膜分离应用

膜技术在生物工程行业

大豆蛋白生产中的膜法工艺介绍：

1、在采用酸溶碱沉离心法提取大豆蛋白

由于有对酸溶液加碱中和沉淀的方法，成品中将带进大量的盐份，同时在生产中需要添加大量的水进行洗涤，工艺线路长。可以采用超滤膜对酸溶后的蛋白溶液直接进行浓缩和脱出小分子杂质，其浓缩液再进行中和、干燥等工序。采用膜法可以减少原工艺生产路线中的大量洗涤废水，减少产品中的灰份，提高蛋白的含量。

2、乳清废水中有效组分的综合利用

在传统的生产工艺中会产生大量的的乳清废水，拟建议采用如下的膜工艺回收废水中的低聚糖和蛋白。料液首先经过超滤系统截留废水中蛋白，蛋白浓缩液直接浓缩、喷雾干燥得到汝清蛋白粉。超滤系统的透析液作为NF的进料，在NF系统中即可对低聚糖溶液进行浓缩，又可脱色。最终的浓缩液经过后续的脱色、浓缩、喷雾干燥等得到低聚糖。NF系统的浓缩基本没有颜色，而且有机物含量低，此时可以通过RO系统制备纯水，其可以通过简单的处理后排放，也可以减少环保方面的投入，RO系统的产水可以回用到该工艺线上的超滤和纳滤的洗涤。对乳清废水通过膜法新工艺后，不仅可以做到回收废水中的乳清蛋白和低聚糖，也可以做到大豆生产的废水零排放。

膜分离技术的优点：

1、分别回收乳清废水中的乳清蛋白和低聚糖；

2、低聚糖干粉中糖含量可以达到约70%，糖回收率约52%；

3、蛋白粉中的纯度含量约75%，蛋白回收率约78%；

4、反渗透产水可以回用到前面工序中，减少实际水耗；

5、对乳清废水进行分级处理，基本可以实现清洁生产；

6、对于1000m3/天的乳清废水，每天可以回收6吨低聚糖和2.6吨乳清蛋白，经济效益明显。

膜技术在制酒行业

一、啤酒生产中的应用

1.啤酒的无菌过滤除杂，取代传统过滤和灭菌工艺，提高啤酒品质；

2.无醇或低醇啤酒的制备，在保持原风味物质的同时弹性调节酒精度；

3.酵母泥回收，提高产量，降低环保压力；

4.高浓稀释啤酒用水的制备，减少设备占地面积，提高设备脱氧效率。

二、葡萄酒生产中的应用

1.超滤去除单宁，提高澄清度，延长货架期；

2.超滤分离有机酸，调节有机酸含量；

3.酒石的去除，提高葡萄酒的稳定性；

4.低醇葡萄酒的制备。

三、白酒生产中的应用

采用超滤除浊，提高白酒澄清度，降低杂醇油等有害物质，脱除了产生邪杂味的浑浊物和硫蛋白；加速醛类、硫化物、游离氨的挥发；醛类、异丁醇、正戊醇、异戊醇等降低；除去白酒的辛辣和苦涩味，减少刺激性香味，突出主体酯类香，达到去杂增香效果。在微量有机酸存在下，乙醇和水分子通过亚微米级超滤细孔接触，有利于酒体中氢键缔合，形成较稳定的乙醇－水环状三聚合体结构，由于缔合作用，超滤后减少了酒中刺激味蕾、自由度大的乙醇分子，改变了白酒的燥辣口感，从而起到一定的物理陈化作用。

膜技术在乳品行业

1、牛乳的成分和性质

牛乳的化学成分很复杂，经证实至少有100多种化学成分，但主要由水、脂肪、蛋白质、乳糖、维生素、酶类、无机盐等物质组成。牛乳中的乳糖和部分可溶性盐类形成真溶液，其微粒直径小于1nm；蛋白质和不溶性的无机盐类形成胶体悬浮液，其微粒直径为1～100nm；脂肪球的直径为0.1～100um，绝大部分为2～5um，牛乳是由上述三种体系组成的均匀、稳定的胶体性液体。

2、乳品生产中的常见工艺

1）、液态鲜乳生产工艺

无论包装形式如何，液态鲜乳的生产都可以分为巴氏消毒乳和超高温灭菌乳。这两种乳的生产流程非常接近。液态鲜乳的生产过程如下：原料乳的检验——净乳——冷却——标准化——预热——均质——杀菌或灭菌——冷却——灌装或无菌灌装——封口——装箱——冷藏——检验——出厂。

注：黑色斜体表示可以采用膜技术改进，下同。

2）、乳粉生产工艺

乳粉是以乳或乳产品为原料，经浓缩、干燥工艺制成的固态乳产品，其中可以根据需要添加糖和其他营养素。

全脂乳粉的生产工艺流程为：原料验收——净化——冷却——贮存——标准化——预热杀菌——真空浓缩——过滤——喷雾干燥——冷却——过筛——包装——检验——出厂。

由于乳粉在常温下的保藏期长，脂肪酶、蛋白酶、过氧化物酶的残留会对产品的风味、色泽造成严重影响，必须加以纯化。因此，对原料乳必须进行杀菌.

