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摘 要：采用孔径0.2 μm的聚偏氟乙烯（PVDF）膜对预冷水进行试验性微滤。结果显示：PVDF膜对预冷水中微生物的滤出率达99.6%，微生物数量得到有效控制，其中金黄色葡萄球菌在过滤后未检出，过滤前后浊度对比明显，基本去除预冷水中所有的大分子物质，包括脂肪颗粒、毛羽、大分子蛋白质以及红细胞等。应用1%柠檬酸清洗使膜通量恢复率达到100%。
关键词：膜技术；预冷水；减菌
中图分类号：TQ9 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.10.030
Abstract：PVDF membrane was used to filter the pre-chilling water which aperture is 0.2 μm. The results showed that 99.6 percent microbial were filtering through PVDF membrane， there were effective control on the number of germs， staphylococcus aureus were filtered totally， and there was apparent contrast of turbidity between former pre-chilling water and later， the macromolecule were filtered basically， including fat droplets， mini feather， protein and red blood cell， et al. the recovery rate of flux was 100 percent after lemon acid of 1 percent washed the membrane.
Key words： membrane technology； pre-chilling water； microbial contamination.
家禽屠宰生产中的预冷工艺很重要，一方面对胴体表面具有一定的减菌效果；另一方面可以快速冷却胴体，从而能更好地保持禽肉的食用品质[1-3]。预冷工艺通常在相对封闭的预冷池中进行，由于其水温必须控制在0～4 ℃，其制冷所需能耗较高[4-5]。不少企业为了节约成本，预冷池换水周期较长，造成生产中后期预冷水存在严重的微生物污染情况，如假单胞菌、金黄色葡萄球菌、肠杆菌和乳酸菌等数量较大，从而严重影响禽肉的预冷效果和产品品质[6-9]。
膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离技术，近年来发展迅速，取得令人瞩目的研究成果，在节能减排、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用，但在家禽屠宰预冷水净化方面鲜有报道[10-11]。
本试验通过膜技术的选择性过滤，去除预冷水中绝大部分的微生物及大分子杂质，过滤后洁净的预冷水重新回流至预冷池，从而大幅度降低预冷池中微生物数量、提高预冷减菌及清洗效果，可以大大提高生产效率，降低生产成本，改善禽肉产品品质[12]。
1 材料和方法
1.1 试剂、仪器与设备
试验材料为某大型活禽屠宰车间预冷水，预处理采用200目5层滤布对预冷水进行粗滤，去除预冷水中悬浮的大分子杂质，包括细小毛羽、大分子蛋白、脂肪颗粒等。
WGZ-200AP浊度仪，上海昕瑞仪器仪表有限公司；UV-6100型紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司；试验性聚偏氟乙烯（PVDF）膜微滤系统，南京工业大学膜科学技术研究所。
1.2 方 法
1.2.1 膜的选择 PVDF膜组件超滤孔径为0.2 μm，共1 900根，有效长度为0.21 m，膜壁厚0.3 mm，膜组件过滤面积为1.63 m2，0.04 MPa下水通量为49 L·m-2·h-1。
1.2.2 微生物测定 分别对超滤前后预冷水的菌落总数、假单胞菌、乳酸菌、肠杆菌科和金黄色葡萄球菌数进行测定。
1.2.3 浊度测定 采用浊度仪测定超滤前后预冷水的浊度，结果以NTU为记录单位。
