在本期 ZwitterCo Unfiltered 节目中，Jon Goodman 与 Scott Brown 和 Leonid Semenihin 一起解答客户关于膜系统清洗方案的问题。他们对比了北美和欧洲的超滤、反渗透和纳滤系统的清洗方式，并探讨了这些清洗方案为何会因地区、进料流和系统设计的不同而存在如此大的差异。
清洗是 ZwitterCo 客户咨询最多的问题之一，也是膜系统运行中最缺乏标准化的环节之一。在本期 ZwitterCo Unfiltered 节目中，主持人 John Goodman 与 ZwitterCo 欧洲销售工程师 Leonid Semenihin 以及负责北美乳制品业务的 Scott Brown 进行了深入探讨，详细讲解了超滤、反渗透和纳滤的清洗程序是如何运作的，以及为什么这些程序会因工厂所在地的不同而存在如此大的差异。
温度和表面活性剂基础知识
对话伊始，ZwitterCo经常被问到两个问题。Evolution膜的运行温度上限为55°C，清洗温度设定为50°C，与传统聚酯背衬膜的运行温度上限一致，因此Evolution膜可以直接替代传统膜。关于表面活性剂的选择，建议在系统满负荷运行时避免使用阴离子表面活性剂，并完全避免使用阳离子表面活性剂，例如季铵化合物。
非离子表面活性剂是首选。客户遇到的一个问题是：产品说明书和安全数据表（SDS）并非总是会说明配方清洁剂或混合酶产品中含有的是阴离子表面活性剂还是非离子表面活性剂，因此最好直接向清洁化学品供应商确认。
为什么欧洲和北美的清洁项目存在差异
列昂尼德解释说，氯气在欧洲的清洗程序中已基本被淘汰，因为含氯清洁剂的反应副产物可能具有毒性和生物累积性，而且并非所有副产物都符合食品安全标准。许多欧洲客户转而采用PHT清洗法，这是一种高pH值、高温清洗程序，其最终碱性阶段的温度为60至70摄氏度，pH值在10至12之间，而非标准的50摄氏度。PHT清洗法几乎专门用于超滤；由于标准反渗透元件无法承受PHT级别的高温，欧洲的反渗透和纳滤清洗程序与北美基本相同。
加热也可以作为独立的消毒步骤。将系统保持在 70°C 20 至 30 分钟，即可实现无需添加化学物质的批量巴氏杀菌，一些客户将此保温步骤与最后的碱性阶段结合起来，从而一步完成消毒和清洁。
这种权衡在规模更大、结构更复杂的系统中尤为明显，因为要均匀控制管道各段的温度变得十分困难。一些遇到此问题的客户已开始将消毒步骤从热力消毒改为过氧乙酸消毒。过氧乙酸在欧洲也有应用，但更常用作氧化剂以增强清洁性能，而非消毒剂。ZwitterCo目前尚无在70°C下运行Evolution PCM或Evolution SF膜进行消毒的相关数据，目前正在与感兴趣的客户进行测试。
典型的北美项目
斯科特描述了美国常见的清洗流程：先进行生产冲洗和短暂的沉淀冲洗，然后进行大约 15 分钟的碱性“污垢清洗”（pH 值在 10.5 到 10.7 之间），以松动大部分污垢，再进行一次冲洗，然后用 pH 值接近 11 的碱性溶液循环清洗 20 到 25 分钟。许多程序随后还会添加 pH 值在 9 到 10 之间的酶清洗，并在较低温度下运行以保持酶的活性。
酶洗步骤通常是整个流程中最昂贵、耗时最长的部分。由于Evolution膜不像传统膜那样容易结垢，一些客户已经能够完全省略酶洗步骤。据Scott估计，这可以节省大约45分钟的清洗时间，外加15到20分钟的冲洗时间和冲洗用水量，而且还能节省化学品成本。
列昂尼德指出，在欧洲方面，植物蛋白客户有时会在一个程序中运行多达三个独立的酶促步骤：一个用于分解蛋白质污垢，一个用于脂肪污垢的脂肪酶步骤，在某些情况下还有一个用于纤维污垢的纤维素酶步骤。
为什么没有两家工厂的清洁方式完全相同
两位客人都认为，即使在同一国家内，不同地区的清洁程序也存在很大差异。斯科特指出，不同地区的水质硬度各不相同，例如从爱达荷州到加利福尼亚州、德克萨斯州和新墨西哥州；此外，水厂使用的是精制井水还是软化井水、水厂分离器的使用年限以及水厂经常超负荷运转等因素都会影响清洁效果。北加州的一位客户在调整了系统控制后，将原本设定在122华氏度（约50摄氏度）时自动断电的程序改为每周进行一次高温消毒，结果细菌问题就此解决。
针对反渗透和纳滤工艺，列昂尼德描述了典型的欧洲清洗流程：首先用碱性溶液进行预洗，然后进行完整的碱性清洗，接着进行酶清洗，再用酸性溶液灭活酶并去除残留物，最后进行一次碱性清洗。超滤工艺在此基础上增加了一个热力消毒步骤；而反渗透工艺则省略了这一步骤，因为膜无法承受高温。在北美，反渗透工艺的消毒通常使用过氧乙酸，并在约70°F（约21℃）的低温下进行，而不是加热，因为加热过氧乙酸会导致其释放气体，造成不安全的环境。
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如果您正在努力了解自己的清洁程序处于什么阶段，无论是关于表面活性剂的选择、PHT 清洁，还是在减少酶步骤方面可以走多远，请联系 ZwitterCo ，讨论您的具体系统和应用。
