CN103734861B - 果蔬汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种果蔬汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法，将果蔬汁膜澄清处理过程中产生的滞留物与助滤剂混合，然后注入到密闭外压式膜压滤装置中进行压滤处理，得到液相清汁和固态果渣；所述液相清汁可直接制得果蔬汁产品，提高产品产量；其固态果渣是一种含水率<25%的不可流动固态物质，可采用集中填埋方式处理或者转化为动物饲料。本发明解决了果蔬汁膜澄清生产过程中滞留物处理困难，固液相分离不彻底，滞留物中果蔬汁得不到充分提取、造成损失浪费严重的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于农产品加工领域，特别涉及一种果蔬汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法。
背景技术
在果蔬汁加工及医药行业普遍采用超滤等错流过滤方式截留果蔬汁或发酵液中的非溶性物质及大分子物质，以保证果蔬汁及医药发酵液澄清处理的质量要求。然而随着错流过滤循环液中不溶物浓度的不断提高，过滤系统通量逐渐下降，当截留的不溶物含量达20~60%时，极易堵塞膜流道，现行的错流过滤工艺必须要求停止果蔬汁生产，对截留的滞留物或罐底物进行处理，然而，在传统的果蔬汁生产及发酵液澄清过滤过程中，对滞留物并没有理想的处理及回收利用方法，现有的滞留物处理方法主要有：① 加水提糖处理。首先向滞留物中加入大量的水，再使其通过超滤系统循环，将其中大部分的糖份洗滤出来，当滞留物中果蔬汁糖度为2~3oBx时全部排空。然而这样处理一方面造成大量耗水，增加后期蒸发器的负荷，造成蒸发器大量耗能，增加了果蔬汁的生产成本，另一方面提糖后的滞留物仍为液体果渣混合物，直接排放时COD高达100000mg/L，对污水、污泥处理系统的冲击负荷大，大大增加了污水排放量和处理难度。② 采用卧式螺旋离心机进行分离，分离后的清汁继续作为果蔬汁产品，提高产品产率，固相做无害化处理。然而采用离心机分离，并不能使滞留物中的固液相彻底分离，造成滞留物中残留的大量果蔬汁损失。③ 回榨处理。将滞留物回榨，一般是返回至二榨工序，经压榨加工处理后，再次通过超滤工序，提取其中的大部分糖份，但是滞留物在长时间的加工处理后容易氧化发酵，使得超滤后清汁色度增加，并产生一定的有害物质，严重影响产品品质。
在果蔬汁澄清处理过程中，当循环液中截留的滞留物固含量达到20~60%时，便严重影响澄清过滤操作，如何采用合适的处理方法将滞留物中残留果蔬汁最大限度的提取出来，提高产品产量，并对罐底物实现彻底的固液分离，固态果渣进行无害化处理，减少对环境的污染，是目前果蔬汁企业深加工过程中迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有果蔬汁澄清生产过程中滞留物处理难度大、固液相分离不彻底，滞留物中果蔬汁得不到充分提取、造成损失浪费严重的技术问题；
旨在提供一种果蔬汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法，能够最大限度的将滞留物中残留的果蔬汁提取出来，增强过滤效果，使固液分离更加彻底，提高果蔬汁产品的最终产量，实现滞留物的妥善处理。
本发明的具体技术方案如下：
一种果蔬汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法，将果蔬汁膜澄清处理过程中产生的滞留物与助滤剂混合，然后注入到密闭外压式膜压滤装置中进行压滤处理，得到液相清汁和固态果渣；所述液相清汁可直接制得果蔬汁产品，其固态果渣采用集中填埋方式处理或者转化为动物饲料。
