具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备与应用，该制备方法具体包括以下步骤：(1)将N435固定化脂肪酶与聚偏氟乙烯混合并配制得到铸膜液；(2)将铸膜液刮涂于基板上，再置于凝胶浴中分相，即得到目的产物聚偏氟乙烯混合基质膜。与现有技术相比，本发明专利技术不仅使得复合膜具有生物催化功能，同时亲水性也得到大幅增强，生产出来的白酒口感良好，香味丰富，不会出现结晶形沉淀、白色絮状沉淀和失光现象。

【技术实现步骤摘要】
具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备与应用
本专利技术属于膜分离
，涉及一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备与应用。
技术介绍
白酒是我国独有的传统产品,已有上千年的历史,国家对白酒制定的质量标准在感官要求方面首先对“色泽和外观”进行了要求:“无色或微黄、清亮透明、无悬浮物、无沉淀”。在白酒理化指标方面要求“固形物≤0.4g/L”(如浓香型白酒)。要清除酒体中的杂质，必须涉及到过滤工艺和过滤设备，随着过滤技术的发展，产生的过滤的形式和过滤材料也是多种多样，最初有丝绢过滤、纸张过滤、砂棒过滤、袋式过滤到后来的板式压滤、活性炭吸附、硅藻土过滤、再到现在常用的分子筛介质过滤、折叠膜、陶瓷筛板、变温处理等，虽然所采用的工艺和使用的材料越来越先进，但其各有优缺点，在使用过程中存在很多问题，例如常用的活性碳吸附法，易饱和、造成黑色污染和沉淀，香气成分损失大；传统烛式硅藻土过滤机，易漏土、漏炭、漏液，过滤时停电，硅藻土就会脱落、掉渣，造成过滤失败等现象，这些严重影响了白酒过滤质量和品质。同时，脂肪酶已被证实可合成一系列芳香酯。利用这一性质，可在膜过滤时将白酒中的酸类、醇类香味物质转化为酯类，获得呈香味物质的丰富的基酒，从而不仅解决原酒浑浊、香味物质少等问题，并大幅度提高基酒的品质。聚偏氟乙烯(PVDF)是偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，同众多的聚合物材料相比，PVDF材料无毒，无味，不溶于乙醇、酮、醚、脂肪族烃类、水等溶剂，通过物理作用制作而成，具有无可比拟的耐冲性，耐磨损、自润滑性，耐化学腐蚀，耐低温等性能。此外，由于该材料易溶于普通有机溶剂NMP中，因此，可以采用非溶剂诱导相转化(NIPS)法制备PVDF超滤膜，这为工业化生产提供了可能。已知可通过物理和化学手段来改善PVDF膜的抗污染性，改性方法主要可分为膜表面改性和膜材料改性两大类。膜材料改性又可以分为膜材料化学改性和共混改性，后者由于其操作简单，亲水性基团不易脱落，便于大规模推广，是近年来研究的热点。如中国专利CN107158960A公开了一种高通量和抗污染的聚偏氟乙烯纳滤膜的制备方法，其将氧化石墨烯与磺化聚醚醚酮二者协同作用来提高聚偏氟乙烯纳滤膜的通量和抗污染性能，但是，其仍难以解决用于白酒过滤时品质较低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备与应用，用于解决白酒浑浊失光、原浆酒陈化时间长等问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一方面，本专利技术提出了一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜的制备方法，将N435固定化脂肪酶与聚偏氟乙烯混合并配制得到铸膜液，之后通过非溶剂致相分离法(NIPS)制得聚偏氟乙烯混合基质膜，具体可包括以下步骤：(1)将N435固定化脂肪酶(即固定化脂肪酶Novozym435)与聚偏氟乙烯(PMIA)混合，并配制得到铸膜液；(2)将铸膜液刮涂于基板上，再置于凝胶浴中分相，即得到目的产物聚偏氟乙烯混合基质膜。进一步的，步骤(1)中，配制铸膜液的过程具体为：将N435固定化脂肪酶、致孔剂及聚偏氟乙烯加入至N-甲基吡咯烷酮中并搅拌均匀，静置脱泡，即得到铸膜液。更进一步的，N435固定化脂肪酶、致孔剂及聚偏氟乙烯的质量比为(0.1-1.6):4:(14-20)，N-甲基吡咯烷酮的添加量为82g，其与N435固定化脂肪酶的质量比可以为82:(0.1-1.6)。更进一步的，所述的致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮。更进一步的，搅拌的温度为20-50℃，搅拌时间为3-6h。更进一步的，静置脱泡的时间为5-12h。进一步的，步骤(2)中，铸膜液在基板上的刮涂厚度为100-260μm。进一步的，步骤(2)中，凝胶浴在去离子水中进行。进一步的，步骤(2)中，凝胶浴的温度为10-35℃。另一方面，本专利技术还提出了一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜，其采用如上所述的制备方法制备得到。再另一方面，本专利技术还提出了一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜在白酒精制催化中的应用。具体的，可以用于白酒精制除浊或催化增酯等。