反滲透濃縮番茄汁

1、摘要：介紹了采用卷式反滲透膜濃縮番茄汁的工藝，研究了工藝中的溫度、壓力、通量的關(guān)系。同時也研究了卷式反滲透膜在濃縮過程中對有效成分的截留率，試驗證明膜對留率大于98%。清洗方便。關(guān)鍵詞：卷式；反滲透；膜；濃縮；番茄汁中圖分類號：TS205.4 文獻(xiàn)識別碼：ADevelopment of a tomato juice concentration systemby spiral reverse osmotic membraneL Jianguo WANG Wenzheng Gao Hui(Gansu academy of Membrane Science and Technology,lanzho

2、u 730020,china)Abstract: The paper introduces the spiral Reverse Osmosis membrane application processing, The relation between temperature, pressure, current velocity, concentrermeate flux were studied. Also studied a spiral Reverse Osmosis module the rejecto the valid composition in concentrated pr

3、ocess. Experiment to prove the rejectionhe valid composition of this system was over 98%. Clean the convenience.Key words: spiral, Reverse Osmosis; membrane; concentration; tomato juice膜分離技術(shù)已經(jīng)廣泛用于食品的加工，多用于果汁的濃縮，其目的是為了保持果汁的原有近年來國內(nèi)外采用超濾、反滲透技術(shù)濃縮番茄汁（漿）生產(chǎn)番茄醬的研究已有報道1，2，3， 采用反滲透濃縮新鮮番茄汁要克服兩個難點、一是濃縮滲透壓較高、二是濃

4、縮后的番茄醬產(chǎn)有風(fēng)味。不能失去原有的商品價值。同時希望用反滲透處理的番茄醬在色、香、味上優(yōu)于用蒸番茄醬。早在1981年國外就已經(jīng)開始采用反滲透膜分離技術(shù)對番茄汁進(jìn)行濃縮試驗研究，并的進(jìn)展。采用反滲透濃縮番茄汁的工藝研究已經(jīng)開始引起了人們的極大興趣。由于對產(chǎn)品品同，人們也開始采用其它不同類型的膜來濃縮番茄汁（漿）。在我們的試驗研究中所采用的膜是卷式反滲透膜, 采用卷式反滲透膜過濾濃縮番茄醬存在的是高滲透壓的問題和膜污染問題。為了解決這個問題，我們在使用卷式反滲透濃縮番茄醬時分離，將番茄果肉與果汁分離開，然后用膜濃縮澄清番茄汁，將澄清番茄汁濃縮到15 Brix后合。再由蒸發(fā)器進(jìn)一步去水濃縮到28B

5、rix。1、試驗條件11技術(shù)工藝流程（RO的工藝流程）反滲透（RO）的工作原理是利用反滲透膜的滲透原理進(jìn)行工作的。當(dāng)含有各種離子的液體高透膜表面時，在加壓（大于滲透壓）的條件下，一部分水分子和極少量的離子通過膜，而另量的離子被截留而濃縮。透過的水可以用于飲用和洗膜。反滲透的工作過程是用動力將液體裁注卷式反滲透膜濃縮番茄汁的試驗研究頁碼，2/6組件中去，再由增壓泵進(jìn)行加壓，由調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力，使透過液的流量達(dá)到要求為止。濃縮行混合后,用蒸發(fā)器進(jìn)行下一步濃縮達(dá)到產(chǎn)品所要求的濃度。12 RO工藝流程圖圖1 RO工藝流程圖13 試驗材料與裝置番茄汁：試驗用的番茄汁，已破碎除去了籽、皮后的漿汁，100L。

6、4.5Brix、pH約4.5由甘醬廠提供。卷式反滲透膜：陶氏、BW302540。標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率：98%裝置及設(shè)備：供試驗室試驗用，一級一段式，產(chǎn)水量：25m3/D，由甘肅省膜科技術(shù)研究院制有效膜面積：2.5。14 反滲透膜系統(tǒng)操作條件141 進(jìn)料溫度：45142 操作壓力：3MPa143 出口壓力：3MPa144 進(jìn)口流量：8 L/min145 出口流量：1 L/min1.5 測試儀器DDS307 電導(dǎo)率儀 （上海雷磁儀器廠）WYT 32 手持糖量儀（泉州偉達(dá)計量儀器廠）2、卷式反滲透膜濃縮番茄汁的工藝流程21卷式反滲透膜濃縮番茄汁工藝流程圖圖 2 卷式反滲透膜濃縮番茄汁工藝流程圖番茄經(jīng)過破碎后，

