CN113457457A - 西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于清洗西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法，该方法专用于清洗西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜，特别是用于清洗去除超滤膜所拦截的沉淀物(西洋参提取物与柠檬酸反应所产生的白色沉淀)，从而辅助了西洋参饮料生产中的超滤方案得以实施，解决了现有技术中西洋参饮料生产中的超滤方案无法工业化实施的技术瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及一种西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法，属于饮料制备技术领域。
背景技术
目前市面上的西洋参饮料(含有西洋参提取物的饮料)，如若饮料中含有柠檬酸成分，西洋参提取物在高温环境会与饮料中的柠檬酸反应生成白色沉淀(白色颗粒状物质)。白色沉淀不仅会影响饮料的澄清度和美观度，还会沉淀附着在高温饮料流经的设备内壁，难以清洗干净，用一般的酸碱化学清洗方法也难以清洗干净。
对于西洋参提取物在高温环境与柠檬酸反应生成的白色沉淀，本领域技术人员尝试着采用微滤的手段来过滤白色沉淀，但无法全部拦截，总的拦截效果不好。因此，本领域技术人员又尝试着在微滤步骤之后再增加一个超滤的步骤，理论上来说，是可以起到进一步拦截效果的，但在具体的工业化生产(大批量)的实践中，超滤膜孔很快会被堵住，超滤的方案根本无法具体实施。
减少超滤过程的滤渣沉积成垢是本领域需要解决的技术瓶颈，除此之外，如何更好地清洗西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜也是具体的工业化生产实践中所必须解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法，其中，
所述超滤膜为聚醚砜材质的中空纤维式超滤膜；所述超滤膜的过滤孔径为0.02微米；
所述清洗方法包括以下步骤：
步骤1)：在常温下，进行水反洗；
步骤2)：在35℃～40℃的温度下，采用第一清洗剂进行正洗；所述第一清洗剂的pH值为12～13，所述第一清洗剂为包含0.5～1％wt的EDTA和1～3％wt的十二烷基苯磺酸的水溶液；
步骤3)：在常温下，采用第二清洗剂进行反洗；所述第二清洗剂为包含0.02～0.05％wt的强碱和0.02～0.05％wt的EDTA的水溶液；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗；
步骤4)：在35℃～40℃的温度下，采用第三清洗剂进行正洗；所述第三清洗剂的pH值为9～10；所述第三清洗剂为包含0.1～0.15％wt的纤维素酶、0.03～0.05％wt的甘露聚糖酶、0.02～0.05％wt的碳酸氢钠和0.4～0.6％wt的C13-15的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗；
步骤5)：在常温下，采用所述第二清洗剂进行反洗；
步骤6)：在常温下，采用第四清洗剂进行反洗；所述第四清洗剂为包含0.02～0.03％wt的强碱和0.01～0.02％wt的次氯酸钠或次氯酸钙的水溶液；
步骤7)：在常温下，采用第五清洗剂进行反洗；所述第五清洗剂为包含0.02～0.04％wt的柠檬酸的水溶液；
步骤8)：在常温下，进行水反洗；
所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
优选的，所述步骤1)中，所述水反洗的流量为100-160kg/h/m2。
优选的，所述步骤2)中，所述第一清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
优选的，所述步骤3)中，所述第二清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
优选的，所述步骤4)中，所述第三清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
优选的，所述步骤5)中，所述第二清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
优选的，所述步骤6)中，第四清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
优选的，所述步骤7)中，第五清洗剂反洗的流量为100-160kg/h/m2。
优选的，在所述步骤4)中，所述水正洗之后，再在35℃～40℃的温度下，采用蛋白酶清洗剂进行正洗；所述蛋白酶清洗剂的pH值为9～10，其为包含0.05～0.15％wt的碱性蛋白酶，0.02～0.05％wt的碳酸氢钠和0.4～0.6％wt的C13-15的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液。