所述助滤剂占滞留物总质量的0.1~0.5%，将助滤剂以前述比例与滞留物相混合，一起经压滤装置进行压滤，过滤过程中助滤剂的加入将改变滞留物的表面性质与结构，助滤剂与滞留物中悬浮的杂质颗粒形成疏松多孔滤饼，提高助滤剂颗粒向滞留物的迁移速度与粘附效率，减少过滤阻力，保持相对稳定的过滤速率。添加量的多少取决于颗粒杂质的数量及其可压缩性，压缩率大的杂质，助滤剂添加量相应增加。
所述助滤剂选自硅藻土、珍珠岩、纤维素、活性炭、膨润土中的一种；在压滤过程中加入上述物质，降低过滤阻力，增加过滤速率，提高果蔬汁的回收率和产品质量。
所述密闭外压式膜压滤装置包括压滤缸筒、压滤缸筒端盖、过滤部件、带有活塞杆的活塞，所述过滤部件和活塞设在压滤缸筒内，过滤部件的一端与压滤缸筒端盖连接，其另一端与活塞连接，所述活塞、压滤缸筒以及压滤缸筒端盖之间形成压滤腔；所述压滤缸筒端盖上设有进料口，进料口与压滤腔相通，压滤腔的下部设有卸渣口；所述过滤部件由滤芯和包覆在滤芯外表面的管式膜组成，所述滤芯为圆柱体，其外表面沿圆周均匀分布有凹槽，所述凹槽沿轴向延伸构成滤芯的导液通道，滤芯的导液通道分别与活塞内部的集液腔和压滤缸筒端盖内部的集液腔相连通，活塞内部的集液腔和压滤缸筒端盖内部的集液腔上均设有出汁口。
在压滤过程中，滞留物与助滤剂形成的混合物首先由进料口进入压滤腔内，通过活塞的伸缩运动以及压滤缸筒的转动，带动过滤部件的伸缩运动与转动，滞留物首先经过管式膜的过滤作用，截留大量胶体及杂质颗粒物质，液相中的糖、维生素、矿物质、有机酸、微量元素、水则透过管式膜，由滤芯的导液通道进入活塞内部的集液腔以及压滤缸筒端盖内部的集液腔，然后由出汁口排出，得到液相清汁，固态果渣由压滤腔下部的卸渣口排出。
所述活塞与压滤缸筒之间设有密封圈，所述密封圈套在活塞上；以保证压滤过程不与外界空气接触，避免滞留物在压滤过程中出现氧化，造成清汁色度上升，影响产品品质。
所述密闭外压式膜压滤装置的工作压力为0.2~0.6MPa。
所述管式膜的孔径为0.1~50μm，可截留滞留物中的悬浮物、胶体物质、果渣、助滤剂等杂质颗粒，最大限度的将滞留物中的残留果蔬汁提取出来，提高果蔬汁产品的最终产量。
所述果蔬汁膜澄清处理过程中产生的滞留物来源于错流过滤产生的浊液以及超滤罐底物，其不溶性固形物的含量为20~60%。
本发明进行膜压滤处理时，活塞完成一个往复运动即为一个压滤工作周期，膜压滤处理结束，将滞留物中的残留果蔬汁最大限度的提取出来，果蔬汁回收率>99%，剩余固态果渣是一种含水率<25%的不可流动固态物质。
本发明所述方法普遍适用于食品、医药行业超滤等错流过滤处理过程中产生的滞留物的处理，特别适用于果蔬汁生产、发酵液澄清过滤、以及其他固液分离处理中产生的滞留物的处理。在医药行业发酵液、中间产品和半成品生产过程中，通常需要通过错流过滤去除发酵液中的大分子蛋白、多糖、淀粉或胶体、细菌、不溶性杂质等，然而随着错流过滤循环液中滞留物浓度的不断提高，过滤系统严重受阻，通量逐渐衰减。本发明的提出，将提供一种发酵液错流过滤过程中产生的滞留物的快速、有效的处理方法，充分利用发酵液滞留物中的价值成分，实现滞留物的妥善处理。
本发明的技术优点：
1、利用密闭外压式膜压滤装置中管式膜孔径分布窄、分离精度高的特点，截留滞留物中悬浮物、胶体物质、果渣、活性炭等杂质颗粒，最大限度的将滞留物中残留的果蔬汁提取出来，增强过滤效果，使固液分离更加彻底，提高果蔬汁产品的最终产量，实现滞留物的清洁生产；同时管式膜的高分离精度使得滞留物过滤提取出的果蔬汁品质好，可直接作为果蔬汁产品；
2、外压式膜压滤装置采用密闭系统，在压滤过程中与空气隔绝，避免滞留物在压滤过程中出现氧化，造成清汁色度上升，影响产品品质；
3、利用固液分离压滤装置对果蔬汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物进行压滤处理，残留果蔬汁回收率>99%，压滤后的固相果渣是一种含水率<25%的不可流动固态物质，可采用集中填埋方式处理或者转化为动物饲料，防止液果渣直接排放对污水和污泥系统造成的冲击负荷，避免对环境造成污染。
