超滤法处理酱油.pdf

第巧卷第1期19 97年6月北京 轻 工业学院学 报JOURNA LOFBE I INGIN Slll一U T EOFLIGI王 T】ND U SI,RYV01.15 NoJun.199 7超滤法处理酱油王黎霓侯玉珍赵华赖胜辉蒋彬彬(北京轻工业学院化学工程系,北京10()037)摘要介绍了一 种制取高质量昔油 的方 法,采用聚矾(PS)、聚 氛乙烯(P VC)醋酸纤 维素(CA)超滤膜及聚巩中空纤 维超滤膜对成品昔油进行超滤处理.试验结果表明,超滤技术处理成品普油可以获得 高质量的酱油.关键词普油;超滤;浓缩液分类号T S26 42酱油古称幽寂 汁,有特殊的芳香与鲜 味,是 烹 调的佳品,在 我国已有几千 年的悠久 历史.唐朝时通过鉴真法师把酱油 制造方法传到日本,其后又被传到 东南亚各国.酱油 用 大豆作原料,并利用自然界野生 曲霉菌,靠日晒夜 露方法 酿制而成.解放前,我国 的酱油 生 产以作坊 为 主,陈旧落后,劳动强 度 大,质量也极不稳定.解放后,国家 兴建了许多大型酱油厂,生产日趋现代化.日本是酱油 工 业较为 发 达 的国家,有酱油 厂家 3 0 0 0多个,年产酱油1 4亿升.他们采用纯粹培养的种曲,以人工温酿 法发酵,生产操作大部分为机械化.主 要有五 个 品种,即浓日酱油、淡口酱油、溜酱油、二次发酵酱油 和 白酱油.其中浓口酱油占日本总产量的8 5%”.改 革开 放以来,我国酱油品种 繁 多、风味各 异,各地均 有 生产,消费量很 大.在 市场上,人们可以看 到 的品种就有不下几十种,随着 生活 水 平的提 高,人们对酱油的质量和品味 的要求也越来越高.目前日本酱油 和香港酱油已打人国内市场,其价 格比国产酱油贵几十倍,国产酱油 的色泽、澄清度及香 味都不 如进口酱油.为了改善国产酱油 的质 量.本试 验采用 超 滤法处理成品酱油,可 获 得颜色 红褐、质地清彻、香 味醇厚的高质量酱油.超滤法试验超滤原理超 滤是利用 一 种选择性多 孔膜,对大分子(蛋 白、多糖、胶体等)与小分子(无机盐、水等)进行分离、纯化、浓缩的 高新技 术.在 一 定 的压力 作用下,当含 有 高分子(A)、低分子(B)的混合溶质的溶液 流过被支撑 的膜表面时,溶剂 和 低 分 子 溶 质将透过薄膜作 为 透过液 被收稿日期:1卯7一0 1一佣7 2北京轻工业学院 学报l卯7年6月搜集起来;高分子溶质 则被薄膜截留作 为浓缩液被回收,如图l所示.通 常.凡是 能截留分 子量 在50 0以上 的高分 子膜 分 离过程被称为 超过滤IJ.12超滤的主要技术指标一定 孔径的超滤膜的性能,通常用欲去除物质的分离率R及透液速度f表征l毛.-闷.浓缩(A)C,一二C.x10 0%式中C.料液中欲去除物质的浓 度;C.透过液 中 欲去除物 质的浓度;式中Q一时间t内 透过膜的水 溶 液体积(mL);s有效膜面积(cmZ);t过滤时间(h);f透液速度(mL/(助2.h).图1超滤分离原理图13膜与膜分离装置杯式超滤装置过滤面积:超过滤膜:PVC膜R8 5%邢膜R8 9%C A膜R 8 5%中空纤维小超滤器:2 1溯2(M二l250(j(M=125(X)(M二125000.1%细胞色素)0.1%细胞色素)0.1%细胞色素)(M为截留分子量)中科院生态中心生产,内压管式过滤 面积:2(X)a n平,R卯%,M二1XX刃.材质为聚 砚.试验使用超滤膜的 主要性能如表l所 示I3j.表l超滤膜的性能膜材料温度pH力学强度抗氧性能膜型式截留分子量聚矾(器)如l 一13好良好平板121 刃醋酸纤维素(C A)3 53.5一7.0中等良好平板123刃PVC幻1一1 3好良好平板12,洲)中空纤维叩l一1 3好良好管式1仪介)2结果与讨论为了了解超滤过程中 各操作参数对超滤性能的影响,本试验考察了运行时间、操作压力、料液温度、料液浓缩倍数对透液速率、氨基酸态氮含量及总酸度的影响.