黃原膠是由黃單孢桿菌以玉米淀粉為主要 原料進(jìn)行生物發(fā)酵、提純精制獲得的一種微生 物多糖。由于它具有在低濃度下的髙粘度、典 型的流變特性、耐酸堿、抗酶解，與其它化學(xué) 物質(zhì)(酸、堿、鹽、表面活性劑、防腐劑、增稠劑） 有令人滿意的兼溶性，是一種品質(zhì)優(yōu)良的增稠 劑、懸浮劑、穩(wěn)定劑、乳化劑、定型劑和助泡 劑。它廣泛應(yīng)用于石油開采、食品加工、日用 化工、輕紡印染、精細(xì)陶瓷、醫(yī)藥、涂料、農(nóng) 業(yè)、消防等行業(yè)*是二次效益特別顯著的新型 生物產(chǎn)品。

 

黃原膠發(fā)酵液粘度髙(3?lOPai),含膠量 僅2%?3%，雜質(zhì)多。要對其進(jìn)行分離提純十 分困難，髙速離心法雖能去除發(fā)酵液中的菌絲 體等不溶物，達(dá)到食品級的要求，但應(yīng)用到大 生產(chǎn)，難度較大，投資髙。國內(nèi)均用醇法提取 黃原膠，但所生產(chǎn)出的食品級黃原膠仍含有菌 絲體。上?；ぱ芯吭翰捎妙A(yù)處理、多級膜分 離技術(shù)的集成工藝，既能達(dá)到去除菌絲體等不 溶物，又能去除可溶性小分子量的雜質(zhì)(包栝鹽 類），大大地提髙了產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到國外FCC標(biāo) 準(zhǔn)，而且過程、設(shè)備、操作都十分簡單，是目前過濾黃原膠發(fā)酵液后處理工藝中最先進(jìn)的工藝D 1處理工芝黃原膠發(fā)酵液預(yù)處理去除菌絲體和不溶物 后，所得處理液加人料液槽中，泵輸送料液至 超濾裝置，閥門2調(diào)節(jié)超濾器5壓差，栗流量 由變速電機調(diào)節(jié)以改變超濾器的膜面速度。料 液經(jīng)超濾膜過濾，在去除可溶性蛋白質(zhì)、小分 子量有機物、鹽類的同時，脫去大部分水，得 到濃縮黃原膠液，獲得髙品質(zhì)的黃原膠液，圖1604020^ ?-?e_J/進(jìn)棖掃銷所示為黃原膠試驗流程圖。其中，設(shè)備、儀器 有儲罐（40L，自制）、膜片式壓力表（0? 0? 6MPa)、0. 09mz超濾器（自制）、不銹鋼球閥、 G50—2螺桿栗（自制）和量筒等。

 

2分析方法及設(shè)備(1)透過速率：式中/——透過速率，LAm2 ? h)

 

K -…透過水量，L A——膜有效面積，m2 t…一透過量Y所需時間，h(2)秸度：以上海天平儀器廠ND—1旋轉(zhuǎn) 粘度計測=(3)水分：烘干衡重稱量法。

 

U)灰分：55(TC灼燒稱重。

 

(5)N含量：凱氏定氮法。

 

3試驗結(jié)果及討論3-1不同品種膜對黃原膠水溶液分離的影響 由表1可見，P- H、P-1型號膜的透過速率 在低濃度時較高，而在較高濃度時透過速率下 降較快。P- I型膜在黃原膠濃縮濃度增大時，透 過速率下降相對較低，透過速率維持在較好的 設(shè)備操作點上，因此黃原膠的超濾濃縮用膜為 P- I 型。

 

表1 發(fā)酵液一預(yù)處理一超濾不同膜 在不同濃度下的透過速率（L/m?h)

 