7、經(jīng)過離心分離，將果肉的果汁徹底分離開。果汁為澄清果汁，將澄清的果透卷式膜進(jìn)行濃縮。濃縮后的番茄汁與分離的果汁進(jìn)行混合，將混合后的番茄漿進(jìn)入蒸發(fā)器中縮，將番茄漿濃縮至糖度為28Brix或36Brix為止?；驖饪s至商品所需濃度為止。卷式反滲透膜濃縮番茄汁的試驗研究頁碼，3/6反滲透的透過液可以作為配制果汁飲料的水來使用，要缺水的地區(qū)可以用作飲用水解決該題3、試驗結(jié)果與分析3.1卷式反滲透膜的性能測定表1卷式反滲透膜鹽截留率及通量的測定口電導(dǎo)淡水電導(dǎo)溫度壓力（M進(jìn)口流量淡水流量截留率淡水產(chǎn)(us/c項目 (us/c）Pa） (l/min)(l/min) (%) 率(%) 2 2鹽水（200025 1

8、.6 3850 76 7 1 98 15 PPM）98，說留率應(yīng)該大于98。完全可以用于番茄汁的濃縮3.2. 溫度對通量的影響圖3 是在番茄汁的濃度不變，番茄汁的糖度為4.5Brix，操作壓力控制不變，壓力控制在流速控制不變，流速控制在7 l/min。運行方式采用循環(huán)的方式進(jìn)行。從圖2中可以看出，在流速都不變的情況下反滲透膜濃縮番茄汁的通量隨溫度的升高也在不斷的升高。在1530量隨溫度的升高也緩慢上升，在3035這段溫度期通量升高較快，在35以后通量升高的基本緩。同時考慮到膜的耐溫性能(45)，在后面的試驗中采用的溫度為35進(jìn)行的壓力與通量驗、流速與通量關(guān)系的試驗、濃度與通量關(guān)系的試驗。3.3

9、 壓力與通量的關(guān)系圖 4 是在溫度控制在35，進(jìn)口流速控制在7 l/min。番茄汁濃度保持在糖度為4.5Brix進(jìn)行的壓力與通量之間的關(guān)系圖。從圖2中可以看出通量是隨壓力變化而變化的，當(dāng)壓力升高不斷的升高。前段通量升高的速成度較平緩，當(dāng)壓力在1.31.6MPa之間時通量升高的速度較卷式反滲透膜濃縮番茄汁的試驗研究頁碼，4/6趨于平緩，基本不再升高。3.4 進(jìn)口流速與通量之間關(guān)系圖5是在壓力保持在1.6MPa, 溫度保持在35不變，濃度保持在糖度為4.5Brix不變的情況與通量之間的關(guān)系圖。從圖5中可以看出當(dāng)進(jìn)口流速低的時候，膜的通量也低，當(dāng)進(jìn)口流量的不通量也不斷加大。進(jìn)口流量在46.5之間時膜

10、的通量呈現(xiàn)一條斜率不變的曲線上升，當(dāng)進(jìn)口流量7.5之間時曲線有一個拐點，通量有一個突破性的上升。之后在進(jìn)口流量不斷加大通量也不斷的卻呈現(xiàn)出一條斜率很小的曲線。顯然可以看出當(dāng)進(jìn)口流速在6.57.5 L /min之間流速與通量適的。3.5 濃度與通量和截留率之間的關(guān)系圖6是在壓力保持在1.6MPa, 溫度保持在35不變，進(jìn)口流速控制在7 l/min不變的情況下通量和截留率之間的關(guān)系圖。圖中曲線表明，在濃縮的過程中，番茄汁的濃度在增高，通量就在降。濃度的升高會使通量降低到很小很小，并且當(dāng)進(jìn)口番茄汁濃度達(dá)到13 Brix以后，膜通量下因此，我們認(rèn)為用卷式反滲透膜濃縮番茄汁的最大濃度不應(yīng)該超過13 Br

11、ix。超過13 Brix以后膜速，同時會增加滲透壓造成成本的增加。但是，不論濃度升高何種程度，膜的截留率一直沒膜對番茄汁的截留率穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量可以得到保證。3.6 反滲透膜的通量隨時間的變化反滲透膜的通量隨時間的變化圖卷式反滲透膜濃縮番茄汁的試驗研究頁碼，5/6 反滲透膜通量隨時間的變化見圖7，圖7所進(jìn)行的通量隨時間變化的試驗所采用的番茄汁是后番茄汁糖的濃度已經(jīng)達(dá)到13Brix時的濃番茄汁，這樣更有說服力。采用的壓力是1.6MPa, 度保持在35不變，進(jìn)口流速控制在7 l/min。試驗結(jié)果從圖7 中可見，隨著膜過程的進(jìn)行，低，在3 h內(nèi)，膜通量下降很快，而后下降較慢，到10 h后趨于平緩。這是

