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沃腾新闻

错流膜过滤技术在啤酒生产中的应用研究

错流膜过滤技术在啤酒生产中的应用研究

 

 
周文龙
【摘要】: 错流膜过滤是一种无需借助过滤介质对待滤液进行物理性分离的过程,它将颗粒或细菌等“相对杂质”从待滤液中隔离开,从而实现待滤液的澄清得到所需的产品。近年来,错流过滤作为无助剂过滤中的典型新技术代表,得到越来越多的认知、认可,逐步试用于食品、饮料、化工、医药等行业,其中以啤酒生产行业为尤。 运用助剂过滤工艺时,啤酒过滤普遍依赖于硅藻土这一过滤介质,这不但对啤酒风味和质量带来影响,增加了企业的生产成本,还对环境造成极大不良影响,同时存在硅藻土资源枯竭这一严重问题。而错流过滤技术的诞生,为啤酒行业解决了过滤流程中的多项难题:无需硅藻土,不改变啤酒质量,不破坏环境,生产成本低,运作效率高。 本论文以珠江啤酒股份有限公司(以下简称珠啤)的“错流膜过滤系统试商用”项目为研究背景,根据现场实际,结合设备和工艺的特点,对错流过滤系统的构造、功能、装备进行全面的分析,并进行了一系列实验和研究工作。 通过现场试验获取啤酒色度、浊度、溶解氧、泡沫稳定性等关键指标数据,并结合工艺要求将相关数据与传统过滤进行对比分析,验证错流膜过滤系统在珠啤乃至啤酒生产行业的适用性和可靠性,实现错流膜过滤系统与工艺和现场实际的相适应和相匹配。通过单因素实验、正交实验深入系统的研究错流膜过滤系统过滤过程中各影响因素对单位面积膜的过滤流通量(Flux)的影响程度及系统工况优化参数。对影响过滤流通量的五个因素(透膜压差、错流切向速度、过滤时间、酒液温度、反冲间隔)的研究表明:在影响错流过滤的五个因素(透膜压差、错流切向速度、过滤时间、酒液温度、反冲间隔)中透膜压差的影响最大,酒液温度的影响最小。其影响过滤流通量的大小次序为:透膜压差切向速度反冲间隔过滤时间酒液温度,五因素最佳的组合A3B4C2D4E1。即错流过滤系统的优化压差工况参数为:透膜压差0.15MPa、切向速度6m/s、过滤时间2h、酒液温度-0.5℃和反冲间隔4min。 通过以膜组处于相对稳定流通性时的流通量为清洗效果的判断依据,对各种清洗助剂、清洗方法及其相关影响因素(清洗时间、洗剂浓度)进行全面的实验研究和对比分析,从而获得错流膜过滤系统的最佳在线清洗方案:先用1%次氯酸钠和0.5 mol/L氢氧化钠混合碱液清洗10 min,再用0.1 mol/L柠檬酸溶液清洗10 min。 本论文中的实验研究为错流膜过滤系统由“试商用”到“全面应用”提供了可靠的验证;也获得了该系统的最优工况和最佳清洗方案,为系统在啤酒过滤流程中高效、低耗、环保、稳定运行确立了基础,具有很大的现实意义,获得良好的经济效益。
【关键词】:流通量 膜过滤 错流 啤酒 在线清洗
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TS262.5
【目录】:
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-13
  • 第一章 绪论13-21
  • 1.1 引言13
  • 1.2 啤酒过滤工艺的原理及其在啤酒生产中的重要性13-14
  • 1.2.1 啤酒过滤的原理13-14
  • 1.2.2 啤酒过滤工艺的发展14
  • 1.3 啤酒过滤技术及其装备在国内外的发展和应用14-19
  • 1.3.1 啤酒过滤技术及其装备的发展状况14-15
  • 1.3.2 传统啤酒过滤技术及装备15-18
  • 1.3.3 新型啤酒过滤技术及装备18-19
  • 1.4 课题背景及研究意义19
  • 1.5 研究内容和工作19-20
  • 1.6 本章小结20-21
  • 第二章 错流膜过滤系统的装备布局及其功能21-32
  • 2.1 概述21
  • 2.2 错流过滤主系统21-29
  • 2.2.1 错流过滤的基本原理21-24
  • 2.2.2 错流过滤的过滤介质选定24-27
  • 2.2.3 错流过滤主系统的构成、功能和流程27-28
  • 2.2.4 影响错流过滤主体系统性能的因素28-29
  • 2.3 RO 水制备系统29
  • 2.4 CIP 清洗系统29-30
  • 2.5 错流过滤的优势和新应用概念30-31
  • 2.6 本章小结31-32
  • 第三章 错流膜过滤系统的可靠性和适用性研究32-39
  • 3.1 概述32
  • 3.2 实验装置与方法32-34
  • 3.2.1 实验材料32
  • 3.2.2 实验仪器32
  • 3.2.3 培养基32
  • 3.2.4 实验方法32-34
  • 3.3 实验数据分析34-36
  • 3.4 错流过滤系统与硅藻土等传统装备的工艺质量对比分析36-37
  • 3.5 本章小结37-39
  • 第四章 错流膜过滤系统膜流通量的研究39-52
  • 4.1 概述39
  • 4.1.1 膜流通量研究的理论依据39
  • 4.2 实验装置与方法39-43
  • 4.2.1 实验材料39
  • 4.2.2 实验对象39-40
  • 4.2.3 主要实验装备与仪器40
  • 4.2.4 自组建装备简介40-43
  • 4.2.5 实验方法43
  • 4.2.6 实验的操作控制43
  • 4.3 实验研究43-45
  • 4.3.1 平均透膜压差对过滤流通量的影响44
  • 4.3.2 错流切向速度对过滤流通量的影响44
  • 4.3.3 过滤时间对过滤流通量的影响44
  • 4.3.4 待滤酒液温度对过滤流通量的影响44-45
  • 4.3.5 反冲间隔对过滤流通量的影响45
  • 4.3.6 错流膜过滤流通量的正交表设计45
  • 4.4 实验结果与讨论45-51
  • 4.4.1 透膜压差对过滤流通量的影响45-46
  • 4.4.2 错流切向速度对过滤流通量的影响46-47
  • 4.4.3 过滤时间对过滤流通量的影响47-48
  • 4.4.4 待滤酒液温度对过滤流通量的影响48-49
  • 4.4.5 反冲间隔对过滤流通量的影响49
  • 4.4.6 错流过滤系统设备工况的优化49-51
  • 4.5 本章小结51-52
  • 第五章 错流膜过滤系统的清洗研究52-58
  • 5.1 概述52
  • 5.2 研究的装置和方法52-53
  • 5.2.1 实验对象52
  • 5.2.2 实验辅助装备52
  • 5.2.3 实验清洗剂的选择52-53
  • 5.2.4 实验仪器53
  • 5.2.5 实验方法53
  • 5.3 实验研究53-57
  • 5.3.1 各种清洗剂的清洗效果53-54
  • 5.3.2 各种清洗条件对膜通量的影响54-56
  • 5.3.3 各种综合清洗对膜通量的影响56-57
  • 5.4 本章小结57-58
  • 第六章 错流膜过滤系统的经济及社会效益分析58-60
  • 6.1 概述58
  • 6.2 错流过滤的经济效益58-59
  • 6.3 错流过滤的社会效益59
  • 6.4 本章小结59-60
  • 结论与展望60-62
  • 参考文献62-66
  • 致谢66

 

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点击次数:  更新时间:2015-09-02 10:41:33  【打印此页】  【关闭