更具体的，本专利技术的N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜可用于催化膜反应器装置，在实现一步白酒精制催化，从而使白酒清澈透亮、香味浓郁。利用本专利技术的N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜实现白酒精制催化的方法如下：构建催化膜反应器装置，将N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜固定于膜组件上，将N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜用于白酒通量实验，通过白酒原浆，实现一步白酒精制催化。本专利技术的N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜采用分子筛原理，利用膜材料的渗透性在过滤工作时产生三种作用(表面阻挡、深度效应、静电吸附)，从而在过滤中达到综合效应，使白酒中的高级醇、高级脂肪酸乙酯、无机盐类等物质被阻滞在滤片表层，起到了澄清、除浊、净化三重功效，可将液体中可视物、雾浊物质得到彻底拦截，从而保证滤液完全达到清澈透明，口感醇和。同时，膜表面改性的脂肪酶分子能够使白酒中的醇、酯、酸快速达到平衡状态，缩短了白酒储藏时间。本专利技术的聚偏氟乙烯混合基质膜在白酒原浆处理时，膜表现出优异的催化活性，并且截留率显著提高。这是因为脂肪酶分子被PVDF膜有效固定，防止失活，表现出高的活性。同时，由于改性膜小于高级脂肪酸酯类的孔径也可以有效拦截浑浊的高级脂肪酸酯类絮状物沉淀，表现出较高的截留率。本专利技术的制备方法为将N435以添加剂的形式加入聚偏氟乙烯铸膜液，通过引入N435共混法和NIPS法改性PVDF膜不仅使得亲水性大幅提高，同时赋予复合膜酶催化性能，共混是最简单，也是最常用的膜改性方法。相对于其它方法，共混改性具有以下优点：改性与成膜同步进行，工艺简单，不需要繁琐的后处理步骤；添加剂能同时覆盖膜表面和膜孔内壁且不会引起膜结构的破坏。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术制备N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜过滤时阻力小，分离彻底。(2)本专利技术制备N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜过滤采用表面致密层拦截，下面通道深度滞留，杂质与孔隙摩擦超强静电吸附。(3)本专利技术制备N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜抗压性强，工作压力最大在0.6MPa，反洗压力≤0.4MPa。工作温度适应性强，可在-20℃～150℃下使用。(4)本专利技术制备N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜的方法操作简单易行，所用设备均为本领域常规仪器，工艺周期短，对工艺环境的要求较低，成本低廉，可广泛应用于酶改性PVDF膜的制备；(5)本专利技术制备N435固定化脂肪酶改性的PVDF超滤膜的方法为共混改性法，改性膜中的酶催化剂N435不易在使用过程中随酒溶出，避免了对酒体造成污染，保证膜结构的持久性和稳定性。...

【技术保护点】
1.一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将N435固定化脂肪酶与聚偏氟乙烯混合，并配制得到铸膜液；/n(2)将铸膜液刮涂于基板上，再置于凝胶浴中分相，即得到目的产物聚偏氟乙烯混合基质膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将N435固定化脂肪酶与聚偏氟乙烯混合，并配制得到铸膜液；
(2)将铸膜液刮涂于基板上，再置于凝胶浴中分相，即得到目的产物聚偏氟乙烯混合基质膜。


2.根据权利要求1所述的一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，配制铸膜液的过程具体为：
将N435固定化脂肪酶、致孔剂及聚偏氟乙烯加入至N-甲基吡咯烷酮中并搅拌均匀，静置脱泡，即得到铸膜液。


3.根据权利要求2所述的一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜的制备方法，其特征在于，N435固定化脂肪酶、致孔剂及聚偏氟乙烯的质量比为(0.1-1.6):4:(14-20)。


4.根据权利要求2所述的一种具有白酒催化过滤性能的聚偏氟乙烯混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述的致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂娥，陈镇，谢焕银，李怡静，万佳俊，刘连静，汪洋，许振良，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31