优选的，所述步骤4)中，所述蛋白酶清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
本发明提供了一种用于清洗西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法，该方法专用于清洗西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜，特别是用于清洗去除超滤膜所拦截的沉淀物(西洋参提取物与柠檬酸反应所产生的白色沉淀)，从而辅助了西洋参饮料生产中的超滤方案得以实施，解决了现有技术中西洋参饮料生产中的超滤方案无法工业化实施的技术瓶颈。
具体实施方式
本申请的一个具体实施方案提供了一种西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法，其中，
所述超滤膜为聚醚砜材质的中空纤维式超滤膜；所述超滤膜的过滤孔径为0.02微米；
所述清洗方法包括以下步骤：
步骤1)：在常温下，进行水反洗；
步骤2)：在35℃～40℃的温度下，采用第一清洗剂进行正洗；所述第一清洗剂的pH值为12～13，所述第一清洗剂为包含0.5～1％wt的EDTA和1～3％wt的十二烷基苯磺酸的水溶液；
步骤3)：在常温下，采用第二清洗剂进行反洗；所述第二清洗剂为包含0.02～0.05％wt的强碱和0.02～0.05％wt的EDTA的水溶液；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗；
步骤4)：在35℃～40℃的温度下，采用第三清洗剂进行正洗；所述第三清洗剂的pH值为9～10；所述第三清洗剂为包含0.1～0.15％wt的纤维素酶、0.03～0.05％wt的甘露聚糖酶、0.02～0.05％wt的碳酸氢钠和0.4～0.6％wt的C13-15的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗；
步骤5)：在常温下，采用所述第二清洗剂进行反洗；
步骤6)：在常温下，采用第四清洗剂进行反洗；所述第四清洗剂为包含0.02～0.03％wt的强碱和0.01～0.02％wt的次氯酸钠或次氯酸钙的水溶液；
步骤7)：在常温下，采用第五清洗剂进行反洗；所述第五清洗剂为包含0.02～0.04％wt的柠檬酸的水溶液；
步骤8)：在常温下，进行水反洗；
所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
如背景技术中所阐述的，西洋参提取物会与饮料中的柠檬酸成分在高温下，发生反应，产生白色沉淀，所使用超滤装置，则不可避免地要解决超滤膜的清洗问题。
本领域技术人员进行了大量的实验条件摸索出了专用于清洗西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的膜清洗工艺，发现采用上述特定的清洗步骤和各个步骤采用特定组成的清洗剂，对于清洗去除超滤膜所拦截的沉淀物(西洋参提取物与柠檬酸反应所产生的白色沉淀)效果非常显著，从而辅助了西洋参饮料生产中的超滤方案得以实施，解决了现有技术中西洋参饮料生产中的超滤方案无法工业化实施的技术瓶颈。
以下通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于这些具体实施方式。
实施例1
实施例1的西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法
本实施例采用的超滤装置为购自INGE公司的XL 0.9MB 60W型号的产品，其中，超滤膜为聚醚砜材质的中空纤维式超滤膜；超滤膜的过滤孔径为0.02微米。
本实施例的清洗方法包括以下步骤：
步骤1)：在常温下，进行水反洗。
在本申请的一个具体实施方案中，水反洗的流量为100-160kg/h/m2；具体在本实施例中，水反洗的流量约为115kg/h/m2，即，每1平方米的过滤膜，每小时，反洗所用水量为115kg。
步骤2)：在35℃～40℃的温度下，采用第一清洗剂进行正洗。
在本申请的一个具体实施方案中，第一清洗剂的pH值为12～13，所述第一清洗剂为包含0.5～1％wt的EDTA和1～3％wt的十二烷基苯磺酸的水溶液。
具体在本实施例中，第一清洗剂的pH值约为12.8；具体地，通过加入适量的KOH或NaOH将pH调至12.8。
在本实施例中，第一清洗剂为含有约为0.8％wt的EDTA和1.3％wt的十二烷基苯磺酸的水溶液。
在本申请的一个具体实施方案中，所述步骤2)中，所述第一清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
具体在本实施例中，第一清洗剂正洗的流量约为40kg/h/m2。
步骤3)：在常温下，采用第二清洗剂进行反洗；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗。
在本申请的一个具体实施方案中，第二清洗剂为包含0.02～0.05％wt的强碱和0.02～0.05％wt的EDTA的水溶液。