附图说明
图1为本发明所述的密闭外压式膜压滤装置的结构示意图。
图2为图1中过滤部件的截面图。
其中：1为压滤缸筒端盖；2为压滤缸筒；3为活塞；4为过滤部件；5为端盖内部的集液腔；6为活塞内部的集液腔；7为压滤腔；8为进料口；9为卸渣口；10为出汁口；11为活塞杆；12为管式膜；13为滤芯的导液通道；14为滤芯。
具体实施方式
本发明所使用的所述固液分离压滤装置包括压滤缸筒2、压滤缸筒端盖1、过滤部件4、带有活塞杆11的活塞3，所述过滤部件4和活塞3设在压滤缸筒2内，活塞3与压滤缸筒2之间设有密封圈（图中未标出），所述密封圈套在活塞上。过滤部件4的一端与压滤缸筒端盖1连接，其另一端与活塞3连接，活塞3和压滤缸筒端盖1与压滤缸筒2之间形成压滤腔7；所述压滤缸筒端盖1上设有进料口8，进料口8与压滤腔7相通，压滤腔7的下部设有卸渣口9。
上述过滤部件4由滤芯14和包覆在滤芯14外表面的管式膜12组成，管式膜12的孔径为0.1~50μm；所述滤芯14为圆柱体，其外表面沿圆周均匀分布有凹槽，所述凹槽沿轴向延伸构成滤芯的导液通道13，滤芯的导液通道13分别与活塞内部的集液腔6和压滤缸筒端盖内部的集液腔5相连通，活塞内部的集液腔6和压滤缸筒端盖内部的集液腔5上均设有出汁口10。
在压滤过程中，滞留物与助滤剂形成的混合物首先由进料口进入压滤腔，通过活塞的伸缩运动以及压滤缸筒的转动，带动过滤部件的伸缩运动与转动，滞留物首先经过管式膜的过滤作用，截留大量胶体及杂质颗粒物质，液相中的糖、维生素、矿物质、有机酸、微量元素、水则透过管式膜，由滤芯的导液通道进入活塞内部的集液腔以及压滤缸筒端盖内部的集液腔，然后由出汁口排出，得到液相清汁，固态果渣由压滤腔下部的卸渣口排出。
下面结合实施例对本发明做详细地说明，但不仅限于此。
本发明所述的不溶性固形物、透光率和浊度的测定方法参考 GB/T 18963-2012《浓缩苹果汁》。
实施例1
一种苹果汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法：
(1) 将苹果汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物与硅藻土混合均匀；其中滞留物中不溶性固形物的含量为36%，硅藻土的添加量占滞留物总质量的0.25%；
(2) 将滞留物与硅藻土的混合物注入到密闭外压式膜压滤装置中进行压滤处理，控制压滤装置的工作压力在0.45~0.5MPa，得到液相清汁和固态果渣；
(3) 压滤结束后，将收集的液相清汁直接与澄清苹果汁产品混合，滞留物中残留的苹果汁回收率达99%，液相清汁透光率(T625nm)达98%，浊度＜2NTU；
(4) 压滤结束后，固态果渣则由压滤腔下部的排渣口排出，采用集中填埋方式处理；固态果渣含水率为17%，呈不可流动固态物质。
实施例2
一种菠萝汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法：
(1) 将菠萝汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物与珍珠岩混合均匀；其中滞留物中不溶性固形物的含量为28%，珍珠岩的添加量占滞留物总质量的0.12%；
(2) 将滞留物与珍珠岩的混合物注入到密闭外压式膜压滤装置中进行压滤处理，控制压滤装置的工作压力在0.45~0.5MPa，得到液相清汁和固态果渣；
(3) 压滤结束后，将收集的液相清汁直接与菠萝汁产品混合，滞留物中残留的菠萝汁回收率达99%，液相清汁透光率(T625nm)达96%，浊度＜2NTU；