1.2.4 吸光度测定 采用分光光度计在208 nm波长处测定超滤前后预冷水的吸光度。
1.2.5 化学需氧量（COD）测定 采用重铬酸钾（K2Cr2O7）作为氧化剂测定样品的化学耗氧量。
1.3 数据处理与统计分析
采用软件Excel 2007对试验数据进行统计分析及作图。
2 结果与分析
2.1 微滤试验条件及通量衰减情况
采用0.2 μm PVDF膜对预冷水进行可滤性试验，在0.04 MPa压力，10 ℃工作温度下，平均通量为29.78 L·m-2·h-1，过程中通量逐渐下降，主要是由于随着时间的延长，模污染逐渐加重，表面附着大量的滤出固体，阻塞过滤孔（表1）。
2.2 微滤前后微生物指标与部分理化指标对比
如表2所示，微滤膜对预冷水中微生物的滤出率达到99%以上，滤出预冷水中仅含少量的腐败微生物，由于原核微生物的细胞直径大约在0.1～10 μm范围内，因此，0.2 μm孔径膜可以对绝大部分微生物起到滤出作用，有效提高预冷水清洗效果。对比试验前后预冷水浊度，证明微滤膜可以有效提高预冷水澄清度，基本滤除预冷水中所有的固体杂质，但试验前后吸光度对比并无明显变化，分析可能是由于清洗胴体的过程中，大量血细胞溶解到预冷水中，由于存在浓度差，血细胞破碎后导致预冷水中含有大量的血红蛋白，而微滤膜对血红蛋白并不具有过滤效果，因此，滤出液的血色并无明显改变。液体COD值对比结果表明，微滤对降低预冷水中的化学需氧量具有显著效果。 2.3 不同清洗液对膜通量恢复率的影响
对比不同清洗液对膜通量恢复率的影响，如表3所示，通过对比不同浓度柠檬酸清洗微滤膜的效果，结果显示，随着柠檬酸浓度升高，膜通量恢复率逐渐升高，采用1%柠檬酸对0.2 μm微滤膜通量恢复率达到100%，而采用次氯酸钠和氢氧化钠的混合液清洗效果最差。
3 讨 论
应用0.2 μm PVDF膜在0.04 MPa压力，10 ℃工作温度下，对预冷水进行可滤性试验。对比微滤前后主要微生物指标及理化指标，结果证明微滤试验对降低预冷水污染具有明显效果，绝大部分微生物基本滤除，微生物数量远远低于进入预冷工序初的胴体表面微生物数量，如此可大大提高预冷水对胴体表面的清洗效果，溶解附着在胴体表面的大量微生物，有效提高了产品卫生品质，从而解决之前面临的在生产后期预冷水污染胴体表面的问题[13-14]。由于微滤膜对大于0.2 μm的固体杂质都具有过滤效果[15]，因此，试验前后浊度对比明显，基本使预冷水达到澄清效果，但由于预冷水与血细胞存在浓度差，导致血细胞破碎后，大量血红蛋白溶解到预冷水中[16]，而0.2 μm膜对小分子血红蛋白不具有过滤效果，导致前后吸光度对比无明显变化[17]。
结合试验性过滤结果，以及车间实际生产状况，证明生产性微滤系统的应用，对车间生产具有重要的实际意义[18]。系统的应用，不仅可以降低生产成本，提高生产效率，同时在节能减排、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用，尤其在水资源利用和环境保护方面的作用更是举足轻重[19-20]。
4 小 结
应用微滤膜技术对预冷水进行除菌过滤，试验结果显示，0.2 μm膜的除菌效果明显，菌落总数降低99%以上，对绝大部分微生物具有滤出效果。同时可以滤除所有的固体杂质，包括脂肪颗粒，大分子蛋白等。应用1%柠檬酸溶液可完全恢复膜通量。
参考文献：
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[17] MARTIN L Y， CAO D H， ARGIN-SOYSAL S， et al. Recovery of protein from poultry processing wastewater using membrane ultrafiltration [J]. Bioresource Technology， 2005， 96： 687-698.
[18] MARCHAIM U， GELMAN A， BRAVERMAN Y. Reducing waste contamination from animal-processing plants by anaerobic thermophilic fermentation and by flesh fly digestion [J]. Applied Biochemistry and Biotechnology， 2003， 109： 107-115.
