1 前言

膜分離是近年來發展迅速的新型分離技術，由于其分離過程多在常溫下操作，被分離的物質能保持原來的性質，保留原有的色、香、味、營養和口感，并能保持生物物質的活性，且具有選擇性強，設備簡單，操作方便，容易控制，適用范圍廣等特點。且大多數的膜分離中，物質不發生相變化，分離系數較大，有明顯的節能效果，是解決當代人類面臨的能源、資源、環境等重大問題的重要新技術。在國際上現已廣泛應用于食品工業、三廢處理、水處理、醫藥工業、乳制品工業、濕法冶金和化工、生物產品分離等方面。雖然膜分離技術具有諸多優點，但在國內，在膜技術中無機陶瓷膜技術只是到了九·五期間才開始研發應用。陶瓷濾膜和陶瓷超濾膜在工業領域中的應用是近幾年才開始的，無機陶瓷膜的巨大應用潛力還遠遠未能發揮出來。在國內膜分離技術應用于醬油的澄清技術仍然處于研究開發階段，本文利用膜過濾設備，對膜分離在醬油中的應用進行初步的探討。

1 實驗材料與設備

1.1 實驗材料

以高鹽稀態中的天然曬露法工藝，經3個月發酵后，從發酵缸放出來，經過7天的沉淀，再經過板框初濾后的一級醬油。

1.2 實驗設備

所用的膜過濾設備見表1。

表1：過濾實驗使用的膜過濾機

2 實驗方法

2.1 膜過濾裝置的組成

分離系統（膜和膜分離設備），排污系統，防堵系統（反沖系統或高頻震動系統），控制系統。

2.2 膜分離（過濾）的操作方式

2.2.1 過濾流動方式

本實驗采用錯流過濾方式。

2.2.2 防堵系統

為了防止或減少大分子或顆粒堵塞濾孔，保持原有的通量，許多過濾機配有防堵系統，例如高頻震動抗阻系統或反沖系統等。反沖時，要求瞬時壓力P>PR，使透過液回流，沖擊阻塞顆粒。

2.3 檢測方法

過濾通量的測定：流量計直接讀數。

氨基酸態氮的測定：甲醛滴定法。

鹽含量的測定：硝酸銀滴定法。

細菌總數的測定：營養瓊脂平板計數法。

吸光度的測定：7230G分光光度計，于530nm波長下測定吸光度A₅₃₀。

可溶性固形物的測定：ATAGO公司的N-50E手提式折光計直接讀數。

3 結果與討論

3.1 實驗條件的選擇

選擇合適的地濾膜要考慮以下幾個因素：

（1）根據截留物分子量（MWCO）的大小，選擇對應的膜孔徑：一般是根據對某種特定溶質截留率達到90%以上時來確定膜的孔徑大小。

（2）膜的選擇性：指將混合物中的組分分離開來的能力。無機膜與有機膜因其材料的親水性的不同，對醬油的分離能力亦有較大的差異。

（3）膜的效率（生產能力）：在一定的操作條件下可達到的滲透量（通量），它是生產效率高低的關鍵所在。

（4）孔徑小于0.5μm的膜可以截流所有細菌，而孔徑小于1μm的膜可以截流所有酵母菌和霉菌。

（5）產品澄清度的要求：醬油澄清的主要目的是為了除去一些大分子蛋白聚合物和其它不可溶性物質，而不溶性蛋白聚合物分子量一般在1×10⁵以上，因此可選擇切割分子量在1×10⁵以上的膜。若膜切割分子量太少，則單位時間內單位膜面積透過的通量變小。

綜上所述，我們采用孔徑為0.1μm至2μm的膜來進行下一步的醬油過濾試驗，比較哪一種膜更適合醬油的過濾。

3.2 不同孔徑的有機膜實驗結果

此試驗使用的是某美國公司所提供p型有機膜過濾機（1.53m²），過濾機件由單片的膜組成，目的是進行薄膜選擇測試，確定不同材質及孔徑的膜在通量上的表現及過濾后醬油的變化。

3.2.1 有機膜各種孔徑的膜的通量

由于考慮到醬油的實際過濾要求，本研究使用孔徑分別為1.0μm，0.45μm，0.1μm的聚楓膜濾芯進行試驗。

3.2.2 實驗小結

對有機膜，0.1μ孔徑的膜通量最大，穩定通量在41.77L/m²·h。0.1μ與0.45μ的膜過濾有很好的除菌效果。

3.3 不同孔徑的無機膜試驗結果

3.3.1 各種孔徑無機膜的通量

考慮到醬油的實際過濾的需要，本試驗采用孔徑分別為2.0μm，1.2μm，0.6μm，0.2μm孔徑的陶瓷無機膜濾芯作過濾試驗。

3.3.2 實驗小結

無機陶瓷膜的通量在較低壓力下都有較高的通量。無機膜過濾機2μ和1.2μ孔徑的膜通量較大。0.2μm的膜過濾除菌效果最佳。綜合考慮，1.2μm的無機膜最適用于過濾醬油，因其微生物過濾除去率可達96.43%，而過濾的通量達到150L/m²·h。

3.4 實際生產中幾種常用過濾機過濾醬油的生產能力和運行費用比較

從幾種常用過濾的實際情況比較可知，膜過濾機用于過濾含雜質較多的豉水速度較慢，不能取代板框過濾機和葉濾機，膜過濾機是一個相對較精密設備，應用于過濾含粗粒雜質較少的醬油或是過濾成品醬油較合理。從過濾成本上看，膜過濾機的能耗最大。燭式硅藻土過濾機的過濾運作費用較膜過濾成本稍低。

4 結論

（1）從實驗結果可知膜過濾機用于過濾醬油生產中是可行的，與傳統的過濾設備相比，具有明顯優勢。

（2）孔徑為1.2μm無機陶瓷的膜過濾機較適合過濾醬油。其過濾通量較大，醬油質量較穩定，澄清度高。

（3）雖然使用膜過濾的過濾成本比硅藻土過濾機稍高，但它在過濾過程中不需添加助濾劑，減少了因使用助濾劑而引人外來雜物或微生物等污染危險;同時減少了傳統過濾工藝過程中醬油在設備中殘留及硅藻土等助濾劑的吸附損失，提高了產品的得率;減少了由于使用硅藻土等助濾劑而帶來的廢棄物的排放量，有利于環境保護。

（4）膜過濾機設備占地面積小，自動化程度高，符合連續化生產要求，同時減少了人工費用，降低工人的勞動強度。

（5）膜技術用于醬油過濾，在國內仍未普及，其原因是設備及運行成本高，如能進一步提高膜的過濾能力和降低運行成本，則膜設備在醬油過濾生產中將會飛躍發展。