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纳滤膜在乳清脱盐中的应用研究

作　者: 宋齐
导　师: 曹兵；潘凯
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 乳清纳滤膜 pH值脱盐
分类号: TS252.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

乳清是干酪生产的副产物,它具有很高的生物学价值与良好的功能特性,但乳清中的矿物盐,尤其是NaCl很大程度地影响了乳清的质量。近年来,国外对乳清开发利用日益重视,而我国在这方面则刚刚起步。因此如何开发利用乳清资源已成为现代研究的新课题。纳滤(NF)是介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术,其截留分子量在200-1000范围内。纳滤能在有效地截留有机物的同时脱除盐分,大多数纳滤膜是复合膜,其表皮层由聚电解质构成,因此膜的分离性能与原料液的pH值之间有较强的依赖关系。本文采用TFC-SR2型卷式纳滤膜,通过调节乳清的pH值来研究不同pH状态下的乳清的脱盐效果,以及结合Diafiltration的循环方法进一步提高脱盐率,同时研究了温度对膜的通量以及对乳清液脱盐效果的影响。在一定的温度与压力下,分别调整乳清液的pH值在乳清蛋白(WP)的等电点附近,对料液进行浓缩脱盐,研究了pH值的变化对乳清脱盐效果的影响。在此基础上,为了进一步提高乳清的盐分脱除率,采用了Diafiltration的循环方法。最后使用样品平板膜,在一定的压力与pH值下,研究了温度对膜通量及对乳清液脱盐效果的影响。实验结果表明,当调整乳清液pH值为WP的等电点4.60时,浓缩液的干物灰分含量最少,灰分脱除率达到了54%；同时,在乳清液的pH值为β-乳球蛋白等电点5.18时,也得到了较好的脱盐效果。当在乳清液pH值为4.60时,对料液进行了Diafiltration循环后,乳清的灰分脱除率达到了74%。随着操作温度的升高,膜通量逐渐地增大,但是温度的升高对乳清脱盐效果的影响不大。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-26
  1.1 膜技术概述  14-19
    1.1.1 膜的定义  14
    1.1.2 分离原理  14
    1.1.3 膜技术的特点  14-15
    1.1.4 膜分离过程的分类  15-16
    1.1.5 膜组件  16-17
    1.1.6 膜污染  17-19
  1.2 乳清  19-20
    1.2.1 乳清的成分  19
    1.2.2 乳清蛋白  19-20
    1.2.3 乳糖  20
    1.2.4 维生素与矿物质  20
  1.3 纳滤膜分离技术  20-24
    1.3.1 纳滤膜的分离机理  20-21
    1.3.2 纳滤膜的性质与特点  21
    1.3.3 影响纳滤膜分离性能的因素  21-22
    1.3.4 纳滤膜的应用  22-24
  1.4 纳滤膜在乳清脱盐中应用的研究进展  24
  1.5 本实验研究的主要内容和目的及创新点  24-26
第二章实验部分  26-34
  2.1 实验原料和设备  26-28
    2.1.1 实验原料  26-27
    2.1.2 实验仪器及设备  27-28
  2.2 分析测试方法  28-31
    2.2.1 电导率和pH值的测定  28
    2.2.2 灰分的测定  28
    2.2.3 乳糖的测定  28-29
    2.2.4 蛋白质的测定  29-30
    2.2.5 钾、钠、钙、镁离子的测定  30
    2.2.6 SEM形貌观察  30-31
    2.2.7 全反射红外光谱(ATR-FTIR)表征  31
  2.3 实验过程  31-34
    2.3.1 不同pH值乳清液中乳清蛋白结合盐分的测定  31
    2.3.2 纯水通量  31
    2.3.3 乳清液全循环过程  31
    2.3.4 浓缩脱盐过程  31-32
    2.3.5 Diafiltration循环过程  32
    2.3.6 TFC-SR2样品平板膜测试  32
    2.3.7 膜的清洗  32-34
第三章结果与讨论  34-62
  3.1 样品膜SEM形貌观察  34-35
  3.2 样品膜红外光谱图  35-36
  3.3 不同PH值下的乳清液中乳清蛋白结合盐分的测定  36-37
  3.4 纯水通量  37-38
  3.5 乳清液的全循环过程  38-39
  3.6 浓缩过程  39-51
    3.6.1 调节进料液pH值为4.34  40-41
    3.6.2 调节进料液pH值为4.60  41-43
    3.6.3 调节进料液pH值为4.76  43-45
    3.6.4 调节进料液pH值为5.03  45-47
    3.6.5 调节进料液pH值为5.18  47-49
    3.6.6 调节进料液pH值为5.31  49-50
    3.6.7 不同pH值下脱盐效果的比较  50-51
  3.7 Diafiltration循环过程  51-54
  3.8 TFC-SR2样品平板膜温度对通量及灰分去除率的影响  54-60
    3.8.1 样品平板膜的纯水通量测试  54-55
    3.8.2 操作温度为15℃  55-56
    3.8.3 操作温度为30℃  56
    3.8.4 操作温度为40℃  56-57
    3.8.5 操作温度为50℃  57-58
    3.8.6 操作温度为60℃  58
    3.8.7 操作温度对产水通量的影响  58-59
    3.8.8 操作温度对灰分脱除率的影响  59-60
  3.9 产水乳糖的测定  60
  3.10 蛋白质的测定  60-62
    3.10.1 标准曲线的绘制  60-61
    3.10.2 蛋白质的测定  61-62
第四章结论  62-64
参考文献  64-68
致谢  68-70
研究成果及发表的学术论文  70-72
作者及导师简介  72-73
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  73-74

纳滤膜在乳清脱盐中的应用研究

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