随着生活水平的提高，人们越来越关注食醋的澄清问题，但目前采用的澄清食醋的方法总存在一些缺点：自然沉降法处理历时长且效果差；加沉淀剂法处理会影响食醋风味；加吸附剂虽能有效吸附悬浮物，但食醋易被脱色，风味略有变化；石英砂过滤虽经济可行，但去除率低；中空纤维超滤膜食醋过滤精度太高，醋的理化指标受到影响；离心过滤无法将体积微小的固形物和絮状物分离出来，仍有大量沉淀。直到出现无机膜分离技术，尤其是无机陶瓷膜相比其他膜材料，在食品领域的应用中具有化学稳定性好，耐强酸、强碱和微生物侵蚀、耐高温、易清洗、可消毒处理、力学性能良好等优势，很适合解决食醋的质量问题。本文采用无机陶瓷膜澄清食醋技术，通过考察操作参数对过滤效果和膜通量的影响，确定了适宜的分离工艺条件，解决了食醋在过滤后贮存过程中产生沉淀的问题。

1 实验

1.1 膜材料及实验料液

采用3根19通道的管式三氧化二铝陶瓷膜，内径315mm，有效过滤面积0.12㎡，管长1m，平均孔径分别为200，100，50nm，由实验室自制；老陈醋料液由山西某醋厂提供。

1.2 实验装置及流程

料液加入储料罐后，经离心泵打入膜组件中，料液在过滤压差的推动下渗透过膜，渗透液由膜组件侧面渗透液出口流出，浓缩液返回储料罐中循环过滤，由阀门调节控制流速及过滤压差。

1.3 分析检测

食醋理化指标分析按GB18186-2000，Q/320700XC36-2001执行；微生物指标分析按GB478，22-1994执行。

2 实验结果与讨论

2.1 膜孔径的影响

在采用无机陶瓷膜澄清食醋时，膜的孔径大小对食醋的澄清效果有较大的影响。在实验中必须根据原料液性质，如酸度、糖分、含胶量、浑浊程度（固体颗粒含量及大小）选用适当孔径的无机陶瓷膜进行食醋澄清工艺研究。

在跨膜压差0.14MPa，膜面流速2.0m/s的条件下，100nm和50nm的膜，渗透通量比较稳定，但前者的平均值远大于后者；平均孔径为200nm的膜，渗透通量初始值较大，但衰减较快。200nm膜的渗透液虽风味未变，但1年内有沉淀现象；100nm和50nm膜的渗透液不但风味未变，而且渗透液2年内无菌无浊，这是因为较小孔径造成膜阻力增大，致使膜通量减小。虽然细菌的大小一般都在200nm以上，但食醋在错流过程中，剪切力增大或温度的升高都会使食醋中杂质的溶解度增大，部分菌体或杂质不能被膜截留而进入渗透侧，放置室温下杂质冷却析出，导致分离效果变差，所以用200nm的膜澄清食醋渗透液1年内出现沉淀现象。综合考虑渗透通量、截留效率以及膜的再生，本实验选用100nm的膜进行澄清食醋研究。

2.2 跨膜压差的影响

在过滤介质一定的情况下，膜通量的制约因素为跨膜压差和过滤阻力。本实验（在料液浓度维持不变，膜面流速2.0m/s的条件下）对不同跨膜压差下的膜通量以及膜通量随过滤时间的变化情况进行了研究。

研究结果显示：跨膜压差小于0.14MPa时，随着跨膜压差的增大，渗透通量线性增大；而跨膜压差大于0.14MPa时，随着跨膜压差的增大，膜渗透通量逐渐减少。这是因为跨膜压差的变化不但直接影响到了膜渗透通量，而且也使过滤阻力发生了变化，从而间接地影响到了膜渗透通量。随着跨膜压差的增大，沉积物的沉降和吸附速率增大，且增大的程度逐渐大于食醋错流过滤膜面时的剪切力，使膜面形成的浓差极化层不断变厚、变实，造成外污染；再加上逐渐由膜孔堵塞造成的内污染，使得跨膜压差大于0.14MPa时，渗透通量随压差的增加而下降。

