Analisis Skop Aplikasi Peralatan Ultrafiltrasi dalam Pelbagai Bidang

Ultrafiltrasi merupakan teknologi pemisahan membran yang baharu. Antara semua kaedah pemisahan membran seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, Osmosis Songsang, osmosis, elektrodialisis dan pemisahan membran gas, ultrapenapisan mempunyai aplikasi yang paling meluas dan paling matang.

Teknologi ultrapenapisan mempunyai aplikasi matang dalam industri ringan seperti makanan, minuman, alkohol, farmaseutikal, tekstil, percetakan dan pencelupan, salutan permukaan (cat elektroforetik), pembuatan kertas, air minuman, penambahbaikan air luar bandar dan elektronik. Aplikasi termasuk pemulihan cat elektroforetik, penyingkiran pirogen farmaseutikal, pemisahan dan kepekatan protein, pemulihan kanji. Penulenan Air untuk pemprosesan makanan, penulenan air untuk minuman dan alkohol, penyingkiran kekeruhan dan penjernihan produk siap, penyingkiran koloid daripada pelbagai air pengeluaran, pengurangan kandungan kekeruhan dan pepejal terampai, pengurangan SDI, penyingkiran pelbagai bakteria dan virus, penyingkiran asid humik dan bahan organik molekul besar yang lain, pengurangan COD dan BOD, pengurangan kandungan warna dan minyak, dan pemulihan bahan berguna daripada air sisa, dsb.

I. Aplikasi Ultrafiltrasi dalam Air Minum (Air Paip)

Kerajaan telah memberi perhatian yang teliti dan menyediakan sokongan yang besar untuk projek air minuman dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Ini bukan sahaja merangkumi air paip bandar tetapi juga air minuman luar bandar. Penambahbaikan air luar bandar didorong oleh dasar-dasar khusus dari peringkat pusat hingga tempatan. Menggunakan ultrapenapisan untuk menyelesaikan masalah air minuman yang selamat di kawasan luar bandar dapat menghasilkan air minuman bebas bakteria, bebas mikrob dan bebas bendasing, dengan kelebihan mutlak seperti kos pelaburan peralatan yang rendah, automasi mudah dan kualiti air yang stabil.

II. Aplikasi Ultrafiltrasi dalam Industri Makanan

1. Industri Jus dan Minuman Sejak tahun 1980-an, teknologi pemisahan membran seperti ultrapenapisan telah digunakan di luar negara dalam pengeluaran dan pemprosesan jus buah-buahan dan sayur-sayuran seperti jus epal, jus oren, jus pir, jus anggur, jus lemon dan jus tomato untuk mencapai pensterilan, penjernihan dan kepekatan. Berbanding dengan kaedah tradisional, proses ini menawarkan beberapa kelebihan: pengurangan kos operasi dan buruh; pemeliharaan komponen aromatik dan larut lemak dalam jus buah-buahan dan sayur-sayuran, menghasilkan rasa yang lebih hampir dengan hasil segar dan peningkatan kualiti produk; penyingkiran mikroorganisma dan enzim berlebihan, memudahkan penyimpanan jangka panjang tanpa pemendapan; dan operasi yang lebih andal kerana kawalan automatik, yang membawa kepada kualiti produk yang lebih konsisten.

Pada masa ini, teknologi ultrapenapisan sedang digunakan untuk pengeluaran beberapa minuman jus buah-buahan dan sayur-sayuran baharu di China. Laporan menunjukkan bahawa jus jernih yang dihasilkan menggunakan ultrapenapisan adalah jauh lebih baik dari segi kualiti berbanding kaedah lain, dengan kos pemprosesan yang lebih rendah. Contohnya, jus tembikai, selepas ultrapenapisan, mengekalkan lebih 90% nutrien utamanya: gula, asid organik dan vitamin C. Tambahan pula, ultrapenapisan mempunyai kesan pensterilan; jus tembikai yang dirawat dengan ultrapenapisan mempamerkan kadar pensterilan yang ketara melebihi 99.9%, memenuhi piawaian kebersihan kebangsaan untuk minuman dan makanan tanpa pempasteuran.

