陶瓷膜在淀粉糖澄清工艺中的运用

陶瓷膜在淀粉糖澄清工艺中的运用

刘桂甲

身份证号： 13092119880326 ****

摘要：红薯、以及玉米中都含有大量的淀粉糖，我们为了获取淀粉糖，通常采用特定的工艺来进行提取，而为了使糖化液的质量得到保证，通常需要通过澄清工艺来澄清。我国目前淀粉糖生产企业通过静置糖化液，然后利用真空转鼓设备来澄清，或者是针对混合的糖化液，利真真空转鼓辅以助滤剂来过滤除杂，这两种方式都存在着一定的缺陷，因此，我们需要引入先进的工艺，利用陶瓷膜技术在澄清工艺中进行应用，提高淀粉糖的质量，促进淀粉糖产业的发展。本文针对陶瓷膜技术在淀粉糖澄清工艺中的运用进行了探究，以供借鉴。

关键词：陶瓷膜；淀粉糖；澄清工艺；运用

近些年，我国的淀粉糖产业已经快速的发展起来，但是，与先进的国家相比，仍然存在着一定的差距，淀粉糖的生产投入成本较高，质量有待提升。为了促进淀粉糖产业的发展，我们应当不断的改进和优化生产工艺，在降低成本的同时，并提高淀粉糖生产的质量，促进等产业的发展。

1.我国淀粉糖生产的现状

许多农产品，例如玉米以及红薯中含有大量的淀粉糖成份，通过糖化、液化工艺，可以获得葡萄糖，麦芽糖以及低聚糖。近些年，我国的淀粉糖产业成展较快，但大部分企业在进行加工时，通常采用静置糖化液，然后利用真空转鼓处理上层的蛋白糖化液。另一种是则是把混合糖化液利用真空转鼓去除杂质及过滤。这两种生产工艺都存在着一定的缺陷，而使淀粉酶的生产成本投入居高不下，生产的质量却难以得到保证。

2.陶瓷膜技术应用的优势

陶瓷膜技术是在压力的驱动下，利用错流原理进行渗透过滤。陶瓷膜技术，是把糖化完成后的糖化液，利用孔径不同的陶瓷膜来对糖化液进行澄清与去除杂质，增加蛋白去除率及透光率，并提高了葡萄糖的质量。使用陶瓷膜技术具有以下优势：

首先，经过澄清过滤的清液，蛋白以及杂质含量极低，为后续工艺的进行打下良好基础，减免了污染的产生，降低了清洗剂的用量。

应用陶瓷膜在澄清工艺中，不能使用硅藻土等助滤剂，降低了澄清与去杂过程中的生产投入，同时，也利于后期残渣的处理。

陶瓷膜技术的应用，具有较高的自动化程度，同时，又便于维护及操作，人工投入的成本得以降低。

在澄清工艺中应用陶瓷膜技术，与传统的利用真空转鼓设备相比，混合精液的透射比达到96%，设置降低了40%，而蛋白的去除率却提高了20%至30%左右，清咽的通量稳定性极好，且产品的品质极高。我们一定要对陶瓷膜技术的应用进行分析和研究，从而降低生产企业的生产投入，提高产品的质量，促进淀粉糖行业的发展^【1】。

3.陶瓷膜在淀粉糖澄清工艺中应用分析

为了准确的进行分析，我们选择了糖度在29-32⁰BX，DX值为96，温度在70-78⁰C的糖化液，8 nm、50 nm、200 nm的陶瓷元件，0.2m²陶瓷设备，及相关的阿贝折射仪，水分测定仪，分光光度计，脂肪测定仪以及相关的设备。

3.1工艺流程

本次实验分析将压力设定为0.35 mpa，温度70到80摄氏度，设备回流量为3.2m³/h。

浓缩11.5倍的，经糖化、酶灭活后的混合糖化液，分别用8nm、50nm、200nm孔径的陶瓷膜来澄清，去杂，并测定分析清液通量以及澄清去杂的不同效果，从而确定出最佳孔径的陶瓷膜。

3.2实验分析过程

糖化液经过糖化及酶灭活之后，我们进行静置处理，使糖化液发生分层现象。处于上层溶液蛋白含量较高，下层则较低。两者之间的比率大约为1比9。然后千川用8nm、50nm、200nm的陶瓷膜分别对上下层的糖化液以及未静置的糖化液进行过滤，从而对不同蛋白含量糖化液的处理效果及通量进行比较，从而得出准确的结论。

在设备稳定运行后，水通量参数平稳后，压力保持在0.1 mpa，常温条件下测量水通量及清液通量，并通过公式J=V/S*t来进行计算，并对清液中的蛋白含量进行测定，以及对透射比，总含糖量，脂肪含量以及水分含量进行测定。