12、因為料液中的顆粒在膜表面形成一層污染層，使膜的滲透率迅速下降，另一方面料液以切線方向流過膜表面產(chǎn)可使沉積在膜表面的顆粒返回料液流的速度達(dá)到平衡時，污染層不再無限增厚而保持在一個平。在22h以后，膜進(jìn)一步污染打破了這一動態(tài)平衡現(xiàn)象。這時就不得不對膜進(jìn)行清洗，經(jīng)過膜通量得到了恢復(fù)，說明清洗效果好。3.7 反滲透膜的再生從圖7中我們可以明顯的看出經(jīng)過清洗的反滲透膜通量可以完全恢復(fù)。反滲透膜在濾前對汁的通量為360ml/min，膜污染后，通量下降至318ml/min時，我們必須要進(jìn)行清洗。對污染膜0的三聚磷酸鈉溶液清洗30min，純水洗凈后，膜通量的恢復(fù)率達(dá)100%。說明料液體系對膜的染膜能完全恢復(fù)，

13、再生能力強。3.8番茄澄清濃縮汁與果肉的混合根據(jù)技術(shù)工藝流程圖可以看出，我們采用的是將番茄漿先通過離心分離，將果肉和果汁進(jìn)100L番茄漿經(jīng)過澄清分離后，果肉約15公斤，澄清汁約85公斤。然后我們對澄清汁進(jìn)行的番茄汁驗。將85公斤，糖度為4.5Brix的番茄汁進(jìn)行了反滲透膜法濃縮試驗。澄清果汁經(jīng)濃縮后，糖13Brix。85公斤的4.5Brix番茄澄清汁經(jīng)反滲透濃縮至13Brix濃度時重量為29公斤，將29公斤的汁與15公斤的4.5Brix果肉混合后，番茄漿的糖度大于10Brix。在工業(yè)生產(chǎn)上可以將10Brix番茄器進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮到商品濃度。3.9 成本預(yù)算我們以試驗為依據(jù)，算出來的成本為：采用

14、卷式反滲透膜濃縮番茄汁，濃縮時除去番茄汁中行成本為：53元（人民幣）/噸（包括設(shè)備折舊及果肉與果汁分離時所需的費用），由甘肅省河提供的采用蒸發(fā)器濃縮番茄汁，濃縮時除去番茄汁中一噸水的運行成本為：150200元（人民此可見，采用膜法濃縮番茄汁可以減少三分之二至四分之三的生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯4、結(jié)論4.1 卷式反滲透膜濃縮番茄汁的優(yōu)勢1）反滲透膜法濃縮番茄汁工藝,明顯具有運行溫度低、生產(chǎn)效率高、可實現(xiàn)自動控制等優(yōu)2）反滲透膜對番茄汁有效成分的截留率高，穩(wěn)定，番茄汁經(jīng)濃縮后各成分都可保持協(xié)調(diào)存在茄汁的原有風(fēng)味。3）反滲透膜法濃縮番茄汁工藝,運行成本低，能耗小、可極大地提高番茄醬產(chǎn)品的競爭力4）

15、反滲透膜技術(shù)可以在食品領(lǐng)域中推廣使用，可減少一次性投資。5）反滲透膜濃縮番茄汁的清洗非常簡單，經(jīng)清洗后膜通量可以恢復(fù)至使用前通量水平。4.1卷式反滲透膜濃縮番茄汁的劣勢采用卷式反滲透膜過濾濃縮番茄醬存在的最大難題就是高滲透壓和膜污染問題。為了解決們在使用卷式反滲透濃縮番茄醬時，先采用離心分離，將番茄果肉與果汁分離開，然后用膜汁，將澄清番茄汁濃縮到13后與番茄果肉混合,得到10 Brix的漿汁。再由蒸發(fā)器進(jìn)一步去水x。因此可以這樣說，膜濃縮番茄汁的最大的不足就是不能一次濃縮成高濃度產(chǎn)品，要與其他方用。比較卷式反滲透膜濃縮番茄汁的優(yōu)缺點，我們可以得出這樣的結(jié)論：采用膜法濃縮番茄汁是資訊錄入：cyhdwll上一條資訊： 膜分離技術(shù)在石油化工廢水深度處理中的應(yīng)用 下一條資訊： 膜分離技術(shù)在中藥澄清