超濾技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展研究

張露瀛，賈麗娜

超濾技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展研究

張露瀛，*賈麗娜

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北滄州061100）

通過介紹超濾技術(shù)的基本概況、原理、基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用優(yōu)勢，以及超濾技術(shù)在食品工業(yè)、生化制藥和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的最新應(yīng)用實(shí)例，闡述了超濾技術(shù)應(yīng)用于各領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢，為其在今后生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：超濾技術(shù)；過濾；分離

1 超濾技術(shù)概況

1.1 原理介紹

超濾（Ultra-filtration，UF）技術(shù)是通過膜表面的孔結(jié)構(gòu)對大小不同類別的物質(zhì)進(jìn)行選擇性分離的高新技術(shù)手段。其原理是密閉容器中的大小2類物質(zhì)溶液在空氣壓力的作用下透過超濾膜板，由于小分子溶質(zhì)小于膜孔直徑可透過膜作為透過物被收集，而大分子溶質(zhì)則被薄膜截留作為濃縮液被回收，最終實(shí)現(xiàn)溶液的分離和濃縮。

1.2 基本結(jié)構(gòu)

超濾設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)[1]由四大部分組成：超濾部分、預(yù)濾部分、動力部分和其他部分。超濾設(shè)備最重要的部件是超濾膜。超濾膜的作用是調(diào)節(jié)孔的大小和表狀，進(jìn)而控制最終的過濾效果。

1.3 應(yīng)用優(yōu)勢

超濾技術(shù)的優(yōu)勢在于：①條件溫和，常溫常壓即可，對熱敏性物質(zhì)的損害??；②殺菌除菌，絕大多數(shù)微生物被截留，避免加工中的再污染，提高產(chǎn)品品質(zhì)[1]；③無化學(xué)添加，屬于物理分離方法，無需化學(xué)添加劑，無污染[2]；④能耗低，以空氣壓力為動力，分離時無相變化，耗能少，裝置簡單、流程短、易于控制和維護(hù)。

2 各領(lǐng)域最新應(yīng)用成果

2.1 食品工業(yè)領(lǐng)域

王成福等人[3]將超濾技術(shù)應(yīng)用于L-阿拉伯糖發(fā)酵液的精制中，將通過離心預(yù)處理的發(fā)酵液用超濾設(shè)備進(jìn)行分離，并通過對孔直徑大小、溫度、壓力和流速的控制，有效地去除了L-阿拉伯糖原發(fā)酵液中的酵母菌、色素和膠狀物等，實(shí)現(xiàn)了L-阿拉伯糖發(fā)酵液無化學(xué)添加的精制，提高了產(chǎn)品品質(zhì)。

莫增寬[4]在精煉糖廠糖漿的回流超濾試驗中證明了在超濾膜為2 500截留量，壓力2.5 MPa，溫度40℃的條件下，糖漿的回收率、濃度和脫色率大大提升，既去除了雜質(zhì)又保證外觀色澤較好。

有人在花生功能性短肽的制備中應(yīng)用了超濾技術(shù)，使得花生肽的回收率和脫鹽率明顯提高，實(shí)現(xiàn)了花生功能性短肽的純化富集[5]，為該物質(zhì)研究提供材料基礎(chǔ)。

在醬油生產(chǎn)中采用超濾技術(shù)，在達(dá)到除菌目的的同時，濾去醬油中可引起沉淀的物質(zhì)，既能改善醬油的風(fēng)味，還可使醬油清澈透明。

超濾技術(shù)還可應(yīng)用于濃縮牛奶和乳清蛋白質(zhì)、茶及飲料的精制和除菌、果汁的除氣等。

2.2 生化制藥領(lǐng)域

何慶[6]以三苷粉針?biāo)幰簽槔?，通過測定超濾前后藥劑中細(xì)菌內(nèi)毒素的含量，證明了超濾膜能有效去除三苷粉針?biāo)幰褐械牟《?。同時，王娟等人[7]通過試驗證明了超濾技術(shù)可以去除重組MUC1-MBP融合蛋白中的內(nèi)毒素。結(jié)果顯示，超濾技術(shù)對去除藥液中細(xì)菌內(nèi)毒素有很大的效果，可以減少藥劑中有效成分的損失，還能提高生物制藥的品質(zhì)。

周紅燕等人[8]在清肺止咳顆粒的生產(chǎn)中應(yīng)用超濾技術(shù)，使得顆粒的劑型更小、有效成分的轉(zhuǎn)移率更高，讓新型清肺止咳顆粒更適合用于臨床治療。

