泡沫分离技术作为一项富集浓缩技术,其中泡沫排液过程吸引了越来越多的研究者关注。卢珂等人开发了一种内部添加壁构件的泡沫分离塔,研究壁面对泡沫排液的强化作用和泡沫分离效率的影响。实验结果表明,与壁面接触的气泡间的外通道夹带液体具有较快的回流速率,由此提出“壁效应”。添加壁面能有效地增大泡沫相与壁面的接触面积,增加外通道数量,进而强化泡沫排液,提高目的产物的富集比。为了进一步促进外通道回流速率,从而强化泡沫排液,本文在十字型壁构件的基础上,对构件壁面进行超疏水处理。本文首先研究泡沫分离过程中超疏水壁面强化泡沫排液的机理。随后,将超疏水十字壁构件泡沫分离塔分别应用于大豆乳清蛋白和苜蓿叶蛋白的分离工艺中。超疏水涂层强化泡沫排液的结果和机理表明,超疏水十字壁构件不仅能通过增大泡沫相与壁面的接触面积,增加外通道数量,而且构件壁面的超疏水涂层能显著的降低液体流动阻力,进而加速泡沫相夹带液体沿壁面流动速率。因此,本文开发的超疏水十字壁构件泡沫分离塔能够有效地强化泡沫排液,提高目的产物的富集比。将超疏水十字壁构件泡沫分离塔应用于泡沫分离大豆乳清蛋白工艺中,确定了超疏水十字壁构件的结构参数,长度为600 mm,安装于距离塔顶出口50 mm处。对照塔和实验塔的持液率对比结果表明,超疏水十字壁构件能够显著降低泡沫相持液率。当操作温度25°C、pH 7.0、气体体积流量150 mL/min、气体分布器孔径0.180 mm、装液量500 mL时,大豆乳清蛋白的富集比和回收率分别为10.5和82.6%。在以上研究的基础上,开发了一种二级泡沫分离工艺,应用于苜蓿叶蛋白的分离,并对分离前后苜蓿叶蛋白的物理化学性能进行了探究。实验结果表明,第一级最佳工艺条件为,pH 6.0、温度25°C、气体体积流量75 mL/min、气体分布器孔径0.180 mm、装液量450 mL;150 mL/min为第二级最佳气体体积流量,最终获得苜蓿叶蛋白的富集比和回收率分别高达4.33和89.0%;并且分离前后苜蓿叶蛋白吸水性和吸油性降低率分别为4.36%和4.62%,而起泡性和气泡稳定性分别降低了11.1%和12.0%。综上所述,在分离蛋白的过程中,超疏水十字壁构件泡沫分离塔能够显著强化泡沫排液,提高目的产物的富集比。本文开发的二级泡沫分离工艺不仅能够提高富集比,而且获得回收率也比较高。