Analyse van het toepassingsgebied van ultrafiltratieapparatuur in diverse sectoren

Ultrafiltratie is een nieuwe membraanscheidingstechnologie. Van alle membraanscheidingsmethoden, zoals microfiltratie, is ultrafiltratie de meest geavanceerde. Omgekeerde osmoseNaast osmose, elektrodialyse en gasmembraanscheiding heeft ultrafiltratie de meest uitgebreide toepassing en is het de meest vol成熟e methode.

Ultrafiltratietechnologie kent volwaardige toepassingen in lichte industrieën zoals de voedingsmiddelen-, dranken-, alcohol-, farmaceutische, textiel-, druk- en verf-, oppervlaktecoating- (elektroforetische verf), papierproductie, drinkwater, verbetering van de watervoorziening op het platteland en elektronica. Toepassingen omvatten onder andere terugwinning van elektroforetische verf, verwijdering van farmaceutische pyrogenen, scheiding en concentratie van eiwitten en terugwinning van zetmeel. Waterzuivering Voor voedselverwerking, waterzuivering voor dranken en alcohol, verwijdering van troebelheid en klaring van eindproducten, verwijdering van colloïden uit diverse productiewateren, vermindering van troebelheid en zwevende deeltjes, vermindering van SDI, verwijdering van diverse bacteriën en virussen, verwijdering van humuszuur en andere organische stoffen met grote moleculen, vermindering van COD en BOD, vermindering van kleur- en oliegehalte, en terugwinning van nuttige stoffen uit afvalwater, enz.

I. Toepassingen van ultrafiltratie in drinkwater (leidingwater)

De overheid heeft de afgelopen jaren veel aandacht besteed aan en aanzienlijke steun verleend aan drinkwaterprojecten. Dit omvat niet alleen leidingwater in steden, maar ook drinkwater op het platteland. De verbetering van de watervoorziening op het platteland wordt gestimuleerd door specifiek beleid van centraal tot lokaal niveau. Door ultrafiltratie toe te passen om het probleem van veilig drinkwater op het platteland op te lossen, kan drinkwater worden geproduceerd dat vrij is van bacteriën, microben en onzuiverheden. Dit biedt absolute voordelen zoals lage investeringskosten voor apparatuur, eenvoudige automatisering en een stabiele waterkwaliteit.

II. Toepassingen van ultrafiltratie in de voedingsmiddelenindustrie

1. Sap- en drankenindustrie Sinds de jaren 80 worden membraanscheidingstechnologieën zoals ultrafiltratie in het buitenland gebruikt bij de productie en verwerking van fruit- en groentesappen, zoals appelsap, sinaasappelsap, perensap, druivensap, citroensap en tomatensap, voor sterilisatie, klaring en concentratie. Vergeleken met traditionele methoden biedt dit proces verschillende voordelen: lagere operationele en arbeidskosten; behoud van aromatische en vetoplosbare bestanddelen in fruit- en groentesappen, wat resulteert in een smaak die dichter bij verse producten ligt en een verbeterde productkwaliteit; verwijdering van micro-organismen en overtollige enzymen, waardoor langdurige opslag zonder bezinking mogelijk is; en een betrouwbaardere werking dankzij geautomatiseerde besturing, wat leidt tot een consistentere productkwaliteit.

Momenteel wordt ultrafiltratietechnologie in China toegepast bij de productie van een aantal nieuwe fruit- en groentesapdranken. Rapporten geven aan dat helder sap geproduceerd met behulp van ultrafiltratie aanzienlijk beter van kwaliteit is dan sap dat op andere manieren is bereid, en dat tegen lagere verwerkingskosten. Zo behoudt watermeloensap na ultrafiltratie meer dan 90% van zijn belangrijkste voedingsstoffen: suikers, organische zuren en vitamine C. Bovendien heeft ultrafiltratie een steriliserende werking; watermeloensap dat met ultrafiltratie is behandeld, vertoont een significant sterilisatiepercentage van meer dan 99,9%, waarmee het voldoet aan de nationale hygiënenormen voor dranken en levensmiddelen zonder pasteurisatie.

