纳滤膜的应用

1.多糖的分离纯化
大米脂多糖(LPS)具有复杂的结构和多种生物活性,可诱导干扰素和肿瘤坏死因子(TNF),直接或间接激活B淋巴细胞,T淋巴细胞和巨噬细胞,增强机体的特异性和非特异性免疫力,以及有效剂量低,通常每公斤体重的剂量仅在纳克(ng)量级。

陈正兴用超滤和纳滤研究了大米脂多糖提取物的分离和浓缩。结果表明,超滤后大米脂多糖提取物中蛋白质和多糖杂质的含量分别降低了85.5%和89.6%。采用无水循环纳滤的方法,浓缩倍数可达到8倍,同时可去除大米脂多糖浓缩液中87.4%的无机盐。松原等。研究了从大豆废水中提取大豆低聚糖的方法。他们使用超滤去除大分子蛋白质,反渗透去除盐,纳米过滤提纯寡糖。合成的低聚糖是通过蔗糖的酶促反应制得的。为了获得高纯度的寡糖,需要除去原料蔗糖和另一种产物葡萄糖。

通常使用高效液相色谱(HPLC)进行分离。然而,HPLC法处理能力小,价格昂贵并且需要大量的水稀释,因此后续浓缩所需的能量消耗非常高。使用纳滤膜技术进行处理可达到与高效液相分离法相同的效果,并大大降低了运行成本。

2.高浓度果汁
浓缩果汁可以减少体积,促进环境中的存储和运输,并提高其存储稳定性。传统上,它是通过蒸馏或冷冻浓缩的,这不仅消耗大量能量,而且导致水果风味和香气成分的损失。人们考虑使用膜技术进行浓缩。

在果汁浓缩过程中,随着果汁浓度的增加,渗透压也增加。因此,当使用反渗透浓缩果汁时,存在浓度上限(通常为30%重量)。在单个阶段很难将果汁浓缩至更高的浓度。 Gang滤膜的出现很好地解决了这个问题。首先使用只能渗透水进行预浓缩的反渗透,使第一阶段浓缩液的浓度达到30%,然后将这30%的浓缩液再用于具有一定溶质渗透性的纳滤膜进行处理。溶液中含有溶质,减少了浓缩液和渗透液之间的渗透压差,第二阶段浓缩液的浓度达到40%。因此,即使在7.0MPa的操作压力下,也可以进行渗透压为10.2MPa且浓度为40重量%的浓缩操作。含溶质的浓缩物返回到第一阶段的预浓缩步骤。该系统可以应用于各种果汁的浓缩,可以确保浓缩过程中果汁的颜色,香气和口味不发生变化,并且可以节省大量能源。纳滤膜也可以与超滤膜结合以浓缩和脱盐橙汁和李子汁。对于梅树酸浸液,脱盐率达到54.5%,有机酸去除率可以达到80%,并且可以浓缩到10倍以上。

3.在乳业中的应用
3.1牛奶和乳清蛋白的浓度
富含纳滤膜的牛奶可以制成高级冰淇淋。在一般的炼乳中,由于其中存储的盐也被浓缩,因此产生的冰淇淋具有不好的味道。表面温暖,带有浓缩的世界浓缩膜的牛奶中的盐分较少,这使得制作的冰淇淋奶油质地柔软而光滑,并且由于不加热,所以牛奶的口感特别浓郁。

在奶粉储存期间,最有可能出现味道。产生各种难闻气味的物质称为异味物质。这些可以通过纳滤去除。

从表2中可以看出,未处理的再生脱脂乳具有强烈的异味和较差的评价。使用反渗透浓缩牛奶可以在一定程度上改善风味,但是由于盐和乳糖被浓缩,咸味和甜味得以增强,从而降低了总体评价。通过使用纳滤膜并选择合适的浓缩比例进行加工,不仅可以去除牛奶中的异味成分,而且脱脂牛奶具有良好的盐味平衡。