具体在本实施例中，第二清洗剂为包含约为0.03％wt的氢氧化钠和约为0.03％wt的EDTA的水溶液。
在本申请的一个具体实施方案中，所述步骤3)中，所述第二清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
具体在本实施例中，第二清洗剂反洗的流量约为250kg/h/m2。
在本申请的一个具体实施方案中，步骤3)中水反洗的流量为200-250kg/h/m2，水正洗的流量为30-50kg/h/m2。
步骤4)：在35℃～40℃的温度下，采用第三清洗剂进行正洗；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗。
在本申请的一个具体实施方案中，第三清洗剂的pH值为9～10；第三清洗剂为包含0.1～0.15％wt的纤维素酶、0.03～0.05％wt的甘露聚糖酶、0.02～0.05％wt的碳酸氢钠和0.4～0.6％wt的C13-15的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液。
具体在本实施例中，第三清洗剂的pH值约为9.5，第三清洗剂为包含0.13％wt的纤维素酶、0.04％wt的甘露聚糖酶、0.03％wt的碳酸氢钠和0.5％wt的C13的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液。
其中，纤维素酶为购自诺维信公司的超强型纤护酶4500L产品，甘露聚糖酶为购自诺维信公司的魔威200L产品。
在本申请的一个具体实施方案中，所述步骤4)中，所述第三清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
具体在本实施例中，第三清洗剂正洗的流量约为50kg/h/m2。
在本申请的一个具体实施方案中，步骤4)中水反洗的流量为200-250kg/h/m2，水正洗的流量为30-50kg/h/m2。
在本申请的一个优选实施方案中，步骤4)中采用所述水正洗之后，再在35℃～40℃的温度下，采用蛋白酶清洗剂进行正洗；所述蛋白酶清洗剂的pH值为9～10，其为包含0.05～0.15％wt的碱性蛋白酶，0.02～0.05％wt的碳酸氢钠和0.4～0.6％wt的C13-15的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液。
在本实施例中，蛋白酶清洗剂的pH值约为9.5，蛋白酶清洗剂为包含0.083％wt的碱性蛋白酶，0.025％wt的碳酸氢钠和0.42％的C13的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液。
具体的，碱性蛋白酶为购自诺维信公司的锦程优诺100L产品。
在本申请的一个具体实施方案中，所述步骤4)中，所述蛋白酶清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
具体在本实施例中，步骤4)中蛋白酶清洗剂正洗的流量约为50kg/h/m2。
步骤5)：在常温下，采用上述第二清洗剂进行反洗。
在本申请的一个具体实施方案中，步骤5)中，第二清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
步骤6)：在常温下，采用第四清洗剂进行反洗。
在本申请的一个具体实施方案中，第四清洗剂为包含0.02～0.03％wt的强碱和0.01～0.02％wt次氯酸钠或次氯酸钙的水溶液。
在本实施例中，第四清洗剂为包含0.025％wt的氢氧化钠和0.012％wt的次氯酸钠的水溶液。
在本申请的一个具体实施方案中，第四清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
具体在本实施例中，第四清洗剂反洗的流量约为250kg/h/m2。
步骤7)：在常温下，采用第五清洗剂进行反洗。
在本申请的一个具体实施方案中，第五清洗剂为包含0.02～0.04％wt的柠檬酸的水溶液。
具体在本实施例中，第五清洗剂为包含0.03％wt的柠檬酸的水溶液。
在本申请的一个具体实施方案中，第五清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
具体在本实施例中，第五清洗剂反洗的流量约为250kg/h/m2。
步骤8)：在常温下，进行水反洗。
在本申请的一个具体实施方案中，步骤8)中水反洗的流量为200-250kg/h/m2。
具体在本实施例中，步骤8)中水反洗的流量约为250kg/h/m2。
效果数据
现有技术中，西洋参饮料生产过程中(西洋参提取物在高温环境与柠檬酸反应生成)的白色沉淀是无法采用超滤进行过滤的，原因是超滤膜孔很快会被堵住，超滤的方案根本无法具体工业实施。
本申请实施例1的膜清洗工艺，专用于清洗西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜，专用于清洗去除超滤膜所拦截的沉淀物(西洋参提取物与柠檬酸反应所产生的白色沉淀)，从而辅助了西洋参饮料生产中的超滤方案得以实施，解决了现有技术中西洋参饮料生产中的超滤方案无法工业化实施的技术瓶颈。
