淀粉作為紡織、制膠及食品工業的重要原料,在其制備工藝的許多方面都可以與膜技術相結合,并且極有潛力。淀粉主要從谷物、小麥、馬鈴薯等農作物中提取的,這些農作物經過浸泡,碾磨,蒸煮及清洗等工藝后可生產出淀粉。在此過程中,15%—30%的提取物留在溶液中。
在淀粉提取及制備的過程中需要使用和排放大量的水,因此必須減少水的使用和廢水的排放。膜技術可以完成以上的要求,同時提高淀粉的品質和產量。
膜技術的特點:
使用微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)及反滲透(RO)等膜技術,既可提高現有淀粉加工工藝水平,又實現了新的操作模式。由于淀粉料液中含有大量的固形物(懸浮物及溶解物),膜技術在淀粉加工中成功應用的關鍵在于防止膜元件的污染,采取以下措施可減輕膜元件的污染;采用適當的預處理工藝;采用抗污染性膜結構;改善膜元件內部的水力特性。
GE膜產品采用了多種專利性膜技術,以適應淀粉加工中的各種苛刻條件。例如:GE膜元件中的MF、UF、NF及RO Duratherm Excel和Duratherm Elite膜元件皆可在此種苛刻條件下[高溫、高污染、頻繁清洗等]工作。另外GE公司的衛生級膜元件的設計符合3A級衛生標準,并且達到了USDA要求。
主要應用:
? 澄清凈化糖液(去除MUD)
? 浸泡水的濃縮
? 發醇產品濃縮和分離
? 凈化工藝用水
實例1:澄清凈化糖液(去除MUD)
通過酶制劑或酸的水解作用。淀粉被分解成更小的單元[例如:多聚糖、葡萄糖等]在這些糖液中可能會含有一些有機化合物[例如:蛋白質、脂肪酸],這些有機化合物通常被稱為MUD,同時其以0.3%-1%固形物存在。傳統的MUD的去除方法為:用涂有硅藻土的真空轉鼓進行離心分離。與此類傳統的分離方法相比,MF或UF膜技術是一種更經濟實用的選擇。
GE膜技術澄清凈化糖液的優點:
? 與傳統的離心技術相比,膜技術可生產出品質更好的淀粉產品,例如其產品中含有更少的濁度、色度及微生物。而且膜系統的維護費用較低。
? 消除了傳統離心工藝中存在的濾餅處理難題,并減少設備停機時間。
? 膜系統濃縮液中含有大量的蛋白質和脂肪,可作為動物飼料。
? GE膜元件中的JX系列、MX系列膜元件在此項應用中通過了中試實驗。
? GE膜元件中的Duratherm Excel膜元件具有優良的耐高溫能力(可長期運行在80℃狀態下)。通過在高溫狀態下運行,可大大降低糖液(主要組分是糖,其地為30%的TS)粘度,以減少糖液對膜元件的污染,同時可抑制微生物的繁殖。
實例2:浸泡水的濃縮
浸泡和清洗水中含有大量的有機物(例如:淀粉、蛋白質、油),使用MF、NF、RO技術對其加以處理后可被回用。
在一個用馬鈴薯制造淀粉的工廠中,安裝了一套微濾(MF)一納濾(NF)的兩級膜法廢水處理系統。廢水中含有:5%蛋白質、4%多聚糖以及少量的薯皮,經過傳統的生化處理時,所遇到的難題之一;降解廢水的微生物被廢水中大量的硝酸鹽殺死。
在進微 濾(MF)前,廢水先經過75微米的格柵進行初步過濾。在操作壓力為30psi操作溫度為57℃,總懸浮物(TS)為6%的條件下,微濾系統的平均滲透能量達到了20gfd。微濾系統的滲透液進入納濾系統,其中納濾系統可在總懸浮物(TS)濃度高于12.5%條件下運行。納濾系統的滲透水被循環回生產工藝中重新使用,而微濾和納濾系統中的濃縮液則被輸送至蒸發器濃縮。
膜技術濃縮的優點:
? 廢水達到排放要求
? 一部分水被回用
? 濃縮液經過進一步的蒸發處理,成為有價值的動物飼料。
實例3:發酵產品的濃縮/分離
通過發酵技術,糖粹可被轉化成各種各樣的高附加值產品(例如:乙醇、有機酸、氨基酸等)。利用膜技術、乙醇、有機酸、氨基酸等物質能夠被有效的濃縮與分離。