实现节能降耗的创新芦荟汁膜浓缩技术.doc

实现节能降耗的创新芦荟汁膜浓缩技术 前言 芦荟是具有相当医药、保健、美容价值的多功能植物，芦荟产品的开发已成为市场的热点，据国际芦荟产业协会（IASC）的统计96年美国的芦荟产值就达上百亿美圆。众所周知，芦荟的加工提取工艺主要是表面净化、杀菌、去皮取胶、粉碎沉淀、过滤浓缩、稳定化或冷冻干燥，基本工艺简单。然而在过滤浓缩工艺中采用传统蒸发浓缩的方法浓缩芦荟提取汁一方面蒸汽耗用量大、浓缩成本高，另一方面升温浓缩破坏活性成分、产品质量下降，因而有条件的企业采用冷冻浓缩，保证浓缩过程芦荟提取汁不受热，有利于其营养物质、活性物质的保存。然而采用冷冻浓缩法要得到较高的浓缩倍数需要极低的温度，效率很低，在冰晶分离时夹带少量有效成分导致产品损失，并且设备投资巨大。反渗透膜技术在国外果汁行业的成功应用也被推广到芦荟加工工艺过程当中，然而反渗透膜技术需在较高的压力下进行操作。然而国初科技（厦门）有限公司的新一代纳滤膜技术的出现为芦荟的浓缩加工提供了新的更加有效低成本的途径。 二、纳滤技术的由来及其特点 八十年代初期，美国FilmTec的科学家开发出一种薄层复合膜，它能使90%的NaCl透析，而99%的蔗糖被截留。显然，这种膜既不能称之为反渗透膜（因为不能截留无机盐），也不属于超滤膜的范畴（因为不能透析低分子量的有机物）。由于这种膜在渗透过程中截留率大于95%的最小分子分子量在200以上，分子直径约为1纳米，因而它被命名为“纳滤膜（Nanofiltrotion）”。这是纳滤一词的由来。 NF膜具有如下结构特点： (膜结构绝大多数是多层疏松结构； (与反渗透相比较，即使在高盐度和低压条件下也具有较高渗透通量； 图1形象地表征了微滤、超滤、纳滤与反渗透四种不同的膜分离过程。从中可以看出：纳滤恰好填补了超滤与反渗透之间的空白。它能截留在超滤膜中透析的低分子量有机物，但透析在反渗透膜中截留的无机盐。 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 微粒或分子的大小（微米） 图1：压力推动的膜工艺的分类 注：1）箭头反射表示该物质被截留，无法透过膜； 2）各种膜工艺对分子的截留区域并非严格独立而是有部分重叠； 国初科技（厦门）有限公司已将纳滤膜技术在食品、染料、制药、生物工程等方面得以应用并彰显出其技术特点和效益。 三、纳滤膜在芦荟加工中的应用 图2形象地表示了纳滤膜浓缩纯化芦荟提取液的过程。通常待浓缩的芦荟提取液被加在进料罐中，通过高压循环泵增压后输入膜组件，水和部分无机盐通过膜而透析。而被膜截留的芦荟活性物质的浓缩液则重新循环回到进料罐中，继续进行下一步的循环，直至达到给定的浓缩体积。由于芦荟活性物质及多糖的分子量普遍从几百（200）到几千范围内，落在NF膜截留区域内，应用NF膜可以对它们同时进行脱盐和浓缩。 图2：纳滤膜浓缩过程示意图 膜技术浓缩纯化芦荟提取液的优点： (能耗极低（唯一驱动力是压力）； (膜耐受的条件范围宽，浓缩倍数高； (设备结构简洁紧凑，操作十分方便，可实现自动化作业； (常温浓缩不破坏有效成分，损失率极低（0.1% 由上图可知采用纳滤浓缩工艺，单位除水成本基本在10~20元/吨水，而采用薄膜蒸发单位成本在100元/吨水左右，相差5倍之多。新一代膜技术的出现为生物、医药、食品工业降低生产成本提高产品品质提供了一条捷径，随着越来越多的企业认识到新技术所带来的巨大效益及竞争优势，将会有越来多的企业乐意采用纳滤膜分离技术。在植物提取液、动物提取液等领域，国初科技（厦门）有限公司拥有丰富的膜分离技术的应用经验。 国初科技（厦门）有限公司 Page 1 of 4 无机盐（NaCl，KCl等） 20.0 压差 △P（Mpa） 反渗透 10.0 抗生素、芦荟活性物、多糖 细小颗粒、菌丝体 纳滤 超滤 1.0 细菌、病毒等 蛋白质、多肽 过滤 0.1 微滤 0.01 透析液 阀门 循环截留液 芦荟提取液 纳滤膜组件 阀门 高压泵 浓缩液