反滲透水處理在食品飲料中的應(yīng)用及注意

黃恒峰

生產(chǎn)高質(zhì)量的飲料，必須要有高品質(zhì)的飲料用水。反滲透從六十年代開始已經(jīng)是一項(xiàng)新型膜分離技術(shù)，特別是隨著最近幾年反滲透系統(tǒng)中核心部分----反滲透膜技術(shù)不斷更新進(jìn)步而應(yīng)用更加廣泛，它從傳統(tǒng)的海水淡化（除鹽），水質(zhì)的軟化（去除鈣鎂離子、有機(jī)物、懸浮物和膠體），發(fā)展到二級(jí)反滲透的細(xì)菌、病毒的分離和飲料果汁的濃縮。

一、原理

在一個(gè)容器中用滲透膜把容器隔成兩部分，一邊注入濃溶液，另一邊注入淡溶液，并使兩邊液位相等，這時(shí)淡溶液中的水分會(huì)自然透過滲透膜滲透到達(dá)濃溶液一邊，濃溶液自然升高到一定高度，產(chǎn)生一定的內(nèi)壓，此時(shí)壓力即為滲透壓，如圖（A）。如果在濃溶液一側(cè)外加一個(gè)大于來之滲透壓的壓力，濃溶液就會(huì)通過滲透膜滲透到達(dá)淡溶液一側(cè)，這種現(xiàn)象稱之為反滲透，如圖（B）。

反滲透膜以前使用較為廣泛的有：1、醋酸纖維素膜；2、芳香聚酰胺纖維膜；3、聚苯并咪唑膜；4、多孔玻璃膜；5、磺化聚苯醚膜；6、氧化石墨膜。前幾年較多使用美國OSMONICS公司生產(chǎn)的復(fù)合膜，國內(nèi)有的廠家稱為太空膜，現(xiàn)在則廣泛使用美國海德能公司的復(fù)合膜，不同的膜處理出來的水質(zhì)成分也有差別，應(yīng)根據(jù)飲料側(cè)重于硬度還是PH值，或者兩者兼顧來選擇合適的膜。

二、注意

1、活性氯是反滲透膜的致命殺手，故反滲透進(jìn)水要求余氯小于0.1ppm，當(dāng)進(jìn)水是市政自來水時(shí)必須在反滲透前根據(jù)自來水中殘留氯的多少加入相當(dāng)?shù)膩喠蛩釟溻c（NaHSO3）還原水中的殘余活性氯。如果進(jìn)水是深層地下水（一般余氯都會(huì)小于0.1ppm，最好一個(gè)季度檢驗(yàn)一次余氯），一般就不需要加亞硫酸氫鈉。

2、為了防止水中的礦物質(zhì)在濃縮時(shí)產(chǎn)生沉淀或者其他有機(jī)物污染膜元件，需要加入一定量的阻垢劑，原理是它能在膜表面形成一層光滑的薄膜對(duì)反滲透膜起保護(hù)作用，加入量一般為3—5ppm。

國外一般加入除垢劑，但因其成本較高，國內(nèi)目前常用的阻垢劑是六偏磷酸鈉，它能和鈣、鎂離子起螯合作用，化學(xué)反應(yīng)式為：Na6P6O18+3Ca2+Ca3P6O18+6Na+

Ca3P6O18+2Na6P6O18=3Na4CaP6O18生成可溶性螯合物。

加藥量的大小根據(jù)水質(zhì)情況而定，在保證產(chǎn)水合格的情況下，加藥量越小越好，假如加入量為3ppm，即每噸水建議加藥4g，若每小時(shí)砂罐進(jìn)水為60m3/hr，則每小時(shí)需加藥4×60=240g/hr，配制濃度為10%，則注入量為240/0.1=2400mL。計(jì)量泵滿刻度加藥量為4000mL/hr,調(diào)節(jié)到加藥刻度為2400/4000=60%。每次調(diào)配藥劑時(shí)，建議不要一次調(diào)配過多阻垢劑，小量多次配藥為好。此外，每次都清洗一下加藥桶。

3、反滲透膜一旦運(yùn)行后，任何時(shí)候都應(yīng)保持反滲透膜濕潤(rùn)，并且不能讓膜內(nèi)水結(jié)冰，而且停機(jī)時(shí)必須關(guān)閉所有閥門保持膜與外界隔絕，以免膜和空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)而失去功效。

