[发明专利]膜再生

说明书

技术领域

本发明涉及已经使用的污染膜的再生，例如，在食品和/或饮料加工设备例如牛奶加工设备中已经使用的污染膜的再生。

背景技术

膜通过作为物理屏障捕获微粒，从而用于从含有微粒的原料供给中分离渗透物。膜具有渗透侧和截留侧，其中在渗透侧收集渗透物，在截留侧收集包含被膜截留的微粒的截留物或浓缩物。在跨膜压差的影响下，渗透液滤通过膜。保留在膜的截留侧的微粒可随时间积聚从而污染膜，最终降低膜的渗透性。

任何微粒均可造成膜污染。此外，污染可发生在包括任何孔内面的所有膜表面。膜污染降低了渗透流量和截盐率，并增加了压差。膜使用至其不再具有所需要的渗透性(通过通量测定)为止。然而，一旦膜显示通量降低或者跨膜压差增加至不能接受的水平，必须更换或者清洗膜。不能接受的水平可以是通过，例如内部标准或者工业标准预先测定的任何水平。

膜的更换对工业来说是一项相当大的成本，因为新膜是昂贵的并且在安装新膜时必须关闭使用膜组件的生产线。此外，在垃圾填埋场处理污染膜的成本很高并且还会产生环境影响。

不是更换膜，而是原位清洗膜，原位清洗通常是指CIP或“在位清洗”。用于从牛奶加工设备使用的膜中去除污垢物的传统在位清洗(CIP)程序包括：停止生产、用水冲洗设备、使碱溶液循环通过设备与膜接触、用水冲洗设备、使酸溶液循环通过膜和再次用水冲洗/漂洗设备。碱溶液通常包括烧碱，酸溶液通常是硝酸或者硝酸/磷酸混合物。研究表明，在生产线中清洗膜能够显示：渗透流量增加40％、压差降低38％和截盐率增加3％。酸和/或碱清洗被认为溶解或者分解一些污染膜的材料。随后，在冲洗水中这些材料或者污垢物通过清洗去除。

碱清洗使膜遭受高pH，而高pH对膜的寿命和完整性均有影响。此外，即使用其他CIP清洗方案，在一些情况下不能将膜清洗至需要的规格，即不能将膜的渗透性提高至可接受的水平。这在连续生产线中布置膜时是一个特别的问题，因为在连续生产线中，来自上游膜的污垢物能够被阻止在下一个膜上。特别难以去除的污垢物包括脂肪和/或蛋白质材料，这些物质污染例如在乳品工业中使用的膜。

因此，需要一种有效的从污染膜中去除污垢物的程序。在可能的情况下，可将开发用于牛奶加工厂的此类程序应用于在其他加工设备中使用的膜。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种再生污染膜的方法，该方法包括以下步骤：

将至少一部分从生产线中移走的污染膜浸泡在酶溶液中；和

向酶溶液中注入气体以搅拌酶溶液；

其中，搅拌有助于酶溶液中的酶与污垢物接触。

酶溶液可装在罐中或者任何其他适当的容器中。为方便起见，下文指的是罐。

向酶溶液中注入气体产生了射流混合效应，认为该射流混合效应有助于酶与污垢物接触。当酶与污垢物接触时，认为酶溶液中的酶溶解、分解和/或消化至少一部分污垢物，因此可将污垢物从膜中去除。还认为，搅拌更新了酶的活性表面并因此增加了酶活性。通过帮助逐出膜中的污垢物和将污垢物分散在大量的酶溶液中，搅拌还有助于去除污垢物。

与缺乏搅拌的相同酶溶液相比，酶溶液的搅拌增加了酶的效率。增加的酶效率可以通过去除污垢物花费的时间的减少、去除污垢物需要的酶量的减少和/或从污染膜中去除的污垢物总量的增加来表示。已经发现，在搅拌过程中增加酶溶液的温度有利于促进或者优化酶活性。

本发明与CIP方法的不同之处在于，本发明是从正常封装膜的生产线中去除膜的。由于膜处在压力之下，将搅拌应用于在生产线中原位的膜将不具有实用性。在从生产线中去除膜之前，对膜进行减压。在一个实施例中，该方法包括从生产线中去除膜的步骤。一旦用该方法再生了膜，其便适合再引入到从其中取出膜的相同或者不同的生产线中。

用本方法处理的膜必须能够被再生。由于积聚在表面的污垢物被压实并且损坏了底部的膜孔结构，因此存在一些不能够被再生的膜。即使一旦从此种膜中去除污垢物，这种膜也不再能够作为生产线中的过滤或者分隔装置。本领域的技术人员能够识别已被污垢物不能恢复地损坏的膜。通过违反操作说明使用膜可造成膜损坏。例如，不考虑膜应该承受的基线温度和压力运行生产线和/或即使通量已降低至超过可接受水平，仍在延长的时间期限使用膜。

与在缺乏搅拌下(例如，当在生产线中连续清洗(CIP)膜时)通过相同的接触膜的酶溶液所去除的污垢物的量相比，利用本发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。考虑到污垢物，例如脂肪和蛋白质材料是低密度的，这是一种显著增加的污垢物量。