專利名稱：膜再生的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及已經(jīng)使用的污染膜的再生，例如，在食品和/或飲料加工設(shè)備例如牛 奶加工設(shè)備中已經(jīng)使用的污染膜的再生。
背景技術(shù)：
膜通過作為物理屏障捕獲微粒，從而用于從含有微粒的原料供給中分離滲透物。 膜具有滲透側(cè)和截留側(cè)，其中在滲透側(cè)收集滲透物，在截留側(cè)收集包含被膜截留的微粒的 截留物或濃縮物。在跨膜壓差的影響下，滲透液濾通過膜。保留在膜的截留側(cè)的微?？呻S 時(shí)間積聚從而污染膜，最終降低膜的滲透性。任何微粒均可造成膜污染。此外，污染可發(fā)生在包括任何孔內(nèi)面的所有膜表面。膜 污染降低了滲透流量和截鹽率，并增加了壓差。膜使用至其不再具有所需要的滲透性(通 過通量測定)為止。然而，一旦膜顯示通量降低或者跨膜壓差增加至不能接受的水平，必須 更換或者清洗膜。不能接受的水平可以是通過，例如內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)或者工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)先測定的任 何水平。膜的更換對工業(yè)來說是一項(xiàng)相當(dāng)大的成本，因?yàn)樾履な前嘿F的并且在安裝新膜時(shí) 必須關(guān)閉使用膜組件的生產(chǎn)線。此外，在垃圾填埋場處理污染膜的成本很高并且還會產(chǎn)生 環(huán)境影響。不是更換膜，而是原位清洗膜，原位清洗通常是指CIP或“在位清洗”。用于從牛奶 加工設(shè)備使用的膜中去除污垢物的傳統(tǒng)在位清洗(CIP)程序包括停止生產(chǎn)、用水沖洗設(shè) 備、使堿溶液循環(huán)通過設(shè)備與膜接觸、用水沖洗設(shè)備、使酸溶液循環(huán)通過膜和再次用水沖洗 /漂洗設(shè)備。堿溶液通常包括燒堿，酸溶液通常是硝酸或者硝酸/磷酸混合物。研究表明， 在生產(chǎn)線中清洗膜能夠顯示滲透流量增加40%、壓差降低38%和截鹽率增加3%。酸和/ 或堿清洗被認(rèn)為溶解或者分解一些污染膜的材料。隨后，在沖洗水中這些材料或者污垢物 通過清洗去除。堿清洗使膜遭受高pH，而高pH對膜的壽命和完整性均有影響。此外，即使用其他 CIP清洗方案，在一些情況下不能將膜清洗至需要的規(guī)格，即不能將膜的滲透性提高至可接 受的水平。這在連續(xù)生產(chǎn)線中布置膜時(shí)是一個(gè)特別的問題，因?yàn)樵谶B續(xù)生產(chǎn)線中，來自上游 膜的污垢物能夠被阻止在下一個(gè)膜上。特別難以去除的污垢物包括脂肪和/或蛋白質(zhì)材 料，這些物質(zhì)污染例如在乳品工業(yè)中使用的膜。因此，需要一種有效的從污染膜中去除污垢物的程序。在可能的情況下，可將開發(fā) 用于牛奶加工廠的此類程序應(yīng)用于在其他加工設(shè)備中使用的膜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種再生污染膜的方法，該方法包括以下步 驟將至少一部分從生產(chǎn)線中移走的污染膜浸泡在酶溶液中；和
3