1，0%1*5^.2-0%I型號l1，1?\Up-154. 5269, OS42. 4363.8239. 1450, 3337^ 8342. 31P- a56.50. 6640- 5146- SS34-5443-7529- 933G- 87P- ID51,3.949. 6737. S346* 7137* 1746, 0537,1743. 51注：1°為醇法揸取菌祌，￡=為酸法摁取菌種，3.2溫度對超濾透過速率的影響黃原膠溶液超濾與溫度有較大關(guān)系，溫度 升髙傳質(zhì)系數(shù)增大，一方面減少凝膠層的形成， 另一方面加大了水的滲透性，膜阻力降低。圖 2所示為出口壓力保持0.2MPa的超濾試驗， 由圖2可以看出，溫度的升高能有效地增 加超濾透過速率*這是因為黃原膠在低溫時容 易成凝膠< 增加了膜阻力，溫度升高后，破壞了 凝膠層，降低了粘度，膜阻力降低，透過速率增 加。濃度1.2%黃原膠溶液的透過速率比濃度 5. 8%增加得快，這是由于黃原膠溶液濃度愈 高，料液粘度也愈高，愈容易形成凝膠層 < 膜阻 力增加。但由于溫度升高，能耗增加，同時受超 濾膜及黃原膠溶液在髙溫下降解等因素的制 約，因而溫度不宜太高，一般控制溫度在40 C ?SO'C之。旬。本試驗超濾溫度為50C左右，m 2溫度對黃原膠液1分離性能的影響3,3膜面速度對分離性能的影響在超濾處理黃原膠溶液時，提高膜面速度 可減少沉積于膜面的溶質(zhì)，減薄邊界層厚度，適 當(dāng)控制濃差極化。膜面速度的提髙大大增大了 料液的傳質(zhì)系數(shù)，同時也使黃原膠溶液的表觀 粘度下降，圖3所示為黃原膠溶液的濃度分別為 1.0K、2.0%、3. 8%、5.1%、6, 8%，壓差為0.06MPa、溫度為50 C的超濾數(shù)據(jù)，由此可見， 膜面速度是影響黃原膠分離性能的主要因素之 一，黃原膠的透玟速率隨膜面速度增大而提高， 隨膜面速度減小而降低，因此在超濾黃原膠溶 液時膜靣速度不宜過低，一般控制在大于2 m/s.

 

1.4操作壓力對分離性能的影響超濾是以壓力差驅(qū)動的膜分離過程，因此 壓差也是分離性能的重要參數(shù)^在開始階段，隨 操作壓力的增大，透過速率上升?但隨著壓力240I 1— 40褂m婦m圖3瞋面速度對黃原膠分離性能的影響的進(jìn)一步增大，膜表面的吸附層變厚，膜壓實 進(jìn)一步加大，這時操作壓力即使再加大，不但 透過速率不隨之上升反而隨之下降。一般壓力 差宜控制在a 25MPa以內(nèi)。圖4所示為溫度保 持在50 C左右，不同黃原膠溶液濃度下，膜面 速度為2m/s時，透過速率與壓差的關(guān)系。>3.5膜面高度對分離性能的影響在板框式超濾中，膜面高度也是重要的設(shè) 計參數(shù)之一。它的大小是影響透過速率、能耗 的關(guān)鍵因素。膜面高度越低?透過速率越大，膜 組件壓力損失也越大，并且在相同的膜面高度 下*膜面速度越大，膜組件的壓力損失增加的 幅度也越大；在相同的輸送量下，膜面高度越 高，流體在平板膜上的流速就越低，湍流程度 也越低，故膜面易存在濃差極化現(xiàn)象，透過速 率將降低。如此就需提高泵的輸送量，提高流 體在膜面上的流速，增加湍流程度，于是能耗 增加。但若膜面高度控制得太低，膜組件的壓 力損失增加，也會提高輸送泵的能耗^圖5所示為黃原膠溶液濃度3, 68%,在不 同的膜面高度下，透過速率與膜面速度的關(guān)系，以及透過速率與濃度的關(guān)系。本試驗溫度控制 在50’C，膜面高度分別為0_8mm、h 0mm、L 2mm。

 

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04080120160200240膜面速度/am—圖5膜面髙度一黃原膠濃度一透過速率的關(guān)系由圖5可知，適當(dāng)?shù)亟?。低膜面高度能有?地提高超濾透過速率。降低膜面高度，提高了 透過速率，同時膜組件壓力損失也增大。綜合 考慮以上因素，膜面高度在處理低濃度黃原膠 時以0.6?0.8mm較為適宜，在高濃度時以0.8?1. Omm為佳s3.6超濾處理對黃原膠產(chǎn)品質(zhì)量的影響確定了超濾的操作參數(shù)后，對不同菌種的 黃原膠選擇不同的超濾處理工藝(超濾I、超濾 [U超濾B )，其產(chǎn)品質(zhì)量的變化對比如表2、表3所示■=從表2、表3可以看出，在相同濃度、相同 處理條件及操作條件下，黃原膠菌種不同，所表2不同處理工藝的產(chǎn)品質(zhì)量對比(黃原膠菌種為酸法提?。?/div>