乳品工业中，可简化生产工艺，降低能耗，减少废水污染，提高乳品综合利用率。目前膜技术在乳品工业中的应用主要有：乳品灭菌及浓缩、乳品的标准化、乳蛋白浓缩、乳清的回收与加工利用、废水处理等。

①乳品灭菌

膜分离技术具有冷杀菌优势，通过微孔对细菌及孢子的截留，可实现乳品灭菌。微滤技术可以代替巴氏杀菌和化学防腐剂，有效地截留乳品中的细菌、酵母菌和霉菌，而使乳品中的有效成分透过。微滤技术能耗低，又避免了高温加热 ，鲜奶几乎保持原有风味。采用错流过滤技术（膜孔径为1～1.5μｍ）去除低脂、中脂牛奶中的细菌，其除菌率>99.6%。微滤奶卫生指标已完全达标。从表2～表4结果看出，微滤膜对细菌截留效果明显，对大分子的蛋白质不起作用。由于鲜奶中脂肪球较大 ，过滤前脱除鲜奶中大部分脂肪，经高温灭菌后再与脱脂奶（微滤、巴氏杀菌）混合。微滤奶风味与处理前基本一致，保持鲜奶原有的香味。

②牛乳浓缩

利用膜技术对食品组分进行浓缩与提纯，能够保留食品原有的风味物质，目前已广泛应用于脱脂乳的浓缩上。利用纳滤膜浓缩的牛乳可以制成高级冰淇淋，在一般的浓缩乳中，由于存于其中的盐类也被浓缩，所制成的冰淇淋口感不佳。而经纳滤膜浓缩的牛乳中盐类减少，使制成的冰淇淋口感嫩滑，同时因为没有被加热，制品的奶味格外浓郁。在奶酪生产中超滤浓缩已得到广泛应用，采用不同的浓缩比对生产奶酪的原料乳进行浓缩，提高了原料乳的浓度，可节省发酵剂和凝乳酶的用量，减少后续工序中产生的乳清，从而减少了酪蛋白和乳清的损失，提高了奶酪的产率。

③、乳蛋白浓缩

超滤可截留原料乳中几乎全部的蛋白质，而允许乳糖和灰分通过。所以超滤在乳品工厂的另一重要应用是乳蛋白的浓缩。通过全过滤（diafiltration）即不断地在截留液中加水重复过滤，可最大程度地去除乳糖和灰分，从而制取高蛋白含量的浓缩乳蛋白（蛋白含量>85%）。此项技术还应用于生产高蛋白含量的脱脂奶粉和脱盐、脱乳糖的乳清粉，并将其用于生产冰淇淋和酸奶及软奶酪和其他发酵乳制品。还可将超滤和电渗析结合起来生产乳清蛋白浓缩物（其固形物含量为 96%、乳糖 50%、含氮物 35%、灰分8%）。乳品工厂中恰当地使用膜分离技术，可以降低能耗，减少废水污染及综合利用副产品等，从而给生产者带来极大的利益。相信随着膜分离技术的迅速发展，其在乳品工业中的应用将会更为广泛深入，一些膜工艺的新的潜在用途会有更远的应用前景,包括改变乳品工业单元操作，它会成为一项生产新产品的重要手段。

膜技术在中药提取及纯化行业

纯化除杂、分离出有效成分（包括注射液、口服液提高澄明度）

从中药提取有效成分的主要方法有溶剂提取法（如浸渍法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法等）和水蒸汽蒸馏法。由于提取液中除了小分子有效成分（如甙类、黄酮类、生物碱、有机酸、挥发油）之外，还存在大量杂质（鞣质、蛋白、淀粉、树脂等），这些物质无药效，需要去除。传统的分离与纯化方法有两相溶剂萃取法、结晶法、沉淀法、透析法、分馏法、盐析法和色谱法等。由于提取物成分太复杂，至使采用传统工艺需要将药液反复转溶浓缩，生产周期长，增加了染菌的机会，有效成分受热破坏、收率低，而且经常杂质含量超标、有效成分含量偏低，若成品是口服液或注射液，则还会影响到成品的澄明度和稳定性。