3.3分析结果

通过测定以及根据公式我们进行计算得知，不同孔径的陶瓷膜对浓缩11.5倍后的混合糖化液的过滤，其平均通量存在着不同，蛋白去除率以及透射比也存在着差异。8 nm的陶瓷膜的过滤通量为202.3L/（m²*h），50 nm的陶瓷膜通过量为370.7，200 nm的陶瓷膜为337.7。蛋白去除率8 nm的陶瓷膜为84.7%，50 nm陶瓷膜为75.2%，200 nm陶瓷膜为71.0%。透射比8 nm的为99.3%，50 nm的为98%，200 nm的为97.8%。

从实验中我们可以得知，不同孔径的陶瓷膜对于蛋白的去除率以及透射比效果十分的明显，蛋白的去除率均大于70%，透射比大于97.8%，从整体的综合效果来考虑，50 nm的陶瓷磨对于糖化液澄清去杂的效果比较好。

3.4 50 nm陶瓷膜的澄清去杂效果

由三种孔径陶瓷膜澄清，去杂效果来看，50nm较佳。我们选择择50nm陶瓷膜，于传统的老工艺进行比较。通过我们实验得知，糖化液中的蛋白含量与陶瓷膜的通量两者间呈反比关系，蛋白增加则平均通量下降。通过测定以及计算，我们得知，对高蛋白糖化液的蛋白去除率为93.3%，混合糖化液的去除率为80.3%，低蛋白糖化液的除率为64.6%。与传统的老工艺相比，传统工艺需要静置糖化液12-24小时，然后根据经验人工进行判断，这样做延长了生产的时间，也不利于企业提高自动化的水平。同时也会使产品的质量无法保持稳定状态。而50 nm陶瓷膜的使用，即可以更好的完成生产的目的同时，可以极大的缩短了生产的时间，并可持续地进行，提高生产自动化的程度，产品的质量稳定而且品质较高。

同时，我们应用陶瓷膜技术澄清不同浓缩倍数的混合糖化液，测量并计算得出以下结果：浓缩11-16倍时，平均通量变化不大，比较稳定。超过16倍后继续浓缩，清液的平均通量会不断下降，在浓缩11倍时，清液平均通量稳定在370.7左右，浓缩至33倍后，则降低到248.6，降幅达33％。因此，浓缩倍数越高，陶瓷膜吸附作用越大，通量受影响越大。但即使继续浓缩，只要在一定范围内，陶瓷膜仍可发挥作用，蛋白去除率及透射比仍能得到保证。

由此，我们得知陶瓷膜对不同浓缩倍数的蛋白去除率的差异，与糖化液的蛋白含量有很大的关系，蛋白含量高，去除率也高。同时，陶瓷膜技术对于不同浓缩倍数的混合清液的这比均大于98%。

3.5与真空转鼓过滤糖化液对比

在实践中，我们以十万吨淀粉糖产能为例，把真空转鼓技术与50 nm的陶瓷膜技术进行对比，具有0.12％蛋白含量、同批次的物料，真空转鼓技术的蛋白去除率为56.7%，透射比为94.2%，而50 nm陶瓷膜技术对浓缩33倍的清液蛋白的去除率为75.9%，透射比为94.8%，这两方面，陶瓷膜技术要优于真空转鼓。通过分析计算，我们得知，应用陶瓷膜技术，一年节省的助滤剂大约在220万元左右，人工成本大约降低11万元左右，清洗剂以及电能都真空转股有很大的节省^【2】。

4.陶瓷膜的维护

淀粉的糖化液中的蛋白以及脂质，有机物再通过陶瓷膜表面时会进行吸附，从而形成凝胶层，造成毛孔的堵塞，从而导致清液的通量受到影响，降低了它的分离性能。使在应用过程中，一定要进行定期的维护。可以利用2%的氢氧化钠和0.5%的次氯酸钠，温度保持在70到80摄氏度左右，进行清洗维护，清洗的时间在60 min。氢氧化钠与次氯酸钠能够有效的将吸附的蛋白、脂质、有机物溶解，最后用柠檬酸进行清洗，清洗时间保持在15 min。这样就可以使陶瓷膜的水通量恢复。

结束语：

陶瓷膜技术在淀粉糖澄清工艺中应用，可以极大地降低生产的费用，节约生产的成本，同时，提高产品的质量。我们要进行分析和研究，选择合适孔径的陶瓷膜在澄清工艺中进行应用，使从事淀粉糖生产加工企业的经济效益最大化，促进我国淀粉糖产业的发展。

参考文献：

[1]成小翔,梁恒.陶瓷膜饮用水处理技术发展与展望[J].哈尔滨工业大学学报,2016,4808:1-10.

[2]范益群,漆虹,徐南平.多孔陶瓷膜制备技术研究进展[J].化工学报,2013,6401:107-115.