[19] KOBYA M， SENTURK E， BAYRAMOGLU M. Treatment of poultry slaughterhouse wastewaters by electrocoagulation [J]. Journal of Hazardous Materials， 2006， 133： 172-176.
[20] AMORIM A K B， NARDI I R， NERY V D. Water conservation and effluent minimization： Case study of a poultry slaughterhouse [J]. Resources， Conservation and Recycling， 2007， 51： 93-100.
关键词：膜技术；预冷水；减菌
中图分类号：TQ9 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.10.030
Abstract：PVDF membrane was used to filter the pre-chilling water which aperture is 0.2 μm. The results showed that 99.6 percent microbial were filtering through PVDF membrane， there were effective control on the number of germs， staphylococcus aureus were filtered totally， and there was apparent contrast of turbidity between former pre-chilling water and later， the macromolecule were filtered basically， including fat droplets， mini feather， protein and red blood cell， et al. the recovery rate of flux was 100 percent after lemon acid of 1 percent washed the membrane.
Key words： membrane technology； pre-chilling water； microbial contamination.
家禽屠宰生产中的预冷工艺很重要，一方面对胴体表面具有一定的减菌效果；另一方面可以快速冷却胴体，从而能更好地保持禽肉的食用品质[1-3]。预冷工艺通常在相对封闭的预冷池中进行，由于其水温必须控制在0～4 ℃，其制冷所需能耗较高[4-5]。不少企业为了节约成本，预冷池换水周期较长，造成生产中后期预冷水存在严重的微生物污染情况，如假单胞菌、金黄色葡萄球菌、肠杆菌和乳酸菌等数量较大，从而严重影响禽肉的预冷效果和产品品质[6-9]。
膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离技术，近年来发展迅速，取得令人瞩目的研究成果，在节能减排、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用，但在家禽屠宰预冷水净化方面鲜有报道[10-11]。
本试验通过膜技术的选择性过滤，去除预冷水中绝大部分的微生物及大分子杂质，过滤后洁净的预冷水重新回流至预冷池，从而大幅度降低预冷池中微生物数量、提高预冷减菌及清洗效果，可以大大提高生产效率，降低生产成本，改善禽肉产品品质[12]。
1 材料和方法
1.1 试剂、仪器与设备
试验材料为某大型活禽屠宰车间预冷水，预处理采用200目5层滤布对预冷水进行粗滤，去除预冷水中悬浮的大分子杂质，包括细小毛羽、大分子蛋白、脂肪颗粒等。
WGZ-200AP浊度仪，上海昕瑞仪器仪表有限公司；UV-6100型紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司；试验性聚偏氟乙烯（PVDF）膜微滤系统，南京工业大学膜科学技术研究所。
1.2 方 法
1.2.1 膜的选择 PVDF膜组件超滤孔径为0.2 μm，共1 900根，有效长度为0.21 m，膜壁厚0.3 mm，膜组件过滤面积为1.63 m2，0.04 MPa下水通量为49 L·m-2·h-1。
1.2.2 微生物测定 分别对超滤前后预冷水的菌落总数、假单胞菌、乳酸菌、肠杆菌科和金黄色葡萄球菌数进行测定。
1.2.3 浊度测定 采用浊度仪测定超滤前后预冷水的浊度，结果以NTU为记录单位。
1.2.4 吸光度测定 采用分光光度计在208 nm波长处测定超滤前后预冷水的吸光度。