2. Toepassing van ultrafiltratie bij de verwerking van thee
Na het zetten is thee, met zijn unieke aroma en smaak, en diverse gezondheidsvoordelen, uitgegroeid tot de op één na meest geconsumeerde drank ter wereld. In vergelijking met traditionele methoden voor het klaren van thee (lage-temperatuurprecipitatie en adsorptieverwijdering, ionchelatie, transferdissolutie, precipitatiemethoden, oxidatiemethoden, enz.), is ultrafiltratie een puur fysieke methode die geen toevoeging van andere additieven vereist, wat zeer gunstig is voor de voedingsmiddelenindustrie. Tegelijkertijd kan ultrafiltratietechnologie het behoud van effectieve componenten zoals theepolyfenolen, aminozuren en cafeïne in thee maximaliseren, terwijl de helderheid behouden blijft met minimale impact op kleur, aroma en smaak. Het behoudt ook grotendeels de smaakstoffen van zwarte thee. Bovendien is het ultrafiltratieproces drukgedreven en wordt het uitgevoerd bij 20-30 °C, waardoor het bijzonder geschikt is voor het klaren van warmtegevoelige theesoorten. Ultrafiltratie bij lage temperaturen zorgt ervoor dat de kwaliteit van de thee langer stabiel blijft. Theepolysacchariden zijn een van de belangrijkste actieve bestanddelen in thee en bezitten farmacologische effecten zoals het verlagen van de bloedsuikerspiegel, antistolling, antitrombose, tolerantie voor hypoxie en versterking van het immuunsysteem. Er wordt momenteel uitgebreid en diepgaand onderzoek naar gedaan.

3. Zuivelverwerkende industrie

Ultrafiltratietechnologie wordt momenteel voornamelijk toegepast voor het concentreren van rauwe melk, het concentreren van magere melk, het voorconcentreren van wei, het raffineren van rauwe melk, het scheiden van eiwitten en peptiden, en het terugwinnen van lactose, vet en eiwitten uit wei-afvalwater bij de kaasproductie. De technologie biedt energiebesparing, verminderde eiwitdenaturatie, verbeterde productkwaliteit en de extractie van meerdere componenten uit zuivelproducten, wat aanzienlijke voordelen oplevert ten opzichte van traditionele productiemethoden die niet geëvenaard worden door traditionele verwerkingstechnieken.

Het meest gebruikte proces voor het concentreren en scheiden van wei is ultrafiltratie. Ultrafiltratie kan weiproteïnepoeder opleveren met een eiwitgehalte van 35% tot 85%. Door continue verdunning van de geconcentreerde fase via volledige filtratie kan weiproteïnepoeder met een nog hoger eiwitgehalte worden verkregen. Bovendien maakt de introductie van gecombineerde ultrafiltratie- en omgekeerde osmosetechnologieën het mogelijk om tegelijkertijd lactose en as uit het membraanpermeaat te verwijderen en weiproteïne te concentreren, waardoor het toepassingsgebied van droge wei aanzienlijk wordt vergroot. De kwaliteit van weiproteïne verbetert aanzienlijk na de introductie van ultrafiltratie en omgekeerde osmose. Vergeleken met producten die met traditionele processen zijn geproduceerd, is het eiwitgehalte bijna vier keer zo hoog en het lactosegehalte met ongeveer 40% verlaagd.

4. Olie- en vetindustrie: Door ultrafiltratietechnologie toe te passen op de ontgommen en ontkleuren van oliën, worden deze processen gecombineerd tot één geheel. Dit elimineert veel stappen in traditionele methoden, verhoogt de olieopbrengst aanzienlijk, vermindert de hoeveelheid bleekklei die nodig is en de kosten voor de verwerking van afvalbleekklei, en minimaliseert het verlies van neutrale oliën die door de bleekklei worden geabsorbeerd. Bij de verwerking van oliebijproducten, zoals de bereiding van soja-eiwit, kunnen ultrafiltratiemembranen worden gebruikt om eiwitten met een hoog moleculair gewicht tegen te houden, terwijl kleinere moleculen door het membraan kunnen passeren. Soja-eiwitconcentraat kan worden bereid met behulp van polysulfonamidemembranen met een moleculair gewichtsgrens van 20.000-30.000. Het membraan heeft een eiwitretentiepercentage tot 95%, en het eiwitrendement na concentratie is 93,9%, wat hoger is dan bij zure precipitatie. Tegelijkertijd zijn de oplosbaarheid, schuimvorming, emulgerende eigenschappen en olieabsorptie van soja-eiwitisolaat dat is gewonnen met behulp van membraanscheidingstechnologie, allemaal superieur aan die van soja-eiwitisolaat dat is geproduceerd met de traditionele "alkalische oplossings- en zure precipitatiemethode".