向酶溶液中注入氣體以攪拌酶溶液；其中，攪拌有助于酶溶液中的酶與污垢物接觸。酶溶液可裝在罐中或者任何其他適當(dāng)?shù)娜萜髦?。為方便起見，下文指的是罐。向酶溶液中注入氣體產(chǎn)生了射流混合效應(yīng)，認(rèn)為該射流混合效應(yīng)有助于酶與污垢 物接觸。當(dāng)酶與污垢物接觸時(shí)，認(rèn)為酶溶液中的酶溶解、分解和/或消化至少一部分污垢 物，因此可將污垢物從膜中去除。還認(rèn)為，攪拌更新了酶的活性表面并因此增加了酶活性。 通過幫助逐出膜中的污垢物和將污垢物分散在大量的酶溶液中，攪拌還有助于去除污垢 物。與缺乏攪拌的相同酶溶液相比，酶溶液的攪拌增加了酶的效率。增加的酶效率可 以通過去除污垢物花費(fèi)的時(shí)間的減少、去除污垢物需要的酶量的減少和/或從污染膜中去 除的污垢物總量的增加來表示。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在攪拌過程中增加酶溶液的溫度有利于促進(jìn)或 者優(yōu)化酶活性。本發(fā)明與CIP方法的不同之處在于，本發(fā)明是從正常封裝膜的生產(chǎn)線中去除膜 的。由于膜處在壓力之下，將攪拌應(yīng)用于在生產(chǎn)線中原位的膜將不具有實(shí)用性。在從生產(chǎn) 線中去除膜之前，對膜進(jìn)行減壓。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括從生產(chǎn)線中去除膜的步驟。 一旦用該方法再生了膜，其便適合再引入到從其中取出膜的相同或者不同的生產(chǎn)線中。用本方法處理的膜必須能夠被再生。由于積聚在表面的污垢物被壓實(shí)并且損壞了 底部的膜孔結(jié)構(gòu)，因此存在一些不能夠被再生的膜。即使一旦從此種膜中去除污垢物，這種 膜也不再能夠作為生產(chǎn)線中的過濾或者分隔裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠識別已被污垢物 不能恢復(fù)地?fù)p壞的膜。通過違反操作說明使用膜可造成膜損壞。例如，不考慮膜應(yīng)該承受 的基線溫度和壓力運(yùn)行生產(chǎn)線和/或即使通量已降低至超過可接受水平，仍在延長的時(shí)間 期限使用膜。與在缺乏攪拌下(例如，當(dāng)在生產(chǎn)線中連續(xù)清洗(CIP)膜時(shí))通過相同的接觸膜 的酶溶液所去除的污垢物的量相比，利用本發(fā)明的方法可以多去除占污染膜重量的5-15% (可能更多)的污垢物?？紤]到污垢物，例如脂肪和蛋白質(zhì)材料是低密度的，這是一種顯著 增加的污垢物量。認(rèn)為再生延長了膜的壽命并且增加了膜的性能。還認(rèn)為本發(fā)明的方法延長了在膜 清洗之間需要的時(shí)間，其降低了直接勞動成本。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法特別適用于乳品工業(yè)中使用的膜的再生，例如那些用于牛奶、奶酪、 酸奶或奶油加工設(shè)備中的膜的再生。然而，來自其他行業(yè)的由難以通過傳統(tǒng)的CIP方法去 除的材料污染的膜能夠通過本發(fā)明的方法再生。例如，在釀造工業(yè)中使用的被酵母細(xì)胞污 染的膜、在污水工業(yè)中使用的被生物材料和/或細(xì)菌污染的膜，或者用于加工不含酒精的 飲料或酒精飲料例如葡萄酒的膜。特別參照在牛奶加工設(shè)備中使用的膜來描述本發(fā)明的實(shí) 施例，但本發(fā)明不限于此。一些污垢物可能導(dǎo)致膜的脫色。這種情況可能發(fā)生在例如葡萄酒工業(yè)中，在葡萄 酒工業(yè)中進(jìn)料中的單寧使膜表面著色。希望與污垢物本身一起去除變色。去除變色可能具 有商業(yè)優(yōu)勢，因?yàn)樽兩哪た杀灰暈槭艿轿廴炯词贡砻嫖词芪廴尽?br> 為了再生膜，從生產(chǎn)線中去除膜，該生產(chǎn)線可能包括一系列壓力容器。當(dāng)用于食品 應(yīng)用時(shí)可由不銹鋼制造壓力容器，或者用于水處理應(yīng)用時(shí)可由玻璃纖維制造壓力容器。容 器可配置為每個(gè)容器封裝例如三至五個(gè)膜組件。通過首先使封裝有膜的壓力容器減壓并在 隨后去除膜的方法可去除每個(gè)膜。