此外，在西洋参饮料的生产过程中，在工艺参数改进之前，若采用超滤装置进行过滤，一般来说，安装的新膜，过滤一缸料(约32000L)的过滤时间大概在50-60min；在过滤一段时间后，例如过滤生产了10万箱产品(约600000L)以后，过滤一缸料(约32000L)的过滤时间则会大幅延长至150-180min。
然而采用本申请实施例1的膜清洗工艺，经过多家工厂验证，每家工厂至少经过上百万箱的生产，过料时间基本稳定在与一般的新膜相当，保持在过滤一缸料(约32000L)的过滤时间大概在50-60min，说明超滤膜的清洗效果良好。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种西洋参饮料生产工艺中所使用的超滤膜的清洗方法，其特征在于：
所述超滤膜为聚醚砜材质的中空纤维式超滤膜；所述超滤膜的过滤孔径为0.02微米；
所述清洗方法包括以下步骤：
步骤1)：在常温下，进行水反洗；
步骤2)：在35℃～40℃的温度下，采用第一清洗剂进行正洗；所述第一清洗剂的pH值为12～13，所述第一清洗剂为包含0.5～1％wt的EDTA和1～3％wt的十二烷基苯磺酸的水溶液；
步骤3)：在常温下，采用第二清洗剂进行反洗；所述第二清洗剂为包含0.02～0.05％wt的强碱和0.02～0.05％wt的EDTA的水溶液；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗；
步骤4)：在35℃～40℃的温度下，采用第三清洗剂进行正洗；所述第三清洗剂的pH值为9～10；所述第三清洗剂为包含0.1～0.15％wt的纤维素酶、0.03～0.05％wt的甘露聚糖酶、0.02～0.05％wt的碳酸氢钠和0.4～0.6％wt的C13-15的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液；之后，再在常温下进行水反洗和水正洗；
步骤5)：在常温下，采用所述第二清洗剂进行反洗；
步骤6)：在常温下，采用第四清洗剂进行反洗；所述第四清洗剂为包含0.02～0.03％wt的强碱和0.01～0.02％wt的次氯酸钠或次氯酸钙的水溶液；
步骤7)：在常温下，采用第五清洗剂进行反洗；所述第五清洗剂为包含0.02～0.04％wt的柠檬酸的水溶液；
步骤8)：在常温下，进行水反洗；
所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
2.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤1)中，所述水反洗的流量为100-160kg/h/m2。
3.如权利要求2所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤2)中，所述第一清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
4.如权利要求3所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤3)中，所述第二清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
5.如权利要求4所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤4)中，所述第三清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
6.如权利要求5所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤5)中，所述第二清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
7.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤6)中，第四清洗剂反洗的流量为200-250kg/h/m2。
8.如权利要求7所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤7)中，第五清洗剂反洗的流量为100-160kg/h/m2。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的清洗方法，其特征在于：
在所述步骤4)中，所述水正洗之后，再在35℃～40℃的温度下，采用蛋白酶清洗剂进行正洗；所述蛋白酶清洗剂的pH值为9～10，其为包含0.05～0.15％wt的碱性蛋白酶，0.02～0.05％wt的碳酸氢钠和0.4～0.6％wt的C13-15的线性脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液。
10.如权利要求9所述的清洗方法，其特征在于：
所述步骤4)中，所述蛋白酶清洗剂正洗的流量为30-50kg/h/m2。
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