1 前言
膜分离是近年来发展迅速的新型分离技术，由于其分离过程多在常温下操作，被分离的物质能保持原来的性质，保留原有的色、香、味、营养和口感，并能保持生物物质的活性，且具有选择性强，设备简单，操作方便，容易控制，适用范围广等特点。且大多数的膜分离中，物质不发生相变化，分离系数较大，有明显的节能效果，是解决当代人类面临的能源、资源、环境等重大问题的重要新技术。在国际上现已广泛应用于食品工业、三废处理、水处理、医药工业、乳制品工业、湿法冶金和化工、生物产品分离等方面。虽然膜分离技术具有诸多优点，但在国内，在膜技术中无机陶瓷膜技术只是到了九·五期间才开始研发应用。陶瓷滤膜和陶瓷超滤膜在工业领域中的应用是近几年才开始的，无机陶瓷膜的巨大应用潜力还远远未能发挥出来。在国内膜分离技术应用于酱油的澄清技术仍然处于研究开发阶段，本文利用膜过滤设备，对膜分离在酱油中的应用进行初步的探讨。
1 实验材料与设备
1.1 实验材料
以高盐稀态中的天然晒露法工艺，经3个月发酵后，从发酵缸放出来，经过7天的沉淀，再经过板框初滤后的一级酱油。
1.2 实验设备
所用的膜过滤设备见表1。
表1：过滤实验使用的膜过滤机
膜类型 | 有机膜过滤机 | 无机膜过滤机 |
供应商 | 某美国公司 | 某合资公司 |
型号和过滤面积 | P型（1.53m²），LMFS-1000型（1m²），MF-50型（0.04m²） | |
膜的生产商 | 某美国公司 | 某美国公司 |
膜材料 | 聚砜膜 | 无机陶瓷膜，载体材料为陶瓷膜层材料 |
2 实验方法
2.1 膜过滤装置的组成
分离系统（膜和膜分离设备），排污系统，防堵系统（反冲系统或高频震动系统），控制系统。
2.2 膜分离（过滤）的操作方式
2.2.1 过滤流动方式
本实验采用错流过滤方式。
2.2.2 防堵系统
为了防止或减少大分子或颗粒堵塞滤孔，保持原有的通量，许多过滤机配有防堵系统，例如高频震动抗阻系统或反冲系统等。反冲时，要求瞬时压力P>PR，使透过液回流，冲击阻塞颗粒。
2.3 检测方法
过滤通量的测定：流量计直接读数。
氨基酸态氮的测定：甲醛滴定法。
盐含量的测定：硝酸银滴定法。
细菌总数的测定：营养琼脂平板计数法。
吸光度的测定：7230G分光光度计，于530nm波长下测定吸光度A530。
可溶性固形物的测定：ATAGO公司的N-50E手提式折光计直接读数。
3 结果与讨论
3.1 实验条件的选择
选择合适的地滤膜要考虑以下几个因素：
（1）根据截留物分子量（MWCO）的大小，选择对应的膜孔径：一般是根据对某种特定溶质截留率达到90%以上时来确定膜的孔径大小。
（2）膜的选择性：指将混合物中的组分分离开来的能力。无机膜与有机膜因其材料的亲水性的不同，对酱油的分离能力亦有较大的差异。
（3）膜的效率（生产能力）：在一定的操作条件下可达到的渗透量（通量），它是生产效率高低的关键所在。
（4）孔径小于0.5μm的膜可以截流所有细菌，而孔径小于1μm的膜可以截流所有酵母菌和霉菌。
（5）产品澄清度的要求：酱油澄清的主要目的是为了除去一些大分子蛋白聚合物和其它不可溶性物质，而不溶性蛋白聚合物分子量一般在1×105以上，因此可选择切割分子量在1×105以上的膜。若膜切割分子量太少，则单位时间内单位膜面积透过的通量变小。
综上所述，我们采用孔径为0.1μm至2μm的膜来进行下一步的酱油过滤试验，比较哪一种膜更适合酱油的过滤。
3.2 不同孔径的有机膜实验结果
此试验使用的是某美国公司所提供p型有机膜过滤机（1.53m2），过滤机件由单片的膜组成，目的是进行薄膜选择测试，确定不同材质及孔径的膜在通量上的表现及过滤后酱油的变化。
3.2.1 有机膜各种孔径的膜的通量
由于考虑到酱油的实际过滤要求，本研究使用孔径分别为1.0μm，0.45μm，0.1μm的聚枫膜滤芯进行试验。
3.2.2 实验小结
对有机膜，0.1μ孔径的膜通量最大，稳定通量在41.77L/m2·h。0.1μ与0.45μ的膜过滤有很好的除菌效果。
3.3 不同孔径的无机膜试验结果
3.3.1 各种孔径无机膜的通量
考虑到酱油的实际过滤的需要，本试验采用孔径分别为2.0μm，1.2μm，0.6μm，0.2μm孔径的陶瓷无机膜滤芯作过滤试验。
3.3.2 实验小结
无机陶瓷膜的通量在较低压力下都有较高的通量。无机膜过滤机2μ和1.2μ孔径的膜通量较大。0.2μm的膜过滤除菌效果最佳。综合考虑，1.2μm的无机膜最适用于过滤酱油，因其微生物过滤除去率可达96.43%，而过滤的通量达到150L/m2·h。
3.4 实际生产中几种常用过滤机过滤酱油的生产能力和运行费用比较
从几种常用过滤的实际情况比较可知，膜过滤机用于过滤含杂质较多的豉水速度较慢，不能取代板框过滤机和叶滤机，膜过滤机是一个相对较精密设备，应用于过滤含粗粒杂质较少的酱油或是过滤成品酱油较合理。从过滤成本上看，膜过滤机的能耗最大。烛式硅藻土过滤机的过滤运作费用较膜过滤成本稍低。
4 结论
（1）从实验结果可知膜过滤机用于过滤酱油生产中是可行的，与传统的过滤设备相比，具有明显优势。
（2）孔径为1.2μm无机陶瓷的膜过滤机较适合过滤酱油。其过滤通量较大，酱油质量较稳定，澄清度高。
（3）虽然使用膜过滤的过滤成本比硅藻土过滤机稍高，但它在过滤过程中不需添加助滤剂，减少了因使用助滤剂而引人外来杂物或微生物等污染危险;同时减少了传统过滤工艺过程中酱油在设备中残留及硅藻土等助滤剂的吸附损失，提高了产品的得率;减少了由于使用硅藻土等助滤剂而带来的废弃物的排放量，有利于环境保护。
（4）膜过滤机设备占地面积小，自动化程度高，符合连续化生产要求，同时减少了人工费用，降低工人的劳动强度。
（5）膜技术用于酱油过滤，在国内仍未普及，其原因是设备及运行成本高，如能进一步提高膜的过滤能力和降低运行成本，则膜设备在酱油过滤生产中将会飞跃发展。