5. De brouwindustrie. Baijiu bevat vaak ethylpalmitaat, ethyllinoleaat en andere stoffen die oplosbaar zijn in alcohol maar onoplosbaar in water. Wanneer het alcoholgehalte en de temperatuur dalen, neemt de oplosbaarheid van deze stoffen af, waardoor de baijiu troebel wordt en de productkwaliteit wordt aangetast. Deze troebele stoffen hebben een kleine deeltjesgrootte en een lage soortelijke massa, wat niet geschikt is voor conventionele methoden, maar de kwaliteit van baijiu kan worden gegarandeerd door ultrafiltratie [7]. Ultrafiltratie, als vervanging voor centrifugatie, kan wijn zuiveren zonder toevoeging van chemische reagentia, waardoor heldere wijn ontstaat en het ethanolgehalte wordt verlaagd. Filtratie is een cruciale stap in de bierproductie, gericht op het verwijderen van minuscule stoffen zoals gist, eiwitten en polyfenolische verbindingen, waardoor de biologische en niet-biologische stabiliteit van het bier wordt verbeterd. Bier dat gefilterd is door katoenkoek of diatomeeënaarde wordt tapbier genoemd, dat na een week bewaren troebel wordt. Hittegepasteuriseerd bier wordt ook wel gepasteuriseerd bier genoemd. Het kan doorgaans 60 tot 90 dagen bewaard worden, maar de smaak is niet zo goed als die van tapbier. Ultrafiltratie kan zowel het smaakprobleem als de houdbaarheidsproblemen oplossen. De bijbehorende verwerkingstechnologieën en -processen kunnen grofweg in twee categorieën worden ingedeeld: filtratieprocessen en processen met klaringsmiddelen.

III. Toepassingen van ultrafiltratie in de farmaceutische industrie

Ultrafiltratie bij de extractie en verfijning van bestanddelen van traditionele Chinese geneeskunde.

De laatste jaren is ultrafiltratietechnologie op grote schaal toegepast in de voedingsindustrie, waardoor steeds meer mensen bekend raken met deze technologie en de vele voordelen ervan onder de knie krijgen. Men beperkt zich niet langer tot de voedingsindustrie en probeert de technologie geleidelijk aan ook in andere sectoren toe te passen, zoals bij de extractie en raffinage van chlorogeenzuur, een bestanddeel van traditionele Chinese geneeskunde.

IV. Toepassingen van ultrafiltratie in grote industriële ondernemingen

De toepassing van ultrafiltratie is zeer ingeburgerd in grote industriële sectoren zoals de aardolie-, chemische, staal-, energie- en kolenindustrie. Van de vroegste toepassingen in combinatie met bestaande waterzuiveringsprocessen voor de productie van gekwalificeerd zuiver water (zoals ketelvoedingswater in energiecentrales en staalfabrieken), tot de zuivering en recycling van proceswater in de industriële productie (zoals condensaat, koelwater, circulatiewater en chemisch water), en verder tot de behandeling en het hergebruik van industrieel afvalwater en rioolwater (zoals afvalwaterhergebruik bij Taiyuan Iron and Steel Group en herinjectiewater in olievelden), heeft ultrafiltratie diverse procesfasen in grote industrieën doordrongen.

V. Toepassingen bij de behandeling en het hergebruik van gezuiverd afvalwater, rioolwater en afvalwater

1. Bij de behandeling van industrieel afvalwater kan ultrafiltratietechnologie worden gebruikt om verf terug te winnen uit afvalwater van elektroforetische coatings en wordt deze technologie nu wereldwijd veelvuldig toegepast in geautomatiseerde productielijnen voor elektroforetische coatings.

2. Bij de behandeling van stedelijk afvalwater wordt ultrafiltratietechnologie gebruikt voor de zuivering van zowel stedelijk als huishoudelijk afvalwater. In nieuwbouwcomplexen met meer dan 500 huishoudens is kleinschalige waterrecycling mogelijk, bijvoorbeeld door ultrafiltratiebehandeld huishoudelijk afvalwater te gebruiken om toiletten door te spoelen. Dit zou het waterverbruik van huishoudens met 40% kunnen verminderen.

3. Wat betreft zeewaterontzilting: vanwege de actuele situatie van zeewatervervuiling in China wordt er op grote schaal actie ondernomen, waarbij voornamelijk ultrafiltratiemembranen worden gebruikt voor de voorbehandeling om de normale levensduur van RO-membranen te garanderen.