從容器中徹底地去除膜并在單獨(dú)的未與生產(chǎn)線處于液體 連通狀態(tài)的罐中處理膜。任選地，在遠(yuǎn)離生產(chǎn)線的非現(xiàn)場去除并再生膜。當(dāng)膜的滲透性(通量)下降至可接受的水平以下或者自膜的首次使用經(jīng)過了一段 時(shí)間時(shí)，通常用本方法從生產(chǎn)線中去除膜并對其進(jìn)行處理。膜的大概壽命范圍取決于應(yīng)用 類型和使用的運(yùn)行時(shí)間。在乳制品應(yīng)用中，通常每兩個(gè)時(shí)期(18個(gè)月)或者當(dāng)膜不能輸送 60%的正常滲透性(測定為未使用過的膜的滲透性)時(shí)更換一次膜。然而，當(dāng)在膜的表面 有任何數(shù)量的污垢物時(shí)，通過本方法能夠再生膜。該方法可用于再生任何類型的膜，例如微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)或者反滲 透(RO)膜。該方法對于再生具有高組裝密度、低成本和耐高壓操作的螺旋纏繞式膜特別有 用。螺旋纏繞式膜是纏繞成螺旋配置的平板膜。穿過膜時(shí)有壓差，該壓差引起一些液體通 過膜，而剩余液體繼續(xù)穿過膜表面。由于這些膜的配置，當(dāng)與不能夠反洗這些膜的事實(shí)結(jié)合 時(shí)，具有與保持膜表面清潔相關(guān)的特殊困難，這意味著它們僅在特定的應(yīng)用中得到正常使 用。當(dāng)螺旋纏繞式膜被封裝在生產(chǎn)線中時(shí)，很難從螺旋纏繞式膜中移除污垢物，因?yàn)閺脑撓?列中的第一個(gè)膜中釋放出的污垢物碎片流入下游的膜中。從生產(chǎn)線中去除膜以單獨(dú)地清洗 它們緩解或者至少減少了該問題。一旦去除膜，便可至少部分地將膜浸入酶溶液中。酶溶液可裝于罐中或者任何其 他能夠容納酶溶液的容器中。可將膜部分地或者全部地浸入到罐中以便酶溶液與至少一部 分污垢物接觸。酶溶液中的酶將僅對浸入其中的部分膜起作用。優(yōu)選地，使所有污染的膜 表面與酶溶液接觸。達(dá)到此目的最有利的方式是將污染膜完全浸入到罐中。任選地，可將 酶不能完全作用的部分膜再浸入到酶溶液中。不止一次使膜浸入到酶溶液中以優(yōu)化污垢物 的去除也是一種選擇?？墒鼓ぴ诿溉芤褐薪葑阋允姑溉芙?、分解和/或消化至少一部分污染膜表面的 材料的任何時(shí)間。時(shí)間可以在約6小時(shí)至約48小時(shí)的范圍內(nèi)，但可以使用更短或更長的時(shí) 間。優(yōu)選地，浸入膜至少24小時(shí)以確保酶有機(jī)會起作用?？蛇x擇并保持酶溶液的pH和溫 度以優(yōu)化溶液中特異性酶的活性。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，酶的最適PH和溫度是容易 獲得的信息。可選擇在酶溶液中處理的時(shí)間以便從膜中去除約100%的污垢物。但是，根據(jù)預(yù)期 的再生膜的應(yīng)用，去除至少約80%或者至少約90%的污垢物是可以接受的。例如，預(yù)期在 污水工業(yè)中使用(或再使用)的膜不需要再生至與預(yù)期在乳品工業(yè)中使用(或再使用)的 膜相同的標(biāo)準(zhǔn)。因此，對于污水工業(yè)來說，80%的再生膜完整性是足夠的，而對于乳品應(yīng)用 來說則可能需要至少90%的再生膜完整性。污垢物的去除可進(jìn)行至膜再達(dá)到想要的通量。 例如，污染膜可能具有約4加侖/分鐘(GPM)的通量，將其再生至通量在約6GPM以上。想 要的再生膜的通量將取決于膜的類型和大小，可與之前未使用的相同類型的未使用膜具有 相同的通量。為幫助酶接觸至少一些污染膜的材料，通過向溶液中注入氣體來攪拌溶液。在一 個(gè)實(shí)施例中，氣體是壓縮的空氣，盡管任何氣體均可使用，例如氮?dú)狻Ｗ馑俾士稍诩s20至100加侖/分鐘(GPM)的范圍內(nèi)，盡管根據(jù)容器的大小注氣速率可以更高或者更低。