CN102974219B - 一种耐高温有机膜过滤系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及膜过滤技术领域，具体地说是一种耐高温有机膜过滤系统及工艺，包括原料箱、进料泵、膜组件、过滤液储罐、反洗泵、热水储罐、蒸汽发生器和阀门，膜组件为耐高温有机膜组件，进料泵与原料箱相连，进料泵的另一端连接膜组件的进口一和进口二，膜组件的出口一和出口二连接过滤液储罐，膜组件的出口二连接反洗管道，反洗管道中设有反洗泵和热水储罐，膜组件的进口二连接无油压缩空气，膜组件的进口一、出口一与蒸汽发生器相连，膜组件的进口二和出口二连接冷凝液排出管道，进料泵、反洗泵和阀门通过线路连接电气控制系统；本发明能在高温流体环境下运行，采用空气、蒸汽、热水对膜组件进行消毒、清洗，膜过滤通量更大，占地更小，投资更省。

Description

一种耐高温有机膜过滤系统及工艺

[技术领域]

本发明涉及膜过滤技术领域，具体地说是一种耐高温有机膜过滤系统及工艺。

[背景技术]

近年来，随着我国国民经济的迅猛发展，果汁、牛奶、啤酒、食品酿造、医药等行业取得了长足的发展，其相关的生产工艺也有了显著的进步，且尤其以过滤技术为甚，诸如牛奶澄清、果蔬汁除浊、啤酒过滤、中药提取、茶饮料浓缩、发酵液过滤等工段都会涉及到过滤技术。

然而，目前多采用的硅藻土过滤、板框滤布过滤、膜过滤技术等都存在着一定的弊端。比如，硅藻土过滤工艺的精度较低，劳动强度大，资源短缺，成本增加，废弃的硅藻土无法回收利用，且会对环境造成严重污染，关键硅藻土对细菌的截留去除不理想，后面还必须配合精滤工艺，需要采用巴氏杀菌，且会对滤液的风味产生不良影响。

而膜过滤技术中现有的有机膜过滤组件无法承受高于45摄氏度的料液温度，实际操作中需要对料液先行降温至45摄氏度以下，经有机膜过滤之后，继而升温，然后才能继续后续的工艺，此工艺过滤通量低，投资大，且由于降温而大大损失了能耗。而现有工艺中采用无机膜过滤技术的工艺，虽然可以在不降温的环境下运行，节约了能耗，但是膜组件容易堵塞，且堵塞之后只能采取化学药剂清洗的方法对膜组件进行性能恢复，不利于食品卫生与环境保护。因此，若能提供一种既能耐高温又能避免采取化学药剂对膜组件进行清洗的膜过滤系统及工艺，将在膜过滤行业中具有非常重要的意义。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种耐高温有机膜过滤系统及工艺，不仅能够在高达120摄氏度的环境下运行，实现了有机膜过滤时无需降温而直接过滤的效果，节约了能耗，提高了生产效率，而且解决了现有工艺中需要采用化学药剂对膜组件进行清洗所带来的不利于食品卫生及环境保护等问题。

为实现上述目的设计一种耐高温有机膜过滤系统，包括原料箱、进料泵、膜组件、过滤液储罐、反洗泵、热水储罐、蒸汽发生器和阀门，所述膜组件为耐高温有机膜组件，所述膜组件的侧面设有进口一和进口二，所述膜组件的顶部和底部分别设有出口一和出口二，所述进料泵通过管道与原料箱相连并与原料箱形成循环回路，所述进料泵的另一端连接膜组件的进口一和进口二，所述膜组件的出口一和出口二通过管道连接过滤液储罐，所述膜组件的出口二连接反洗管道，所述反洗管道中设有反洗泵和热水储罐，所述膜组件的进口二通过管道连接无油压缩空气，所述膜组件的进口一、出口一与蒸汽发生器相连，所述膜组件的进口二和出口二连接冷凝液排出管道，所述进料泵、反洗泵和阀门通过线路连接电气控制系统。

所述膜组件的膜丝为有机中空纤维膜丝，所述有机中空纤维膜丝表面设有耐温保护层。

所述冷凝液排出管道中设有蒸汽隔离阀，所述蒸汽隔离阀通过线路连接电气控制系统。

所述膜组件的进口一、进口二、出口二分别连接废液排出管道，所述废液排出管道中设有阀门。

一种耐高温有机膜过滤工艺，包括以下步骤：

1）料液过滤：进料泵将原料箱中的料液泵入耐高温的膜组件进行过滤，料液经由膜组件侧面的进口一或进口二进入膜组件，过滤后的料液进入过滤液储罐，未透过膜组件过滤的料液回流到原料箱；

