[發(fā)明專利]正滲透濃縮系統(tǒng)及濃縮方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310752738.9
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103706252A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃光勝;徐偉;孫建國;陳敏;趙炎春
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;C02F9/10
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種果汁濃縮方法，是一種以高濃度鹵水為汲取液從番茄汁中汲取水分的正滲透濃縮番茄汁的工藝技術(shù)，此工藝也適用于其他果汁、藥物等的濃縮加工。

背景技術(shù)

番茄是一種營養(yǎng)豐富、色澤鮮美的果實類蔬菜，含有豐富的維生素、纖維素、果膠以及番茄紅素，其中番茄紅素是一種很好的抗癌、抗突變的抗氧化劑，它可以有效的防治因衰老、免疫力下降引起的各種疾病。因此，它受到世界各國廣泛的青睞，但其收獲期短、上市集中、難以長期保存，不便于運輸，故需濃縮加工成易于貯藏的制品，以調(diào)節(jié)其淡旺季供應(yīng)。

目前工業(yè)上主流采用真空蒸發(fā)并輔以反滲透技術(shù)來濃縮果汁，Rodrigues等將反滲透運用于卡姆果（camu–camu）果汁的濃縮，并提出反滲透濃縮可作為經(jīng)典的真空蒸發(fā)的一個濃縮環(huán)節(jié)來應(yīng)用；張鵬等采用管式反滲透膜系統(tǒng)對番茄汁(原漿)進行脫水濃縮處理，考察了壓力、溫度及濃度對膜通量的影響，雖然反滲透濃縮技術(shù)由于在相對而言比較低的溫度下工作，維生素等營養(yǎng)成份的流失少，保證了產(chǎn)品的高品質(zhì)，但由于果汁滲透壓的限制，使其所能達到的濃縮度比較低，而且生產(chǎn)運行能耗高，膜污染嚴重，不能一次濃縮成高濃度產(chǎn)品，要與其它方法集成使用。

近些年，隨著正滲透（FO）膜技術(shù)的發(fā)展，綠色低能的正滲透濃縮技術(shù)也逐步運用于果汁的濃縮實驗研究，與反滲透膜技術(shù)以及真空蒸發(fā)技術(shù)相比，正滲透膜技術(shù)以滲透壓為驅(qū)動力對果汁進行低倍濃縮，能夠降低能耗，更好地保留果汁的原有風(fēng)味，使其相比之下具有綠色、低能、果汁口感更好、高效率等優(yōu)勢。因此，對正滲透技術(shù)運用于果汁的濃縮過程，各個參數(shù)對滲透速度影響的研究將促進此項技術(shù)的發(fā)展，對提高果汁加工水平深遠的意義。

而是否有合適的汲取液，是正滲透技術(shù)能否應(yīng)用的關(guān)鍵因素。目前已有一些研究者在使用NH₃+CO₂水溶液等作汲取液，而我們采用NaCl混合溶質(zhì)配制汲取液，相比之下，成本會低很多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種以高濃度的鹵水為汲取液的正滲透濃縮系統(tǒng)及方法，此工藝也適用于番茄等果汁、還有藥物等的濃縮加工。

一種正滲透濃縮系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括海水預(yù)處理澄清池、第一循環(huán)抽取泵、多級汲取液蒸發(fā)調(diào)節(jié)池、透明玻璃、第二循環(huán)抽取泵、二級過濾裝置、汲取液儲存池、汲取液注入泵、濃縮液抽取泵、濃縮池、濃縮液注入泵、正滲透裝置、汲取液抽取泵、第三循環(huán)抽取泵、集水管道和集水池。

所述海水預(yù)處理池與汲取液蒸發(fā)調(diào)節(jié)池之間連接有第一循環(huán)抽取泵，汲取液蒸發(fā)調(diào)節(jié)池上部安裝透明玻璃，汲取液蒸發(fā)調(diào)節(jié)池上的蒸發(fā)液出口通過集水管道連接集水池。

所述汲取液蒸發(fā)調(diào)節(jié)池和過濾裝置之間連接有第二循環(huán)抽取泵。

所述過濾裝置和汲取液儲存池之間連接第三循環(huán)抽取泵。

所述正滲透裝置中間由正滲透膜組件分成左右兩部分。

所述汲取液儲存池通過汲取液注入泵與正滲透裝置的右上端入口相連。

所述正滲透裝置與濃縮池之間通過濃縮液注入泵連接，濃縮液注入泵與正滲透裝置的左下端入口相連。

濃縮液抽取泵位于正滲透裝置與濃縮池之間，與正滲透裝置的左上端出口相連。

在正滲透裝置和汲取液調(diào)節(jié)池之間還連接由汲取液抽取泵13，汲取液抽取泵與正滲透裝置的右下端出口相連。

作為優(yōu)選，正滲透膜為HTI的Pouch正滲透膜，型號：101013-NW-4（其他型號的正滲透膜同樣適用）。所有膜組件作為多級串聯(lián)，正滲透膜定期清洗更換。

利用所述正滲透濃縮系統(tǒng)進行正滲透濃縮的方法，包括以下步驟：

步驟一，粗汲取液的制備：將預(yù)先抽取的海水加入到預(yù)處理澄清池中，進行過濾除渣預(yù)處理，得到粗汲取液；

步驟二，精汲取液的制備：將粗汲取液用第一循環(huán)抽取泵抽運到汲取液蒸發(fā)調(diào)節(jié)池中，利用太陽光進行蒸發(fā)，蒸發(fā)的蒸餾水通過集水管道流到集水池中待用；必要時可同時調(diào)節(jié)汲取液的濃度，使其質(zhì)量濃度為17%—19%，汲取液濁度值小于1.0NTU；以等池底出現(xiàn)結(jié)晶即汲取液處于飽和狀態(tài)。

步驟三，汲取液二次過濾：等汲取液調(diào)節(jié)池中的汲取液達標(biāo)時，利用第二循環(huán)抽取泵將汲取液抽運到汲取液儲存池的過程中經(jīng)過濾器二次過濾，過濾結(jié)晶出來的鹽；

步驟四，液料加入：將需要濃縮的原汁加入濃縮池；

步驟五，濃縮：開啟汲取液注入、抽出泵以及原汁注入泵、抽取泵，使汲取液和原汁在正滲透膜裝置內(nèi)發(fā)生正滲透效應(yīng)，原汁和汲取液采用錯流方式循環(huán)流動；同時開啟其他相關(guān)循環(huán)泵，使液體循環(huán)運動，溫度控制在15±2℃；