利用膜按分子级别分级的分离特性，选用合适的超滤膜处理提取液，让小分子的有效成分通过，而将大分子杂质和热原、细菌等除去，可以提高有效成分含量、减少杂质，简化工艺流程、提高收率。

如果有效成分是较大的分子，而需要去的是无机盐等小分子杂质，则可以选用合适的纳滤膜或超滤膜将有效成分截留下来，而让小分子杂质透过分离。

在中药生产上有水浸提和醇提两种方式：

1、对于水提醇沉的工艺，可以利用合适的膜分离组合技术替代原工艺中沉淀和预浓缩过程：水浸提工艺中，利用超滤澄清、除热源，纳滤浓缩代替预浓缩，节省能耗

2、对于醇提工艺，利用膜分离技术后基本路线如下：醇提工艺中，超滤可以替代醇沉除杂，缩短生产时间

纳滤浓缩药液

用纳滤技术进行中药提取液的浓缩，其性能可靠，对提高中药提取液的澄明度和稳定性的作用显著，并可有效地节约溶剂和工时。浓缩过程在常温进行，可以保证热敏性物质不会损失，不出现受热沉淀；过程中无相变，能耗远低于真空浓缩、冻干等方法。纳滤浓缩可以脱除部分小分子杂质，比如无机盐等。但是膜浓缩有其局限之处，只能对液体进行预浓缩，限于渗透压或经济性等原因，无法浓缩到高粘度液态。所以，可以考虑膜浓缩与传统工艺（蒸发、冻干）的集成使用。集成使用往往可以取得非常好的效果。

超滤澄清技术应用

中药的有效成分绝大多数是分子量在1000以下的小分子, 而造成中药注射液澄清度不良的杂质（淀粉、蛋白质、鞣质等）和热原均属大分子。根据不同品种选择合适的超滤膜, 可以有效地将两者分离, 达到保留有效成分, 去除杂质和热原的目的。以下是应用于丹参注射液与原工艺的质量对比。

a)紫外光吸收值: 超滤制品的紫外吸收值普遍比原工艺制品高，按中国药典规定, pH值应为5-7。

b)杂质检查:蛋白质、淀粉、鞣质均合格。

c)层析: 纸层析条件与杂质检查的鞣质项相同, 结果超滤制品比原工艺制品高一个斑点（Rf值0.24）, 薄层层析表明超滤制品显示斑点较多。

制备制药用水

在医药中根据使用目的用水大致可分为四种: 普通水(一般指自来水和井水)、精制水(脱盐水)、灭菌精制水(无菌脱盐水)和注射用水。

普通水含氯，用于药剂制作会使制剂产生异味、沉淀和混浊; 将普通水经过蒸馏、离子交换等处理，使水脱盐软化，得到精制水，可用于制剂和试液的配制，但不能作注射用水; 将精制水进行灭菌，得到的是无菌精制水，它可以用于眼药水等的配制。无菌精制水虽然无菌，但它含有热源，所以不能作注射用水。注射用水除了必需满足精制水的标准外，无菌实验和发热物质试验还必须合格。

膜分离技术与常规水处理工艺相对应的关系如下:

反渗透(RO)处理范围对应于离子交换、吸附法和蒸馏法。

超滤法(UF)处理范围对应于凝聚法、紫外线杀菌法。

微滤法(MF)处理范围对应于固—液分离法。

反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质等，所以得到的是无菌的高纯度水。而微滤法、超滤法在医疗用水中主要作为反渗透法的预处理和终端处理。

采用膜分离法结合常规处理工艺，可以缓冲因原水、树脂交换能力变化等因素而引起的产品水质量的变化，并使常规处理工艺得以改善。

膜技术在污水处理行业应用

纺织印染是城镇工业用水大户，也是污染大户。在染色过程排放的工业废水中，残留染料含量高（10-20%）、含盐量高（通常在40-80kg/m3）、COD值高（从醋酸、去垢剂和络合剂等添加剂推导而得）、悬浮固体含量高（包括细棉纤维）、排放水温高（一般在85℃-95℃）、pH值高(染色槽的pH值一般在10以上)。

印染废水性质

现在印染工厂主要加工棉及化纤混纺产品，废水变化频繁，下面就按主要加工工程分别叙述各工程排放废水的情况。

1） 浆（织布）废水：在退浆废水中，含有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、酸、碱和盐类等污染物，废水的污浊度很大，但废水量较少。用淀粉作浆料时，废水中BOD和COD值都很高，而应用聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）等浆料时，COD值很高，但BOD值较小。