徐秋燕[9]用超濾設(shè)備對銀杏葉和絞股藍(lán)的混合粗提液進(jìn)行超濾提取，最終驗證在50%乙醇溶液，壓力9.0 bar，30℃時，提取物中有效成分含量最高，提高了混合制劑中抗心血管疾病有效成分的含量。

周冉[10]以鹿茸凍干粉為原料，用超濾技術(shù)濃縮鹿茸中胰島素樣生長因子-1（IGF-1），超濾技術(shù)使得IGF-1回收率達(dá)到68.32%，蛋白質(zhì)回收率達(dá)到87.43%，體現(xiàn)超濾技術(shù)工藝的穩(wěn)定高效、回收率高的自身優(yōu)勢。

2.3 環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域

為了提高汽車潤滑油的重復(fù)使用率，無錫尼富龍公司使用超濾技術(shù)過濾使用過的潤滑油，不但改善了潤滑效果，保護(hù)汽車發(fā)動機(jī)，還做到了節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。

造紙廠使用維美德公司的OptiCycleW超濾膜處理技術(shù)去除造紙廠白水中的固形物等雜質(zhì)，由于過程中無化學(xué)添加，經(jīng)處理的白水可以循環(huán)利用，從而減少清水使用量[11]。

超濾技術(shù)可以有效去除飲用水中膠體、雜質(zhì)和雜菌，尤其對病毒和細(xì)菌有較好的去除效果，保證了飲用水的安全性。此外，超濾膜技術(shù)還能除去工業(yè)廢水中的重金屬離子，為實(shí)現(xiàn)對重金屬的重回收提供了方法。

3 結(jié)語

科技的發(fā)展，離不開技術(shù)的進(jìn)步。超濾技術(shù)作為高新技術(shù)的一種，憑借獨(dú)特優(yōu)勢在眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。為了更大限度發(fā)揮其先進(jìn)作用，應(yīng)在更多方面嘗試應(yīng)用。除了不斷改進(jìn)超濾技術(shù)、提高作用效果，同時也要關(guān)注超濾膜材料的發(fā)展和選用范圍。

[1]曹明.超濾技術(shù)及其應(yīng)用與發(fā)展[J].廣州化工，2011（19）：18-20.

[2]趙云霄.超濾技術(shù)及其在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（7）：61-63.

[3]王成福，孫魯，杜瑞鋒，等.超濾膜技術(shù)在L-阿拉伯糖發(fā)酵液精制中的應(yīng)用[J].食品研究與開發(fā)，2017（3）：73-76.

[4]莫增寬.超濾技術(shù)的原理及其在甘蔗制糖行業(yè)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品，2015，40（3）：137-140.

[5]詹斌.花生功能性短肽制備關(guān)鍵技術(shù)[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2012（10）：41.

[6]何慶.深層次過濾技術(shù)在生物制藥工藝中的運(yùn)用探析[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)雜志，2016，3（4）：632-633.

[7]王娟，謝飛，陳潭琇，等.超濾技術(shù)去除重組MUC1－MBP融合蛋白中內(nèi)毒素的效果評價[J].吉林大學(xué)學(xué)報，2014，40（3）：539-542.

[8]周紅燕，徐向陽，謝俊，等.超濾工藝在清肺止咳顆粒中的應(yīng)用[J].藥學(xué)與臨床研究，2017（1）：36-38.

[9]徐秋燕.超濾法提取銀杏葉和絞股藍(lán)雙中藥抗心血管疾病的有效成分[D].衡陽：南華大學(xué)，2015.

[10]周冉.超濾濃縮技術(shù)分離鹿茸中胰島素樣生長因子-1[J].中草藥，2013，44（10）：1 257-1 262.

[11]陳旭.超濾技術(shù)在造紙白水封閉循環(huán)中的應(yīng)用[J].造紙信息，2016（10）：60-62.◇

The Developmentand Research of Ultrafiltration Technology

ZHANG Luying，*JIA Li'na
（College of Science and Technology，Hebei Agricultural University，Cangzhou，Hebei061100，China）

This paper introduces the basic situation of the ultrafiltration technology，principle，basic structure as well as the application advantages，and the ultrafiltration technology in the field of food industry，chemical and biological pharmaceutical field and the latest applications in the field of environmental protection are introduced.This paper highlights the unique advantagesofultrafiltration technology in various fields，and provides reference for itsapplication in production practice in the future.

ultrafiltration technology；filtrate；separate

X703

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.046

1671-9646（2017）06b-0052-02

2017-05-17

張露瀛（1995—），女，本科，研究方向為食品質(zhì)量與安全。

*通訊作者：賈麗娜（1988—），女，碩士，助教，研究方向為食品微生物。