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膜技术纯化、浓缩番茄皮、葡萄皮色素提取液的研究

作　者: 史晓博
导　师: 热合满
学　校: 新疆农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 膜分离纯化浓缩番茄皮葡萄皮色素提取液
分类号: TS264.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文以番茄皮、葡萄皮色素提取液为原料,对不同膜材料进行耐腐蚀性研究,选择适用于色素溶剂提取液纯化、浓缩的膜材料;通过考察不同孔径膜的纯水通量及对色素的截留率选择最佳的膜孔径。在此基础上,探究纯化、浓缩过程中操作压力、操作温度及流速对膜通量的影响,并确定色素提取液的最佳浓缩倍数。此外通过单因素及正交试验优化膜组件清洗的工艺条件。通过对RC、PVDF、PTFE、PES四种材料膜的耐腐蚀性实验,得出:RC膜耐乙酸乙酯、耐乙醇腐蚀性最好,其他三种膜耐受性较差。四种膜材料中RC膜的孔隙率最高。不同孔径膜纯水通量、溶剂通量变化及大分子物质、色素截留率的测定结果表明:MWCO分别为30kDa、500Da的RC膜适用于番茄皮色素提取液的纯化和浓缩。MWCO分别为1kDa的RC膜、300Da的PTFE膜适用于葡萄皮色素提取液的纯化和浓缩。通过分析色素提取液纯化、浓缩过程中关键工艺参数对膜通量的影响,得到:番茄皮色素提取液纯化的最佳工艺为操作压力0.10MPa,操作温度35℃,料液流速53.50m/s;浓缩最佳工艺为操作压力0.60MPa,料液温度40℃,流速53.50m/s,在此条件下浓缩最佳倍数为30。葡萄皮色素提取液纯化的最佳工艺为操作压力0.15MPa,操作温度25℃,料液流速71.34m/s;浓缩的最佳工艺为操作压力0.80MPa,料液温度50℃,流速71.34m/s,在此条件下浓缩最佳倍数为25。通过对纯化番茄皮色素提取液引起污染的膜清洗条件单因素和正交试验,得到最佳清洗条件为清洗剂1%NaOH+0.1%NaClO、清洗时间30min、清洗温度40℃,在此条件下膜通量恢复率为93.28%。浓缩番茄皮色素提取液的最佳清洗工艺为:将蒸馏水泵入过滤器中,冲掉膜及过滤设备中残留色素提取液,使用复合化学清洗剂,在40℃下清洗30min;其次泵入乙酸乙酯冲洗,再用蒸馏水洗10min。在此条件下得到的膜通量恢复率达到了98%。纯化葡萄皮色素提取液过程中膜通量下降程度较纯化番茄皮色素提取液小,因此采用纯化番茄红素提取液的膜清洗条件,膜通量恢复率能达到95%以上。浓缩葡萄皮色素提取液的膜清洗工艺为:将蒸馏水用泵打入过滤器中,冲掉残留色素提取液,用蒸馏水洗10min;其次泵入复合清洗剂,在40℃下清洗30min;再用蒸馏水循环冲洗膜过滤设备30min,膜通量恢复率可以达到96%以上。以葡萄皮色素提取液为例,通过对比纳滤浓缩和真空旋转蒸发浓缩的浓缩倍数、色素品质、能耗差异得到:在相同浓缩时间内,纳滤浓缩倍数比真空蒸发浓缩倍数大,其色素含量及色差与浓缩前相差不大,且纳滤浓缩能耗明显比真空旋转蒸发浓缩能耗低,体现出了很大的经济效益。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
缩略词  9-10
第1章前言  10-24
  1.1 膜分离技术概论  10-17
    1.1.1 膜分离技术的发展概况  10-11
    1.1.2 膜材料及膜组件  11-12
    1.1.3 膜过程分类  12-14
    1.1.4 浓差极化与膜污染  14-16
    1.1.5 膜分离技术的应用  16-17
  1.2 天然植物色素的研究进展  17-20
    1.2.1 天然色素研究概论  17-19
    1.2.2 天然色素的纯化、浓缩方法  19-20
  1.3 膜分离技术在色素加工中的应用研究  20-22
  1.4 立题意义及研究内容  22-24
    1.4.1 立题意义  22-23
    1.4.2 研究内容  23-24
第2章色素提取液的制备及膜材料的选择  24-30
  2.1 色素提取液的制备  24-25
    2.1.1 番茄皮色素提取液的制备  24
    2.1.2 葡萄皮色素提取液制备  24-25
  2.2 膜材料的选择  25-29
    2.2.1 材料及设备  25
    2.2.2 实验方法  25-26
    2.2.3 计算方法  26-27
    2.2.4 结果与分析  27-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章超滤纯化番茄皮、葡萄皮色素提取液的研究  30-47
  3.1 材料与设备  30
    3.1.1 材料与试剂  30
    3.1.2 仪器与设备  30
  3.2 试验方法  30-36
    3.2.1 测定方法  30-33
    3.2.2 膜孔径的选择  33-34
    3.2.3 色素提取液膜纯化关键工艺参数对膜通量的影响  34-35
    3.2.4 膜组件的清洗  35-36
  3.3 实验装置示意图  36
  3.4 结果与分析  36-45
    3.4.1 番茄皮色素提取液的膜纯化  36-42
    3.4.2 葡萄皮色素提取液的膜纯化  42-45
  3.5 本章小结  45-47
第4章纳滤浓缩番茄皮、葡萄皮色素提取液的研究  47-62
  4.1 材料与设备  47
    4.1.1 材料与试剂  47
    4.1.2 仪器与设备  47
  4.2 试验方法  47-51
    4.2.1 测定方法  47-48
    4.2.2 纳滤膜的溶剂通量测定  48
    4.2.3 不同纳滤膜对色素提取液浓缩效果的影响  48-49
    4.2.4 纳滤膜浓缩色素提取液过程中的影响因素  49-50
    4.2.5 膜组件的清洗  50-51
  4.3 结果与分析  51-61
    4.3.1 纳滤膜的溶剂通量测定  51-52
    4.3.2 番茄皮色素提取液纳滤浓缩  52-56
    4.3.3 葡萄皮色素提取液纳滤浓缩  56-61
  4.4 本章小结  61-62
第5章膜浓缩与真空蒸发浓缩效率、耗能的对比  62-65
  5.1 材料与设备  62
    5.1.1 材料与试剂  62
    5.1.2 仪器与设备  62
  5.2 试验方法  62
  5.3 结果与分析  62-64
    5.3.1 纳滤与真空蒸发浓缩倍数对比  62-63
    5.3.2 纳滤与真空蒸发浓缩前后色素含量及色差值对比  63
    5.3.3 纳滤与真空蒸发浓缩能耗对比  63-64
  5.4 本章小结  64-65
第6章结论  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
作者简介  72

膜技术纯化、浓缩番茄皮、葡萄皮色素提取液的研究

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