| 碟式陶瓷膜浓缩大豆蛋白及膜污染清洗研究 |
| 作者：陈柏义， 李贵祥， 曾冬清， 姚 萌， 洪昱斌 |
| 单位： 三达膜科技（厦门）有限公司， 厦门 361022 |
| 关键词： 碟式陶瓷膜; 大豆蛋白; 非牛顿流体; 膜污染; 美拉德反应 |
| DOI号： 10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2025.06.016 |
| 分类号： TQ028.8 |
| 出版年,卷(期):页码： 2025,45(6):148-154 |
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摘要： |
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针对现有膜技术浓缩大豆蛋白的浓缩倍数低，无法满足后续干燥进料要求，造成后续干燥能耗高的问题，本研究采用碟式陶瓷膜和管式陶瓷膜进行大豆蛋白浓缩，进一步探讨了碟式陶瓷膜孔径、跨膜压差和转速对浓缩大豆蛋白的影响，并研究了不同清洗方法对膜通量恢复的影响。结果表明：管式陶瓷膜可以浓缩2倍左右，碟式陶瓷膜可以浓缩4倍左右，管式陶瓷膜浓缩液固形物含量最高达到9.4%，碟式陶瓷膜浓缩液固形物含量最高可达19.2%，碟式陶瓷膜浓缩液可达到后续干燥进料要求。当采用100 nm孔径、0.2 MPa跨膜压差和300 r/min以上转速的操作条件时，碟式陶瓷膜运行通量大，效率高。且在糖类和蛋白质共同污染情况下，采用物理和化学方法去除底物，降低碱洗温度和缩短碱洗时间可抑制美拉德反应晚期时类黑精的生成，实现了碟式陶瓷膜的清洗恢复。该研究可为食品、饮料、医药、酶制剂、发酵和植物提取等领域的非牛顿流体类型物料提供一种绿色高效的高倍数浓缩路径，同时可为蛋白质和糖类共同污染的情况提供清洗方法指导。 |
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A critical challenge of conventional membrane technologies in concentrating soybean protein solutions is their low concentration factors, which fail to meet the required feed concentration for subsequent drying and result in high energy costs. This study employed the disk ceramic membrane to concentrate soybean protein, and compared it with the tubular ceramic membrane. Operating parameters (pore sizes, transmembrane pressures, and rotation speeds) of the disk ceramic membrane and flux recovery performance using different cleaning methods were investigated. Results showed that the tubular ceramic membrane concentrated soybean protein solutions by about 2 times, while the disk ceramic membrane achieved approximately 4 times concentration. The maximum solid content of the concentrated solutions from the tubular ceramic membrane was 9.4%. In comparison, the disk ceramic membrane reached 19.2%. The concentrated solutions of the disk ceramic membrane met feed requirements of subsequent drying. It maintained higher permeation flux and concentration efficiency under optimized conditions (100 nm pore size, 0.2 MPa transmembrane pressure, and ≥300 r/min rotation speed). Membrane fouling, caused by the coexistence of saccharides and proteins, was mostly removed through integrated physical and chemical cleaning methods. The formation of melanoidins in the final stage of the Maillard reaction was inhibited by shortening the time and lowering the temperature during alkaline cleaning. The water flux of the disk ceramic membrane was successfully recovered. This study offers a green and highly efficient approach with high concentration factors for non-Newtonian fluids in fields, such as food, beverages, pharmaceuticals, enzymes, fermentation and plant extracts. It also provides cleaning guidance for membrane fouling caused by the coexistence of saccharides and proteins. |
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基金项目： |
| 2024年厦门市重大科技计划项目（3502Z2024QY014） 陈柏义（1992-），男，福建漳平人，工程师，硕士研究生，主要研究方向为膜组件与应用开发. |
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作者简介： |
| 陈柏义（1992-），男，福建漳平人，工程师，硕士研究生，主要研究方向为膜组件与应用开发. |
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参考文献： |
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