(4) 压滤结束后，固态果渣则由压滤腔下部的排渣口排出，采用集中填埋方式处理；固态果渣含水率为20%，呈不可流动固态物质。
实施例3
一种红枣汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法：
(1) 将红枣汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物与活性炭混合均匀；其中滞留物中不溶性固形物的含量为42%，活性炭的添加量占滞留物总质量的0.36%；
(2) 将滞留物与活性炭的混合物注入到密闭外压式膜压滤装置中进行压滤处理，控制压滤装置的工作压力在0.5~0.55MPa，得到液相清汁和固态果渣；
(3) 压滤结束后，将收集的液相清汁直接与红枣汁产品混合，滞留物中残留的红枣汁回收率达99%，液相清汁透光率(T625nm)达95%，浊度＜3NTU；
(4) 压滤结束后，固态果渣则由压滤腔下部的排渣口排出，采用集中填埋方式处理；固态果渣含水率为23%，呈不可流动固态物质。
Claims (9)
1.一种果蔬汁生产膜澄清处理过程中产生的滞留物的处理方法，其特征在于：将果蔬汁膜澄清处理过程中产生的滞留物与助滤剂混合，然后注入到密闭外压式膜压滤装置中进行压滤处理，得到液相清汁和固态果渣；所述液相清汁直接制得果蔬汁产品，其固态果渣采用集中填埋方式处理或者转化为动物饲料；
所述密闭外压式膜压滤装置包括压滤缸筒、压滤缸筒端盖、过滤部件、带有活塞杆的活塞，所述过滤部件和活塞设在压滤缸筒内，过滤部件的一端与压滤缸筒端盖连接，其另一端与活塞连接，所述活塞、压滤缸筒以及压滤缸筒端盖之间形成压滤腔；所述压滤缸筒端盖上设有进料口，进料口与压滤腔相通，压滤腔的下部设有卸渣口；
所述过滤部件由滤芯和包覆在滤芯外表面的管式膜组成，所述滤芯为圆柱体，其外表面沿圆周均匀分布有凹槽，所述凹槽沿轴向延伸构成滤芯的导液通道，滤芯的导液通道分别与活塞内部的集液腔和压滤缸筒端盖内部的集液腔相连通，活塞内部的集液腔和压滤缸筒端盖内部的集液腔上均设有出汁口。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述助滤剂占滞留物总质量的0.1~0.5%。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于所述助滤剂选自硅藻土、珍珠岩、纤维素、活性炭、膨润土中的一种。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在压滤过程中，滞留物与助滤剂形成的混合物首先由进料口进入压滤腔内，通过活塞的伸缩运动以及压滤缸筒的转动，带动过滤部件的伸缩运动与转动，滞留物经过管式膜的过滤作用，截留大量胶体及杂质颗粒物质，液相中的糖、维生素、矿物质、有机酸、微量元素、水则透过管式膜；由滤芯的导液通道进入活塞内部的集液腔以及压滤缸筒端盖内部的集液腔，然后由出汁口排出，得到液相清汁，固态果渣由压滤腔下部的卸渣口排出。
5.根据权利要求1或4所述的处理方法，其特征在于所述活塞与压滤缸筒之间设有密封圈，所述密封圈套在活塞上。
6.根据权利要求1或4所述的处理方法，其特征在于所述密闭外压式膜压滤装置的工作压力为0.2~0.6MPa。
7.根据权利要求1或4所述的处理方法，其特征在于所述管式膜的孔径为0.1~50μm。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述果蔬汁膜澄清处理过程中产生的滞留物来源于错流过滤产生的浊液以及超滤罐底物，其不溶性固形物的含量为20~60%。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述固态果渣是一种含水率<25%的不可流动固态物质。
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