在一個(gè) 實(shí)施例中，注氣速率為50GPM。注氣速率可通過反復(fù)試驗(yàn)以達(dá)到想要的攪拌來改變。噴射 氣流的速率可在例如，約0. 1至0. 8ms—1的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，噴射氣流的速率為約 0. 5ms \經(jīng)注氣孔，可在低于酶溶液水平的點(diǎn)將氣體注入到酶溶液中。在一個(gè)實(shí)施例中，使 用噴嘴，例如細(xì)噴嘴將氣體注入到罐中。每個(gè)噴嘴可具有用于輸送氣體的孔，該孔的直徑在 例如約0. 5mm至約Icm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地Imm至3mm。在一個(gè)實(shí)施例中，其中，將罐設(shè)計(jì)為盛 放約100升的酶溶液，氣體通過在管中形成的一排約2mm的孔注入。在約150psi至250psi， 優(yōu)選地約200psi的壓力下，將壓縮空氣送入管中。各孔沿著管彼此隔開幾厘米，例如沿著 管長度各孔彼此隔開約5cm或者約10cm。假設(shè)達(dá)到了罐中想要的速度，則可以使用更大或 者更小直徑的孔。以連續(xù)流或者脈沖流的方式將氣體注入到罐中以增加攪拌效果。認(rèn)為進(jìn) 入到罐中的脈沖氣體有助于連續(xù)地向污染的膜表面提供新鮮的酶。注氣孔可分布于罐的各處，包括側(cè)壁和底面。其中，膜為旋轉(zhuǎn)纏繞式膜，優(yōu)選地，使 孔位于罐的側(cè)壁上并且使膜水平地浸入到罐中。因此，注入的氣泡能夠透入膜旋轉(zhuǎn)纏繞物， 液體能夠從一側(cè)到另一側(cè)地流經(jīng)膜。任選地，將噴射孔在罐側(cè)壁的整個(gè)表面均勻地分隔開 以將氣泡輸送至膜并在其中攪拌溶液?？蛇x擇地，有數(shù)排孔朝向罐的底面和頂面以提供攪 拌。在將不只一個(gè)膜浸入到酶溶液的實(shí)施例中，膜可替換地懸浮于酶溶液中。膜可被 替換以便至少在本質(zhì)上使其均勻地暴露于由注入的氣體所提供的噴射混合效應(yīng)中。這在罐 中具有較少的噴嘴的情況下可能是必須的，例如，僅有朝向罐的底部的一排孔。除了氣體注入之外，可進(jìn)一步攪拌罐中的酶溶液?？梢酝ㄟ^，例如，振動、超聲處理 或機(jī)械攪拌來提供進(jìn)一步攪拌以促進(jìn)溶液中的酶穿透膜并與污染物接觸。優(yōu)選地，這些攪 拌類型與氣體攪拌組合使用?？梢匀魏畏绞街苽涿溉芤?。在一個(gè)實(shí)施例中，將粉末狀的酶添加到液體中以制備 酶溶液。優(yōu)選地，酶溶液中酶的濃度超過溶解、消化和/或分解存在于膜或者浸入溶液中的 膜上的所有污垢物所需要的濃度。基于存在的污垢物的量可以計(jì)算需要的濃度?？蛇x擇地， 可以使用酶濃度在約0. IML-1至約0. 3ML—1范圍內(nèi)的酶溶液。基于本發(fā)明說明書的教導(dǎo)，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，如果必要，可使用更多的酶，如果僅有極少量的污垢物，則使用 較少的酶。根據(jù)污染膜的污垢材料的類型選擇在酶溶液中使用的酶。污垢物的成分可通過實(shí) 驗(yàn)測定(有時(shí)是指實(shí)地觀察)，或者本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于過去的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛑牢酃肝锏?成分或者基于已經(jīng)穿過膜的材料的類型預(yù)測污垢物的成分。當(dāng)污垢物包含蛋白質(zhì)材料時(shí)，酶溶液可包含任何蛋白水解酶，例如已知的分解蛋 白質(zhì)的蛋白酶。