2. Aplikasi Ultrafiltrasi dalam Pemprosesan Minuman Teh
Selepas dibancuh, teh, dengan aroma dan rasanya yang unik, serta pelbagai manfaat kesihatan, telah menjadi minuman kedua paling banyak dimakan di dunia. Berbanding dengan kaedah penjernihan teh tradisional (pemendakan suhu rendah dan penyingkiran penjerapan, pengkelatan ion, pembubaran pemindahan, kaedah pemendakan, kaedah pengoksidaan, dll.), ultrapenapisan adalah kaedah fizikal semata-mata yang tidak memerlukan penambahan bahan tambahan lain, yang sangat bermanfaat dalam industri makanan. Pada masa yang sama, teknologi ultrapenapisan dapat memaksimumkan pengekalan komponen berkesan seperti polifenol teh, asid amino dan kafein dalam teh sambil memastikan kejelasan, dengan kesan minimum pada warna, aroma dan rasa. Ia juga sebahagian besarnya mengekalkan sebatian rasa teh hitam. Tambahan pula, proses ultrapenapisan didorong oleh tekanan dan dijalankan pada suhu 20-30℃, menjadikannya sangat sesuai untuk penjernihan teh sensitif haba. Ultrapenapisan pada suhu rendah dapat memastikan kualiti teh kekal stabil untuk jangka masa yang lebih lama. Polisakarida teh merupakan salah satu bahan aktif penting dalam teh, yang mempunyai kesan farmakologi seperti menurunkan gula dalam darah, antikoagulasi, antitrombosis, toleransi hipoksia dan meningkatkan imuniti. Kajian semasa mengenainya adalah meluas dan mendalam.

3. Industri Pemprosesan Tenusu

Pada masa ini, teknologi ultrapenapisan digunakan terutamanya untuk kepekatan susu mentah, kepekatan susu skim, pra-pemekatan whey, penapisan susu mentah, pemisahan protein dan peptida, dan pemulihan laktosa, lemak dan protein daripada air sisa whey dalam pengeluaran keju. Ia menampilkan penjimatan tenaga, pengurangan denaturasi protein, peningkatan kualiti produk dan pengekstrakan pelbagai komponen daripada produk tenusu, yang menawarkan kelebihan yang ketara berbanding kaedah pengeluaran tradisional yang tiada tandingan dengan teknik pemprosesan tradisional.

Proses yang paling biasa digunakan ialah ultrafiltrasi untuk kepekatan dan pemisahan whey. Ultrafiltrasi boleh menghasilkan serbuk protein whey dengan kandungan protein 35%–85%. Melalui pencairan berterusan fasa pekat melalui penapisan penuh, serbuk protein whey dengan kandungan protein yang lebih tinggi boleh diperolehi. Tambahan pula, pengenalan teknologi gabungan ultrafiltrasi dan osmosis songsang membolehkan penyingkiran laktosa dan abu secara serentak daripada membran permeat sambil memekatkan protein whey, sekali gus meluaskan rangkaian aplikasi whey kering keseluruhan dengan ketara. Kualiti protein whey bertambah baik dengan ketara selepas pengenalan ultrafiltrasi dan osmosis songsang. Berbanding dengan produk yang dihasilkan menggunakan proses tradisional, kandungan protein hampir empat kali ganda lebih tinggi, dan kandungan laktosa berkurangan kira-kira 40%.

4. Industri Minyak dan Lemak: Mengaplikasikan teknologi ultrapenapisan pada proses penyahgulaman dan penyahwarnaan minyak menggabungkan penyahgulaman dan penyahwarnaan ke dalam satu proses, menghapuskan banyak langkah dalam kaedah tradisional, meningkatkan hasil minyak dengan ketara, mengurangkan jumlah tanah liat pelunturan yang digunakan dan kos rawatan tanah liat pelunturan sisa, dan meminimumkan kehilangan minyak neutral yang diserap oleh tanah liat pelunturan. Dalam pemprosesan hasil sampingan minyak, seperti penyediaan protein kacang soya, membran ultrapenapisan boleh digunakan untuk mengekalkan protein berat molekul yang besar sambil membenarkan molekul kecil melalui membran. Pekatan protein kacang soya boleh disediakan menggunakan membran polisulfonamida dengan had berat molekul 20,000-30,000. Membran ini mempunyai kadar pengekalan protein sehingga 95%, dan kadar pemulihan protein selepas kepekatan adalah 93.9%, yang lebih tinggi daripada pemendakan asid. Pada masa yang sama, sifat keterlarutan, pembuih, pengemulsian dan penyerapan minyak isolat protein kacang soya yang diekstrak melalui teknologi pemisahan membran semuanya lebih baik daripada isolat protein kacang soya yang dihasilkan melalui "kaedah pembubaran alkali dan pemendakan asid" tradisional.