  表2使用膜分离对风味变化的影响比较

4.氨基酸的分离纯化
氨基酸的分子量在100-1000之间,纳滤的截留分子量为200-1000。因此,纳滤分离氨基酸主要取决于电荷效应。氨基酸具有离子性官能团,例如羧基或氨基,并且在等电点为中性。在等电点状态下,纳滤膜对氨基酸溶质的保留率几乎为零。当等电点高于或低于等电点时,氨基酸带正电或负电,这是因为溶质离子与膜之间的静电排斥力导致膜对氨基酸溶质的排斥率更高。等电点。调节溶液的pH值,使得不同的氨基酸在不同的pH值下具有不同的电荷,并且膜的电荷作用用于分离和纯化具有相似分子量的氨基酸。

基于以上原理,王小林等人设计了苯丙氨酸和天冬氨酸的纳滤分离工艺。当pH = 8时,处理质量比为0.15的苯丙氨酸和天冬氨酸混合原料液。工作压力为1.0 MPa,温度为35°C,物料液体流速为1.22×10-4m3 / s。选择有效区域。分离5.1平方米的纳滤膜组件。结果,苯丙氨酸与天冬氨酸的质量比降低至0.04。

5.饮用水的净化
日益严重的水污染使人们越来越关注饮用水的质量。美国,欧洲,日本和其他发达国家已经制定了改善水质的计划,例如日本的MAC-21计划和新的MAC-21计划,其中使用膜技术作为最有效的水净化手段。欧美等国家也支持许多膜法(NF)水净化试验,效果明显。特别是,NF可以成为21世纪水净化的首选技术,因为NF可以去除消毒副产品,痕量除草剂,农药,重金属,天然有机物以及一定硬度,SO2-4和NO- 3。一般过程是:进水→预处理(絮凝,过滤等)→MF(UF)→NF→(备用)。它的优点是水质好且稳定,化学试剂少,土地占用少,节约能源,节省劳力,易于管理和维护,并且基本上是零排放。

6.膜生化反应器的研制
中国是制糖大国。糖蜜废水中含有较高的化学需氧量和色度。其中,由焦糖色素引起的COD,BOD和色度不能通过常规生物学方法完全处理。制糖工业废水的直接排放将对环境造成严重污染。潘巧明等。采用膜生物反应器(MBR)和纳滤(NF)一体化膜技术处理糖蜜废水,取得了良好的效果,可以达到国家一级排放标准。废水回收率大于80%,具有很高的推广应用价值。

Jeantet等。将纳滤膜与CSTR(连续搅拌反应器)耦合以形成纳滤膜生物反应器(NFMBR),用于半连续生产乳酸。该膜用于捕获底物和细菌细胞,同时不断去除乳酸。更高的产量约为7.1 g / Lh,乳酸浓度为55 g / L。膜反应器是迫切需要开发的新技术。目前,工业进展缓慢,但是由于其优异的性能,它将被广泛使用。

7.其他应用
纳滤膜分离技术在食品工业中的其他应用:

1)与超临界萃取相结合,从鱼油中分离出甘油三酸酯。

2)从废糖溶液中回收更多的糖

3)1,6-二磷酸果糖的浓缩分离

4)环糊精,乳酸,酵母,有机酸等的分离纯化

5)用于酱油,氨基酸调味料等的脱色。

8.结束语
纳滤膜在超滤和反渗透之间具有截留分子量的功能,并且还具有Donann效应,因此对低分子量有机物和盐的分离具有良好的作用,并且不影响所分离物的生物活性。物质,节省能源,而且无害。食品工业中越来越多地使用其他特性。但是,纳滤膜的应用还存在膜污染等问题,并且由于食品工业对卫生的要求非常严格,因此膜需要频繁的灭菌和清洗,这在一定程度上影响了该技术的广泛应用。作为一种新兴的膜分离技术,纳滤膜独特的分离性能具有许多优势。这是一个值得关注的新兴领域,必将具有广阔的发展前景。

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