在跨膜压差0.14MPa的附近范围：0.13，0.14，0.15MPa时，微小的压差变化会使通量发生较大的变化，尤其是随着过滤时间的增加其变化越明显。跨膜压差为0.15MPa时，初始通量较大，但其衰减也较0.14MPa和0.13MPa时的快些；0.14MPa时的平均通量较大，其衰减也较缓慢。因此本实验将跨膜压差选定为0.14MPa，这样既可以获得较高的膜通量，又可减缓膜污染。

2.3 膜面流速的影响

在跨膜压差0.14MPa，料液浓度维持不变的条件下，随膜面流速的升高，膜渗透通量基本呈线性增长。这是因为在较大的膜面流速下，流体产生的剪切力带走了沉积于膜面上的部分颗粒，使膜面极化层减薄，减轻了浓差极化的影响，使过滤阻力减小，从而使膜渗透通量逐渐增大。但是，膜面流速并非越高越好，一方面，过高的膜面流速会使料液的循环量增大而导致动力消耗增大；另一方面，长时间的高膜面速率操作，在使过滤阻力减小的同时，也使膜的承受压力减小，破坏动态膜的过滤效果，缩短温度运行的周期。

在实验研究过程中，对不同膜面流速下渗透液出现沉淀的时间进行了研究。当运行稳定后，膜面流速为2.5m/s和3.0m/s时，透过液分别在一年和半年内出现返浑现象，这说明过滤膜面已被破坏；而膜面流速小于或等于2.0m/s时，透过液两年内无返浑现象。综上所述，在保证过滤效果和满足设计要求的条件下，膜面流速选择在2.0m/s为宜。

2.4 操作温度对膜分离过程的影响

膜面流速2.0m/s，跨膜压差0.14MPa，原料液浓度保持不变的条件下，随着温度的升高，膜通量随之增大，每升高1℃，膜通量增大2%～3%，因为温度升高，食醋的黏度随之降低，同时在膜中的扩散系数增大，流动性变好，也可使大分子物质形成的动态膜减薄，降低了形成浓差极化层的倾向，使得食醋透过膜的速率增大。但大于32℃时，醋中的菌类物质易吸收食醋中的营养物质而生长；大于40℃时，会影响食醋中蛋白质的稳定性，且蛋白质分子的吸附随温度的增加而加重，会使分离特性发生变化；再者升温和保温所需能耗也较大。所以，虽然，高温过滤时的膜渗透通量较大，但在考虑食醋稳定性与能耗情况下，将实验温度选取在30℃以下较为适宜。

2.5 浓缩比的影响

经研究发现：食醋原料液的浓缩倍数对膜渗透通量和透过液质量有很大的影响。在25℃、跨膜压差0.14MPa、膜面速度2.0m/s的条件下，随着食醋浓缩倍数的增大，膜通量逐渐下降；这是因为食醋的黏度及其中大分子物质的浓度都逐渐增大，杂质含量增多，使得浓差极化层不断增厚，造成膜通量不断下降。浓缩倍数小于4时，膜通量下降幅度较小，大于4时，膜通量下降速度增大。因为初始时，料液的浓度相对较小，浓差极化和膜污染程度较轻；随着料液浓度逐渐增大，浓差极化和膜污染现象逐渐加重；食醋浓缩至10倍时，通量平均下降30%～40%。为了保持膜的正常运行，提高生产效率，本实验将浓度倍数确定为9。

3 结论

采用无机陶瓷膜澄清食醋的工艺在技术上是完全可行的，选择合适的操作参数，其透过液两年内不出现返浑现象；无机陶瓷膜易再生，不产生二次污染，为食醋的澄清问题找到了比较合理的处理方法。

无极陶瓷膜澄清食醋工艺的较佳操作条件为：膜平均孔径0.1μm、常温（30℃以下）、跨膜压差0.14MPa、膜面流速2.0m/s、浓缩倍数9。