可以使用-10%的液體蛋白酶溶液，任選地包括緩沖劑。例如，可以使 用的僅作為酶清洗劑的蛋白酶是Reflux ElOOO0如果污垢物包含脂肪，則酶溶液可以包含 已知的分解脂肪的脂肪酶。如果污垢物中同時(shí)存在蛋白質(zhì)和脂肪，則可以使用脂肪酶和蛋 白酶的混合物。脂肪酶/蛋白酶源的例子是Reflux E2001(脂肪酶+蛋白酶)，其中包含 60%的活性成分和緩沖劑。對于可以使用的酶或者酶組合沒有限制。可以使用的其他酶包括淀粉酶和/或纖維素酶，這些酶將靶向糖類污垢物。如果多糖例如能夠在例如植物材料中發(fā)現(xiàn)的甘露聚糖 和/或卡拉膠污染膜，可能適合使用甘露聚糖酶和/或卡拉膠酶。如果蛋白質(zhì)、脂肪和糖類 污染膜，則可以使用脂肪酶、蛋白酶和纖維素酶的溶液。例如，Reflux E4000(脂肪酶+蛋 白酶+淀粉酶+纖維素酶)可能是合適的。Reflux E4000包含10%的活性成分以及緩沖 劑和小于的氫氧化鈉。在牛奶加工設(shè)備中，污垢物很可能包含蛋白質(zhì)材料諸如牛奶蛋白，例如酪蛋白和 乳清，以及脂肪、糖類、礦物質(zhì)和微生物。存在于來自其他工業(yè)膜上的其他污垢物包含酵母 細(xì)胞、生物膜、纖維和黏土。雖然此類污染膜可用傳統(tǒng)的CIP方法處理，但污垢物的復(fù)雜性 意味著僅利用CIP方法難以再生膜。靶向污染材料的酶的特異性更高，因此比缺乏酶的方法更加有效?？筛鶕?jù)污垢物 的類型來調(diào)整使用的酶，或者使用酶的組合因?yàn)檫@些酶將靶向包括酵母細(xì)胞、黏土和生物 膜的污垢物譜。酶溶液可以包含表面活性劑或者洗滌劑，例如聚烷撐二醇，其能夠提高污垢物的 潤濕性?？蛇x擇適合在使用膜的工業(yè)中使用的表面活性劑。例如，對于食品工業(yè)中使用的 膜，可以使用陰離子、非離子或兩性表面活性劑?？梢栽谑称饭I(yè)中使用的表面活性劑的實(shí) 例是Reflux A230。酶溶液還可進(jìn)一步包含一種或多種消泡劑，降低泡沫的產(chǎn)生。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，增加酶溶液的溫度增加了酶的效力。可以將溫度增加至酶或者使 用的酶的已知最佳的操作溫度。在使用蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶(例如Reflux E4000)的實(shí)施例中，將溫度增加至約28°C至約55°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選地溫度為約45°C至約 50°C。在將膜浸入酶溶液的整個(gè)期間維持溫度?？蛇x擇地，將溫度增加至例如約50°C，隨后 允許酶溶液的溫度與周圍環(huán)境平衡。溫度的任何降低均可通過使用隔熱罐緩解。一旦將膜浸入到酶溶液中并且攪拌一段時(shí)間，便可移走并沖洗，例如用水沖洗。然 后可進(jìn)行進(jìn)一步的加工以去除任何殘留污垢物。在某些情況下，為了再生膜至需要的完整 性，進(jìn)一步的加工可能是必須的。這些進(jìn)一步加工可包括酸和堿清洗/沖洗，其可按照CIP 方法進(jìn)行。如果想要，可以使用模擬的生產(chǎn)線進(jìn)行CIP。選擇的進(jìn)一步清洗方法可以是類 似于該行業(yè)中使用的現(xiàn)有程序的標(biāo)準(zhǔn)程序。可選擇地，可以對進(jìn)一步清洗進(jìn)行調(diào)整以容納 膜上的殘留污垢物。該調(diào)整可以依據(jù)膜上污垢的成分和數(shù)量。例如，如果污垢物包括生物 膜，則可以使用由過氧化氫和過氧乙酸配制的消毒殺菌劑以降解生物膜。如果污垢包括礦 物質(zhì)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，在堿清洗之前可能需要酸清洗。