1、超濾是膜分離技術的一種，現(xiàn)已廣泛應用于乳品工業(yè)中，特別是乳蛋白濃縮物(MPC)的制備。超濾在應用的過程中，存在一個關鍵問題——膜污染，這一現(xiàn)象會使得阻力增加，導致滲透通量衰減，從而限制了超濾技術在大規(guī)模生產(chǎn)中的應用。因此，膜污染問題得到了廣泛關注，膜污染成為研究者關注的焦點之一，探討與膜污染有關的基礎理論以及清洗方面的研究具有重要意義。目前，我國還沒有MPC的規(guī)模化生產(chǎn)，因此關于膜污染的理論和清洗方法的研究也鮮有報道。本研究中，利用不同

2、的傳統(tǒng)污染模型的概念，針對MPC生產(chǎn)中膜污染的具體情況，對超濾過程中由于蛋白質污染導致的通量衰減問題進一步進行了研究，在已有模型的基礎上進行改進和結合，推導出更有效的數(shù)學模型，將理論得到的模型同在多種試驗條件下進行的超濾的試驗結果進行對比，驗證該模型的有效性;同時選取多種清洗劑對污染膜進行清洗，通過對比通量恢復率(WFR)，獲得各清洗劑的最佳濃度、最佳時間以及最佳溫度。具體研究內(nèi)容與結果如下:
　　 1.對原料乳進行離心脫脂，研

3、究原料乳中脂肪含量對超濾的影響，試驗結果為:原料乳脂肪含量對膜通量、膜污染程度以及蛋白（干基）含量均有顯著影響(P＜0.05);經(jīng)脫脂后，原料乳的脂肪含量為0.0365％，超濾過程中膜通量為9.39L/m2·h～23.96L/m2·h，工作2h后純水通量為67.28 L/m2·h，為超濾前的42.48％。
　　 2.在經(jīng)典污染模型的基礎上，結合推導模型的理論研究。具體模型為:
　　 (1)膜孔堵塞模型第一階段，孔徑堵塞是

4、控制過濾阻力的主要因素。推導得到滲透通量的表達公式:q=dV/dt=Pmf/ηRm exp(-∫0αρRmf/ηRmφmdt)+Pmf/η(Rm+Rp0)（1-exp(-∫0αρRmf/ηRmφmdt))在該方程式中，由于濾餅層的存在，Pmf不等于ΔP，且隨著時間變化。因此，需要確定濾餅層中的壓力分布，加入濾餅層模型。
　　 (2)可壓縮濾餅層模型在膜孔堵塞之后，濾餅層開始在膜表面形成，且濾餅層引起的壓力開始在滲透過程中占據(jù)主導

5、，我們將這一階段定義為模型的第二階段。通過運算得到體積分數(shù)分布，滲透通量和可壓縮餅層高度都形成關于時間t的函數(shù)。如下:∫0φdz+φ0/1-φ0ΔV0-vΔti=∫i+10φdzΔVi=ΔtidV/dt|i=qiΔti滲透時間t和濾液體積V之間的關系可以用Δti和ΔVi求和法計算。膜的通量(J0=ΔP/ηRm)受不同的膜阻力影響:tJ0/V=(βcη/2ΔP)VJ0+13.不同操作條件下的超濾試驗結果及其與模型預測的對比，試驗結果為:t

6、J0/V值在實驗開始時逐漸增加，顯示為膜孔堵塞主導的時期。之后，tJ0/V值明顯增加，這是濾餅層開始形成，并成為主導因素的標志。最后，tJ0/V逐漸平緩?？煽闯鼋Y果與預測重疊明顯，特別是滲透過程后期。且兩次重復試驗誤差在初期小于20％，后期小于10％。參數(shù)擬合中，兩次重復試驗間α的誤差小于20％，Rp0和v小于10％，滲透通量預測結果的誤差在最初小于20％，之后小于10％。且該模型在20％的變化范圍內(nèi)足夠穩(wěn)定。
　　 4.計算試

7、驗中相同水平上的擬合參數(shù)的平均值用以研究跨膜壓力及料液流速對超濾過程的影響。試驗結果為:當跨膜壓力增加時，膜孔堵塞因數(shù)α隨之有小幅增加，濾餅層移動速率v有輕微的減小趨勢，而Rp0有小幅增加，因此跨膜壓力并非越大越好，濾餅層形成后，跨膜壓力的增大對滲透通量增加并沒有作用;流速加快時，膜孔堵塞因數(shù)α略微增加，濾餅層移動速率v隨料液流速的加快有所增加，而初始污染阻力Rp0有小幅下降，因此，增加料液流速可減小膜污染。
　　 5.根據(jù)污染

8、物的成分及PES膜的特性，選擇以下五種清洗劑:氫氧化鈉、鹽酸、次氯酸鈉、十二烷基磺酸鈉(SDS)和堿性蛋白酶。試驗結果為:
　　 (1)清洗效果最好的清洗劑是氫氧化鈉，WFR最高可達79.2％，其次是堿性蛋白酶、次氯酸鈉和SDS，最高WFR分別為69.1％、62.6％、46.1％，鹽酸溶液的清洗效果是最差的，最高WFR僅有39.1％;
　　 (2)氫氧化鈉、鹽酸、次氯酸鈉、SDS、堿性蛋白酶的最佳清洗濃度分別為:0.5-