2） 精练废水：在各类纤维中，均含有油脂、蜡质、果胶和含氮化合物等杂质，在纺纱和织造时，有时为了加工上的要求，还需要加上某些油剂。精练的目的是除去这类杂质，有利于以后漂白和染整加工的顺利进行。棉纤维一般采用烧碱和表面活性剂，高温煮练，因此废水的碱性很强，颜色很深，呈褐色，BOD和COD也很高。一般说，化学纤维上仅含有少量的纺织油剂和机械油等杂质，它们容易被碱剂和合成洗涤剂去除，因此这类废水的污染程度比较轻。精练废水的特点是废水量大，污染程度高，主要污染物为纤维中杂质和清洗剂等。

3） 漂白废水：漂白棉、麻和化学纤维等在一般情况下用次氯酸纳、双氧水或亚氯酸纳等氧化剂。如果漂白浴中不含有极性助剂，则漂白废水中BOD是很低的，但不同的漂白剂有不同的污染特性。用双氧水作漂白剂时，由于双氧水在漂白废水中几乎已被完全分解，所以废水污染很轻，还可以提高废水中的溶解氧浓度。含氯漂白剂虽在漂白时能大部分分解，但废水中还残留着含氯漂白剂，因此还需进行脱氯处理。漂白废水的特点是废水量大，污染轻。

4） 丝光废水：在丝光工程中产生的废淡碱液，虽可以进行回收，但仍有相当部分的废碱液作为废水而排放，这类废水碱性很强，PH高达12~13，还含有很多纤维屑等悬浮物。如果织物是在练漂后丝光，则废水的污染程度较低，若为原胚丝光，则纤维中大部分杂质会溶于碱液而流入废水，这样丝光废水的BOD、COD和悬浮物的含量均很高。

5） 染色废水：不同纤维原料需用不同的染料、助剂和染色方法，再加上染料上染性能、染液浓度、染色设备和规模的不同，染色废水变化十分频繁，污浊读差异很大。印染工厂大部分废水是在染色工程中产生的，其中含有染料、染色助剂甚至有毒物质，废水的色泽很深。染料中除少量染料外，染料本身的BOD比较小，因此染色废水中主要BOD的来源是有机酸和表面活性剂等污染物，即使在BOD值高的染色废水中，BOD值也仅为数百mg/l左右，但染色废水的COD值比BOD值高，此外染色废水中的悬浮物量较少。

6） 印花废水：在织物印花过程中，主要的废水来源为配色调浆、印花滚筒、印花筛网的冲洗废水，由于印花色浆中浆料量比染料量多数倍甚至数十倍，因此印花废水中除了染料和助剂等污染物外，还含有大量的浆料，成为有粘性的废水，其中BOD和COD都很高。虽然其中悬浮物量比其它工程为少，但大部分污染物呈溶解状或细分散状，组成十分复杂，变化也很频繁。

7） 整理废水：在整理工程的废水中，除了纤维屑之外，还有各种树脂、甲醛、油剂和浆料等，但其废水量较少。

世界上许多发达国家都应用膜技术处理纺织品印染过程，取得三大突破

1） 水回用，降低软水消耗量、降低废水排放量，不仅节约50%以上的水费，而且大大减少污水后处理费用；

2） 暖水回收，应用纳滤膜回收高温水，用于纤维素吸附水解染料的冲洗，既节约能源，又缩短染色周期，大大地提高生产效率；

3） 染料回收，应用膜技术纯化、浓缩、回收苛性钠和靛青染料，有效地降低成本、减少污染，实现清洁生产和达标排放。

农药废水：

农药品种繁多，农药废水水质复杂．其主要特点是(1)污染物浓度较高，化学需氧量(COD)可达每升数万mg;(2)毒性大，废水中除含有农药和中间体外，还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质；(3)有恶臭，对人的呼吸道和粘膜有刺激性；(4)水质、水量不稳定。因此，农药废水对环境的污染非常严重。农药废水处理的目的是降低农药生产废水中污染物浓度，提高回收利用率，力求达到无害化。

农药废水处理工艺

农药废水通常具有物化法和生化法两种处理方法，其中物化法包括吸附、萃取、水解、氧化、膜分离等，对农药废水进行有成效的治理，结合废水的具体情况，选择物化法和生化法相结合，利用膜的浓缩作用，采取回收和治理并用的策略，才能真正达到处理的目的。

对不同农药品种的废水进行分开单独处理，可将膜系统放于生化系统前或放于生化系统后，其中膜取得作用是不一样的， 膜可以作为出水把关作用和浓缩、去除污染物的作用。膜既可与生化系统很好地配合又可单独进行处理废水，并能提高出水品质，将废水回用，达到废水的资源化利用，不仅有经济效益还有极大的社会效益并能提升企业的对外形象。