此外,对膜的 清 洗第巧卷第1期王黎霓等:超滤法处理酱油方 法 及效果也进行了探讨,结 果分述 如下.2.1运行时 间对透 液速 度 的影响U4试验分别使用PVC膜、CA膜及 中空纤维膜,对金狮酱油进行超 滤,其运行时 间同透 液速度的关 系如图2所 示.由图可 见,随 着运 行 时 间的增 长,透 液速度下降,开始下降较快,随后较慢,符合一般超 滤 变化规律.当透 液速 度 约 为初 始值 的1/2时,透液 速度 下 降趋 于平缓,这主要 是 由于膜污 染及 膜 的压密所造成的.见.9,健一f2.2料液温度对透液速度的影响试验表 明在2 0 一5 0范围内,随着料 液温度的升高,透液 速度有所提高,而 氨基酸氮含 量及总酸度变化不大,试验结果列于表2.通 常PVC膜使用温 度 为40,而P S膜为8 5一 90,所以酱油的超 滤可以使用多 种膜,也 可以在较宽的温度范围内操作.o51015为乃交t/n l皿1图2超滤运行时 间的影 响表2料液温度对透液速度 的影响膜材料温度透 液速度(mL/(cm,h)氨基酸态氮(g/L)总酸度(g/L)2 04刃6刀715.1PVC355乡6.1216.15()7名6.1516卜42 0495.7919.6C A356,15名31945()8乡5月118 刀205.16,45159中空纤维355.76乃115 名5 06 刀6巧516.12.3操作压力对透液速度的影响在 超滤过程 中,当料液的温度、浓度 不变 时,溶液透液速度与操作压力成正比.试验结果同此规律 相 吻合.结果 见表3.尽管提高压力有利于提高透 液 速度,但过高的压力又会引起膜 的压密及 能 耗 加 大.对中空纤维膜 通常不高干Zxl 05Pa.综合考 虑,本试验 采用 操作 压 力 为Q.1 5MPa.北京轻工业学院 学报19 97年6月表3操作压力对透液速度的影响压力(MP a表)膜 过 滤 速 度(mL/em,h)CA膜中空纤维0.10PVC膜3.64乃4 名6 1 1U.、亡,发U6QJ,j,了4 4J侧f石n UU,、414 4亡、Z勺0.15住2 00 250一3 024料液浓缩倍数对超滤性能的影响在 间 歇式超 滤试验中,随 着透过液 不 断流 出,循环液体积逐渐减少,料液 中固形物等的浓度不断提高.料液浓缩倍数以n表 示,其定 义 为n二坑/叭式 中气一料液起始体积;K运 行 时 间t后 的体积.本试验使用的原料 为金狮酱油 和老抽王,以中空纤 维 超滤膜进行超 滤,试验 结果列于表4及表5.表4金狮告油浓缩倍数的影响帐络倍数透液速 度(f n L/(印fh)氨基酸态 氮(g/L)总酸度(g ZL)6.456416.3863 86.叨6.8815.915.8勺l伟、,汀6.6.66.,L叻.1厄.生产O勺勺勺4C U.:气气曰、亡lr、1勺凡、4原料液(金 狮酱油)表5老抽苦油浓缩倍数的影响浓缩倍数透 液速度(mL/咖12h)氨基酸态氮(g/L)总酸度(g/L)14.46.1617.024 26.1617,83426.1817.54426.2 017.753名62 117.6原料液(金狮酱油)7.阴2 22第1 5卷第1期王黎霓等:超 滤法处理酱油由以上 结果可以看出,酱油浓缩倍数增加,透液 速 度稍有下降,但基本 上影响不大,鹤油 中的有 效 成份 氨基酸态 氮有9 0%左 右 透过膜,因此在 透过 液 中 氨基 酸态 氮的浓度与酱油中 的浓度 相 差 无几.透过液 中保留了酱油 的有 效成 份.2.5超滤膜的清洗在超 滤运行过程中,一般随运行 时 间 的 增 长,由于膜 污染的结果,透 液 速度会不断下降,如 不及 时清洗 膜,就会 影响超 滤 的效果,超滤技术能否用 于 工 业化生产,也在 于对污 染的膜 能否进行有效的清洗,使膜性 能恢复.本试验采用5%洗 涤灵(金 鱼牌)、5%加 酶 洗衣粉、5%NaZCO,溶液对中空纤 维超 滤 膜进行了清洗,每隔 l h清洗 一次,每次清 洗1 5 mi n,然后再超 滤.