及反滲透法。采用蒸餾法和冷凍結晶法，設備費用高，裝置復雜，易結垢和熱能消耗大；電滲析法由于耗電量大，成本高，大規模淡化取水甚為困難。相比之下，用膜法海水淡化取水，是選擇，它具有以下優點：

1、應用膜法淡化海水技術非常成熟；

2、反滲透等膜材料、膜元件生產技術成熟，價格大幅度下降，應用成本越來越低；