膜在农药废水治理中的特点：

1） 水回用，降低软水消耗量、降低废水排放量，不仅节约50%以上的水费，而且大大减少污水后处理费用。

2） 暖水回收，应用纳滤膜回收高温水，节约能源消耗。

3） 工业废料回收，应用膜技术纯化、浓缩、回收废水中的有用物质，有效地降低成本、减少污染，实现清洁生产和零排放。

4） 提升尾水的水质，以适应越来越严格的环保要求。

5） 特别适合生化能力差的工业废水，确实为企业解决环保难题。

6） 膜系统与企业原有的生化处理系统能很好结合，还能提高原有生化系统的流量负荷，既能中水回用，又能提高废水的处理量，不用再担心生化系统的处理量即能进行扩产。

7） 膜系统占地小，仅为生化法的1/10，可在无空地的情况下放置于原生化池之上；系统全封闭运行，无异味产生，可实现全自动化连续运转；同时膜系统还是节能产品。所以，应用现代高科技膜分离技术，不仅可以解决困挠城市工业发展的两大难题，而且可以为企业增加可观的经济效益。开发创新与推广应用膜法工业中水回用技术具有广阔的市场前景。此项技术若在北方严重缺水的城市推广应用，其社会意义及经济效益更是不可估量。

8）膜能截留废水中的染料有机物等构成COD的物质和细菌、病毒、重金属离子等污染物，而仅仅让水和一价离子透过膜，膜出水就成为无菌的软化水，可达到国家一级排放标准，并可进行回用。

现代废水处理方法主要分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类：

物理处理法：通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物(包括油膜和油珠)的废水处理法。通常采用沉淀、过滤、离心分离、气浮、蒸发结晶、反渗透等方法。将废水中悬浮物、胶体物和油类等污染物分离出来，从而使废水得到初步净化。

化学处理法：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。通常采用方法有：中和、混凝、氧化还原、萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗透等方法。

生物处理法：通过微生物的代谢作用，使废水溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污.

电泳漆回收

电泳涂漆作为金属制品如车身、汽车配件、器械或办工家俱等涂底漆的现代化工艺技术而在全世界已被广泛采用。电涂工艺包括水基中荷电漆的粒子弥散、电泳沉积于导电（金属）基底上，因为其极其均匀的、坚固的和无瑕疵的镀层，即使击其尖锐的边缘和凹进区域也无妨，所以该工艺倍受青睐。沉积之后，从浸涂漆槽带来的过量废漆必须冲洗掉，这种稀的漆不能直接回到槽中，因为内含过量的水。

含水的混合聚漆可以通过超滤装置(Ultrafiltration)来回收被冲稀的漆和水。如上图所示，将电涂槽中的漆（绿色部分）通过泵的加压进入超滤膜过滤系统（CELGARD UF），荷电漆的粒子会被超滤膜所截留并返回到漆槽中，而水（兰色部分）则透过膜进入储水槽供漂洗、淋洗已上漆的工件，使之形成一个闭合循环圈。因此，超滤装置通过减少去离子水的使用量（用于冲洗目的）而显著影响着电泳漆沉积系统的运行费用，因而也就降低用漆费用。此外，通过运行条件的优化，该工艺可完全不产生废水，在一个完全的闭合循环中运行。随着废水处理成本的日益提高，这种电涂/超滤工艺对所有金属表面处理应用变得越来越有吸引力。

工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，它是一个成份复杂的体系。其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物以及生产过程中产生的污染物。

其分类方法如下：

1)按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类为含无机污染物为主的无机废水和含有机污染物为主的有机废水。例如，电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水．食品或石油加工过程的废水是有机废水。

2)按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。

3)按废水中所含污染物的主要成分可分为：酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。

前两种分类不涉及废水中所含污染物的主要成分，也不能表明废水危害性。第三种分类法．明确表明废水中主要污染物及其危害性。实际上，一种工业可以排出几种不同性质的废水，而一种废水又会有不同的污染物和不同的污染效应。因此，通常以废水中含量较多或危害较大的某一种成分或毒物来命名或分类。

废水处理一般可分为三级：

一级处理又名初级处理，其任务是去除废水中部分或大部分悬浮物和漂浮物，中和废水中的酸和碱。处理流程常采用格栅一沉砂池一沉淀池以及废水物理处理法中各种处理单元。一般经一级处理后，悬浮固体的去除率达70％~80％，BOD去除率只有20％~40％，废水中的胶体或溶解污染物去除作用不大，故其废水处理程度不高。