在再生之后，可將膜返還給客戶或者再出售。如果使膜包裝成袋，優(yōu)選地，袋中充 滿防腐劑以降低儲存期間膜中細(xì)菌的污染。實(shí)施例現(xiàn)將參照以下非限制性實(shí)施例描述本發(fā)明。實(shí)施例1-從牛奶加工中使用的UF膜中去除蛋白質(zhì)從牛奶生產(chǎn)線中去除8個(gè)污染的UF膜(螺旋纏繞)。在再生膜之前，進(jìn)行污染膜 的最初滲透流量(通量)(GPM)、最初溶解固體總量(TDS)和最初壓力測定。結(jié)果顯示于下 面的表2中。在表中，膜是指“組件”。由于污垢物很可能大多數(shù)為蛋白質(zhì)材料(即牛奶蛋白質(zhì))，將每個(gè)膜水平地浸入 容納4kg蛋白酶(在100L堿性溶液例如Reflux B615中)的隔熱罐中，并過夜。溶液中酶
7的濃度為約0. 2ML—1。蛋白酶溶液包含非離子表面活性劑(Reflux A320)。調(diào)節(jié)酶溶液的pH 至9-10的范圍內(nèi)。最初將酶溶液的溫度增加至約45°C，但不維持該溫度。通過應(yīng)用經(jīng)離心泵輸送的壓縮空氣攪拌溶液，離心泵設(shè)計(jì)為輸送200psi的壓縮 空氣。罐包括一排直徑約2mm的孔，這些孔在位于離罐底部約20cm的管中且彼此相距約 IOcm0在罐中攪拌24小時(shí)之后，將膜移走并用水沖洗。酶溶液的溫度下降至約35°C至40°C。對于進(jìn)一步的清洗，每個(gè)膜被安裝在壓力容器中并經(jīng)受表1中概述的CIP方法。選 擇方案以適合于乳品膜。堿再循環(huán)為10%的燒堿溶液，酸溶液為10%的鹽酸。維持指示的 溫度超過給定的時(shí)間周期。表1-堿/酸/堿CIP方案 在處理之后，監(jiān)測膜的滲透流量和TDS以評價(jià)再生方法。結(jié)果顯示在表2中。結(jié) 果表明，再生之后，恢復(fù)率在60%左右，而截鹽率在97%以上。表2-最初和最終數(shù)據(jù) 為了評價(jià)再生膜的完整性，將其與全新的膜(未使用的膜)進(jìn)行了比較。結(jié)果顯 示在表3中。表3-組件完整性數(shù)據(jù) 在再生前后稱量膜的重量以評價(jià)在再生過程中去除的污垢物的量。平均去除了 1.3kg(約污染膜的總重量的9%)的固體污垢物。結(jié)果列于表4中。表4-重量分析 實(shí)施例2-乳清脫礦物質(zhì)NF膜從乳清脫礦物質(zhì)線中去除了 5個(gè)污染的4"NF聚合膜。在再生之前，進(jìn)行了最初滲 透流量(GPM)、最初溶解固體總量(TDS)和最初壓力測定。結(jié)果顯示在表6中。在選擇用于再生的酶之前，傳送示例性膜組件用于實(shí)地研究以測定污染層的成分。結(jié)果表明存在礦物基質(zhì)及蛋白質(zhì)和生物膜。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，采用下面的再生步驟。將剩余的4個(gè)膜組件浸入容納2L Reflux E2001酶溶液(蛋白酶和脂肪酶)(在 100L 的堿溶液(Reflux B615)中)的罐中，并過夜。最初使溶液的溫度增加至50°C， 但未維持。調(diào)節(jié)酶溶液的pH至9-10的范圍內(nèi)。通過應(yīng)用經(jīng)離心泵輸送的壓縮空氣攪拌溶 液，離心泵設(shè)計(jì)為輸送200psi的壓縮空氣。罐包括一排直徑約2mm的孔，這些孔在位于離 罐底部約20cm的管中且彼此相距約10cm。在24小時(shí)之后，從罐中移走膜，用水沖洗并安裝在壓力容器中。根據(jù)實(shí)地觀察結(jié) 果，選擇顯示在表5中的CIP方案。首先應(yīng)用酸沖洗，從污垢物中去除礦物質(zhì)。表5-酸/堿/消毒殺菌劑CIP方案 Terform是由過氧化氫和過氧乙酸配制的攻擊生物膜的消毒殺菌劑。