4、CIP中膜的清洗理想順序是先酸洗，后堿洗，酸洗時(shí)配制0.2%的鹽酸（HCL）或檸檬酸，控制PH值在2左右，用CIP泵將藥液循環(huán)清洗，在酸洗過程中要監(jiān)測(cè)PH值的變化，當(dāng)PH值高于2.5時(shí)，應(yīng)再加入一定量的酸液藥劑，若膜太臟可浸泡一個(gè)晚上，但沖洗排放時(shí)間不少于30分鐘；堿洗時(shí)配制按重量計(jì)0.1% NaOH和按重量計(jì)0.1%Na-EDTA(乙二胺四乙酸鈉),控制PH值不低于11。用CIP泵將藥液打入反滲透循環(huán)清洗。同樣堿洗過程監(jiān)測(cè)PH值的變化，當(dāng)PH值低于10.5時(shí)，再加入一定量的堿液，若膜太臟時(shí)可浸泡一個(gè)晚上，最后沖洗排放時(shí)間應(yīng)不少于30分鐘。

5、反滲透膜長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的保養(yǎng)：若反滲透系統(tǒng)暫停使用，要每隔2—3天運(yùn)行一定時(shí)間（10—20分鐘）；當(dāng)反滲透系統(tǒng)停機(jī)超過3天，系統(tǒng)里的膜要作適當(dāng)保養(yǎng)，可以用1%的亞硫酸氫鈉（NaHSO3）溶液保存，但必須要求管道密封，不能接觸空氣，否則NaHSO3能和空氣發(fā)生反應(yīng)，以致強(qiáng)烈腐蝕不銹鋼管。如需停機(jī)超過一個(gè)星期，可用福爾馬林（甲醛0.5%CH3CHO溶液來保養(yǎng)，但在保養(yǎng)之前，最好首先進(jìn)行化學(xué)清洗，保證膜元件完全清潔，配好的甲醛溶液循環(huán)時(shí)先排掉20%溶液，重新啟用時(shí)必須沖洗不少于2小時(shí)）。

三、特殊清洗

反滲透系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化滲透水流量下降10—15%，或者是標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)壓增加10—15%，出現(xiàn)其中一種情況，系統(tǒng)清洗就應(yīng)該開始，也就是前面所說的酸洗和堿洗，當(dāng)酸洗和堿洗都沒有效果的時(shí)候，就應(yīng)該想到系統(tǒng)可能已被嚴(yán)重污染，需做特殊清洗。一般有以下幾種情況：

1、碳酸鈣、磷酸鈣、金屬氧化物

先用性質(zhì)比較溫和的20%檸檬酸清洗，PH值控制在4.0，效果不明顯的可用0.2%鹽酸溶液清洗，并觀察情況可適當(dāng)增加溶液濃度，甚至加入有刺激性氣味的氨水，直至打開濃水排放時(shí)有渾濁的水垢排出。

2、硫酸鈣、膠體、微生物、小分子有機(jī)物

先用0.2% NaOH溶液清洗，PH值控制在10以上。如果效果不明顯，可用0.2%三聚磷酸鈉溶液清洗。

3、二氧化硅垢

對(duì)于沉淀在膜上的溶解性硅，很難去除，只能用較高的沖洗速度和較長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)、浸泡。一般是2—3天，白天循環(huán)，晚上浸泡，溫度保持在400C這樣容易去除硅垢。

4、細(xì)菌分解物、生物粘泥、真菌

先低PH清洗，再高PH清洗，然后用生物劑消毒，如甲醛或雙氧水。

5、大分子天然有機(jī)物、微生物

用2%三聚磷酸鈉溶液，0.25%十二烷基苯磺酸鈉溶液，溫度控制在400C，PH值控制在10.0。

需要注意：1、弄不清楚是何種污染物時(shí)，務(wù)必先酸洗后堿洗。2、從酸洗轉(zhuǎn)到堿洗時(shí)，要徹底把酸液沖洗干凈，一般要30分鐘。

四、結(jié)論

反滲透水處理系統(tǒng)一般都應(yīng)用了微電腦智能化控制，通過接受傳感器送來的信號(hào)，發(fā)出指令到電磁閥來控制蝶閥開關(guān)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，但平時(shí)保養(yǎng)至關(guān)重要。一般是通過觀察控制儀表的參數(shù)變化，及時(shí)維修保養(yǎng)，常見辦法是酸堿清洗，控制初級(jí)進(jìn)水要達(dá)標(biāo)和阻垢劑的加入要暢通無阻。