用國產中空纖維膜組件生產芹菜汁的研究

曾 伶

（福建農林大學 機電工程學院，福建 福州350002）

傳統工藝生產的芹菜汁是一種混濁汁，透光率較低，長期放置后有大量沉淀，雖然營養方面不差，但觀感、口感較差。原因之一是傳統的過濾工藝未能達到精細的過濾等級，不能有效地去除引起菜汁混濁的果膠、淀粉、蛋白質等物質造成的。本試驗采用超濾技術代替傳統過濾方式生產出的芹菜汁營養成份高，清澈透明，感觀質量好，且有較好的穩定性。

在超濾技術應用中，滲透流量是膜的一項重要技術指標。它是指每小時膜所能透過的液體體積，滲透流量與超濾操作參數有關，也受膜污染程度的影響。在生產中，必須確保在相當的時間內滲透流量值不能降低太多，否則生產將失去意義。

在芹菜汁的超濾生產中，要確保連續性生產的順利進行，就必須選擇性能優良的膜與膜組件，確定最優預處理方案。國外在膜的研制方面有著較大的優勢［1］，國內許多廠商進口國外膜與膜組件進行生產，雖然質量較好但是也存在成本昂貴的問題。近年國產膜的研制也有一定的進展，但國產超濾膜主要被用于水處理和糖漿過濾等，用于果蔬汁的澄清報道較少。本研究選擇截留分子量為6萬，4萬，1萬的國產中空纖維聚砜膜組件膜來進行芹菜汁的澄清實驗，選出一個最適于芹菜汁生產的截留分子量。本試驗還以滲透流量為指標、比較了先微濾再超濾及直接超濾對膜污染的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選擇新鮮，無變色，健壯的市售芹菜，去除根與其它雜物，保留芹菜葉，將芹菜清洗干凈，即為實驗用芹菜原材料。芹菜汁的制取：洗凈→榨汁→加熱至90℃（除酶保色）→離心（4000轉，15min）→取上清液→（加殼聚糖）預澄清→實驗料液；果膠酶：諾和諾德果膠酶；殼聚糖：莆田瓊脂廠。

1.2 試驗設備

榨汁機：家用榨汁機；高速離心機：產地上海

膜組件：天津膜天膜分離工程公司提供的中空纖維式聚砜膜，其中微孔濾膜一根（外壓式），孔徑0.22μm，超濾膜三種（內壓式），切割分子量分別為6萬、4萬、1萬道爾頓，膜組件所能承受最高使用壓力為0.15MPa。最高限制溫度為55℃。自行設計安裝的超濾試驗裝置如圖1所示。

圖1 超濾試驗裝置示意圖

1.3 試驗測定方法

主流量及滲透流量的測定：用量杯接主流液或濾液，同時用秒表計時，用溶液體積除以相應的時間來表示；澄清度：725型紫外分光光度計；ph值：PH-HJ90B型PH儀；可溶性蛋白：凱氏定氮法；果膠：用變性酒精法定性測定；總糖：斐林試；總酸：滴定法；礦物質：原子吸收分析儀；單寧：靛紅指示法；可溶性固形物：手持式光度計；Vc采用2，6-二氯酚靛酚法；黃酮戴維斯法；微生物測定：依據GB 4789.21-84，GB 2759-81

2 結果與討論

2.1 膜組件的選擇

在相同超濾的操作參數條件下（P=0.08Mpa T=50℃V主=300 L/h），將用殼聚糖預澄清后的菜汁分別用切割分子量為6萬、4萬、1萬的聚砜中空纖維膜組件超濾，開機30分鐘后測滲透流量，結果如表1所示。

表1

由表1可知，切割分子量為6萬的聚砜中空纖維膜組件的滲透流量相對較大，PS4萬、PS1萬的滲透流量偏小。經食品微生物檢測，以上3種超濾汁衛生指標均符合國家標準。貯藏近兩個月后，均未見沉淀。說明PS6、PS4、PS1組件都能有效去除芹菜汁中大部分的果膠等易引起后渾濁的物質。對其做感觀評價，發現4萬、1萬超濾汁芹菜香味較淡，色澤太淺。因此，從效率的角度考慮，生產超濾芹菜汁選用切割分子量為6萬的膜組件較為合適。

2.2 超濾，微濾+超濾的效果比較

為了進一步解決超濾膜的膜污染而導致通量下降的問題，試著在芹菜汁超濾前再加一道微濾工序，與直接超濾做一比較實驗，以滲透流量為指標，考察微濾對延緩膜污染的影響。制取二份經澄清劑初步澄清的菜汁，一份直接用6萬道爾頓的濾膜超濾，一份先用孔徑為0.24μm的微濾膜進行微濾，再用6萬道爾頓的超濾膜超濾，分別測兩種超濾液在4 h連續運作中其滲透流量的變化，考察微濾對延緩膜污染的作用。結果如圖2所示。

圖2 超濾，微濾+超濾的效果比較

由圖2明顯看出，微濾膜能先濾去大部分易引起超濾膜污染的懸浮顆粒及部分果膠等大分子，使超濾滲透流量降低趨勢較平緩，對延緩超濾膜污染有著相當的作用。由于微濾膜比較容易清洗，且清洗后能恢復較大的滲透流量，而超濾膜在污染后清洗較困難。因此，在芹菜汁超濾前再加一道微濾工序是一個延長超濾膜清洗、周期的行之有效的方法，進一步保證了超濾生產的連續性。

2.3 超濾對芹菜汁的成分的影響

芹菜汁原汁與超濾后的芹菜汁成分比較如表2所示。

由表2可看出，超濾后的芹菜汁不僅去除了大部分的果膠等易引起后渾濁的物質，且營養物質保留率較高。

3 結論

國產中空纖維聚砜超濾膜可用于芹菜汁的澄清處理。PS6、PS4、PS1三種膜均可得到穩定的芹菜汁，其中的PS6膜滲透流量相對較大，而且可以保留較高的營養成份。因此，選用切割分子量為6萬的聚砜中空纖維膜組件生產芹菜汁是可行的。

為了延緩超濾膜污染，保證超濾生產的連續性。在芹菜汁超濾前再加一道微濾工序，可以使超濾膜較平緩地降低滲透流量，延長超濾膜清洗周期，從而提高生產率。

表2 芹菜汁原汁與芹菜原汁的成分比較

［1］鄭領英.國外膜技術在食品工業中的應用現狀和發展動向［J］.水處理技術，1994，（2）.

［2］王薇.大力推廣應用膜技術［J］.飲料工業，1997，（1）.

［3］李文炳譯.不產生沉淀的獼猴桃濃縮汁的生產［J］.食品與發酵工業，1989，（2）.