監(jiān)測膜的滲透流量和TDS。再生結(jié)果顯示在表6中。結(jié)果表明，再生之后，流量恢 復(fù)率在92%左右，而截鹽率在99%左右。表6-最初和最終數(shù)據(jù) 為了計(jì)算再生膜的完整性，將其與全新的膜進(jìn)行比較。完整性百分比列于表7中。表7-組件完整性數(shù)據(jù) 在再生前后稱量膜的重量以評價(jià)在再生過程中去除的污垢物的量。如表8中的結(jié) 果所示，平均去除了 0. 5kg(約污染膜的重量的13% )的固體污垢物。表8-重量分析 實(shí)施例3-橙汁澄清膜再生收集了橙汁污染的3個(gè)膜組件。膜是來自橙汁加工的超濾聚砜6. 3”，帶淡黃色。 進(jìn)行污染膜的最初滲透流量(GPM)、最初溶解固體總量(TDS)和最初壓力的測定。結(jié)果顯示 于表10中。發(fā)送一個(gè)膜組件用于實(shí)地研究以測定污染層的成分。結(jié)果重新表明，存在纖維素 和粘土殘留物以及單價(jià)礦物質(zhì)例如納和鉀與痕量蔗糖的混合物。蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和 纖維素酶的組合被認(rèn)為是靶向污垢物的最佳組合(例如E4000)。將剩余的兩個(gè)膜浸入容納2L Reflux E4000酶溶液(在100L 的堿性溶液 (Reflux B615)中)的罐中，并過夜。最初將溶液的溫度增加至50°C，但未維持。調(diào)節(jié)pH 至9-10的范圍內(nèi)。通過應(yīng)用經(jīng)離心泵輸送的壓縮空氣攪拌溶液，離心泵設(shè)計(jì)為輸送200psi 的壓縮空氣。罐包括一排直徑約2mm的孔，這些孔在位于離罐底部約20cm的管中且彼此相 距約10cm。24小時(shí)后，從罐中移走膜，用水沖洗并安裝在壓力容器中。根據(jù)實(shí)地觀察結(jié)果，選 擇顯示在下面的表9中的以下CIP方案。表9-酸/堿CIP方案
步驟溶液化學(xué)％時(shí)間(min)溫度(°c)PH限度
11 監(jiān)測滲透膜流量和TDS以評價(jià)再生方法。結(jié)果顯示在表10中。結(jié)果表示，在再生 之后恢復(fù)率在76%左右，而截鹽率為96%。去除了膜的變黃，因此膜在顏色上與全新的膜 相似。表10-最初和最終數(shù)據(jù) 為了計(jì)算再生膜的完整性，將其與全新的膜進(jìn)行比較(表11)。表11-組件完整性數(shù)據(jù) 在再生前后稱量膜的重量以評價(jià)在再生過程中去除的污垢物的量。如表12所示， 平均去除了 0. 35kg(約污染膜的重量的3% )的固體污垢物。表12-重量分析 本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，除了具體描述的內(nèi)容之外，這里描述的本發(fā)明允許 有變化和修改。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明包括落入其精神和保護(hù)范圍內(nèi)的所有此類變化和修改。除非在上下文中需要另外說明，貫穿于本說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語“包含”，和變化例如“包含”和“包含”將被理解為暗示涵蓋聲明的整數(shù)或者步驟或成組整數(shù)或步驟， 而不排除任何其他整數(shù)或者步驟或者成組整數(shù)或步驟。 在本說明書中對任何現(xiàn)有技術(shù)的引用不是，并且不應(yīng)被認(rèn)為是該現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成一 部分公知常識的確認(rèn)或者任何形式的建議。
權(quán)利要求
