采用膜分离技术实现食品发酵行业的清洁生产，具有广阔的应用前景。本论文以微滤处理啤酒发酵液为研究体系，以微滤过程中的膜的污染机理为研究中心，建立膜过程的污染模型，并在此基础上提出了超声波辅助清洗污染膜的方案。 首先，本论文考察了有机微滤膜处理啤酒发酵液的过程中膜材质、孔径、操作压力、温度和搅拌速度变化对膜通量和渗透液(成品啤酒)的品质影响。0.45μm的微滤膜的稳态通量与0.22μm膜的稳态通量无明显的差别；而0.22μm微滤膜的通量下降趋势要比0.45μm微滤膜的缓慢；但从渗透液的品质来讲，0.22μm的微滤膜截留较多的糖、蛋白质、多酚和苦味质等啤酒的有效成分，以至于啤酒的风味受到影响。因而微滤处理啤酒发酵液时，其膜孔径应选择在0.45μm以上。 其次，通过啤酒发酵液污染PVDF膜的SEM照片和ATR-FTIR图谱的分析表明：在本实验条件下，过滤的初期啤酒发酵液中的成分会在膜的表面吸附，吸附的成分有酵母菌、大分子的絮凝物(多糖、蛋白质分子或蛋白质与多酚的结合物)。酵母菌比膜的孔径大得多，因此只是在膜的表面吸附；而大分子的絮凝物不但会在膜的表面吸附，还有可能在膜孔道内吸附。随着处理过程的继续，污染物在膜表面的吸附量逐渐增加，最后阻塞了膜孔入口或者造成膜孔径变小，从而影响了膜的渗透性和选择性。此外，利用正交试验分析的方法分析各成分对膜污染贡献的结果表明：蛋白质无论是对膜通量的降低还是膜阻力的增加都有显著影响。 第三，以啤酒发酵液中的蛋白质污染物为指示参数，建立了微滤处理啤酒发酵液过程中的膜污染模型。膜通量降低的最初阶段，主要是由污染物在膜面吸附造成了膜孔堵塞，膜孔堵塞的污染模式转变为凝胶层的污染模式之前，还存在着膜孔收缩模型，即在膜孔完全堵塞之前，膜孔由于污染物在膜孔道吸附而造成膜孔径缩小。 第四，评价超声波处理对有机微滤膜分离特性影响的实验结果可知：PVDF微滤膜对超声处理的耐受力最高，其次PES微滤膜，N6微滤膜对超声波的耐受力最差。在超声波频率为40kHz时，将PVDF微滤膜放置在塑料器皿内，超声波的强度控制在1.43-2.85W·cm-2之间，超声波处理时间100分钟时对此膜的分离特性无任何影响。 第五，超声波辅助水沈对于凝胶层污染(即酵母菌污染)的清洗是非常有效的，而且随着超声波强度的增加，达到相同稳态水通量恢复率FRstat的清洗时间tc越短。对于大豆分离蛋白质(ISP)污染的微滤膜，单纯的超声波辅助水洗的效果并不理想。对于ISP溶液污染膜的清洗，超声波辅助化学清洗效果较好，而且可以大大降低清洗的时间。在所选用的清洗剂中，NaOH+H2O2+SDS的混合清沈剂的效果最好，其FRstat可以达到95％，清洗时间为10分钟。 第六，超声波辅助水沈啤酒发酵液污染的PVDF膜时，只能部分恢复膜的水通量，提高超声波处理强度和延长清沈时间，其稳态FRstat并无明显的提高。由于该污染膜的污染成分比较复杂，单一化学清洗剂的超声波辅助清洗的效果低于混合沈液的清洗效果。超声波辅助NaOH+SDS+H2O2混合洗液10分钟FRstat可以达到93％。 第七，建立的超声波辅助化学清洗的动力学模型，可很好地预测污染膜阻力的变化趋势。与传统的化学清洗相比，超声波辅助清洗过程中的清沈速度常数与操作温度无关，而与超声波的强度有关。随着超声波强度的增加，清洗速度常数也随之增大。超声波辅助化学清洗的过程分为两个阶段，每一阶段的清洗过程都符合一级动力学方程，但第一阶段的清沈速度常数k1大于第二阶段的清沈速度常数k2。