2）水洗：反洗泵将热水储罐中的热水泵入膜组件，利用热水对膜组件进行清洗，将膜丝表面堆积的污物排出，并将清洗后的废液排出膜组件；

3）气洗：利用无油压缩空气对膜组件进行气体擦洗，使膜丝表面积聚的污物松动，并清除出膜组件；

4）蒸汽消毒：蒸汽发生器往膜组件内部导入蒸汽，利用蒸汽对膜组件进行无死角地消毒，蒸汽冷凝液通过冷凝液排出管道排出膜组件。

本发明同现有技术相比，具有以下有益效果：

1.通过采用可以在高达120摄氏度环境下运行的有机膜组件，实现了有机膜过滤时无需降温而直接过滤的效果，即相对于现有有机膜过滤工艺，本系统及工艺取消了高温料液的降温环节，而对高温料液直接进行膜过滤，从而节省了现有工艺中先降温再升温工段中的能耗，提高了生产效率；

2.采用无油压缩空气对膜组件进行气体擦洗工艺，能够松动膜丝表面积聚的污物，更有利于污物的清除，能够有效恢复膜组件的过滤性能；

3.由于能够在高温下运行，从而膜过滤通量更大，占地更小，投资更省，且生产效率显著提高；

4.蒸汽发生器与膜组件的进料侧、过滤液侧均相连，实现了蒸汽在膜组件内部对膜组件无死角接触污物，避免了现有工艺中清洗有死角、清洗不彻底的弊端，有效延缓了膜组件的污染，大大延长了膜组件的使用寿命，减少了清洗时间，节省了运行维护费用；

5.采用蒸汽或热水消毒的方式，解决了现有工艺中需要利用化学药剂对膜组件进行清洗所带来的不利于食品卫生及二次污染等问题。

[附图说明]

图1是本发明的系统流程示意图；

图中：1、原料箱  2、进料泵  3、膜组件  4、过滤液储罐  5、反洗泵  6、热水储罐  7、蒸汽发生器  8、蒸汽隔离阀  9、阀门  10、无油压缩空气  11、进口一  12、进口二  13、出口一  14、出口二  15、管道。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括：原料箱1、进料泵2、膜组件3、过滤液储罐4、反洗泵5、热水储罐6、蒸汽发生器7和阀门9，膜组件为耐高温有机膜组件，膜组件的膜丝为有机中空纤维膜丝，有机中空纤维膜丝表面设有耐温保护层，膜组件的侧面设有进口一11和进口二12，膜组件的顶部和底部分别设有出口一13和出口二14，进料泵通过管道15与原料箱相连并与原料箱形成循环回路，进料泵的另一端连接膜组件的进口一和进口二，膜组件的出口一和出口二通过管道连接过滤液储罐，膜组件的出口二连接反洗管道，反洗管道中设有反洗泵和热水储罐，膜组件的进口二通过管道连接无油压缩空气10，膜组件的进口一、出口一与蒸汽发生器相连，膜组件的进口二和出口二连接冷凝液排出管道，冷凝液排出管道中设有蒸汽隔离阀8，膜组件的进口一、进口二、出口二分别连接废液排出管道，废液排出管道中设有阀门，以上过滤及清洗过程中管路的开启通过阀门加以控制实现，进料泵、反洗泵、阀门和蒸汽隔离阀通过线路连接电气控制系统。

本发明所述的耐高温有机膜过滤工艺，包括以下步骤：

1）料液过滤：进料泵将原料箱中的料液泵入耐高温的膜组件进行过滤，料液经由膜组件侧面的进口一进入膜组件，也可以经由膜组件侧面的进口二进入膜组件，过滤后的料液进入过滤液储罐，未透过膜组件过滤的料液回流到原料箱；

2）水洗：运行一段时间，膜组件发生污堵时，反洗泵将热水储罐中的热水泵入膜组件，利用热水对膜组件进行清洗，将膜丝表面堆积的污物排出，并将清洗后的废液通过进料侧排出膜组件；