5. Industri pembuatan bir Baijiu sering mengandungi etil palmitat, etil linoleat, etil linoleat dan bahan-bahan lain, yang larut dalam alkohol tetapi tidak larut dalam air. Apabila kandungan dan suhu alkohol menurun, keterlarutan bahan-bahan ini berkurangan, menyebabkan baijiu menjadi keruh dan menjejaskan kualiti produk. Bahan-bahan keruh ini mempunyai saiz zarah yang kecil dan graviti tentu yang ringan, yang tidak baik melalui kaedah konvensional, tetapi kualiti baijiu boleh dijamin melalui ultrafiltrasi [7]. Ultrafiltrasi, menggantikan sentrifugasi, boleh menulenkan wain tanpa menambah reagen kimia, menghasilkan wain jernih dan mengurangkan kandungan etanolnya. Penapisan merupakan langkah penting dalam pengeluaran bir, bertujuan untuk membuang bahan-bahan kecil seperti yis, protein dan sebatian polifenol, meningkatkan kestabilan biologi dan bukan biologi bir. Bir yang ditapis melalui kek kapas atau tanah diatom dipanggil bir draf, yang menjadi keruh selepas seminggu penyimpanan. Bir yang dipasteur haba dipanggil bir dipasteur, yang secara amnya boleh disimpan selama 60-90 hari, tetapi rasanya tidaklah sebaik bir draf; ultrapenapisan boleh menyelesaikan masalah rasa dan jangka hayat. Teknologi dan proses pemprosesan yang sepadan boleh dikategorikan secara meluas kepada dua jenis: proses penapisan dan proses agen penjernih.

III. Aplikasi Ultrafiltrasi dalam Industri Farmaseutikal

Ultrapenapisan dalam Pengekstrakan dan Penapisan Komponen Perubatan Tradisional Cina

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan penggunaan teknologi ultrapenapisan yang meluas dalam industri makanan, semakin ramai orang telah mengenali dan menguasai teknologi ini dengan banyak kelebihan. Orang ramai tidak lagi berpuas hati dengan hanya menggunakan ultrapenapisan dalam industri makanan dan secara beransur-ansur cuba mengaplikasikannya ke bidang lain, seperti proses pengekstrakan dan penapisan asid klorogenik, komponen perubatan tradisional Cina.

IV. Aplikasi Ultrafiltrasi dalam Perusahaan Perindustrian Besar

Aplikasi ultrapenapisan sangat matang dalam sektor perindustrian besar seperti petroleum, kimia, kilang keluli, loji janakuasa dan lombong arang batu. Daripada penggunaan terawalnya dalam menggabungkan ultrapenapisan dengan proses air sedia ada untuk menghasilkan air tulen yang berkelayakan (seperti air suapan dandang di loji janakuasa dan kilang keluli), kepada penulenan dan kitar semula air proses dalam pengeluaran perindustrian (seperti kondensat, air penyejuk, air peredaran dan air kimia), dan seterusnya kepada rawatan dan penggunaan semula air sisa dan kumbahan perindustrian (seperti penggunaan semula air sisa di Taiyuan Iron and Steel Group dan air suntikan semula medan minyak), ultrapenapisan telah meresap pelbagai peringkat proses dalam industri besar.

V. Aplikasi dalam Rawatan dan Penggunaan Semula Air, Kumbahan dan Air Sisa yang Ditambak

1. Dalam rawatan air sisa industri, teknologi ultrapenapisan boleh digunakan untuk mendapatkan semula cat daripada air sisa salutan elektroforetik dan kini digunakan secara meluas dalam barisan pengeluaran salutan elektroforetik automatik di seluruh dunia.

2. Dalam rawatan kumbahan bandar, teknologi ultrapenapisan digunakan dalam rawatan kumbahan bandar dan isi rumah. Di bangunan kediaman yang baru dibina dengan lebih daripada 500 isi rumah, kitar semula air berskala kecil mungkin boleh dilakukan, seperti menggunakan air sisa domestik yang dirawat dengan ultrapenapisan untuk mengepam tandas, yang boleh mengurangkan penggunaan air isi rumah sebanyak 40%.

3. Berkenaan penyahgaraman air laut, disebabkan oleh keadaan sebenar pencemaran air laut di China, promosi berskala besar sedang dijalankan, terutamanya menggunakan membran ultrapenapisan untuk prarawatan bagi memastikan hayat perkhidmatan normal membran RO.