一種再生污染膜的方法，所述方法包括以下步驟將至少一部分從生產(chǎn)線中移走的污染膜浸入酶溶液中；和向酶溶液中注入氣體以攪拌酶溶液；其中，所述攪拌有助于酶溶液中的酶與污垢物接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括從生產(chǎn)線中移走膜的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括從酶溶液中移走膜和使 膜經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)清洗步驟以去除任何殘留污垢物的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)清洗步驟包括在CIP方法中使酸 和/或堿溶液流經(jīng)膜。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括測定污染膜上的 污垢物的成分和選擇靶向所述污垢物的酶的步驟。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，酶溶液中的酶選自蛋白酶、脂肪酶、淀 粉酶和纖維素酶中的一種或多種。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，在攪拌之前和/或攪拌過程中增加所 述酶溶液的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，將所述酶溶液的溫度增加至溶液中酶的最佳操作溫度。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，選擇所述酶溶液的pH為溶液中酶的最 佳操作PH。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，注入到罐中的所述氣體的速率在約 0. 1至約0. 8ms_1的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，將所述氣體作為脈沖流注入罐中。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括，當(dāng)通過氣體攪拌酶溶液時(shí)的進(jìn) 一步攪拌酶溶液的步驟。
13.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括在攪拌的酶溶液中替換污染膜 的步驟。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過所述方法再生的污染膜是螺旋纏 繞式膜。
15.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，從其中移走污染膜的所述生產(chǎn)線是乳 制品和/或飲料加工生產(chǎn)線。
16.一種參照實(shí)例基本上如以上所描述的方法。
17.—種通過根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法再生的膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種再生從生產(chǎn)線中移走的污染膜的方法。通過將至少一部分膜浸入到攪拌的酶溶液中再生該膜。所述攪拌由注入到酶溶液中的氣體提供并被認(rèn)為有助于酶溶液中的酶與污垢物接觸。本發(fā)明還公開了一種通過所述方法再生的膜。
文檔編號B01D65/08GK101918118SQ200980102044
公開日2010年12月15日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者阿奈·艾麗斯·馬卡爾蒂-托蘇尼安 申請人:澳大利亞澳瑞凱有限公司