二级处理又称生物处理，其任务是去除废水中呈胶体状态和溶解状态的有机物。常用方法是活性污泥法和生物滤池法等。经二级处理后，废水中80％~90％有机物可被去除，出水的BOD和悬浮物都较低，通常能达排放要求。

三级处理又称深度处理，其任务是进一步去除二级处理未能去除的污染物，其中包括微生物、未被降解的有机物、磷、氮和可溶性无机物。常用方法有化学凝聚、砂滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析和反渗透等方法。

经三级处理后，通常可达到工业用水、农业用水和饮用水的标准。但废水三级处理基建费和运行费用都很高，约为相同规模二级处理的2—3倍。

食品饮料行业

膜设备在果汁行业中的应用

超滤能够有效地去除果蔬汁中的悬浮物和可能引发后浑浊的果胶等大分子可溶性物质，使产品的澄清度、色泽、香味成分得以控制，使人感觉良好。纳滤、反渗透则能够对绝大多数的物质进行截留，仅让水和无机盐透过，不但容易得到理想的浓缩倍数，而且浓缩过程没有升温而使原有芳香成分得以最大限度的保持。

1、澄清

2、浓缩

3、脱盐、脱色

4、离子交换吸附

果汁按照其特征，可分为原汁、浓缩汁、果浆和抽提果汁等4类。

原汁指在果汁加工过程中，不添加任何外来添加剂，未经浓缩的原榨汁，原果汁又可分为澄清果汁和混浊果汁两种。澄清果汁的稳定性高，但风味等损失较大，所以大部分国家都提倡生产混浊果汁。但苹果、葡萄等习惯加工成透明果汁。

浓缩果汁是讲原汁浓缩到1/2-1/6而制成。膜在果汁中的应用主要在原汁超滤除果胶和果肉、蛋白质和纳滤浓缩果汁上。

苹果汁原生产工艺流程

传统工艺中存在的问题主要有

1） 采用树脂和其他吸附方法，脱色后的树脂色值有一定的波动，这对产品的质量控制带来很多的困难，另外树脂脱色必然要用大量的酸和碱进行再生，给后续的三废处理增加了很大的负荷，而且传统的生化处理方法很难彻底处理这样的废水，采用其他处理工艺处理费用很高。大量酸和碱的应用也增加了处理的成本。

2） 传统的真空蒸发浓缩在处理糖度较稀的果汁时，不仅处理温度高，能量消耗大，而且对于果汁有效成分的破坏也很大。

膜法新工艺的优点

新工艺采用膜系统进行苹果汁脱色、澄清、浓缩及洗果废水回收利用：

1、果汁色泽值稳定

2、系统可维持生产的连续性

3、大大减少了清洗中酸和碱的使用量，对废水PH值影响小

4、系统处理温度底，很好的保护了果汁的营养成分，

5、能耗少，运行成本远远小于树脂吸附。

6、同时废水处理，利于环保。

膜工艺特点

1） 超滤脱色后的果汁色值稳定，变化在5％内。超滤脱色系统可以维持生产的连续性，清洗和维护时间明显小于树脂脱色的清洗维护时间，而且清洗中使用的酸和碱的量远远小于树脂脱色，对于废水PH值影响可以忽略。在消耗方面只有泵和电气部分的少量功率消耗，在运行成本也远远小于树脂吸附。

2） 膜法浓缩不存在相态变化，因此无需加热，因此处理温度低，能够很好的保护果汁中的营养成分，这给生产带来更多的选择，低糖度果汁可以作为国内市场或区域市场的产品向市场提供。膜法浓缩所产生的透析水同样可以作为清洗用水，而且水质较蒸发冷凝水更好。由于不需蒸汽，没有相变，在能量的消耗方面，膜法浓缩也较蒸发浓缩低很多。但是必须指出的是，由于受到膜法分离原理的限制，膜法浓缩只可在一定的糖度范围内（≤20～25Brix）作为果汁浓缩的方法，因此建议将膜法浓缩作为蒸发浓缩的预浓缩，而不是取代蒸发浓缩。反渗透预浓缩可以作为快速提高生产产量的方法进行推广，尤其对于投资能力有限的果汁企业应该是一项很具有吸引力的技术。

3） 反渗透系统处理洗果废水，处理的效果好。适合于处理传统生化方法难以处理的含酸碱废水，处理后的水可以达到生产用水标准，既达到了处理废水的目的，又可以回收部分水。