1.2.5 化学需氧量（COD）测定 采用重铬酸钾（K2Cr2O7）作为氧化剂测定样品的化学耗氧量。
1.3 数据处理与统计分析
采用软件Excel 2007对试验数据进行统计分析及作图。
2 结果与分析
2.1 微滤试验条件及通量衰减情况
采用0.2 μm PVDF膜对预冷水进行可滤性试验，在0.04 MPa压力，10 ℃工作温度下，平均通量为29.78 L·m-2·h-1，过程中通量逐渐下降，主要是由于随着时间的延长，模污染逐渐加重，表面附着大量的滤出固体，阻塞过滤孔（表1）。
2.2 微滤前后微生物指标与部分理化指标对比
如表2所示，微滤膜对预冷水中微生物的滤出率达到99%以上，滤出预冷水中仅含少量的腐败微生物，由于原核微生物的细胞直径大约在0.1～10 μm范围内，因此，0.2 μm孔径膜可以对绝大部分微生物起到滤出作用，有效提高预冷水清洗效果。对比试验前后预冷水浊度，证明微滤膜可以有效提高预冷水澄清度，基本滤除预冷水中所有的固体杂质，但试验前后吸光度对比并无明显变化，分析可能是由于清洗胴体的过程中，大量血细胞溶解到预冷水中，由于存在浓度差，血细胞破碎后导致预冷水中含有大量的血红蛋白，而微滤膜对血红蛋白并不具有过滤效果，因此，滤出液的血色并无明显改变。液体COD值对比结果表明，微滤对降低预冷水中的化学需氧量具有显著效果。 2.3 不同清洗液对膜通量恢复率的影响
对比不同清洗液对膜通量恢复率的影响，如表3所示，通过对比不同浓度柠檬酸清洗微滤膜的效果，结果显示，随着柠檬酸浓度升高，膜通量恢复率逐渐升高，采用1%柠檬酸对0.2 μm微滤膜通量恢复率达到100%，而采用次氯酸钠和氢氧化钠的混合液清洗效果最差。
3 讨 论
应用0.2 μm PVDF膜在0.04 MPa压力，10 ℃工作温度下，对预冷水进行可滤性试验。对比微滤前后主要微生物指标及理化指标，结果证明微滤试验对降低预冷水污染具有明显效果，绝大部分微生物基本滤除，微生物数量远远低于进入预冷工序初的胴体表面微生物数量，如此可大大提高预冷水对胴体表面的清洗效果，溶解附着在胴体表面的大量微生物，有效提高了产品卫生品质，从而解决之前面临的在生产后期预冷水污染胴体表面的问题[13-14]。由于微滤膜对大于0.2 μm的固体杂质都具有过滤效果[15]，因此，试验前后浊度对比明显，基本使预冷水达到澄清效果，但由于预冷水与血细胞存在浓度差，导致血细胞破碎后，大量血红蛋白溶解到预冷水中[16]，而0.2 μm膜对小分子血红蛋白不具有过滤效果，导致前后吸光度对比无明显变化[17]。
结合试验性过滤结果，以及车间实际生产状况，证明生产性微滤系统的应用，对车间生产具有重要的实际意义[18]。系统的应用，不仅可以降低生产成本，提高生产效率，同时在节能减排、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用，尤其在水资源利用和环境保护方面的作用更是举足轻重[19-20]。
4 小 结
应用微滤膜技术对预冷水进行除菌过滤，试验结果显示，0.2 μm膜的除菌效果明显，菌落总数降低99%以上，对绝大部分微生物具有滤出效果。同时可以滤除所有的固体杂质，包括脂肪颗粒，大分子蛋白等。应用1%柠檬酸溶液可完全恢复膜通量。
参考文献：
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[16] CHAVEZ P C， CASTILLO L R， DENDOOVEN L， et al. Poultry slaughter wastewater treatment with an up-flow anaerobic sludge blanket （UASB） reactor [J]. Bioresource Technology， 2005， 96： 1730-1736.
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[19] KOBYA M， SENTURK E， BAYRAMOGLU M. Treatment of poultry slaughterhouse wastewaters by electrocoagulation [J]. Journal of Hazardous Materials， 2006， 133： 172-176.
[20] AMORIM A K B， NARDI I R， NERY V D. Water conservation and effluent minimization： Case study of a poultry slaughterhouse [J]. Resources， Conservation and Recycling， 2007， 51： 93-100.