用于高固含量应用的导流网

背景

在高固含量的应用中，如乳清蛋白的浓缩，进料导流网的几何形状与导流网的厚度同样重要。本研究的目的是检验装有标准80mil菱形导流网的星达ST（PES 10kDa）膜芯与装有贯穿型导流网的膜芯在流量和压降性能方面的差异，以确定转换为贯穿型导流网的潜在优势。

进料溶液，膜和操作条件

表1：进料成分和操作参数
进料溶液
材料	卡夫食品全球，甜乳清
甜乳清浓度	20wt％
星达膜
膜芯	ST-5B-2540M（标准菱形） ST-5PB-2540M（贯穿型）
运行参数
压力（PSI）	120
错流率（GPM）	4
温度（℃）	25

结果

使用6支膜芯独立进行的三组渗透通量动态试验表明，包含两种导流网类型之一的膜芯之间的通量性能无显着差异（图1）。所有被测膜芯的高蛋白截留率表明，由于膜完整性的丧失，不太可能出现所获得的通量值。尽管通量性能差异不大，但在膜芯压差方面观察到了更为明显的差异，其中装有贯穿型导流网的膜芯压降有所降低（表2）。使用贯穿型导流网显示出在整个元件长度上的压降降低了至少37％（表3）。

图1.包含菱形网（■）和导流网（□）的ST元件的渗透通量值。误差线表示n=3个样本的标准偏差。

表2：每次运行的平均记录ΔP和蛋白质截留率。

膜芯型号

导流网类型

蛋白质截留率（％）
试验1	试用2	试用3

ST-5B-2540M

8000mil菱形

99.7

99.5

99.4

ST-5PB-2540M

8000mil贯穿型

99.8

99.4

图2.装有菱形导流网（■）和贯穿型导流网（□）的ST膜芯的压降，表示为菱形导流网净压降的百分比。

表3.计算得出的装有菱形导流网和贯穿型导流网2540膜芯之间的压降降低值。

垫片类型

平均ΔP（psi）
试验1	试用2	试用3

80mil菱形

2.9

2.6

1.4

80mil带肋

1.8

1.6

0.9

压降降低

37.9％

38.5％

35.7％

平均压降降低

37％

结论

研究结果表明，在高固含量的应用（例如乳清蛋白浓缩）中，使用贯穿型导流网比标准菱形导流网具有明显的优势。尽管在总固含量为20%的甜乳清中，通量性能没有明显的差异，但两种配置在压降方面存在显著的差异，与菱形导流网相比，贯穿型导流网显示了计算得出的压降降低了37%。推断如果使用更大的膜芯时，压降的差异变得更加明显，在相同条件下，对于10英寸的膜芯，预计压差接近20psi。这些结果表明，贯穿型导流网有可能通过降低压降来增加CIPs之间的膜芯运行时间，从而降低能耗和运行成本。