同传统的苹果汁加工工艺相比，膜法新工艺主要的变化有：

1） 采用超滤代替传统的树脂或其他吸附方法进行果汁的脱色；

2） 采用反渗透作为真空蒸发的预浓缩；

3） 用反渗透处理洗果废水。

应用过程（不同品种应用过程）

苹果、柑橘、西番莲等果汁的澄清与浓缩

蔬菜汁的澄清与浓缩

植物提取液的澄清、浓缩、脱色

茶的浓缩

果蔬汁脱盐、脱钙

天然糖与淀粉糖液的澄清与脱色

香气及其他冷凝物的回收

浓缩回收废糖液

废清洗回收

水的脱THM

洗果废水回用

膜设备在制糖工业中的应用

制糖企业以亚硫酸法生产为主，生产出来的白砂糖含少量硫，对人体健康有一定的影响，发达国家禁止含硫的白砂糖用于食品饮料生产。因此，发达国家普遍采用膜过滤和离子交换技术应用于蔗糖业生产工艺，产品不含硫，国际市场竞争力强,清汁色值30-50ost，清汁纯度83%-86%。用膜设备对糖进行脱色和浓缩，大大降低了成本，提高了品质。

膜设备在乳品加工中的应用

膜设备在乳制品中的应用, 优化了乳制品生产工艺, 提高乳品质量。同时可以减少对乳品本身风味的破坏。应用环节主要包括以下单元：

1液体乳制品的除菌过滤；

2低盐份乳清的生产；

3乳制品的低温浓缩；

4乳清/奶酪的浓缩脱糖。

膜设备在天然色素提取中的应用

天然色素传统提取方法是先用有机溶济进行粗提，然后用树脂或其它提取工艺精提，最后进行低温蒸发浓缩。工艺复杂，过程难控制，有机溶济用量大，树脂用量大，耗费酸碱，运行成本高，环保压力大，色素质量不稳定，色价低。

应用膜分离纯化设备后，简化了工艺，可以用水提，节省有机溶剂，用超滤设备先进行粗提，去掉蛋白、淀粉等杂质，再经纳滤脱盐及去除小分子杂质，同时浓缩，可实现自动控制，基建投资少，运行成本低，大大降低了提取成本，色素质量稳定，色价高，整个工艺过程中不添加任何添加剂，是真正的绿色环保产品。

膜设备在茶多酚提取及茶饮料浓缩的应用

茶多酚是从茶中提取的多酚类物质，具有清除自由基、降血脂、降血压、抗癌防癌等生理活性和药理作用。由于所采用的原材料中茶多酚含量很低，提取液的浓度更低，因此工艺上蒸发浓缩能耗很大，大量的能耗也带来环境污染。纳滤膜在常温下浓缩茶提取液，在初始浓度较低时脱除50％—90％的水分，可大大降低蒸发的能耗，缩短蒸发的时间，提高产品的品质，大大降低产品的生产成本。

膜设备在茶多酚提取及茶饮料浓缩的应用

回收乳清中的蛋白质

牛奶的超滤

果汁的澄清

食糖的脱色

明胶的脱盐浓缩

动物血液的回收

食用油的精炼

蛋白质的回收

低聚果糖的提纯和浓缩

低度酒的制取

食品废水的处理

食品及添加剂、植物色素行业

膜分离技术在氨基酸行业的应用

氨基酸是组成蛋白质的基本单位。目前，其生产方法有5种：直接发酵法、添加前体发酵法、酶法、化学合成法、蛋白质水解提取法，通常将直接发酵法和添加前体发酵法统成为发酵法。多数氨基酸都采用发酵法生产。

发酵液是极其复杂的多项体系，含有微生物细胞、代谢产物、未耗用的培养基等，有时杂质氨基酸具有与目标氨基酸非常相似的化学结构和理化性质，这些都决定了氨基酸发酵液的下游加工过程需由一系列的化学工程的单元操作组成。

膜设备在天然色素提取中的应用

天然色素传统提取方法是先用有机溶济进行粗提，然后用树脂或其它提取工艺精提，最后进行低温蒸发浓缩。工艺复杂，过程难控制，有机溶济用量大，树脂用量大，耗费酸碱，运行成本高，环保压力大，色素质量不稳定，色价低。

应用膜分离纯化设备后，简化了工艺，可以用水提，节省有机溶剂，用超滤设备先进行粗提，去掉蛋白、淀粉等杂质，再经纳滤脱盐及去除小分子杂质，同时浓缩，可实现自动控制，基建投资少，运行成本低，大大降低了提取成本，色素质量稳定，色价高，整个工艺过程中不添加任何添加剂，是真正的绿色环保产品。

厦门金星源膜科技有限公司为云南紫昊天然色素有限公司开发研制的紫苷署色素提取工艺，在国内首次应用膜技术在天然色素领域，产品质量超过日本，美国等发达国家，受到国外客商的肯定。