其结果如图3,图4、图5所示.图中虚 线表 示 清洗 前 后透 液速 度的变化.4 0.3 0为1 0:月.。l弓闷 已一、3 0 2 0r o一lq、19曰已一、456456r/ht/h图3金鱼牌洗涤灵 溶液清洗图4加酶洗衣粉溶液清洗由 图可以看出,以金 鱼牌洗 涤溶 液 及 加 酶洗衣粉溶液清洗,其透液速度仅能恢复一半,而以5%N aZCO3溶液进行 清洗,膜的 透 液 速度基本上 可以恢复.5 04 03 0 为r o一l于.。弓.、侣洲、2.6超滤处理酱油的效果本试验选 定 温度2 0,压力0.1SMPa,以PVC膜、邢膜、CA膜(以上为平板膜)及 中 空纤 维管式膜进行超 滤处理,结果列于 表6.金狮酱油和 老 抽王经超 滤 后,变 得颜色红褐、质地清彻,并保持了原来酱油 中的有效成份.以中空纤维超 滤膜处理金狮酱油,超 滤液中2345678含 氨基酸态氮 量保持原来的9 4%,而老 抽王 的超 滤液中含氨基酸态氮量为8 8%,基本保留了原酱油 的有效成份.由表6还可以看出,金狮酱油 浓缩液 中仍含t/h图5NaZC03溶 液清洗9 7%的氨基酸态氮,而 老抽王浓缩液 中含 有北京轻工 业学院 学报19 97年6月表6金狮酱油和老抽王酱油超滤处理效果原料 液含量透 过 液含量浓缩液 含 量酱入11于1,类膜 材 料氨基酸态氮总酸氨基 酸态氮总酸氨基酸态氮总酸PVC6一88P S金狮C A6.886.88老抽王中空纤维中空纤 维6,887.0 016716夕16716刀16刀6.0 76.235刀96耳56.16巧.16.6 62036石719石671巧乡6刀O18乃63 816.018月17乡17.019刀9 1%氨 基 酸态氮.因此,氨 基酸态氮:g/L,总 酸:g/L浓缩液 可作 为一 种 色 深 浓稠 的修油产品,酱油 经超 滤 处理 后可获得 两种不同品味的酱油.3结论(l)经过超 滤处理的酱油,其色泽红褐、质 地 清彻、香 味醇厚,且其中 的有 效 成 份 氨 基酸态氮9 0%左右仍保留在 透过液 中,为此可获得高级酱油.浓缩液 中仍含9 7%氨基 酸态氮,色 深浓稠,也可用于食品加工过程.超 滤后酱油 可 获得 两种 不 同用途的酱油,其经 济效益 大大提高.(2)酱油 的超 滤宜 采 用 中空纤 维聚矾 膜(截留分 子量 为1 0000),其透液 速度较 好,目前国内已有成套的生 产 设 备.以5%碳 酸钠溶 液对已污染的膜进行清 洗,膜 的透 液 速 度 基 本可以恢复.洲(3)试验分析了超滤的酱油 中含 大 肠 杆菌及 菌落总数情况,基本符合酱油标准 中的规定.由干试验条件限制,此项 工作尚需进 一步研务.4)酱油的透过液 中 可加其它 的调 味品,可 开发 多种 产 品,此项工作尚需进 一步研究,参考文献天津轻院、无锡轻院合编.食品工 艺 学.北 京:北京轻工业出版社,198 3邵刚编著.膜法水处理技术.北京:冶 金工业出版社,19 92王学 松编著.膜分 离技术及其应用.北 京:北京科学出版社,19 94第巧卷 第1期王黎霓等:超滤法处理酱油UITRAFIL TRATIO NOFSOYSAUCEWan gLiniH ouy u山e nZha oHu a劫1ShenghuiJ ian gBinbin(De P a r t me nto fC h“i c alE ng i non g,B ej i ngl n骊t ut eo fLi a htI nd u s勿,刀时i n g10 00 37)A bsb,c tI nt hi sPaPe r,amethodofge ttinghi g hqu al it ys oysau c ei sP璐-e nt时.P oly st习f on at e(邢)andPolye thyl en ech ior ide少VC)an dC eUu los 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