3）气洗：利用无油压缩空气对膜组件内部进行气体擦洗，使膜丝表面积聚的污物松动，并清除出膜组件，恢复膜组件过滤性能；

4）蒸汽消毒：蒸汽发生器往膜组件内部导入蒸汽，利用蒸汽对膜组件进行无死角地消毒，蒸汽冷凝液通过冷凝液排出管道排出膜组件。

本发明为了克服公知现有过滤技术中精度不高、不耐高温、需要化学药剂清洗等弊端，创造一种可以在高温环境中运行的有机膜过滤新工艺，可以采用空气、蒸汽、热水等对膜组件进行消毒、清洗等，杜绝了化学药剂的二次污染，真正实现了节能、卫生型、食品级的膜过滤新工艺，该工艺可以在高温环境下进行有机膜过滤或浓缩等操作，且可以利用空气、蒸汽或热水对膜组件进行擦洗、高温消毒、清洗等操作；与现有硅藻土过滤、板框滤布过滤、膜过滤技术等相比较，大大节约了能耗，且膜过滤通量高，占地小，投资成本小，膜清洗彻底，没有化学药剂等二次污染，更利于食品级应用；采用蒸汽对膜组件消毒，更能避免现有膜组件中清洗死角的问题，蒸汽可以在膜组件内部无死角地存在，可以对膜组件进行彻底的消毒；同时，采用耐高温膜组件，可以使原有传统过滤工艺中先降温再升温的工序缩短，采用此新工艺可以对料液在高温下直接进行膜过滤，而无需降温，大大节约了能耗，提高了工作效率。

以下列举几个实例来说明本发明的应用领域及效果，但本发明并不受下述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

实施例一、酱油净化处理：处理量为5吨/时，温度为90摄氏度，原料液中含有大量的辣椒、花椒等固体不溶物，经本发明所述的耐高温有机膜过滤系统及工艺处理，过滤后的酱油澄清透亮，感官品质提升，且口味未发生变化；当有机膜组件污堵，跨膜压差升高时，采用热水对膜组件进行反洗，效果明显，该系统可至少稳定运行一个月。

实施例二、茶多酚的浓缩提纯：处理量为6吨/时，温度为80摄氏度，原茶汤中的有效成分茶多酚经过本发明所述的耐高温有机膜过滤系统及工艺处理后，被有效浓缩，且操作中无需对现有料液进行降温操作，生产效率大幅提高，该系统可至少稳定运行两个月。

Claims (5)

1.一种耐高温有机膜过滤系统，其特征在于：包括原料箱、进料泵、膜组件、过滤液储罐、反洗泵、热水储罐、蒸汽发生器和阀门，所述膜组件为耐高温有机膜组件，所述膜组件的侧面设有进口一和进口二，所述膜组件的顶部和底部分别设有出口一和出口二，所述进料泵通过管道与原料箱相连并与原料箱形成循环回路，所述进料泵的另一端连接膜组件的进口一和进口二，所述膜组件的出口一和出口二通过管道连接过滤液储罐，所述膜组件的出口二连接反洗管道，所述反洗管道中设有反洗泵和热水储罐，所述膜组件的进口二通过管道连接无油压缩空气，所述膜组件的进口一、出口一与蒸汽发生器相连，所述膜组件的进口二和出口二连接冷凝液排出管道，所述进料泵、反洗泵和阀门通过线路连接电气控制系统。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述膜组件的膜丝为有机中空纤维膜丝，所述有机中空纤维膜丝表面设有耐温保护层。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述冷凝液排出管道中设有蒸汽隔离阀，所述蒸汽隔离阀通过线路连接电气控制系统。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述膜组件的进口一、进口二、出口二分别连接废液排出管道，所述废液排出管道中设有阀门。

5.一种利用权利要求1的过滤工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）料液过滤：进料泵将原料箱中的料液泵入耐高温的膜组件进行过滤，料液经由膜组件侧面的进口一或进口二进入膜组件，过滤后的料液进入过滤液储罐，未透过膜组件过滤的料液回流到原料箱；

2）水洗：反洗泵将热水储罐中的热水泵入膜组件，利用热水对膜组件进行清洗，将膜丝表面堆积的污物排出，并将清洗后的废液排出膜组件；

3）气洗：利用无油压缩空气对膜组件进行气体擦洗，使膜丝表面积聚的污物松动，并清除出膜组件；

4）蒸汽消毒：蒸汽发生器往膜组件内部导入蒸汽，利用蒸汽对膜组件进行无死角地消毒，蒸汽冷凝液通过冷凝液排出管道排出膜组件。