近些年来，除了在传统的果汁、乳制品、氨基酸、天然提取物、色素等方面的应用，膜分离技术又分别在甜味剂（淀粉糖、低聚糖、糖醇等）、酸味剂（乳酸、柠檬酸、苹果酸等）、防腐剂（乳酸链球菌素、纳他霉素等）、鲜味剂（味精、核苷酸）、增稠剂、酵母等方面有了越来越广泛的应用，为提高产品的品质、降低生产成本、清洁生产都带来了巨大的推动，受到众多企业的青睐。

膜应用技术主要用于果汁、牛奶、糖泥、发酵液等料液的澄清除杂、蛋白的分离；特有的耐污染、耐溶媒、耐酸碱的纳滤膜和反渗透膜主要用于膜提纯和膜浓缩，较传统纳滤和反渗透膜具有通量大、抗污染、使用寿命长等优点。

食品行业的典型应用：

淀粉糖液的除杂

低聚糖膜提纯

结晶葡萄糖母液、糖醇母液的回收

乳酸、柠檬酸提纯浓缩

乳酸链球菌素、纳他霉素除杂浓缩

麸酸母液膜除杂

味精中和液、母液除杂

果汁的澄清、脱色

牛奶的微滤、除菌

蔗糖精制

功能酶、蛋白质的分离、浓缩

酒产品的澄清

血液制品的提纯浓缩

天然色素的澄清、浓缩

食品废水的处理

化学染料行业

膜技术在高品质染料生产中的应用

纳滤设备同时具备脱盐与浓缩的功能。脱盐是生产高品质染料至关重要的步骤。减少染料中的盐分才能提高染料的着色强度。液体染料几乎要完全剔除染料生产中所产生或外加的无机盐, 以保证其产品的稳定性与溶解度。

染料纳滤的作用

1. 脱除小分子无机盐提高染料强度

2. 取代盐析压滤工艺减少废水排放、缩短工艺过程

3. 节省原辅材料、回收产品

4. 提高染料浆液浓度、降低干燥成本

适用于活性染料、酸性染料、直接染料及增白剂等水溶性染料

陶瓷膜分离设备用于催化剂回收

催化剂的应用非常广泛，反应后一般需要对产物和催化剂进行分离。由于无机陶瓷膜具有良好的耐热、耐化学溶剂和较好的机械强度，在石化和化工生产的催化剂回收方面显现了突出的优势，已经在多个厂家得到应用。

与传统的沉降、板框过滤、离心分离所不同的是，陶瓷膜在催化剂与反应产物的固液分离中主要采用错流过滤方式。需分离料液在循环侧不断循环，膜表面能够截留住分子筛催化剂，同时让反应产物透过膜孔渗出。由于流体流动平行于过滤介质表面，使过滤阻力大大降低，从而可在较低的压力下保持较高的渗透通量，使过滤操作可以在较长时间内连续进行，使浓缩液中催化剂固含量达到一个较高的水平。

传统催化剂分离方式的缺点：

1、催化剂流失量大，利用率低；

2、产品中催化剂含量易超标，影响品质；

3、催化剂再生不易彻底，使用寿命短：

4、自动化程度低、劳动强度大，多为间歇反应；

陶瓷膜分离设备应用于催化剂回收和再生的优点：

1、可回收超细粉体、纳米催化剂；

2、陶瓷膜可耐高温、耐有机溶剂、耐强酸强碱，可在绝大多数反应中应用；

3、产品中催化剂含量极少，提高产品品质；

4、催化剂损失率低，降低生产成本；

5、催化剂再生效果好，重复使用次数提高，延长催化剂寿命；

6、可实现全密闭自动化连续生产。

海水淡化行业

膜法海水淡化

全球水的总储量为13.86亿km3，海水就占有96.5%，人类可取用的地表水和浅层地下水仅为0.79%，且随地域和季节变化分布极不均匀。为了向大海索取淡水，上世纪五十年代初，膜技术便被优先提出来了，至七十年代海水淡化技术在世界上实现了商品化，经过产品换代、工艺革新，目前已成为最经济的海水淡化和高盐度苦咸水脱盐技术。

世界上海水淡化的方法有，蒸馏法、电渗析法、冷冻结晶法及反渗透法。采用蒸馏法和冷冻结晶法，设备费用高，装置复杂，易结垢和热能消耗大；电渗析法由于耗电量大，成本高，大规模淡化取水甚为困难。相比之下，用膜法海水淡化取水，是最好的选择，它具有以下优点：

1、应用膜法淡化海水技术非常成熟；

2、反渗透等膜材料、膜元件生产技术成熟，价格大幅度下降，应用成本越来越低；